PAGE11-電磁波的放射和接收電磁波與信息化社會電磁波譜電磁波的放射[探新知·基礎練]電磁波的放射(1)要有效地放射電磁波，振蕩電路必需具有兩個特點：①要有足夠高的振蕩頻率，頻率越高，放射電磁波的本事越大；②應采納開放電路，振蕩電路的電場和磁場必需分散到足夠大的空間。(2)開放電路：實際的開放電路，線圈的一端用導線與大地相連，這條導線叫做地線，線圈的另一端高高地架在空中，叫做天線。(3)電磁波的調制：使電磁波隨各種信號而變更的技術叫做調制。調制的方法有兩種，一是調幅，使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變更；另一種叫調頻，使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變更。[釋疑難·對點練]1．無線電波的放射和接收過程2．“調幅”和“調頻”是調制的兩個不同的方式(1)高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變的調制方式叫調幅，一般電臺的中波、中短波、短波廣播以及電視中的圖象信號采納調幅波。(2)高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變的調制方式叫調頻，電臺的立體聲廣播和電視中的伴音信號，采納調頻波。[試身手]1．為了使須要傳遞的信息(如聲音、圖象等)載在電磁波上放射到遠方，必需對振蕩電流進行()A．調諧 B．放大C．調制 D．檢波解析：選C把要傳遞的信息(如聲音、圖象等)加載到電磁波上放射出去的過程叫做調制，故只有C正確，A、B、D三項是電磁波接收端需進行的過程。無線電波的接收[探新知·基礎練]1．接收原理電磁波在傳播時遇到導體會使導體中產生感應電流，所以導體可用來接收電磁波，這個導體就是接收天線。2．電諧振當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相等時，接收電路里產生的震蕩電流最強，這種現象叫做電諧振。3．調諧使電路中產生電諧振的過程叫做調諧。4．解調使聲音或圖象信號從接收到的感應電流中還原出來，這個過程是調制的逆過程，叫做解調。5．無線電波波長大于1_mm(頻率低于300GHz)的電磁波叫作無線電波。并按波長分成若干個波段，像長波、中波、短波、微波等。不同波段所用的設備和技術不同，因此有不同的用途。[釋疑難·對點練]1．解調是調制的逆過程聲音、圖象等信號頻率相對較低，不能轉化為電信號干脆放射出去，而要將這些低頻信號加載到高頻電磁波信號上去。將聲音、圖象信號加載到高頻電磁波上的過程就是調制。而將聲音、圖象信號從高頻信號中還原出來的過程就是解調。2．正確理解調諧的作用世界上有許很多多的無線電臺、電視臺及各種無線電信號，假如不加選擇全部接收下來，那必定是一片混亂，辨別不清。因此接收信號時，首先要從各種電磁波中把須要的選出來，通常叫選臺。在無線電技術中是利用電諧振達到該目的的。[特殊提示](1)電諧振就是電磁振蕩中的“共振”。(2)調諧與電諧振不同，電諧振是一個物理現象，而調諧則是一個操作過程。[試身手]2．在無線電波廣播的接收中，調諧和檢波是兩個必需經驗的過程，下列關于接收過程的依次，正確的是()A．調諧→高頻放大→檢波→音頻放大B．檢波→高頻放大→調諧→音頻放大C．調諧→音頻放大→檢波→高頻放大D．檢波→音頻放大→調諧→高頻放大解析：選A接收過程的依次為調諧、高頻放大、檢波、音頻放大。A正確。電磁波與信息化社會[探新知·基礎練]1．電磁波的傳輸信息可以通過電纜、光纜進行有線傳輸，也可實現無線傳輸。電磁波的頻率越高，相同時間內傳遞的信息量越大。2．電磁波的應用實例(1)電視廣播的放射和接收過程：eq\x(攝像管：攝取景物的圖象并將其轉換為電信號)?eq\x(調制和放射)?eq\x(天線接收高頻信號，調諧，解調)?eq\x(顯像管：還原出與攝像管屏上相同的圖象)(2)雷達的工作原理：雷達利用微波遇到障礙物的反射現象來測定物體位置。依據放射無線電波到接收反射波的時間t，確定障礙物的距離s＝eq\f(ct,2)，再依據放射無線電波的方向和仰角，確定障礙物的位置。(3)移動電話、因特網也是利用電磁波來傳輸信息的。[釋疑難·對點練]雷達的工作原理及應用(1)雷達的原理：利用電磁波遇到障礙物發生反射的特性。