电磁波谱.docx
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电磁波谱
电磁波谱
篇一：
电磁波谱
二、电磁波谱
互动思维导图：
1、波的描述量
（
1）对波的认识
水波的涟漪，音乐的律动，光都是波动
温馨提示：
同学们对波是刚刚接触，浪”，水波向远处传播。
如图
（2）对波的描述
○
1用字母λ表示
○
2、频率：
在1s用f表示，单位Hz
○
3电磁波的速度用C表示。
的速度为3×108
m/s
（3）波的物理量之间的关系波速=波长×频率C=λf
电磁波在真空中的速度C=3×108
m/s
波长是多少
λ=C/f=3×108
/2450×106
=
μm是
A、其在真空中的传播速度为×108
B、其频率是5×1014
HZ
C、传播10m的距离需要的时间是×10D、在10m的距离中有×107
个波长
解析：
长、频率，应借助c=λf求解。
意λ=μm=×10-6
m，根据公式，B
电信号，然后将这些信号由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播。
而在另一地点，人们利用接收机接收到这些电磁波后，又将其中的电信号还原成声音信号，这就是无线广播的大致过程。
而在电视中，除了要像无线广播中那样处理声音信号外，还要将图像的光信号转变为电信号，然后也将这两种信号一起由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播，而电视接收机接收到这些电磁波后又将其中的电信号还原成声音信号和光信号，从而显示出电视的画面和喇叭里的声音。
电磁波谱的频度范围非常宽，其中最长的电磁波波长是最短的1021以上．不同的电磁波产生的机理不同，可见光是电磁波谱中相当狭小的一部分，并且不同的色光具有不同的频率，即光的颜色是由光的频率决定的．电磁波按波长由大到小的顺序排列为：
无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线（又称伦琴射线）、γ射线．它们的特性、用途比较如下表
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”是利用了________________________________。
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
解析：
X射线能够穿透肌肉物质，可以用来检查人体内部器官；紫外线具有较高的能量，足以破坏细菌中的物质，因此可以用杀菌消毒；红外线有加热物体的能力，可以使伤口升温，加快血液循环，使伤口愈合。
答：
（1）D；
（2）C；（3）E
三、电磁波的共性和区别1．相同之处
（1）都有共同的电磁本性．
（2）都具有波的性质，会反射、折射，也会产生干涉、衍射等现象．另外，它们在真空中的波速都相等．
2．相异之处
（1）不同的电磁波由于其波长的不同，表现出不同的特性．如波长较长的无线电波、红外线，很容易发生于涉、衍射现象；而波长较短的紫外线、x射线、γ射线则表现出直线传播和穿透性．
（2）不同的电磁波，其性质和应用范围也不同．红外线的主要性质是热效应，应用于加热和遥感技术；紫外线的主要性质是化学效应，应用于消毒杀菌；伦琴射线穿透能力强，应用于透视和检查金属部件的缺陷
（3）不同频率的电磁波在同种介质中的传播速度也不同．光波在同种透明介质中传播时，频率越高传播速度越低．
是长度单位，符号为nm，1nm=10-9m．从电磁波谱图中可知，可见光波长的数量级是
A．10-6nm
B．102nmC．105nmD．1014nm
答案：
B
四、电磁波的能量
1．电磁波是一种物质，它是客观存在的真实物质，是一种
物质存在的另一种形式．
2．电磁波具有能量，以电磁场的形式存在的能量，也就是说电磁场的能量通过电磁波来传播．3．电磁波不需要其他介质就能传播
4．电磁波能量与频率有关，频率越大，光能量越强．
我们说话的声音一般只能传几十米，最多只有几百米；而当我们的声音通过无线电广播却可以传几千千米以外，甚至传遍全球。
为什么？
解析：
我们说话的声音是在空气中传播的声波，能量很低而且在空气中的损耗很大，传播不太远的距离就损耗殆尽了。
而无线电广播中的声音信号是搭载在高频电磁波上的，高频电磁波的能量很高而且在空气中损耗很小，因而能传播很远的距离。
五、太阳辐射
太阳一刻也不停地向茫茫宇宙空问辐射着大量的电磁波，其中射向地球的那一部分，给地球输送了大量的光和热．据估计，太阳每分钟向地球输送的热量相当于燃烧4亿吨烟煤所产生的能量，这是非常可观的．地球在一年中从太阳获得的能量，相当于人类现有各种能源在同期内所提供的能量的上万倍．
1．太阳辐射的电磁波以可见光为主2．紫外线、红外线相对较多
3．黄绿光的能量最强——人眼对黄绿光感受较强烈
）
A.太阳辐射就是指太阳以电磁波的形式向四周放射能量B.太阳辐射能量来源于氢气的燃烧
