2020-2021学年高中物理新人教版选择性必修第二册 第4章 4 电磁波谱 教案

14.5电磁波谱【学习目标】1．知道无线电波、红外线、紫外线、可见光、X射线、射线的主要作用．2．知道电磁波具有能量，是一种物质．知识回顾：1.电磁波都有什么种类呢？答：可见光、红外线、紫外线2.电磁波的分类以什么来分类的？答；以人眼可以看到3.电磁波的不同同种类的本质是什么不同？答：频率不同知识点一、电磁波谱1．电磁波谱无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线合起来，构成了范围非常广阔的电磁波谱．可见光只是其中很窄的一个波段．由于它们都是本质上相同的电磁波，所以它们的行为都服从共同的规律，但另一方面，由于它们的频率不同而又表现出不同的特性．例如，波长较长的无线电波，很容易表现出干涉、衍射现象，但对波长越来越短的可见光、紫外线、伦琴射线、射线，要观察到它们的干涉、衍射现象就越来越困难了．如图所示是按波长由大到小（频率由小到大）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，但因波长（或频率）不同又表现出不同的特点．2．无线电波（1）波长大于、频率小于的电磁波是无线电波．（2）无线电波用于通信和广播．许多自然过程也辐射无线电波．天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究。3．红外线可见光谱的红光外侧是红外线，红外线的波长比红光的波长还长，不是可见光，不能引起人们的视觉．对红外线强调以下几点：（1）红外线的发现：英国物理学家赫谢尔于1800年首先发现了红外线．（2）红外线的产生：一切物体（不管大小、也无论是否有生命），凡是由分子、原子等微粒构成的物体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．红外辐射是热传递的方式之一．（3）红外线的作用．要点诠释：①红外线遥感：勘测地热、寻找水源、人体检查等．②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．③加热物体：红外线很容易使物体的温度升高，如市场上的“远红外烤箱” ．这是因为：红外线的显著作用就是热作用，其原因是红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的固有频率，因此更容易引起分子的共振，所以红外线的电磁场的能量更容易转变为物体的内能．4．可见光（1）波长为到之间，进入人眼能引起视觉的电磁波叫可见光．（2）不同颜色的可见光波长见下表．红橙黄绿蓝靛紫真空中的波长（）（3）波长较短的光比波长较长的光更容易被散射，因此天空看起来是蓝色的，大气对波长较短的光吸收也比较强，所以傍晚的阳光比较红．（4）可见光由原子或分子内电子的跃迁产生的．5．紫外线可见光光谱中的紫光外侧是紫外线．紫外线也是不可见光，其波长比紫光还短，波长范围为．要点诠释：（1）紫外线的发现：德国物理学家里特于1801年首先发现了紫外线．（2）紫外线的产生：一切高温物体发出的光中都含有紫外线．有的仪器是专门发射紫外线的，可以进行防伪检测．（3）紫外线的作用．①促使人体合成维生素，但不能过多照射．②能杀死多种细菌，具有消毒功能．③紫外线的显著特征是化学作用．④使荧光粉发光．即荧光效应．6．射线（1）发现：1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线时发现的．其波长比紫外线还短．（2）产生：高速的电子流射到任何固体上都能产生这种射线．人们从这种射线的衍射现象得知它是一种波长很短的电磁波．（3）显著作用：有较强的穿透能力，但射线穿透物质的本领跟被穿透的物质的密度有关．（4）应用：用于透视人体、检查金属部件的质量等．（5）伦琴射线管如图所示． 7．射线（1）射线的产生：是从放射性元素的原子核中放射出来．（2）特点：射线是波长最短的电磁辐射，具有很高的能量．（3）应用：①射线能破坏生命物质，可应用于医学上；②射线的穿透能力很强，能穿过几厘米厚的铅板，可用于探测金属部件内的缺陷．8．电磁波的能量电磁波可以发射出来，也可以被接收，电磁波是一种物质，电磁波具有能量．9．太阳辐射阳光中含有可见光，还有无线电波、红外线，也有紫外线、射线、射线．太阳辐射的能量集中在可见光、红外线、紫外线三个区域．波长在的黄绿光附近，辐射的能量最强，如图所示，我们的眼睛正好对这个区域的电磁辐射最敏感． 例题1.根据电磁波谱选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长的排列是（）．A．微波、红外线、紫外线B．射线、射线、紫外线C．紫外线、红外线、无线电波D．紫外线、射线、射线【答案】B【解析】题目给出了两个要求，一是频率相互交错，需要各电磁波是相邻的，二是波长由短到长，故B项正确．【总结升华】熟记电磁波谱的顺序是解题的关键，另外还要注意题目的要求．课堂练习一：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．射线波段【答案】B【解析】所有的物体都能发出红外线，热的物体的红外线辐射比冷的物体的强，间谍卫星上装的遥感照相机，实际上是红外线探测器，它能在较冷的背景上探测出较热物体的红外线辐射，这是红外线摄影的基础．再者，红外线波长比其他波（如可见光、紫外线、射线）的长，有较好地穿透云雾的能力，故选B．而其他选项的光不具备以上特点，故A、C、D三项错误．【总结升华】对与实际结合的物理问题，要从中挖掘实际与物理的结合点，准确把握物理知识的本身含义和它们的一些特性与作用．课堂练习二：如图所示为伦琴射线管示意图，为阴极钨丝，发射的电子初速度为零，为对阴极（阳极），当之间加直流电压时。电子被加速打在对阴极上，使之发出 射线，设电子的动能全部转化为伦琴射线（射线）的能量．求：（1）电子到达对阴极的速度多大？（2）如果对阴极每吸收一个电子放出一个X射线光子，则当之间的电流为时，每秒钟从对阴极最多辐射出多少个射线光子？（电子质量，电荷量）【思路点拨】一个电子对应一个伦琴射线光子.【答案】见解析【解析】（1）由动能定理，得：，则。【总结升华】题目中说明电子的动能全部转化为伦琴射线的能量，从而告诉我们一个电子对应一个伦琴射线光子．从题设条件中获取信息是解题的关键．课堂练习三：下列能说明电磁波具有能量的依据是（）．A．可见光射人人的眼睛，人看到物体B．放在红外线区域的温度计升温很快C．收音机调到某个台时，调谐电路发生电谐振D．射线具有很强的贯穿能力 【答案】A、B、C、D【解析】A项，人眼看到物体，说明人眼感受到了可见光的能量；B项，红外线具有热作用，说明红外线具有能量：C项。电谐振在调谐电路中的感应电流的能量来源于空中的无线电波；D项，射线的贯穿能力说明射线具有很高的能量．【总结升华】所谓贯穿能力指的是穿透能力，不是衍射能力．