(2)雷達的構造及特點：一般由天線系統、放射裝置、接收裝置、輸出裝置(顯示器)、電源、用于限制雷達工作和處理信號的計算機以及防干擾設備等構成。①雷達既是無線電波的放射端，又是無線電波的接收端；②雷達運用的無線電波是直線性好、反射性能強的微波波段；③雷達放射的是不連續的無線電波，即脈沖，每次放射時間短于1μs，兩次放射的時間間隔約為0.1ms；④障礙物的距離等狀況都由顯示器干脆顯示出來。(3)雷達的應用：探測飛機、導彈等軍事目標；可以用于導航；天文學上探討星體；在氣象上可以用于探測臺風、雷雨、烏云。[試身手]3．關于雷達的特點，下列說法正確的是()A．雷達所用無線電波的波長比短波更長B．雷達只有連續放射無線電波，才能發覺目標C．雷達的顯示屏上可以干脆讀出障礙物的距離D．雷達在能見度低的黑夜將無法運用解析：選C雷達是利用無線電波的反射來工作的，因此它利用的無線電波處于微波段，目的是增加反射，減小衍射，不受能見度凹凸的影響。雷達大約每隔0.1ms放射時間短于1μs的脈沖信號，依據屏上顯示的放射信號和接收到的反射信號可以干脆讀出障礙物的距離，故只有C正確。電磁波譜[探新知·基礎練]電磁波譜(1)把各種電磁波按波長或頻率的大小依次排列起來，就組成了電磁波譜。依據波長從長到短依次排列成：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。(2)不同的電磁波由于具有不同的頻率(波長)，才具有不同的特性。[釋疑難·對點練]比較說明各種電磁波的產朝氣理、特征和用途電磁波是一個大家族，從無線電波到γ射線組成電磁波譜，可見光只是這個譜系中很窄的一個波段。下面將這一家族的成員比較一下，便于了解。電磁波譜無線電波紅外線可見光紫外線X射線γ射線波長產朝氣理振蕩電路中的電子運動原子的外層電子受到激發原子內層電子受到激發原子核受到激發主要特征波動性強，易衍射熱作用強引起視覺、感光作用化學作用、熒光效應穿透實力強穿透實力最強主要用途通信、廣播、導航加熱、遙測、遙感、紅外攝影、夜視照明、照相日光燈、殺菌消毒檢查、探測、透視探測、醫療[試身手]4．下列說法正確的是()A．只有物體溫度較高時才能向外輻射紅外線B．紫外線的主要作用是熱作用C．可見光比紅外線簡潔發生衍射現象D．X射線穿透力強，可用來進行人體透視解析：選D任何物體在任何溫度下均會向外輻射紅外線，A錯誤；紫外線的主要作用是化學作用和熒光作用，B錯誤；可見光的波長小于紅外線的波長，故可見光相對紅外線不簡潔衍射現象，C錯誤；X射線穿透力強，醫學上常用于透視人體，D正確。電磁波的放射與接收[典例1](多選)調諧電路的可變電容器的動片從完全旋出到完全旋入仍接收不到較高頻率的電臺發出的信號，要收到該電臺的信號，可采納下列何種方法()A．增加調諧電路中線圈的匝數B．加大電源電壓C．削減調諧電路中線圈的匝數D．將線圈中的鐵芯取走[解析]選CD當調諧電路的固有頻率等于接收電磁波的頻率時發生電諧振，才能較好地收到電臺信號，本題中收不到信號的緣由是調諧電路的固有頻率低，由f＝eq\f(1,2π\r(LC))知，在C無法再調整的狀況下，可減小L以提高頻率。易知選項C、D正確。[典例2]一臺收音機的接收頻率范圍從f1＝2.2MHz到f2＝22MHz。設這臺收音機能接收的相應波長范圍從λ1到λ2，調諧電容器的相應電容變更范圍從C1到C2。那么波長λ1、λ2之比為多少？電容C1、C2之比為多少？[解析]由公式：λ＝eq\f(v,f)，因電磁波在空中的波速相等，由此可得波長與頻率成反比，所以：eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(f2,f1)＝eq\f(22,2.2)＝eq\f(10,1)。再依據電磁振蕩公式：f＝eq\f(1,2π\r(LC))，收音機接收電路中的L是固定的，所以頻率跟電容器的電容平方根成反比，即eq\f(f1,f2)＝eq\f(\r(C2),\r(C1))，整理可得：eq\f(C1,C2)＝eq\f(f22,f12)＝eq\f(100,1)。[答案]λ1∶λ2＝10∶1C1∶C2＝100∶1雷達的工作原理[典例3]某雷達工作時，放射電磁波的波長λ＝20cm，每秒脈沖數n＝5000，每個脈沖持續時間t＝0.02μs，取電磁波的傳播速度為c＝3×108m/s，問：該電磁波的振蕩頻率為多少？