1、1第 2 讲 电磁波谱目标定位 1.掌握波长、频率和波速的关系.知道电磁波在真空中的传播速度等于光速，即 c3.0010 8 m/s.2.知道电磁波谱由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、 射线组成，能够知道各自的特点与重要应用.3.了解电磁波具有能量.了解太阳辐射大部分能量集中的波长范围.4.了解寻找地外文明的主要历史和当前的进展，激发学生探索地外未知生命的热情，增加求知欲.一、波长、频率和波速1.概念(1)在一列水波中，凸起的最高处叫做波峰；凹下的最低处叫做波谷.邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫做波长.(2)在 1 s 内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少.(3)用来描述波传
2、播快慢的物理量叫做波速.2.波速、波长、频率三者之间的关系：波速波长频率，电磁波的波速 c 与 、 f 的关系是 c f .3.电磁波在真空中的速度 c3.010 8_m/s.想一想 电磁波在任何介质中的传播速度都等于光速吗？答案 不是.电磁波在真空中的速度最大，而在介质中速度都会减小，我们认为电磁波在空气中的传播速度近似等于光速.二、电磁波谱1.按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱.2.不同波长电磁波的特性(1)无线电波波长大于 1 mm(频率小于 300 000 MHz)的电磁波是无线电波.无线电波用于通信和广播.(2)红外线红外线是一种光波，它的波长比无线电波的波长
3、短，比可见光长，所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强. 我们看不见红外线.2利用红外线遥感可以在飞机或人造卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮.3.可见光可见光的波长在 700400 nm 之间.4.紫外线波长范围在 5 400 nm 的电磁波是紫外线.可以利用紫外线灭菌消毒.人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康.在紫外线的照射下，许多物质会发出荧光.根据这个特点可以设计防伪措施.5.X 射线和 射线波长比紫外线更短的电磁波就是 X 射线和 射线.X 射线对生命物质有较强的作用，过量的 X 射线辐射会引起生物体的病变.X 射线能够穿透物
4、质，可以用来检查人体内部器官.波长最短的电磁波是 射线，它具有更高的能量.在医学上可以治疗某些癌症、探测金属部件内部的缺陷.想一想 除了课本上提到的各种电磁波的应用，你还知道电磁波的哪些应用？答案 在现代战争中，很多武器的自动瞄准系统都有红外线探测装置，即使是人隐蔽在半边开放的掩体中，也能够被红外线探测装置发现；一些控制导弹飞行的系统中，也常常利用红外线进行制导；许多动物具有发达的红外线感受器官.三、电磁波的能量1.微波炉的工作应用了一种电磁波微波.食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度升高.2.电磁波具有能量，电磁波是一种物质.四、太阳辐射1.太阳辐射中含有可见光、红外线、
5、紫外线，同时还有 X 射线、 射线、无线电波.2.太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内.波长在黄绿光附近，辐射的能量最强.我们的眼睛正好能感受这个区域的电磁辐射.一、波长、频率和波速的关系1.电磁波在真空中的速度为光速， c310 8 m/s.2.电磁波的波长( )、波速( c)及频率( f)的关系.3(1)c f .(2)真空中，电磁波的频率越大，波长越短.3.由周期和频率的关系 f 可知 c .1T T4.影响波速的因素电磁波与机械波不同，它的传播速度与介质和频率有关，而机械波的速度只与介质有关.例 1 电磁波在空中的传播速度为 v.北方交通广播电台的频率为 f，该电台所发
