高中物理 第三章 電磁振蕩與電磁波 第四節(jié) 電磁波譜學(xué)案（含解析）粵教版選修3-4

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1、第四節(jié)電磁波譜學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)1能說出電磁波譜的組成2能說出各波段的電磁波的主要性質(zhì)及應(yīng)用3能說出各波段的電磁波的產(chǎn)生機(jī)理重點(diǎn)：紅外線、紫外線、X射線、射線的主要特性及應(yīng)用難點(diǎn)：紅外線、紫外線、X射線、射線的產(chǎn)生機(jī)理一、光是電磁波光的電磁說：麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，并且發(fā)現(xiàn)從理論上推算出電磁波在真空中的傳播速度和當(dāng)時(shí)用實(shí)驗(yàn)測得的光速非常接近，提出了光的電磁說赫茲做了大量的實(shí)驗(yàn)，不僅證實(shí)了電磁波的存在，而且證實(shí)了電磁波像光一樣也能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象，測出了電磁波的頻率和波長算出了電磁波的傳播速度，驗(yàn)證了真空中電磁波的傳播速度確實(shí)與光速相同二、電磁波譜1電磁波譜將各種電磁波按波長

2、由大到小的順序排列起來，就構(gòu)成了電磁波譜：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線2各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理（1）無線電波是自由電子振蕩產(chǎn)生的；（2）紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；（3）X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；（4）射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的3各種電磁波的特性及應(yīng)用（1）紅外線：波長比可見光中的紅光的波長還長不能引起人的視覺，是不可見光；一切物體都在不停地輻射紅外線，且溫度越高，輻射的紅外線的強(qiáng)度越大；紅外線的主要作用有熱效應(yīng)（2）紫外線：波長比可見光中的紫光波長還短，不能引起人的視覺；主要作用：熒光作用、殺菌消毒和促進(jìn)人體合成維生素D（3）X射線

3、（倫琴射線）：波長比紫外線波長還短；高速電子流射到任何固體上都能產(chǎn)生X射線；特點(diǎn)為穿透能力較強(qiáng)，常用于人體透視和金屬探傷預(yù)習(xí)交流請簡要說明人們不接受紫外線照射、少量照射和大量照射后會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果答案：少量照射紫外線能殺菌，增強(qiáng)人體抗病能力，并通過皮膚產(chǎn)生維生素D，有益人體健康不照射紫外線，皮膚內(nèi)膽固醇不易轉(zhuǎn)化為維生素D，從而影響鈣和磷的吸收但若大量照射紫外線，會(huì)傷害皮膚，甚至使人體遺傳物質(zhì)脫氧核糖核酸受到損害，破壞其基因，使正常細(xì)胞蛻變?yōu)榘┘?xì)胞，過量的紫外線還會(huì)引起角膜炎、白內(nèi)障等疾病一、光的電磁說對光是電磁波的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長而曲折的過程，試簡略敘述人們對光的電磁說的認(rèn)識(shí)過程答案：17世紀(jì)中葉

4、，荷蘭物理學(xué)家惠更斯提出了光的波動(dòng)說，認(rèn)為光是空間傳播的一種波；19世紀(jì)初，光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象相繼被發(fā)現(xiàn)，證明光是一種波；19世紀(jì)60年代，麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，發(fā)現(xiàn)理論上推算出的電磁波在真空中的傳播速度和當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)測得的光速非常接近，他敏銳地意識(shí)到光和電磁波之間有著本質(zhì)的聯(lián)系，于是提出了光的電磁說，認(rèn)為光是一種電磁波；18861888年間赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，并且證實(shí)電磁波像光一樣也能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象，并測出了電磁波的頻率和波長，算出了電磁波的傳播速度，驗(yàn)證了真空中電磁波的傳播速度確實(shí)與光速相同關(guān)于光，以下說法正確的是（）A光和機(jī)械波本質(zhì)相同，因?yàn)槎寄馨l(fā)生

5、反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象B光與電磁波有本質(zhì)聯(lián)系，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生機(jī)理完全相同C光本質(zhì)上是一種電磁波D光和電磁波在真空中的傳播速度不同答案：C解析：光是電磁波，不同于機(jī)械波，光能在真空中傳播，而機(jī)械波不能在真空中傳播，光本質(zhì)上是電磁波，它們在真空中傳播速度相同，但它們的產(chǎn)生機(jī)理又各不相同，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確1光具有波動(dòng)性，能發(fā)生干涉、衍射、反射和折射等現(xiàn)象2光和機(jī)械波有本質(zhì)區(qū)別，光本質(zhì)上是一種電磁波3光和電磁波在真空中的傳播速度相同二、電磁波譜1許多動(dòng)物具有發(fā)達(dá)的紅外感受器官，因此在夜間也可以“看到”物體你知道哪些動(dòng)物有這方面的能力嗎？答案：主要是蛇類具有這方面的能力2天空為什么是亮的，看

