1、1第 2 讲 电磁波的发射、传播和接收 电磁波的应用及防护目标定位 1.知道有效发射电磁波的条件，了解电磁波的发射、传播和接收过程.2.认识电磁波谱，了解电磁波各波段的特性和主要作用.3.了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用一、电磁波的发射、传播和接收1电磁波的发射(1)为了有效地发射电磁波，振蒎电路必须满足两个条件：振荡频率足够高；电场、磁场尽可能分布到较大的空间(2)开放电路：电容器变成两条长的直导线，一条深入高空成为天线，另一条接入地下成为地线，形成开放电路2电磁波的传播(1)地波：沿地球表面空间传播的无线电波，适用于长波、中波和中短波短波和微波不宜采用地波的形式传播(2)天
2、波：靠大气中电离层的反射传播的无线电波短波最适合采用天波的形式传播(3)空间波：像光束那样沿直线传播的无线电波，适合于超短波和微波通信卫星中继通信、卫星电视转播等也主要以空间波为传播途径3电磁波的接收(1)电谐振现象：两个电路的振荡频率相同，电磁波使接收电路中产生最强的电流的现象(2)调谐：选择某一种特定的频率接收空间电磁波的过程，调谐的基本原理是电谐振(3)调谐电路：能够进行调谐的接收电路二、电磁波的应用及防护1电磁波谱(1)定义：电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、 射线等，把这些电磁波按波长或频率排列起来，就构成了电磁波谱(2)电磁波谱中的各种波有一定的波长范围，它们都
3、具有反射、折射、衍射和干涉的特性；它们在真空中的传播速度均等于光速2电磁波的应用(1)红外线：波长比红光的波长要长性质：具有较强的感光能力，热效应明显2应用：利用红外线的热效应，制成红外线烤箱、红外线炉等利用红外线可使特制底片感光的性质，制成红外摄影仪、红外遥感器等(2)紫外线：波长比紫光的波长短性质：有些物体在紫外线的照射下会发生荧光应用：紫外线能使很多物质发出荧光，很容易让底片感光，银行利用紫外线灯鉴别钞票的真伪当紫外线照射人体时，能促使人体合成维生素 D，可以预防佝偻病紫外线具有杀菌作用，医院里的病房利用紫外线消毒(3)X 射线：波长范围为 0.62nm.性质：穿透力较强应用：在医学中常
4、用 X 光照片辅助进行疾病诊断(4) 射线：波长在 1nm 以下，在电磁波谱中的波长最短特点：能量较高，穿透能力很强，对生物的破坏力很大应用：医院里用 射线杀死细胞(5)无线电波的应用无线电通信的发展过程1895 年，意大利的马可尼成功地进行了距离约 3km 的无线电通信，几乎与马可尼同时，俄罗斯的波波夫也研制成功了无线电发报机雷达原理：雷达天线发射高频电磁波，电磁波遇到障碍物会被反射回来，接收机接收反射信号，根据信号的返回时间和方向，可判断远处物体的方位作用：检测飞行器、船只等远距离物体的位置，预防天气、绘制地图等3电磁污染及防护(1)电磁污染又称电磁波污染或射频辐射污染(2)危害：危害人体
5、健康；使电视图象不清晰或变形；干扰通信系统(3)防治：电磁辐射的防治可以从电磁波源、电磁波的传播途径以及受辐射的人这三个方面进行防治一、无线电波的发射、传播和接收1无线电波的发射、传播和接收过程32对概念的理解(1)“调幅”和“调频”都是调制过程，解调是调制的逆过程(2)电谐振就是电磁振荡中的“共振” (3)调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程3电磁波的传播特性传播形式 适合的波段 特点地波 沿地球表面空间传播长波、中波、中短波衍射能力较强天波 靠大气电离层的反射传播 中短波、短波反射能力较强空间波 沿直线传播短波、超短波、微波穿透能力较强例 1 关于无线电波的发射过
6、程，下列说法正确的是( )A必须对信号进行调制B必须使信号产生电谐振C必须把传输信号加到高频电流上D必须使用开放回路解析 电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制，用开放电路发射为了有效地向外发射电磁波，必须使电路开放，A、C、D 正确而产生电谐振的过程是在接收无线电波，B 不正确答案 ACD例 2 关于电磁波的传播，下列叙述正确的是( )A电磁波频率越高，越易沿地面传播B电磁波频率越高，越易沿直线传播C电磁波在各种介质中传播波长恒定D只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传遍全球解析 由 c f 可判定：电磁波频率越高，波长越短，衍射能力越差，不宜沿地面传播，而跟光的传播相
7、似，沿直线传播，故选项 B 正确，选项 A 错误；电磁波在介质中传播时，频率不变，而传播速度改变，由 v f ，可判断波长改变，选项 C 错误；由于同步卫星相对地面静止在赤道上空 36000km 高的地方，用它作为微波中继站，只要有三颗，就能覆盖全球，选项 D 正确答案 BD4二、各种电磁波的特点及应用电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X 射线 射线频率(Hz) 由左向右，频率变化由小到大真空中波长由左向右，波长变化由长到短特性 波动性强 热作用强 感光性强化学作用，荧光效应穿透力强穿透力最强用途通讯、广播、导航加热、遥测、遥感、红外摄像、红外制导照明、照相等日光灯、杀菌消毒、治疗皮
8、肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗例 3 关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是( )A红外线和 X 射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体B过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C电磁波中频率最大的为 射线，最容易用它来观察衍射现象D紫外线和 X 射线都可以使感光底片感光解析 X 射线有很高的穿透本领，常用于医学透视人体，红外线没有，选项 A 错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，选项 B 错误；电磁波中频率最大的为 射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，选项 C 错误答案 D三、雷达1雷达是利用电磁波中的微波遇到障碍物发生反射的特性工作的2雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的