最大偵察距離是多少？[思路點撥]電磁波在空氣中的傳播速度可認為等于真空中的光速c，由波速、波長和頻率三者間的關系可求得頻率。依據雷達熒光屏上放射波形和反射波形間的時間間隔，即可求得偵察距離，為此反射波必需在后一個放射波發出前到達雷達接收器。可見，雷達的最大偵察距離應等于電磁波在雷達放射相鄰兩個脈沖間隔時間內傳播距離的一半。[解析]由c＝λf可得電磁波的振蕩頻率f＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,20×10－2)Hz＝1.5×109Hz。電磁波在雷達放射相鄰兩個脈沖間隔時間內傳播的距離s＝cΔt＝c(eq\f(1,n)－t)＝3×108×(eq\f(1,5000)－0.02×10－6)m≈6×104m，所以雷達的最大偵察距離s′＝eq\f(s,2)＝3×104m＝30km。[答案]1.5×109Hz30km各種電磁波的特點及應用[典例4]下列說法正確的是()A．麥克斯韋證明白光的電磁說的正確性B．紅外線的顯著作用是熱作用，紫外線最顯著的作用是化學作用C．X射線的穿透本事比γ射線更強D．X射線與γ射線的產朝氣理不同，因此它們的頻率范圍界線分明，不行能重疊[解析]選B麥克斯韋提出了光的電磁說，赫茲用試驗證明白光的電磁說的正確性。X射線是原子的內層電子受激發而產生的，γ射線是原子核受激發而產生的，產朝氣理不同，但X射線和γ射線都有一個較大的頻率范圍，較高頻率的X射線與較低頻率的γ射線產生了重疊，其他相鄰電磁波間也存在重疊。A、D錯誤；由各種電磁波的特征易知B正確，C錯誤。[課堂對點鞏固]1．(多選)關于無線電波的傳播，下列說法正確的是()A．放射出去的電磁波，可以傳到無限遠處B．無線電波遇到導體，就可以在導體中激起同頻率的振蕩電流C．波長越短的電磁波，越接近直線傳播D．移動電話是利用無線電波進行通訊的解析：選BCD無線電波在傳播過程中，遇到障礙物就被汲取一部分，無法傳到無限遠處，遇到導體，會在導體內產生渦流(同頻率的振蕩電流)，故B對，A錯；電磁波波長越短，傳播規律越接近光的直線傳播，移動電話放射或接收的電磁波屬于無線電波的高頻段，故C、D對。2.(多選)雷達采納微波而不用其他無線電波的緣由是()A．微波具有很高的頻率B．微波具有直線傳播的特性C．微波的反射性強D．微波比其他無線電波(長波、中波、短波等)傳播的距離更遠解析：選ABC微波的波長較短，頻率較高，不簡潔產生衍射或干涉現象，微波的反射性較強，直線性較好。微波與其他無線電波的波速相等，都可以傳播較遠的距離，所以A、B、C項正確。3．(多選)下面關于電視的說法中正確的是()A．電視信號的放射、接收過程：景物→電信號→電磁波→電信號→圖象B．攝像機在一秒鐘內要傳遞24張畫面C．顯像管是將電信號還原成景物圖象的關鍵部分D．由于畫面更換快速和視覺暫留現象使人們看到的是活動的影像解析：選ACD電視信號的放射和接收過程中，信號在不斷發生變更，在這個變更中關鍵是顯像管的作用，攝像機在一秒鐘內要傳遞25張畫面，視覺暫留使我們看到物體在動。綜上所述，A、C、D正確。4．(多選)在電磁波中，波長按從長到短依次排列的是()A．無線電波、可見光、紅外線B．無線電波、可見光、γ射線C．紅光、黃光、綠光D．紫外線、X射線、γ射線解析：選BCD電磁波中，波長按從長到短排列的依次是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線?？梢姽庵?，按紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的依次波長越來越短。故選項B、C、D正確。eq\a\vs4\al(---------------)[課堂小結]eq\a\vs4\al(---------------)[課時跟蹤檢測十八]一、單項選擇題1．簡潔的、比較有效的電磁波的放射裝置，至少應具備以下電路中的()①調諧電路②調制電路③高頻振蕩電路④開放振蕩電路A．①②③ B．②③④C．①④ D．①②④解析：選B比較有效的放射電磁波的裝置應當有調制電路、高頻振蕩電路和開放振蕩電路。調制電路是把須要放射的信號裝載在高頻電磁波上才能放射出去，高頻振蕩電路能產生高頻電磁波，開放振蕩電路能把電磁波發送的更遠。