【本讲教育信息】

一. 教学内容：

电磁波、电磁波谱；波长、频率和波速的关系

二. 重、难点

1、知道电磁波的产生及电磁波谱

2、知道波长、频率和波速的关系，能进行简单计算

3、知道电磁波在信息传递方面的应用

［具体内容］

一、认识电磁波

打开收音机开关，旋至这没有电台的位置，将音量开大。取一节干电池和一根导线，拿到收音机附近。让电池的负极与一把锉良好接触，正极连接一根导线，拿着导线头，让它与锉接触，并在锉面上滑动，这时收音机会发出“喀喀”的响声。

小石子投在平静的水面上，激起了涟漪，形成了水波；手持小木棍上下振动，让木桶下端接触平静的水面，可看见水面上有一圈圈凹凸相间的状态向外传播，形成水波；轻轻拨动琴弦，琴弦的振动机械的声波。电流变化也会激起电磁波。上面实验中收音机发出声音，正是因为当导线头在锉面上滑动时，由电池、导线、锉组成的电路中产生迅速变化的电流. 于是有电磁波向外传播，被收音机接收后发出响声。这个电路就成了一个小小的“电台”。

波长：波在传播时完成一个全过程所前进的距离叫波长。两个相邻波峰之间的距离。

频率：1秒钟波传播所完成的全过程的次数叫频率。

波速：1秒钟波传播所前进的距离。

设电磁波的波长为λ，频率是f，

c=f·λ

不同频率的电磁波的传播速度都相同。所以，频率较大的电磁波波长较短。

电磁波与水波、声波相似，也有波长和频率，可以用图象来进行描述。

光是一种电磁波，在真空中以3×10⁸m/s的速度传播，向空间各个方向传播，同样，所有电磁波在真空中都以光速传播。电磁波的传播不需要介质。

在广播电台、电视台以及移动电话里面，发射电磁波的机器靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流。虽然电磁波看不见、摸不到，但电磁波确实可以给我们传递各种信息。

二、电磁波谱

电磁波是一个大家族，γ射线 、Х射线、紫外线、可见光、红外线、微波无线电波都是电磁波。

三、电磁波的信息特性

电磁波在信息方面的应用，缘于三个方面：第一，电磁波携带信息，即电磁波会把辐射电磁波的物质的固有信息带出来；第二，电磁波可以帮助人们获得信息，充当测量和检测工具；第三，电磁波能承载信息并传播信息，为信息技术充当使者。

人们利用电磁波携带的物质信息，可以鉴别物质，分析材料中包含的元素。例如：钠盐燃烧时放出波长为589纳米和589.6纳米的黄光，告诉人们这种盐中有钠元素。利用电磁波的反射可以发现目标，测量距离。利用电磁波的透射能力，可以检查人体。利用电磁波还可以研究晶体结构，是研究新材料的重要手段。电磁波在信息方面早期的用途主要是电报、广播和电视。电磁波会通过“调制”，把文字、图像、声音等各种信息加入其中，并传到遥远的地方。用户可以通过收音机、电视机等装置“解调”，把信息还原，收听到优美音乐，看到精彩电视节目。

四、电磁波的能量特性

一切电磁波都具有能量。太阳光是电磁波，地球上大气循环，季节变化，昼夜温度起伏即生物圈的循环都源于太阳光提供的能量。太阳是地球上维持各种生命运动最基本的能量。世人称大地是母亲，太阳是父亲，反映了这一客观事实。

激光是电磁波，具有能量集中、方向性好的特性，激光手术、激光钻孔、激光刻录等已经得到普遍的应用。

电磁波在生产、生活、工作、科学研究、军事、交通等各个领域都有广泛用途。利用电磁波的技术仍在不断发展，特别是在信息化时代，电磁波必将发挥越来越大的作用。

电磁波这么有用，是不是电磁波越多越强就越好呢？（不是）

过强过量的电磁波辐射对人体是有害的。所以怀了孕的妇女都尽量不在电磁波较强的区域工作，以免胎儿不能正常发育。那么在强电磁辐射区域工作的人，为了保护，要穿一种能屏蔽电磁波的衣服。什么材料能屏蔽电磁波呢？金属罩可以屏蔽电磁波。

【典型例题】

例1、关于声波和电磁波的比较，下列说法正确的是（ ）

A、声波是由物体振动产生的，电磁波是由迅速变化的电流产生的。

B、声波和电磁波都能在真空中传播

C、声波和电磁波都具有波速、波长和频率

D、收音机不能接收声波，能接受电磁波

分析：声音传播需要媒介，声波不能在真空中传播，而电磁波能在真空中传播，故选项B是错误的，选项ACD的说法都是正确的。

正确答案：ACD

例2、科学工作者通常用向月球发射电磁波的方法，通过测量电磁波往返所需的时间来测量月地之间的距离。

（1）若从地球向月球发射电磁波经2.56s收到回波，求月地之间的距离？想一想，我们可以用超声波测月地之间的距离吗？

（2）如图是该电磁波在10⁸s内传播的波形图，请在图中标出一个波长的长度，并计算出该电磁波的频率和波长值。

分析：（1）利用s=v·t/2可以求出月地之间的距离。月地之间有一段距离是真空，超声波不能传播，而电磁波可以传播且电磁波在真空中的传播速度与在空气中的速度相近。

（2）根据波长的定义：相邻两个波峰之间的距离，可标出一个波长的长度，再数出10⁸s振动的次数为2，可求出频率，再利用λ=c/f求出波长。

正确答案：（1）s= v·t/2=3×10⁸m/s×2.56/2s=3.84×10⁸ m

由于超声波不能在真空中传播，所以不能用来测量月地之间的距离。

（2）一个波长的长度

f=2/10^-8 s=2×10⁸ Hz

λ=c/f=3×10⁸m/2×10⁸ Hz=1 .5m

例3、中央人民广播电台第二套节目的发射频率是720kHz，女播音员发出的声音的频率是1 kHz，则收音机接收时，调谐器使用的频率为（ ）

A、721 kHz B、720 kHz C、719 kHz D、1 kHz

分析：无线电广播发射时，通过调制器把音频信号加载在高频电磁波上；收音机接收时，调谐器的频率必须与电台发射的频率一致。当收音机收到这个高频信号后，由电子电路取出音频信号并播放，用扬声器还原成声音。

