第2讲　电磁波谱
高中物理·选修1-1·教科版
[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跟光速相同，即c＝3×108 m/s.2.了解电磁波谱是由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线组成的，能够知道它们各自的特点与主要应用.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．
一、电磁波谱
1．电磁波包括很宽的频率范围，它们构成一个电磁波谱．
2．c表示光速、f代表频率、λ代表波长，它们满足关系式：c＝
λf
二、电磁波的不同波段及其用途
1．电磁波谱划分的七个波段： 、微波、红外辐射(红外线)、可见光、紫外辐射(紫外线)、X射线(伦琴射线)、 ．
2．无线电波
(1)无线电波处于电磁波谱波长最 、频率最低的波段．无线电波多利用 电路产生．
(2)无线电波波段划分为超长波、长波、中波、短波和超短波．
无线电波
γ射线
长
电磁振荡
3．微波
(1)微波具有传输容量 、 等特性．
(2)用途
①军事上具有重要意义的各种雷达主要用 (米波、厘米波)发射信号与接收信号．雷达的主要功能是 目标与测定目标的 ．
②微波可以作为一种新型电磁能量，因为微波与物质作用时有热效应和生物效应．
(3)微波照射到人体的功率过强、时间过长，就会对人体造成伤害，可能引发某些疾病．
大
抗干扰
微波
发现
位置
4．红外线辐射
(1)红外辐射俗称“红外线”，其波长范围为0.75～1000 μm.红外线主要是 振动产生的辐射．
(2)用途
①红外热效应的应用： 、医学频谱仪
②红外探测器：所有物体都会发射或反射红外辐射，利用这种特性，制成了各种红外探测器．
分子内原子
烘烤物质
5．可见光
可见光是比红外线波长更短的电磁波．可见光由原子
跃迁(低能过程)而产生．可见光波长的范围为400～760 nm，是整个电磁波谱中唯一一段人类肉眼可以看得见的电磁波．
内部电子
6．紫外辐射
(1)紫外辐射是比可见光波长更短的电磁波，俗称“紫外线”．紫外辐射也是由原子 跃迁(低能过程)而产生的．紫外线的波长范围为40～390 nm.
内部电子
(2)用途
①紫外线具有杀菌作用，常用于医疗卫生及工业上的消毒、灭菌．
②用于紫外分析，检查物质的成分，发现杂质．
③用于制造发光效率很高的荧光灯．
(3)防范：人体不能经受照射时间太长、强度太大的紫外辐射，它会使人的皮肤发生病变．
7．X射线
(1)X射线是比紫外线波长更短的电磁波，又称为伦琴射线．因为它是伦琴于1895年首先发现的．X射线的波长范围为0.001～10 nm.X射线是原子 跃迁(高能过程)时发出的辐射．
内层电子
(2)用途
①X射线的一个重要特点是它的穿透性很强，所以，医疗上用于对人体进行透视，工业上用于工件探伤，检查金属工件内部的气泡或裂痕．是研究各种晶体结构的有力工具．
②X射线断层扫描仪，简称CT.
(3)防护：X射线对人体是有伤害的，经常接触X射线的人必须注意防护．
8．γ射线
(1)γ射线是比X射线波长更短的电磁波．它是原子核内核反应过程产生出来的．γ射线的波长范围为10－16～10－11m.
(2)用途：γ射线的穿透能力比X射线更强．因此，工业上常用它对工件进行探伤；医学上，则利用其极强的穿透能力来杀死病态细胞，治疗各种疾病，有所谓γ刀之称．
(3)防护：γ射线对人体正常细胞有很强的破坏作用．因此，在γ射线可能出现的地方，必须提出警告，严加防护．
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，c＝3×108 m/s.
2．电磁波的波长(λ)、波速(c)及频率(f)的关系．
(1)c＝λf.
(2)真空中，电磁波的频率越大，波长越短．
针对训练　(2013·云南省学业水平考试)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3.0×108 m/s，频率为1.0×108 Hz的电磁波，在真空中的波长为________m.
答案　能　赫兹　3.0
二、电磁波谱及其应用
【例2】　(多选)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．γ射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；γ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γ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γ射线的穿透能力最强，故选项C、D错误．
【例3】　下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．
(1)X光机，________；
(2)紫外线灯，________；
(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．
A．光的全反射
B．紫外线具有很强的荧光作用
C．紫外线具有杀菌消毒作用
D．X射线的很强的贯穿力
E．红外线具有显著的热作用
F．红外线波长较长易发生衍射
答案　(1)D　(2)C　(3)E
解析　(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线，因此选择选项D.
(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择选项C.
(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择选项E.
再见