人教版高中物理 14.4 电磁波与信息化社会 14.5 电磁波谱课件 新人教选修34.ppt

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1、2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一22021/8/9 星期一32021/8/9 星期一42021/8/9 星期一52021/8/9 星期一62021/8/9 星期一72021/8/9 星期一82021/8/9 星期一92021/8/9 星期一102021/8/9 星期一112021/8/9 星期一122021/8/9 星期一13一、走进科学，了解雷达一、走进科学，了解雷达1.雷达的原理雷达的原理利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性.2021/8/9 星期一142.构造及特点构造及特点一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置一般由天线系统、发射

2、装置、接收装置、输出装置(显示器显示器)、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成备等构成.(1)雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端；雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端；(2)雷达使用的无线电波是直线性能好、反射性能强的微波波雷达使用的无线电波是直线性能好、反射性能强的微波波段；段；(3)雷达发射的是不连续的无线电波，即脉冲，每次发射时间雷达发射的是不连续的无线电波，即脉冲，每次发射时间短于短于1 s，两次发射的时间间隔约为，两次发射的时间间隔约为0.1 ms；(4)障碍物的距离等情况都由显示器直接

3、显示出来障碍物的距离等情况都由显示器直接显示出来.2021/8/9 星期一153.应用应用探测飞机、导弹等军事目标；可以用于导航；天文学上研究探测飞机、导弹等军事目标；可以用于导航；天文学上研究星体；在气象上可以用于探测台风、雷雨、乌云等星体；在气象上可以用于探测台风、雷雨、乌云等.2021/8/9 星期一16 当反射波形与发射波形对应的时间间隔等于发射当反射波形与发射波形对应的时间间隔等于发射脉冲的时间间隔时，雷达的侦察距离最大，脉冲的时间间隔时，雷达的侦察距离最大，s=cs=c2021/8/9 星期一17【典例典例1】某一战斗机正以一定的速度朝雷达的正上方水平匀某一战斗机正以一定的速度朝雷

4、达的正上方水平匀速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为速飞行，已知雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为510-4 s,某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图某时刻在雷达荧光屏上显示的波形如图(a)所示，所示，t=173 s后雷达向正上方发射和接收的波形如图后雷达向正上方发射和接收的波形如图(b)所示，雷达所示，雷达监视相邻刻线间表示的时间间隔为监视相邻刻线间表示的时间间隔为10-4 s，电磁波的传播速度，电磁波的传播速度为为c=3108 m/s，则该战斗机的飞行速度大约为多少？，则该战斗机的飞行速度大约为多少？2021/8/9 星期一18 【解题指导解题指导】2021/8/9 星期一

5、19【标准解答标准解答】由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔由题意知荧光屏相邻刻线间的时间间隔t0=t0=10-4 s10-4 s，(a)(a)图发射波和接收波的时间间隔图发射波和接收波的时间间隔t1=410-4 s t1=410-4 s，(b)(b)图时间间隔图时间间隔t2=110-4 st2=110-4 s，所以第一次飞机位置距雷达的距离，所以第一次飞机位置距雷达的距离为为s1=c =6.0104 ms1=c =6.0104 m，第二次飞机在雷达正上方，所以飞，第二次飞机在雷达正上方，所以飞机高度机高度h=c =1.5104 mh=c =1.5104 m，所以，所以173 s173 s内飞机

6、飞行的水平内飞机飞行的水平距离为距离为s=5.8104 ms=5.8104 m，所以，所以v=335 m/s.v=335 m/s.答案：答案：335 m/s335 m/s2021/8/9 星期一20【规律方法规律方法】雷达侦察问题的解决方法雷达侦察问题的解决方法电磁波在空中的传播可认为等于真空中的光速电磁波在空中的传播可认为等于真空中的光速c c，由波速、波，由波速、波长和频率三者间的关系可求得频率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根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的间隔，即可求得侦察距离，为此反射波必形和反射波形间的间隔，即可求得侦察距离，为此反射波必须在下一个发射波发