正确答案：B

例4、以下是电磁波技术在医院中的一些应用，其中不是利用电磁波能量特性的是（ ）

A、利用激光，对眼睛进行精巧的手术，治疗近视眼

B、光导纤维内窥镜

C、核磁共振成像技术

D、γ射线切割肿瘤

分析：利用激光对眼睛进行近视眼治疗手术，核磁共振成像技术，γ射线切割肿瘤都是利用电磁波能量特性，而光导纤维内窥镜是利用激光（电磁波）在信息方面的应用，故应选择B。

正确答案：B

例5、无线广播的中波段波长的范围是187m～560m，为了避免邻近电台的干扰，两个电台的频率范围至少相差Hz，则在此波段中最多容纳的电台数约为多少？

分析：这是一道实例题，运用中波段波长范围，得到中波段频率范围，进而得到此波段中最多容纳的电台数。

，

　　根据 可以得到： ， ，

　　中波段频率范围是： 。

　　这样此波段中能容纳的电台数为：

例6、神州五号飞船飞行过程中，由多个地面测控站和四艘远洋航天测量船组成了测控网，通过发射和接收一种波，对飞船进行跟踪、测量与控制。这种波是（ ）

A、红外线 B、γ射线 C、微波 D、超声波

分析：在用于通信的电磁波中，不同的用途所使用的电磁波的频率范围不同，而用于电视、雷达、无线电导航测控的是微波，它的频率范围是3×10⁸ Hz——3×10¹¹Hz。

正确答案：C

【模拟试题】（答题时间：25分钟）

一、选择题

1、下列关于电磁波的说法中正确的是（ 　）

　　A. 电磁波传播时需要介质

　　B. 电磁波是沿某一特定方向在空间传播的

　　C. 宇航员在月球上面对面交谈时是靠移动无线电话来实现的

　　D. 水波、声波是自然现象，而电磁波是人工制造出的现象

2、关于电磁波的产生原因，以下说法中正确的是（　）

　　A. 只要电路中有电流通过，电路的周围就有电磁波产生

　　B. 电磁波就是水波

　　C. 电磁波只能在通电导体内传播

　　D. 只要有变化的电流，周围空间就存在电磁波

3、关于电磁波的波长，下面叙述中正确的是（ 　）

　　A. 频率越高的电磁波，波长越短　B. 电磁波的波长都是3×10⁸m

　　C. 频率越低的电磁波，波长越短　D. 电磁波的波长与频率有关

4、收音机的波段刻度盘中刻有kHz、MHz字样，它们分别表示（ 　）

　　A. 千赫，兆赫　　　　　　　　　B. 千米，兆米

　　C. 千秒，兆秒　　　　　　　　　D. 千米/秒，兆米/秒

5、电磁波在真空中的传播速度是（ 　）

　　A. 340m/s　　　　　　　　　　　B. 3×10⁸km/s

　　C. 3×10⁵km/s　　　　　　　　　D. 3×10⁵m/s

6、一般女同学发出声音的最高频率约为1.1kHz，这样的声音通过中央人民广播电台第二套节目的发射频率720 kHz向外广播时，发出的无线电波的频率是（ 　）

　　A. 721.1 Hz　　 B. 720 kHz　　 C. 718.9 Hz　　　D. 1.1 kHz

7、在短波、中波和长波这三种电磁波中，在真空中传播速度最快的是（ 　）

A、短波 B、中波 C、长波 D、一样快

8、下列电器中不是利用电磁波工作的是（ 　）

A、电饭锅 B、微波炉 C、收音机 D、手机

二、填空题

1、上海人民广播电台发射的一种电磁波的频率为990kHz，中央人民广播电台发射一种电磁波的频率为15.58MHz，它们发射的电磁波的波长分别为________m和________m.

2、电磁波在真空中传播的速度________3×10⁸m/s. （填“大于”、“小于”或“等于”）

3、我们可以用电磁波来传递________信号和________信号.

4、在机械制造中用高频电磁波加工精密模具，钻打精密小孔，进行精密焊接等，这是利用电磁波 方面的特性。

5、电磁波的波速与波长和频率之间的关系是 。电磁波的频率的单位是 ，符号是 。常用单位还有 ； 。其换算关系为1MHz= .

6、甲、乙两列电磁波在空中传播，它们的波速 （填“相等”或“不相等”）若它们的频率f_甲>f_乙，则它们的波长λ_甲 λ_乙（填“>”、“<”或“=”）

【试题答案】

一、选择题

1、C 2、D 3、AD 4、A

5、C 6、B 7、D 8、A

二、填空题

1、303　19.3；

2、等于

3、声音　图像

4、能量

5、c=f·λ ；赫兹；Hz; kHz; MHz; 10³ kHz（10⁶Hz）；

6、相等；<