6、射电磁波的波长为( )A. B.vf 1vfC. D.vffv答案 A解析 由公式 v f ，可得波长 ，选项 A 正确.vf针对训练 1 英国物理学家麦克斯韦认为：变化的磁场_(选填“能”或“不能”)产生电场；德国物理学家_用实验成功证实了电磁波的存在；已知电磁波在真空中的传播速度为 3.0108 m/s，频率为 1.0108 Hz 的电磁波，在真空中的波长为_m.答案 能 赫兹 3.0解析 根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的磁场能产生电场；赫兹用实验证实了电磁波的存在；由公式 v f ，可得波长 m3.0 m.vf 3.01081.0108二、电磁波谱及其应用名称特性 无线电波 红外线 可见
7、光 紫外线 X 射线 射线主要作用通信、广播热作用视觉作用化学作用穿透作用贯穿作用真空中的速度都是 c3.0010 8 m/s频 率 小大波长 大小例 2 如图 421 所示，医院常用 X 光机检查人的身体.X 光机利用了 X 射线的( )4图 421A.荧光效应 B.灭菌消毒作用C.强穿透能力 D.显著热效应答案 C解析 X 射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官，选项 C 正确.针对训练 2 关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )A.把电场和磁场组合在一起就是电磁场B.无线电波、可见光、X 射线都是电磁波C.电磁波频率越高，传播速度越大D.麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在答
8、案 B解析 电磁场是变化的电场和变化的磁场相互联系着的，形成的不可分割的统一体，不是简单的组合在一起，选项 A 错误；根据电磁波谱可知选项 B 正确；电磁波在真空中的传播速度等于光速，与频率无关，选项 C 错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在，选项 D 错误.波长、频率和波速的关系1.一列电磁波从水进入空气的过程中，一定保持不变的物理量是( )A.频率 B.波长C.振幅 D.波速答案 A解析 频率由波本身决定，与介质、波速无关，选项 A 正确；但电磁波在真空中的速度最大，而在介质中速度都会减小，故从真空传入水中时波速变小，由公式 v f ，可得波长 变小，选项
9、 B、D 错误；电磁波在传播过程中，随着距离的增加，能量逐渐减弱，所vf以振幅逐渐减小，选项 C 错误.52.家用微波炉中使用的微波频率为 2 450 MHz，它的波长是多少？某广播电台发射的电磁波的波长是 500 m，它的频率是多少？答案 0.122 m 610 5 Hz解析 微波炉的微波频率是 2 450 MHz，即 f2 45010 6 Hz，由 c f 得 m0.122 m.cf 31082 450106f Hz610 5 Hz.c 3108500电磁波谱及其应用3.关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )A.X 射线对生命物质有较强的作用，过量的 X 射线辐射会引起生物体的病变B. 射
10、线是波长最短的电磁波，它比 X 射线的频率还要高C.紫外线比紫光的频率低D.在电磁波谱中，穿透能力最强的是 X 射线答案 AB解析 X 射线对生命物质有较强的作用，过量的 X 射线辐射会引起生物体的病变，选项 A正确； 射线是波长最短的电磁波，它比 X 射线的频率还要高，选项 B 正确；在电磁波谱中从无线电波到 射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，紫外线的频率应比紫光高，在电磁波谱中 射线的穿透能力最强，故选项 C、D 错误.4.如图 422 所示，是医生用计算辅助某种射线断层摄影(简称“CT”)检查身体的情景，这种能穿透身体的射线是( )图 422A.红外线 B.可见光 C.紫外线 D.X 射
11、线答案 D6解析 X 射线能穿透物质，可以用来检查人体内部器官.“CT”就是利用 X 射线的穿透能力强的特点.题组一、电磁波谱及其应用1.下列各组电磁波，按波长由长到短的正确排列是( )A. 射线、红外线、紫外线、可见光B.红外线、可见光、紫外线、 射线C.可见光、红外线、紫外线、 射线D.紫外线、可见光、红外线、 射线答案 B解析 在电磁波谱中，电磁波的波长从长到短排列顺序依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、 射线，由此可判定选项 B 正确.2.在电磁波谱中，下列说法正确的是( )A.各种电磁波有明显的频率和波长区域界限B. 射线的频率一定大于 X 射线的频率C.X 射线的波
