1、第四五节 电磁波与信息化社会 电磁波谱,知识梳理图 (学生用书P82),情 景 设 置 (学生用书P82) 人类认识电磁波到现在不过一百年,但电磁波在科学技术的各个领域中已经得到了广泛的应用.如:电视雷达移动电话和因特网等.它们又是如何传递信号的呢?,深 化 探 究 (学生用书P82) 一电磁波与信息化社会 1.电磁波与信息的传递 1844年电报的发明揭开了电信的序幕,电磁波的发现又实现了无线通信. 电磁波的传输 (1)电磁波可以通过电缆光缆进行有线传输,也可以实现无线传输. (2)电磁波的频率越高,相同时间内传输的信息量越大,光的频率比无线电波的频率高得多,因此光缆可以传递大量的信息.,2.
2、电视 (1)发射系统 取像:摄像机镜头把景物的像成在摄线管的屏上. 转化成电信号:通过电子枪发出的电子按一定规律对屏上的图象扫描,显像管把一幅图象按照各个部分的明暗情况,逐点的变成强弱不同的信号电流. 调制和发射:用显像管获得的信号电流调制高频电流,最后通过无线把带有信号的电磁波发射出去.,(2)电视接收系统 图象信号接收:天线接收到高频信号后,经调谐解调将得到图象信号送到显像管. 图象还原:用图象信号控制显像管的电子枪发射电子束的强弱,并按规律在荧光屏上扫描,屏上出现与摄像管屏上相同的像. (3)摄像机在1 s内传送25幅画面,由于电视接收机屏上画面更换迅速和视觉暂留效应,我们感觉到活动的影
3、像.,3.雷达 (1)雷达的工作原理:雷达通过转动的天线发射微波信号,这种信号传播的直线特性好,遇到障碍物要发生反射,反射信号又被雷达天线接收,测出从发射信号到接收到目标反射信号的时间t,就可以知道目标到雷达的距离 再根据发射无线电波的方向和倾角,便可以确定障碍物的位置了. (2)雷达的用途:可以探测飞机舰艇导弹及其他军事目标;可以为飞机船只导航,可以用来研究行星卫星,可以探测暴风雷雨云层等.,4.移动电话 (1)功能:每一部移动电话都是一个无线电台,它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中;同时它又是一台收音机,捕捉空中的电磁波,使用户收到通话对方送来的信息. (2)特点:体积小,发射功率大
4、,它的天线简单,灵敏度不高,因此它与其他用户的通话要靠较大的无线电台的转接.,5.因特网 世界上最大的计算机互联网因特网的飞速发展,将从根本上改变我们的生活和工作方式.人们可以通过互联网听音乐看电影聊天购物,可以通过互联网查阅各种资料,进行远程教学,远程医疗,甚至可以为身处世界各地的人召开电视会议,数以亿计的人们通过因特网联系起来.通过资源共享和最有效的全球合作,推动人类社会更快的向前发展.,二电磁波谱 1.电磁波谱:无线电波红外线可见光紫外线X射线射线合起来便构成了范围非常广阔的电磁波谱.如下图所示是按波长从大到小顺序排列的.,从无线电波到射线都是本质相同的电磁波,其行为服从共同的规律,但因
5、波长(或频率)不同又表现出不同的特点. (1)无线电波 波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波,无线电波用于广播和通信.,(2)红外线 红外线的波长比红光波长还长,不是可见光,不能引起人的视觉,一切物体(不管大小,也无论是否有生命)都在不停地辐射红外线,物体温度越高,辐射红外线的本领越强,红外线的主要作用: 红外线遥感勘测地热寻找水源人体检查等. 红外线遥控:家用电器配套的遥控器发出红外线脉冲信号,受控机器就会按指令改变工作状态. 加热物体:红外线很容易使物体的温度升高.,(3)可见光 可见光的波长在700 nm到400 nm之间,不同颜色的光是波长(频率)范围不同的电磁
6、波.,天空为什么是亮的,因为大气把阳光向四面八方散射.在没有大气的太空,即使太阳高悬在空中,它周围的天空也是黑暗的.由于波长较短的光比波长较长的光更容易被大气散射,所以天空看起来是蓝色的.大气对波长较短的光吸收也较强,傍晚在穿过厚厚的大气层时,蓝光紫光大部分被吸收掉了,剩下红光橙光透过大气层射入我们的眼睛,所以傍晚的阳光比较红.,(4)紫外线 紫外线也是不可见光,其波长比紫光还短,波长范围为5 nm到370 nm之间,一切高温物体发出的光中都含有紫外线,紫外线的显著特征是化学作用,它能促使人体合成维生素D,但不能过多照射,紫外线可以杀菌,具有消毒功能.,(5)X射线和射线 X射线和射线的波长比
7、紫外线还短,X射线对生命物质有较强的作用,过量照射会引起生命体的病变,X射线能够穿透物质,可以用于人体透视,检查金属零件的内部缺陷. 射线具有很高的能量,在医学上可以用来治疗癌症.射线穿透能力很强,也用于探测金属部件的内部缺陷.,2.电磁波的能量 从场的观点来看,电场具有电能,磁场具有磁能,电磁场具有电磁能,电磁波发射过程就是辐射能量的过程,电磁波在空间传播,电磁能就随着一起传播. 因此,电磁波是物质存在的一种方式,具有物质性.,3.太阳辐射 太阳光中含有无线电波,可见光红外线紫外线X射线射线,太阳辐射的能量主要集中在可见光红外线和紫外线三个区域,如下图所示.,典 例 分 析 (学生用书P83