9、接收端3如果从发射一列波到再接收到这列波的反射波所用的时间为 t，那么雷达与障碍物间的距离 x .vt2例 4 某地的雷达站正在跟踪一架向雷达站匀速飞来的飞机设某一时刻从雷达发出电磁波后到再接收到反射波历时 200s，经 4s 后又发出一列电磁波，雷达站从发出电磁波到再接收到反射波历时 186s，则该飞机的飞行速度多大？解析 由电磁波发射到接收到反射波历时 200s，可算出此时飞机距雷达站的距离为：x1 m3.010 4m经 4s 后，飞机距雷达站的距离为： x23.010820010 62m2.7910 4m，故飞机飞行的速度为： v 3.010818610 62 x1 x2t5m/s525
10、 m/s.0.211044答案 525m/s电磁波的发射、传播和接收1要提高 LC 振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是( )A增加辐射波的波长B使振荡电容的正对面积足够小C减小电容器两极板间的距离D增加回路中的电容和电感解析 研究表明频率越高，电磁波发射本领越大，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路 f ， C ，要使 f 增大，应减小 L 或 C，只有 B 符合题意12 LC rS4 kd答案 B2图 1 中 A 为某火箭发射场， B 为山区， C 为城市发射场正在进行某型号火箭的发射试验为了转播火箭发射的实况，在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号已知传输无线电广播所用的
11、电磁波波长为 550m，而传输电视信号所用的电磁波波长为 0.566m，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能收听和收看火箭发射的实况，必须通过建在山顶上的转发站来转发_(填“无线电广播信号”或“电视信号”)这是因为_图 1解析 从题中知，传输无线电广播所用电磁波波长为 550m，根据发生明显衍射现象的条件，知该电磁波很容易发生衍射现象，绕过山坡而传播到城市所在的 C 区，因而不需要转发装置电视信号所用的电磁波波长为 0.566m，其波长很短，衍射现象很不明显，几乎沿直线传播，能传播到山顶却不能传播到城市所在的 C 区，要想使信号传到 C 区，必须通过建在山顶的转发站来转发答案 电视信号 电
12、视信号波长短，沿直线传播，受山坡阻挡，不易衍射电磁波的特点及应用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6(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DX 射线的很强的贯穿力E红外线具有显著的热效应F红外线波长较长，易发生衍射解析 (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，故选
13、择 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，故选择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 E.答案 (1)D (2)C (3)E4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长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解析 雷达是利用无线电波的反射来工作的，因此它利用的无线电波处于微波段，目的是为了增加反射，减少衍射雷达大约每隔 0.1ms 发射时间短于 1s 的脉冲信号，根
14、据屏上显示的发射信号和接收到的反射信号可以直接读出障碍物的距离，故 C 对答案 C(时间：60 分钟)题组一 电磁波的发射、传播和接收1为了有效地把磁场的能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间，除了用开放的电路，还有行之有效的办法是( )A增大电容器极板间的距离7B减小电容器极板的面积C减小线圈的匝数D采用低频振荡电流解析 实行开放电路和提高辐射频率是发射电磁波的两种有效方法由 f 、 C12 LC可知，A、B、C 选项正确 rS4 kd答案 ABC2转换电视频道，选择电视节目，称为( )A调谐 B调制 C调频 D调幅答案 A图 13如图 1 所示，调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出
15、仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电信号，应( )A增大调谐电路中线圈的匝数B加大电源电压C减少调谐电路中线圈的匝数D将线圈中的铁芯取走解析 当调谐电路的固有频率等于接收电磁波的频率时，发生电谐振才能较好地收到电台信号本题中收不到信号的原因是调谐电路的固有频率低，由 f 知，在电容 C 无12 LC法再调小的情况下，可减小 L 以提高 f，故选项 C、D 正确答案 CD4电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为( )A天线处于变化的电磁场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送到 LC 电路B天线只处于变化的电场中，天线中产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送到 LC 电路C