12、长有可能等于紫外线波长D.可见光波长一定比无线电波的短答案 CD解析 X 射线和 射线、X 射线和紫外线有一部分频率重叠，界限不明显，故 C、D 选项正确.3.关于红外线，下列说法正确的是( )A.红外烤箱中的红光就是红外线B.红外线比可见光的波长长C.高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线D.红外线比可见光更容易引起固体物质分子共振答案 BD解析 红外线是看不见的，所以烤箱中的红光不是红外线；红外线比可见光的波长长；一切物体，包括高温物体和低温物体都辐射红外线，只是物体温度越高，它辐射的红外线就越强；红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的频率，也就更容易使分子发生共振，7因而红外线热作用
13、显著.4.关于紫外线，下列说法中正确的是( )A.紫外线能够灭菌消毒B.紫外线是紫色的C.紫外线能够用来透视人体器官D.紫外线的波长比可见光长答案 A解析 紫外线具有灭菌消毒作用，A 对；紫外线是不可见光，它的波长比可见光短，穿透能力比 X 射线弱，不能用于人体器官透视，故 B、C、D 错.5.间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标.这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它.这种遥感照相机敏感的电磁波属于( )A.可见光波段 B.红外波段C.紫外波段 D.X 射线波段答案 B解析 一切物体在任何情况下都放射红外线，但不能随意放射可见光、紫外线和 X 射线，故
14、这种遥感照相机敏感的电磁波属于红外波段.B 正确.6.关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )A.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B 超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的 X 射线波长相同答案 B解析 无论是电磁波还是声波，都可以传递能量和信息，则 A 项错误；易知 B 项正确；太阳光中的可见光和医院“B 超”中的超声波的传播速度不相同，则 C 项错误；遥控器发出的红外线频率和医院“CT”中的 X 射线频率不同，故它们的波长也不相同，则 D 项错误.7.关于电磁波，下列说法中正确的
15、是( )A.电磁波与机械波一样均不能在真空中传播B.电磁波的传播实际上也伴随着电磁能的传播C.微波炉中的微波是一种高频率的电磁波，本身没有能量，但能产生热量D.微波炉中的微波是一种低频率的电磁波，本身具有能量，但不能产生热量8答案 B解析 电磁波能在真空中传播，传播过程中也伴随着电磁能的传播，A 错，B 对；微波炉中的微波是一种高频率的电磁波，本身具有能量，能产生热量，故 C、D 错误.题组二、波长、频率和波速的关系8.关于光波和无线电波，下列说法不正确的是( )A.都是电磁波B.都可以在真空中传播C.在真空中的传播速度都是 3108 m/sD.二者的波长、频率均相同答案 D解析 光波和无线电
16、波本质上都是电磁波，都可以在真空中传播，在真空中传播的速度都是 3108 m/s，所以 A、B、C 对；光波和无线电波波长、频率不同，所以 D 错.9.电磁波从真空传入水中时，下列说法正确的是( )A.频率不变，波速变大，波长变大B.频率不变，波速变小，波长变小C.波速不变，频率变小，波长变大D.波速不变，频率变大，波长变小答案 B解析 电磁波的波长 、波速 v 和频率 f 与机械波一样满足 v f ，传播过程中，频率不变，C、D 两项错误；但电磁波在真空中的速度最大，而在介质中速度都会减小，故从真空传入水中时波速变小，波长变小，A 错，B 对.10. 波长为 50 m100 m 的无线电波适宜通过电离层的反射向远处传播，这些无线电波的频率范围是多大？若传到相隔 1 500 km 的远处至少需要多长时间？答案 310 6 Hz610 6 Hz 510 3 s解析 由 c f 得， f1 Hz610 6 Hz，c 1 310850f2 Hz310 6 Hz，c 2 3108100所以频率范围为 3106 Hz610 6 Hz由 x ct 可得 t s510 3 sxc 1 5001033108