8、) 一雷达测速问题 例1:某高速公路自动测速仪装置如下图所示,雷达向汽车驰来的方向发射不连续的电磁波,每次发射时间为10-6 s,相邻两次发射时间间隔为t,当雷达向汽车发射无线电波时,在显示屏上呈现一个尖波形;在收到反射回来的无线电波时,在荧光屏上呈现第二个尖形波.根据两个波的距离,可以计算出汽车距雷达的距离,根据自动打下的纸带(如下图所示),可求出车速.,请根据t1、t2、tc求出汽车车速表达式.,二电磁波的特性 例2:下列关于红外线的说法中正确的是( ) A.红外烤箱中的红光就是红外线 B.红外线比可见光更容易发生衍射 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
9、引起固体物质分子共振,解析:红外线是看不见的,红外线的波长比可见光的长,更容易发生衍射;一切物体,包括高温物体和低温物体都在辐射红外线,只是物体温度越高,它辐射红外线就越强;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,因而红外线热作用显著. 答案:BD 点评:红外线在现代科技和生活中应用广泛,限于中学生的知识水平,课本只作了大概的介绍,像这种介绍性的知识课本上还有很多,我们应该尽可能地把它与我们学过的有关内容联系起来.,梯 度 练 习 (学生用书P84) 基础强化 1.在下列各种光中,波长最短的是( ) A.红外线 B.红光 C.紫光 D.绿光 答案:C,2.下列射
10、线中,哪种射线的衍射现象最容易发生( ) A.射线 B.紫外线 C.X射线 D.无线电波 答案:D,3.下列说法正确的是( ) A.摄像机实际上是将光信号转变为电信号的装置 B.电视接收机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置 C.由于画面更换迅速和视觉暂留现象使人们看到的是活动的图象 D.电视机接收到的画面是连续的,解析:通过摄像机摄到景物的光信号,再通过特殊装置(扫描)转变为电信号,在1 s内传递25幅画面;电视机通过显像管将接收到的电信号再转变为光信号,最后还原为图象和景物,每秒要接收到25张画面,由于画面更换迅速和视觉暂留,我们感觉到的便是活动的图象,所以ABC选项正确. 答案:ABC
11、,4.关于手机和BP机,下列说法中正确的是( ) A.随身携带的移动电话(手机)内,只有无线电接收装置,没有无线电发射装置 B.随身携带的移动电话(手机)内,既有无线电接收装置,又有无线电发射装置 C.两个携带手机的人,必须通过固定的基地电台转接,才能相互通话 D.无线电寻呼机(BP机)内只有无线电接收装置,没有无线电发射装置 答案:BCD,5.关于雷达的特点,下列说法正确的是( ) A.雷达所用无线电波的波长比短波更短 B.雷达只有连续发射无线电波,才能发现目标 C.雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离 D.雷达在能见度低的黑夜将无法使用 答案:AC,6.下列各组电磁波,按波长由长到短的正
12、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,7.每一部手机都具备( ) A.开放电路 B.调制电路 C.调谐电路 D.检波电路 答案:ABCD,8.下列说法符合实际情况的是( ) A.医院里常用X光对病房和手术室消毒 B.医院里常用紫外线对病房和手术室消毒 C.在人造卫星上对地面进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力 D.在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的分辨能力 答案:BC,9.(2007天津高考)下列说法正确的是( ) A.用三棱镜观察太阳光谱是利用光的
13、干涉现象 B.在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象 C.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 D.电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的 答案:B,10.下列关于电磁波谱各成员说法正确的是( ) A.最容易发生衍射的是无线电波 B.紫外线有明显的热效应 C.X射线穿透能力较强,所以用来检查工件 D.晴朗天空看起来是蓝色是光散射的结果 答案:ACD,能力提升 11.某雷达工作时,发射电磁波的波长=20 cm,每秒脉冲数n=5000,每个脉冲持续时间t=0.02 s,问电磁波的振荡频率为多少?最大侦察距离是多少? 解析:电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c,由波速波长和频率三者间的关系可求得频率.根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔,即可求得侦察距离,为此反射波必须在后一个发射波发出前到达雷达接收器.可见,雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播距离的一半.,答案:1.5109 Hz 30 km,