7、出前到达雷达接收器须在下一个发射波发出前到达雷达接收器.可见，雷达的最大可见，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的间隔时间侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的间隔时间内传播距离的一半内传播距离的一半.2021/8/9 星期一21(1)(1)当反射波形与发射波形对应的时间间隔等于发射脉冲的时当反射波形与发射波形对应的时间间隔等于发射脉冲的时间间隔时，雷达的侦察距离最大，间间隔时，雷达的侦察距离最大，(2)(2)要增大雷达的最大侦察距离，必须相应地延长发射脉冲的要增大雷达的最大侦察距离，必须相应地延长发射脉冲的时间间隔，即减少每秒发射的脉冲数时间间隔，即减少每秒发射的脉冲

8、数.(3)(3)因电磁波在传播过程中不可避免地要损失能量，因此要提因电磁波在传播过程中不可避免地要损失能量，因此要提高雷达的侦察能力，增大最大侦察距离，最根本的还在于提高雷达的侦察能力，增大最大侦察距离，最根本的还在于提高雷达的发射功率高雷达的发射功率.2021/8/9 星期一22二、各种电磁波共性和个性的比较二、各种电磁波共性和个性的比较2021/8/9 星期一251.共性共性(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义各波段之间的区别并没有绝对的意义.(2)都遵守公式都遵守公式v=f,它们在真空中

9、的传播速度都是它们在真空中的传播速度都是c=3.0108 m/s.(3)它们的传播都不需要介质它们的传播都不需要介质.(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性.2021/8/9 星期一262.个性个性(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强.(2)同频率的电磁波，在不同介质中速度不同同频率的电磁波，在不同介质中速度不同.不同频率的电磁不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越

10、大，速度越波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小小.2021/8/9 星期一27(3)产产生机理不同生机理不同 2021/8/9 星期一28(4)用途不同用途不同无线电波用于通信和广播，红外线用于加热和遥感技术，紫无线电波用于通信和广播，红外线用于加热和遥感技术，紫外线用于杀菌消毒外线用于杀菌消毒.X射线应用于医学上的射线应用于医学上的X光照片光照片.射线用于射线用于检查金属部件的缺陷等检查金属部件的缺陷等.2021/8/9 星期一29 X X射线与射线与射线都具有穿透能力，但射线都具有穿透能力，但射线的穿射线的穿透能力最强，透能力最强，X X射线能穿透人体，通常用作人体透视，

11、而射线能穿透人体，通常用作人体透视，而射射线可以穿过几厘米厚的铅板，可以作探测金属内部缺陷的射线可以穿过几厘米厚的铅板，可以作探测金属内部缺陷的射线线.2021/8/9 星期一30【典例典例2】(2020东营高二检测东营高二检测)下列有关电磁波的说法中正确下列有关电磁波的说法中正确的是的是()A电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波电磁波谱中最难发生衍射的是无线电波B电磁波谱中最难发生衍射的是电磁波谱中最难发生衍射的是射线射线C频率大于可见光的电磁波表现为沿直线传播频率大于可见光的电磁波表现为沿直线传播D以上说法都不正确以上说法都不正确2021/8/9 星期一31 【解题指导解题指导】2021/8

12、/9 星期一32【标准解答标准解答】选选B B、C.C.波长越长，越容易发生衍射现象，在电波长越长，越容易发生衍射现象，在电磁波中，无线电波波长最长，磁波中，无线电波波长最长，射线的波长最短，故选项射线的波长最短，故选项A A错错误，误，B B正确；波长越短，频率越大的电磁波，其衍射现象不明正确；波长越短，频率越大的电磁波，其衍射现象不明显，传播的直线性越好，故显，传播的直线性越好，故C C项正确项正确.2021/8/9 星期一33【典例典例】电磁波给人们的生活带来日新月异变化的同时，也电磁波给人们的生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染带来了电磁污染.长期使用如图所示的通讯装置，会对人

13、体健长期使用如图所示的通讯装置，会对人体健康产生影响的是康产生影响的是()2021/8/9 星期一36【标准解答标准解答】选选C.C.移动电话是通过电磁波来传递信息的移动电话是通过电磁波来传递信息的,长期长期使用会对人体的健康产生影响使用会对人体的健康产生影响.摇柄电话、拨号电话、按键电摇柄电话、拨号电话、按键电话都是通过导线中的电流进行传播的，没有电磁波的污染，话都是通过导线中的电流进行传播的，没有电磁波的污染，故选故选C.C.2021/8/9 星期一37一、选择题一、选择题1古代也采用过古代也采用过“无线无线”通信的方式，如利用火光传递信通信的方式，如利用火光传递信息的烽火台，利用声音传递