6、起來是藍(lán)色的，而傍晚的陽光卻比較紅？答案：由于大氣把陽光向四面八方散射，所以看到天空是亮的在沒有大氣的太空，即使太陽高懸在空中，它周圍的天空也是黑暗的由于波長較短的光比波長較長的光更容易被大氣散射，所以天空看起來是藍(lán)色的大氣對波長較短的光吸收能力比較強(qiáng)，傍晚的陽光在穿過厚厚的大氣層時(shí)，藍(lán)光、紫光大部分被吸收掉了，剩下紅光、橙光通過大氣射入我們的眼睛，所以傍晚的陽光比較紅3哪些現(xiàn)象能說明電磁波具有能量？試舉例說明答案：例如，放在紅外線區(qū)域的溫度計(jì)升溫很快；射線具有很強(qiáng)的貫穿能力等4我們根據(jù)什么說電磁波是一種物質(zhì)？答案：從電磁波可以脫離電荷獨(dú)立存在、不需借助介質(zhì)傳播、具有能量三個(gè)方面可知，電磁波和

7、實(shí)物粒子一樣，是一種物質(zhì)，這是人們對于物質(zhì)認(rèn)識(shí)的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)5自從1888年赫茲通過一系列實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在之后，時(shí)至今日，不僅證明了光波是電磁波，而且發(fā)現(xiàn)并證明了紅外線、紫外線、X射線、射線等均是不同頻率范圍內(nèi)的電磁波科學(xué)研究證明電磁波是一個(gè)大家族把它們按波長（或頻率）順序排列就構(gòu)成了電磁波譜試按照波長從長到短的順序?qū)懗鲭姶挪ㄗV并說明各部分的特性答案：無線電波波長從30千米到103米左右，用于導(dǎo)航和無線電廣播；微波波長從10米到103米，多用于雷達(dá)或其他通訊系統(tǒng)；紅外線波長從103米到7.7107米，紅外線的熱效應(yīng)特別顯著；可見光波長440770納米，人眼能感光的一個(gè)極狹窄的波段；紫外線

8、波長從4107米到5109米，有顯著的熒光效應(yīng)和殺菌作用；X射線有較強(qiáng)的穿透能力；射線它們有很強(qiáng)的穿透能力關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是（）A射線的頻率一定大于X射線的頻率B紫外線的波長一定小于紅外線的波長CX射線的頻率一定高于紫外線的頻率D紫外線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的點(diǎn)撥：對于各種頻率波的特點(diǎn)及產(chǎn)生機(jī)理要熟記答案：B解析：由電磁波譜中的頻率關(guān)系可知：射線的頻率不一定大于X射線的頻率，因射線與X射線有重疊區(qū)域，而紫外線的頻率一定高于紅外線的頻率，所以，紫外線的波長一定小于紅外線的波長；紫外線的頻率不一定低于X射線的頻率紫外線是由原子外層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的1可見光只是電磁波譜中一個(gè)很窄的

9、一段2不同的電磁波，產(chǎn)生機(jī)理各不相同，具有不同的特性1下列關(guān)于X射線的敘述，正確的是（）X射線可用來給食用水消毒X射線由高速移動(dòng)的中子組成X射線可使照相膠卷感光電視廣播消滅害蟲探測隱藏在行李中的武器搜索在泥石流中被埋的生還者A只有和 B只有和C只有和 D只有和答案：B解析：X射線有很強(qiáng)的穿透力，主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢查、工業(yè)探傷等領(lǐng)域，本題著重考查X射線的應(yīng)用2下列各組電磁波中，產(chǎn)生機(jī)理相同的是（）A微波、紅外線 B紅外線、紫外線C紫外線、X射線 DX射線、射線答案：B解析：無線電波是振蕩電路中自由電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的X射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的射線是

10、原子核受激發(fā)產(chǎn)生的，故產(chǎn)生機(jī)理相同的是紅外線和紫外線3科學(xué)家發(fā)現(xiàn)地球大氣層中的臭氧分子不斷受到破壞，下列各項(xiàng)電磁波中會(huì)因臭氧層受損而對人類的健康構(gòu)成最大危害的是（）A可見光 B紫外線 C伽瑪射線 D微波答案：B解析：由于太陽光中存有大量紫外線，而過多的紫外線會(huì)傷害眼睛和皮膚，故因臭氧層受損而對人類構(gòu)成最大傷害的是紫外線4紅外線可以穿透云霧，是因?yàn)樗牟ㄩL_，所以它的_現(xiàn)象比較顯著，可以繞過障礙物繼續(xù)傳播；射線可以穿透金屬，是因?yàn)樗念l率_，穿透能力較強(qiáng)答案：長衍射大5某種紫外線的頻率為1.51014 Hz，試回答下列問題：（1）該紫外線的波長為_m（2）紫外線的主要作用是_答案：（1）2106（2）熒光效應(yīng)和殺菌作用解析：由公式cf，得m2106 m3