C.太阳辐射是有核聚变反应过程中亏损的质量转化而来
的
D.太阳辐射是维持地表温度，促进地区上水、大气、生物
活动的主要动力
解析：
命题的目的是考查学生对太阳辐射的定义、能量来源及其对环境的一个正确认识。
太阳辐射能量来源于太阳高温、高压条件下的氢原子核聚变反应，而不是氢气的燃烧，同时，该题要求学生一定要认真审题。
答案：
B
）A.爆发后两三天内，短波通信受到前列干扰B.使到达地球的可见光增强，紫外线有所减少C.爆发几分钟后极光便得格外绚丽多彩D.对人造卫星的运动没有影响
解析：
当太阳活动增强、耀斑、黑子增多时，发出强烈射电，干扰地球上空的电离层，使地面无线电短波通信受到影响，
甚至会出现短暂的中断，对人造卫星的运行造成很大影响，它主要放射出了大量的紫外线，X射线，γ射线及高能带电粒子，而不是可见光，两极地区出现的极光，是高能带电粒子高速冲进大气层，被磁场捕获，与大气相撞而成，但因速度远远小于光速，不可能在几分钟后到达地球。
答案：
A
篇二：
电磁波谱
电磁波谱
王宗田
实验证明，不仅无线电波是电磁波，光、X射线、γ射线也都是电磁波。
它们的区别仅在于频率或波长有很大差别。
光波的频率比无线电波的频率要高很多，光波的波长比无线电波的波长短很多；而X射线和γ射线的频率则更高，波长则更短。
为了对各种电磁波有个全面的了解，人们按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，这就是电磁波谱（图8－1）。
由于辐射强度随频率的减小而急剧下降，因此波长为几百千米（105米）的低频电磁波强度很弱，通常不为人们注意。
实际中用的无线电波是从波长约几千米（频率为几百千赫）开始。
波长3000米～50米（频率100千赫～6兆赫）的属于中波段；波长50米～10米（频率6兆赫～30兆赫）的为短波；波长10米～1厘米（频率30兆赫～3万兆赫）甚至达到1毫米（频率为3×105兆赫）以下的为超短波（或微波）。
有时按照波长的数量级大小也常出现米波，分米波，厘米波，毫米波等名称。
中波和短波用于无线电广播和通信，微波用于电视和无线电定位技术（雷达）。
可见光的波长范围很窄，大约在7600～4000（在光谱学中常采用埃（）作长度单位来表示波长，1＝10－8厘米）、从可见光向两边扩展，波长比它长的称为红外线，波长大约从7600直到十分之几毫米。
红外线的热效应特别显著；波长比可见光短的称为紫外线，它的波长为50～4000，它有显著的化学效应和荧光效应。
红外线和紫外线都是人类看不见的，只能利用特殊的仪器来探测。
无论是和见光、红外线或紫外线，它们都是由原子或分子等微观客体激发的。
近年来，一方面由于超短波无线电技术的发展，无线电波的范围不断朝波长更短的方向发展；另一方面由于红外技术的发展，红外线的范围不断朝波长更长的方向扩展。
日前超短波和红外线的分界已不存在，其范围有一定的重叠。
X射线，它是由原子中的内层电子发射的，其波长范围约在102～10－2。
随着X射线技术的发展，它的波长范围也不断朝着两个方向扩展。
目前在长波段已与紫外线有所重叠，短波段已进入γ射线领域。
放射性辐射γ射线的波长是认1左右直到无穷短的波长。
电磁波谱中上述各波段主要是按照得到和探测它们的方式不同来划分的。
随着科学技术的发展，各波段都已冲破界限与其他相邻波段重叠起来。
目前在电磁波谱中除了波长极短（10－4～10－5以下）的一端外，不再留有任何未知的空白了。
雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备。
电磁波同声波一样，遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的。
波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，因此，雷达用的是微波波段的无线电波。
雷达有一个特制的可以转动的无线，它能向一定的方向发射不连续的无线电波。
每次发射的时间约为百万分之一秒，两次发射的时间间隔大约是万分之一秒，这样，发射出去的无线电波遇到障碍物时，可以在这个时间间隔内反射回来被无线接收。
根据公式2S=ct来确定障碍物的距离S，再根据发射无线电波的方向和仰角，便可以确定障碍物的位置了。
利用雷达可以探测飞机、舰艇、导弹以及其他军事目标，除了军事用途外，雷达在交通运输上可以用来为飞机、船只导航，在天文学上可以用来研究星体，在气象上可以用来探测台风，雷雨，乌云。
（机载雷达：
PD雷达，又称脉冲多普勒雷达,顾名思义它是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。
脉冲多普勒雷达的基本特点之一，是在频域—时域存在着分布相当宽广和功率相当强的背景杂波中检测出有用的信号。
这通常是通过雷达的自动检测来完成的，雷达将待扫描的区域分为若干个单元，通过滑窗的移动扫描所有的单元，每次扫描后，雷达都会实时的接收本次扫描所返回的信号，这些信号只是来源于正在扫描的单元窗口。