14、信号的鼓等，关于声音与光，下息的烽火台，利用声音传递信号的鼓等，关于声音与光，下列说法中正确的是列说法中正确的是()A声音和光都是机械波声音和光都是机械波B声音和光都是电磁波声音和光都是电磁波C声音是机械波，光是电磁波声音是机械波，光是电磁波D声音是电磁波，光是机械波声音是电磁波，光是机械波【解析解析】选选C.声音必须在介质中传播，是机械波；光可以在声音必须在介质中传播，是机械波；光可以在真空中传播，是电磁波真空中传播，是电磁波.2021/8/9 星期一392下面关于电视的说法中正确的是下面关于电视的说法中正确的是()A电视信号的发射、接收过程：景物电视信号的发射、接收过程：景物电信号电信号电

15、磁波电磁波电电信号信号图象图象B摄像机在一秒钟内要传递摄像机在一秒钟内要传递24张画面张画面C显像管是将电信号还原成景物图象的关键部分显像管是将电信号还原成景物图象的关键部分D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景象景象【解析解析】选选A、C、D.电视信号的发射和接收过程中，信号在电视信号的发射和接收过程中，信号在不断发生变化，在这个变化中关键是显像管的作用，视觉暂不断发生变化，在这个变化中关键是显像管的作用，视觉暂留使我们看到物体在动留使我们看到物体在动.2021/8/9 星期一403利用雷达测云层距我们观察点的距离时，电磁波从

16、发射到利用雷达测云层距我们观察点的距离时，电磁波从发射到接收共经历时间接收共经历时间10-3 s，则该云层离观测点多远，则该云层离观测点多远()A100 km B200 kmC150 km D250 km【解析解析】选选C.根据公式根据公式s=vt可以得，可以得，s=3.0108 10-3 m=1.5105 m.2021/8/9 星期一414在电磁波中，波长按从长到短顺序排列的是在电磁波中，波长按从长到短顺序排列的是()A无线电波、可见光、红外线无线电波、可见光、红外线B无线电波、可见光、无线电波、可见光、射线射线C红光、黄光、绿光红光、黄光、绿光D紫外线、紫外线、X射线、射线、射线射线【解析

17、解析】选选B、C、D.电磁波中，波长按从长到短排列的是无电磁波中，波长按从长到短排列的是无线电波、红外线、可见光、紫外线、线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线、射线射线.可见光中，可见光中，按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序波长越来越短按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序波长越来越短.故选项故选项B、C、D正确正确.2021/8/9 星期一425在电磁波中，下列说法正确的是在电磁波中，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射线的频率一定大于X射线的频率射线的频率CX射线的波长有可能等于紫外线波长射线的波长有可能等

18、于紫外线波长D可见光波长一定比无线电波的短可见光波长一定比无线电波的短【解析解析】选选C、D.X射线与射线与射线，射线，X射线与紫外线的界限并不射线与紫外线的界限并不明显明显.2021/8/9 星期一436(2020东城区高二检测东城区高二检测)北京时间北京时间2020年年10月月29日，太阳风日，太阳风暴袭击地球，太阳日冕抛射的大量带电粒子流击中地球磁场，暴袭击地球，太阳日冕抛射的大量带电粒子流击中地球磁场，产生了强磁暴产生了强磁暴.当时不少地方出现了绚丽多彩的极光，太阳风当时不少地方出现了绚丽多彩的极光，太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信，威胁卫星，而且会破坏臭暴袭击地球时，不仅会影响通信

19、，威胁卫星，而且会破坏臭氧层氧层.臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧层能吸收太阳辐臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧层能吸收太阳辐射中射中()A波长较短的可见光波长较短的可见光B波长较长的可见光波长较长的可见光C波长较短的紫外线波长较短的紫外线D波长较长的红外线波长较长的红外线2021/8/9 星期一44【解析解析】选选C.C.臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用.故正确选故正确选项是项是C.C.2021/8/9 星期一457(2020太原高二检测太原高二检测)某