而調諧電路是在接收端須要的電路。綜上所述，B正確。2．假如收音機調諧電路采納變更電容的方式變更回路固有頻率，當接收的電磁波的最長波長是最短波長的3倍時，則電容的最大電容與最小電容之比為()A．3∶1 B．9∶1C．1∶3 D．1∶9解析：選B調諧電路固有頻率f＝eq\f(1,2π\r(LC))，當接收電磁波的頻率為f時，調諧電路發生電諧振，接收電磁波的波長λ＝eq\f(c,f)＝c·2πeq\r(LC)，可見λ與eq\r(LC)成正比，因為λmax∶λmin＝3∶1，且只變更C，所以Cmax∶Cmin＝9∶1，選項B正確。3．驗鈔機發出的光能使鈔票上的熒光物質發光，電視機、空調的遙控器發出的光能限制電視機、空調的工作狀態。對于它們發出的光，以下推斷正確的是()A．它們發出的都是紅外線B．它們發出的都是紫外線C．驗鈔機發出的是紅外線，遙控器發出的是紫外線D．驗鈔機發出的是紫外線，遙控器發出的是紅外線解析：選D紫外線有較強的熒光作用，能使熒光物質發出熒光，故驗鈔機發出的是紫外線；紅外線波長較長，簡潔發生衍射，故能很便利地遙控家用電器，故D正確。4．下列說法中正確的是()A．移動電話僅是一部接收機B．移動電話僅相當于一個放射電臺C．因特網事實上就是計算機與計算機之間的干脆連接形成的網絡D．因特網極大地豐富了我們的生活解析：選D移動電話既相當于放射電臺，又相當于接收機；因特網是計算機之間的連接形成的網絡，但不是簡潔的干脆連接，它實實在在地豐富了我們的生活，只有D對。5．電磁波給人們的生活帶來日新月異變更的同時，也帶來了電磁污染。長期運用如圖所示的通信裝置，會對人體健康產生影響的是()解析：選C移動電話是通過電磁波來傳遞信息的，長期運用會對人體的健康產生影響。搖柄電話、撥號電話、按鍵電話都是通過導線中的電流進行信息傳播的，沒有電磁波的污染，故選項C正確。6．某廣播電臺放射“中波”段某套節目的訊號、家用微波爐中的微波、VCD機中的激光(可見光)、人體透視用的X光，都是電磁波，它們的頻率分別為f1、f2、f3、f4，則()A．f1>f2>f3>f4 B．f1<f2<f3<f4C．f1<f3<f2<f4 D．f1>f2<f3<f4解析：選B廣播電臺放射“中波”、微波爐中的微波、可見光光波、X射線(X光)，它們的波長關系λ1>λ2>λ3>λ4，頻率關系f1<f2<f3<f4，選項B正確。7．電視機的室外天線能把電信號接收下來，是因為()A．天線處在變更的電磁場中，天線中產生感應電流，相當于電源，通過饋線輸送給LC電路B．天線只處于變更的電場中，天線中產生感應電流，相當于電源，通過饋線輸送給LC電路C．天線只是選擇性地接收某電臺信號，而其他電視臺信號則不接收D．天線將電磁波傳輸到電視機內解析：選A室外天線處于空間變更的電磁場中，天線中產生了感應電流，此電流通過饋線輸送給LC電路，此電流中空間各電臺信號激起的電流均存在，但只有頻率與調諧電路頻率相等的電信號對應電流最強，然后再通過解調處理進入后面的電路，A正確，B、C、D錯誤。8．目前雷達發出的電磁波頻率多在200～1000MHz的范圍內，下列關于電磁波的說法正確的是()A．真空中，上述頻率范圍的電磁波的波長在30～150m之間B．電磁波是由恒定不變的電場或磁場產生的C．波長越短的電磁波，越簡潔繞過障礙物，便于遠距離傳播D．測出從放射無線電波到接收反射回來的無線電波的時間，就可以確定障礙物的距離解析：選D據λ＝eq\f(c,f)，電磁波頻率在200～1000MHz的范圍內，則電磁波的波長范圍在0.3～1.5m之間，故選項A錯誤；依據麥克斯韋的電磁場理論，變更的磁場產生電場，變更的電場產生磁場，故選項B錯誤；波長越長的電磁波，越簡潔繞過障礙物，便于遠距離傳播，波長越短的電磁波，越簡潔反射，故選項C錯誤；依據雷達測距原理知選項D正確。二、多項選擇題9．下列說法中正確的是()A．攝像機事實上是一種將電信號轉變為光信號的裝置B．電視機事實上是一種將電信號轉變為光信號的裝置C．電視機接收的畫面是連續的D．電視機接收的畫面是不連續的解析：選BD通過攝像機攝到景物的光信號，再通過特殊裝置(掃描)轉變為電信號；電視機通過顯像管將接收到的電信號再轉變為光信號，最終還原為圖象，由于畫面更換快速和視覺暫留，我們感覺到的是活動的圖象，所以選項