16、天线只是有选择地接收某台电信号，而其他电视台信号则不接收D天线将电磁波传输到电视机内解析 处于变化的电磁场中的导体，都会产生感应电动势8答案 A5关于电磁波的接收，下列说法正确的是( )A当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流B当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流C由调谐电路接收的感应电流，再经过耳机就可以听到声音了D由调谐电路接收的感应电流，再经过检波、放大，通过耳机才可以听到声音解析 当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波，在接收电路中激发的感应电流最强由调谐电路接收的感应电流，要再经过
17、检波(也就是调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以听到声音，故正确答案为 A、D.答案 AD题组二 电磁波的应用与防护6在电磁波中，波长按从长到短排列的是( )A无线电波、可见光、红外线B无线电波、可见光、 射线C红光、黄光、绿光D紫外线、X 射线、 射线解析 电磁波谱按波长从长到短排列顺序依次是无线电波红外线可见光(红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫)紫外线X 射线 射线，由此可知 B、C、D 选项正确答案 BCD7关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是( )A一切物体都在不停地辐射红外线B红外线具有很强的热作用和荧光作用C红外线的显著作用是化学作用D红外线容易穿透云雾解析 荧光作用和化学作用都是紫
18、外线的重要用途，红外线波长比可见光长，绕过障碍物能力强，易穿透云雾答案 AD8关于电磁波谱的下列说法中正确的是( )A电磁波中最容易表现干涉、衍射现象的是无线电波B红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的C伦琴射线和 射线是原子的内层电子受激发后产生的D红外线最显著的作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线解析 波长越长的无线电波的波动性越显著，干涉、衍射现象越容易发生从电磁波产生9的机理可知 射线是原子核受到激发后产生的不论物体温度高低如何，都能辐射红外线，物体的温度越高，它辐射的红外线越强由此可知答案为 A、B.答案 AB9关于电磁波的应用，下列说法正确的是( )A医院里常用
19、 X 射线对病房和手术进行消毒B工业上利用 射线检查金属部件内有无砂眼或裂缝C刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高D卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线衍射能力较强解析 医院里用紫外线杀菌消毒，A 错误，B、C、D 均正确答案 BCD10下列能说明电磁波具有能量的依据是( )A可见光射入人的眼睛，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解析 人眼看到物体，说明人眼感受到可见光的能量；红外线具有热作用，说明红外线具有能量；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； 射线的贯穿能力说明 射线具
20、有很高的能量答案 ABCD11雷达采用微波的原因是( )A微波具有很高的频率B微波具有直线传播的特性C微波的反射性强D微波比其它无线电波(长波、中波、短波等)传播的距离更远解析 雷达采用微波，是利用微波的频率高，不容易发生衍射，具有很好的直线传播的特性和反射性强的特点，所以 A、B、C 均正确，因微波不易发生衍射，传播的距离不一定比无线电波的长波、中波、短波段远，因此 D 不正确答案 ABC12目前雷达发射的电磁波频率多在 200MHz 到 1000MHz 的范围内下列关于雷达和电磁波的说法不正确的是( )A真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在 0.3m 到 1.5m 之间B电磁波是由恒定不
21、变的电场或磁场产生的C测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D波长越短的电射波，反射性能越强10解析 电磁波是由变化的电磁场在空中传播而形成的，B 错误；由 c f 可得雷达发射的电磁波的波长最长为 max m1.5m，最短 min 0.3m，A 正确；cfmin 3108200106 cfmax由题中表述知 C、D 正确答案 B13下列哪些设备内部只有接收装置而无发射装置( )A发报机 B对讲机C收音机 D雷达解析 收音机只能接收无线电波，不能发射无线电波答案 C14在飞机飞行过程中，禁止飞机上的乘客和司乘人员使用手机这是因为使用手机会( )A对周围乘客造成电子辐射，
22、损害乘客健康B影响飞机的动力设备C干扰飞机的电子通信系统D造成对飞机电子线路的破坏解析 因为飞机也是靠无线电波来接收地面指令的，手机信号可能干扰其电子通信系统，从而造成意外，C 正确答案 C15如图 2 所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为 2104 s，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图乙问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？图 2解析 当天线朝东方时，显示屏上只有发射信号而无反射信号，天线朝西方时，显示屏上既有发射信号也有反射信号，因此目标在西方，由题图乙可知 t210 3 s 而2x ct， x ct 31082103 m300km.12 12答案 西方 300km
