第4章電磁振蕩與電磁波

第4節電磁波譜

本節內容是在學習了電磁波的產生，發射及接收原理的基礎上，通過學習電磁波譜，知道電

磁波譜是按照電磁波頻率的高低進行排列的，通過學習本節內容，知道電磁波隨著頻率的升高其能

量及波長的變化規律，同時也要清楚紅外線及紫外線的特點及其在現實生活中的應用。

【物理觀念】了解什么是電磁波譜，知道各種可見光和不可見光與無線電波一樣，也是電磁波。了

解不同波長(或頻率)范圍的電磁波的特性以及應用。

【科學思維】了解電磁波譜中各波段的主要特性和在科技、經濟、社會發展中的應用

【科學探究】體會電磁波的應用對現代社會的影響,明確不同的電磁波具有的不同用途和危害。引發

學生對波動現象的好奇心。

【科學態度與責任】引導和培養學生仔細觀察實驗現象并嘗試歸納現象的學習習慣，激發學生勇于

探索的積極性。了解尋找地外文明的主要歷史和當前的進展，激發學生探索地外未知生命的熱情，

增加求知欲。

【教學重點】電磁波的組成，分波段解釋無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線的

特點與應用

【教學難點】無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線的特點與應用

一、【引入新課】

想一想：

太空中的太陽動力學觀測臺（SDO）

可以拍攝到紫外線波段的太陽圖像。通過這些圖像可以觀察到被可見光模糊或者遮擋

的日冕等太陽活動。對比波長為211nm的紫外線和可見光的圖像可以看出，它與我

們常見的太陽大不相同。除了可見光和紫外線，你還知道太陽

能發出哪些波段的電磁波嗎？

二、【進行新課】

探究點一、電磁波譜

電磁波譜：按電磁波的波長或頻率高低的順序把它們排列成譜，叫電磁波譜

由無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線合起來構成范圍非常廣闊的電磁波譜

探究點二、無線電波

無線電波的特點概念：

特點：λ大于1mm（f小于300000MHz），λ較長。

應用：無線電技術（長、中短波用于發送廣播信號。）（微波用于發送電視信號和微波爐。）

特性：無線電技術

無線電波的波段分布及其主要用途（根據：波長/頻率）

雷達天線（微波）

波長短的電磁波，由于衍射現象不明顯，傳播的方向性好，有利于用電磁波定位。

射電望遠鏡

通過接收天體輻射的無線電波，進行天體物理研究。

【做一做】：移動電話經常使用Wi-Fi聯網，也會用藍牙傳輸數據。但是，由于Wi-Fi和藍牙使用

了相同頻段的無線電波，兩者可能互相干擾。請你利用移動電話中的應用程序檢查一下，在連接藍

牙鼠標或藍牙音響后，移動電話的上網速度會不會受到影響。再查一查Wi-Fi和藍牙所使用的電磁

波的頻率是多少。

探究點三、紅外線

紅外線特點：*λ介于無線電波和可見光之間。

*所有物體都發射紅外線。

*物體的紅外輻射跟溫度有關。溫度越高,發射

的紅外線越強。

波長范圍：750nm～１×106nm

一切物體都在不停地輻射紅外線，物體溫度越高,輻射的紅外線越強.熱輻射----即紅外線輻射,

熱傳遞方式之一

發現：由英國人赫歇爾于1800年首先發現

特性：熱效應

用途：紅外攝影、紅外線遙感技術

老師引出：

利用紅外探測器能在較冷的背景上探測出較熱物體的紅外輻射，這是夜視儀器和紅外攝影的

基礎（圖）用靈敏的紅外探測器接收遠處物體發出的紅外線，然后用電子電路對信號進行處理，可

以得知被測對象的形狀及溫度、濕度等參數。這就是紅外遙感技術。利用紅外遙感技術可以在飛機

或人造地球衛星上勘測地熱、尋找水源、監視森林火情、預報風暴和寒潮。紅外遙感技術在軍事上

的應用也十分重要。人體也在發射紅外線，體溫越高，發射的紅外線越強。根據這個原理制成的紅

外體溫計不與身體接觸也可以測量體溫。

用紅外觸發相機拍攝到的東北豹非接觸紅外測溫儀

紅外線遙感—紅外線在生活中的應用

紅外線衛星云圖顯示一九九九年九月十六日臺風約克于清晨靠近香港時,中心的風眼清晰可見。

用紅外線檢測人體的健康狀態，透過圖片可以根據不同顏色判斷病變區域。

探究點四、可見光

能使人的眼睛產生視覺效應的電磁波稱為可見光。如：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫各色光。

波長范圍：400nm～760nm

特性：能作用于眼睛并引起視

應用：照明、攝影等

各色光在真空中的波長和頻率

【說明】:

可見光在電磁波中是一個很窄的波段

光的顏色是由電磁波的頻率決定的。

不同頻率的色光在真空中波速相同，在介質中波速不同。

同一色光在不同介質中，頻率（顏色）不變，波長和波速都要改變。

在同一介質中，頻率越高，波速越小。

【想一想】:

天空為什么是亮的？天空為什么是藍色的？

天空是亮的，是因為光在大氣層中發生了散射。在晴朗的天氣里空氣中會有許多微小的塵埃、

水滴、冰晶等物質，當太陽光通過空氣時太陽光中波長較長的紅光、橙光、黃光都能穿透大氣層，

直接射到地面，而波長較短的藍、紫、靛等色光，很容易被懸浮在空氣中的微粒阻擋，從而使光線

散射向四方，使天空呈現出蔚藍色。

海水為什么是藍色的？

太陽光是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色光復合而成，七色光波長長短不一，從紅光到

紫光，波長由長漸短，其中波長長的紅光、橙光、黃光穿透能力強，最易被水分子所吸收。波長較

短的藍光、紫光穿透能力弱，遇到純凈海水時，最易被散射和反射。又由于人們眼睛對紫光很不敏

感，往往視而不見，而對藍光比較敏感。于是，我們所見到的海洋就呈現出一片蔚藍色或深藍色了。

探究點五、紫外線

紫外線是一種波長比紫光還短的不可見光

波長范圍：5nm～370nm

熒光效應

特性：化學作用

殺菌消毒

發現：由德國物理學家里特于1801年首先發現的

應用：感光技術、醫用消毒等

一切高溫物體發出的光中，都有紫外線。

注意：紅外線與紫外線人眼都是看不到的

里特

利用紫外線的熒光作用檢驗人民幣的真偽紫外線殺菌

注意：消毒燈、驗鈔機燈看起來是淡藍色的。這不是紫外線。紫外線看不見。

【想一想】:

人為什么不能長時間在太陽下暴曬？

紫外線的作用較強，人體適量接受太陽光里的紫外線照射，能促進鈣質吸收。但過多地吸收紫

外線，會對皮膚和眼睛造成傷害。

探究點六、X射線和γ射線

比X射線波長更短的電磁波，就是γ射線

波長范圍：γ射線：小于10－10m

特性：具有很高的能量，更強的穿透能力

應用：醫學治療γ刀，金屬探傷

γ射線對人體正常細胞有很強的破壞作用，因此有γ射線可能出現的地方，必須提出警告，嚴加

防護

比X射線波長更短的電磁波，就是γ射線

波長范圍：γ射線：小于10－10m

特性：具有很高的能量，更強的穿透能力

應用：醫學治療γ刀，金屬探傷

γ射線對人體正常細胞有很強的破壞作用，因此有γ射線可能出現的地方，必須提出警告，嚴加

防護

當心電離輻射

探究點七、STSE-尋找地外文明

人類探索自然奧秘的活動從來沒有停止過。20世紀，“外星人”成了科幻小說的主題之一。1960

年美國國立射電天文臺執

行了一項計劃：尋找“外星人”。他們使用一臺直徑26m的射電望遠鏡，接收21cm波長的無線

電信號。宇宙中最多的元素是氫，21cm波長是氫原子輻射的波長之一。如果存在著任何智慧生物，

他們都會對氫元素作透徹的研究。同年4月8日，這架射電望遠鏡開始搜索。遺憾的是，至今沒

有發現什么有價值的信息。研究人員又在19721975年用兩臺直徑更大的射電望遠鏡和更精密的儀

器，在同一波段對660顆與太陽類似的恒星進行無線電監聽，結果仍然沒有新的發現。

我國在貴州建造的世界最大的球面射電望遠鏡FAST正在開展對地外文明的探索。除了千方百計

接收來自太空的“外星人來電”之外，地球上的人也主動向宇宙發射過幾次無線電信號。1974年11

月16日，設在波多黎各的一個天文臺用波長12.6cm的調頻電磁波第一次向銀河系發送了人類對

外星人的問候。時至今日，人們雖然已經發現了太陽系外的行星，但還沒有找到地外文明。目前已

知的文明星球只有一個——地球。生活在地球上的人們應該更加愛護自己的地球母親。

人類在1974年發給外星人的電報的內容

課堂重點知識小結

隨堂練習

例1、(多選)在電磁波中，波長按從長到短排列的是()

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

【答案】：BCD

【解析】：電磁波譜按波長從長到短的排列順序依次是無線電波→紅外線→可見光(紅、橙、黃、綠、

青、藍、紫)→紫外線→X射線→γ射線，由此可知B、C、D選項正確．

例2、（單選）古代也采用過“無線”通信的方式，如利用火光傳遞信息的烽火臺，利用聲音傳遞信號

的鼓等，關于聲音與光，下列說法中正確的是()

A．聲音和光都是機械波

B．聲音和光都是電磁波

C．聲音是機械波，光是電磁波

D．聲音是電磁波，光是機械波

【答案】C

【解析】聲音必須在介質中傳播，光可以在真空中傳播.

例3、（單選）下列有關電磁波的說法中正確的是()

A．電磁波譜中最難發生衍射的是無線電波

B．電磁波譜中最難發生衍射的是γ射線

C．頻率接近可見光的電磁波沿直線傳播

D．以上說法都不正確

【答案】B

【解析】波長越長越容易發生衍射現象．

例4、(多選）下列說法中符合實際的是()

A．在醫院里常用X射線對病房和手術室消毒

B．醫院里常用紫外線對病房和手術室消毒

C．在人造地