20、广播电台发射某广播电台发射“中波中波”段某套节目段某套节目的讯号，家用微波炉中的微波、的讯号，家用微波炉中的微波、VCD机中的激光机中的激光(可见光可见光)、人、人体透视用的体透视用的X光，都是电磁波，它们的频率分别为光，都是电磁波，它们的频率分别为f1、f2、f3、f4，则，则()Af1f2f3f4Bf1f2f3f4Cf1f2f3f4Df1f2f3f42021/8/9 星期一46【解析解析】选选B.B.电磁波范围很广，由于波长不同，特性不同，电磁波范围很广，由于波长不同，特性不同，可按波长由长到短依次排列如下：无线电波、红外线、可见可按波长由长到短依次排列如下：无线电波、红外线、可见光、紫外

21、线、光、紫外线、X X射线、射线、射线射线.由此可知由此可知B B选项正确选项正确.2021/8/9 星期一47二、非选择题二、非选择题8在电视信号发送和接收的过程中，要用到许多电学元件，在电视信号发送和接收的过程中，要用到许多电学元件，将元件名称和它们在电路中的作用连接起来将元件名称和它们在电路中的作用连接起来.摄像机摄像机 将声信号还原后放出将声信号还原后放出话筒话筒 向空中发送电磁波向空中发送电磁波发送天线发送天线 接收空中的电磁波接收空中的电磁波显像管显像管 将光信号转变为电信号将光信号转变为电信号扬声器扬声器 将声信号转变为电信号将声信号转变为电信号接收天线接收天线 将电信号转变为光

22、信号将电信号转变为光信号2021/8/9 星期一48【解析解析】2021/8/9 星期一499“为了您和他人的安全，请您不要在飞机上使用手机和手为了您和他人的安全，请您不要在飞机上使用手机和手提电脑提电脑.”这句提醒警示语是乘坐过飞机的游客都听到过的，因这句提醒警示语是乘坐过飞机的游客都听到过的，因为有些空难就是由于某些乘客在飞行的飞机中使用手机造成为有些空难就是由于某些乘客在飞行的飞机中使用手机造成的的.2001、2002年都出现过此类问题，年都出现过此类问题，2020年某机场飞机降落年某机场飞机降落时，机上有四位旅客同时使用了手机，使飞机降落偏离了时，机上有四位旅客同时使用了手机，使飞机降

23、落偏离了8度，险些造成事故度，险些造成事故.请问为什么在飞机上不能使用手机和手请问为什么在飞机上不能使用手机和手提电脑呢提电脑呢(包括游戏机包括游戏机)？【解析解析】由于手机在使用时要发射电磁波，对飞机产生电磁由于手机在使用时要发射电磁波，对飞机产生电磁干扰，而飞机上的导航系统是非常复杂的，抗干扰能力不是干扰，而飞机上的导航系统是非常复杂的，抗干扰能力不是很强很强.2021/8/9 星期一5010.(2020扬州高二检测扬州高二检测)某雷达工作时，发射电磁波的波长某雷达工作时，发射电磁波的波长=20 cm，每秒脉冲数，每秒脉冲数n=5 000，每个脉冲持续时间，每个脉冲持续时间t=0.02 s

24、，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？多少？2021/8/9 星期一51【解析解析】电磁波在空中的传播速度可以认为等于真空中的光电磁波在空中的传播速度可以认为等于真空中的光速速c c，由波速、波长和频率三者间的关系可求得频率，根据雷，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收

25、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的传播距离的一半相邻两个脉冲间隔时间内的传播距离的一半.由由c=fc=f可得电可得电磁波的振荡频率磁波的振荡频率 电磁波在雷达电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离s=ct=s=ct=c(-t)=6104 mc(-t)=6104 m，所以雷达的最大侦察距离，所以雷达的最大侦察距离s=s=3104 m.=3104 m.2021/8/9 星期一52 【方法技巧方法技巧】雷达测距问题分析方法雷达测距问题分析方法解答雷达测距问题的关键是理解雷达测距原理解答雷达测距问题的关键是理解雷达测距原理.应用公式求位应用公式求位移的主要问题是通过题目已知及分析得出发出脉冲与接收脉移的主要问题是通过题目已知及分析得出发出脉冲与接收脉冲之间的时间间隔冲之间的时间间隔.2021/8/9 星期一53Thank you!Thank you!2021/8/9 星期一542021/8/9 星期一55