然后雷达根据一定的判决原理对接收到的信号作出处理，确定该单元中是否存在目标。
）
电磁波就是波的一种。
隐形飞机在飞机的部涂有，吸收电磁波的那米材料。
雷达
雷达，将电磁能量以定向方式发设至空间之中,藉由接收空间内存在物体所反射之电波,可以计算出该物体之方向,高度及速度.并且可以探测物体的形状，以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状。
雷达是利用微波波段电磁波探测目标的电子设备。
雷达是英文radar的音译，意为无线电检测和测距。
雷达概念形成于20世纪初。
雷达的工作原理，是设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息（目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等）。
雷达分为连续波雷达和脉冲雷达两大类。
脉冲雷达因容易实现精确测距，且接收回波是在发射脉冲休止期内，所以接收天线和发射天线可用同一副天线，因而在雷达发展中居主要地位。
测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。
目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。
仰角靠窄的仰角波束测量。
根据仰角和距离就能计算出目标高度。
当雷达和目标之间有相对运动时，雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频
率。
从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。
当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。
雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。
因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展（如气象预报、资源探测、环境监测等）和科学研究（天体研究、大气物理、电离层结构研究等）。
星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器。
其空间分辨力可达几米到几十米，且与距离无关。
雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面显示了很好的应用潜力。
1922年美国泰勒和杨建议在两艘军舰上装备高频发射机和接收机以搜索敌舰。
1924年英国阿普利顿和巴尼特通过电离层反射无线电波测量赛层的高度。
美国布莱尔和杜夫用脉冲波来测量亥维塞层。
1931年美国海军研究实验室利用拍频原理研制雷达，开始让发射机发射连续波，三年后改用脉冲波1935年法国古顿研制出用磁控管产生16厘米波长的撜习窖捌鲾，可以在雾天或黑夜发现其他船只。
这是雷达和平利用的开始。
1936年1月英国W.瓦特在索夫克海岸架起了英国第一个雷达站。
英国空军又增设了五个，它们在第二次世界大战中发挥了重要作用。
1937年美国第一个军舰雷达XAF试验成功。
1941年苏联最早在飞机上装备预警雷达。
1943年美国麻省理工学院研制出机载雷达平面位置指示器，可将运动中的飞机柏摄下来，他胶发明了可同时分辨几十个目标的微波预警雷达。
1947年美国贝尔电话实验室研制出线性调频脉冲雷达。
50年代中期美国装备了超距预警雷达系统，可以探寻超音速飞机。
不久又研制出脉冲多普勒雷达。
1959年美国通用电器公司研制出弹道导弹预警雷达系统，可发跟踪3000英里外，600英里高的导弹，预警时间为20分钟。
1964年美国装置了第一个空间轨道监视雷达，用于监视人造地球卫星或空间飞行器。
1971年加拿大伊朱卡等3人发明全息矩阵雷达。
与此同时，数字雷达技术在美国出现。
雷达按照用途可以分为军用雷达和民用雷达，军用雷达包括警戒雷达，制导雷达，敌我识别等；而民用雷达包括导航雷达，气象雷达，测速雷达等。
天气雷达是探测大气中气象变化的千里眼、顺风耳。
天气雷达通过间歇性地向空中发射电磁波（脉冲），然后接收被气象目标散射回来的电磁波（回波），探测400多千米半径范围内气象目标的空间位置和特性，在灾害性天气，尤其是突发性的中小尺度灾害性天气的监测预警中发挥着重要的作用。
新华社电英国科学家利用雷达设备发现，蝴蝶采用不同飞行路线来达到寻找食物或家园的目的。
这一发现
为生物学家寻找珍稀种类蝴蝶的栖息地提供了新方法。
英国罗特哈姆斯泰德研究所莉齐·坎特等人，在30只蝴蝶的背部安装了重量仅有12毫克的微型无线电应答器。
在无线电应答器不影响蝴蝶飞行的情况下，研究人员将这些蝴蝶放飞到一块由雷达扫描的土地。
应答器收到雷达发出的信号，会发出一种特殊的应答信号，从而使研究人员能够追踪蝴蝶的飞行路线。
这
种技术原理与航空业防止飞机相撞的安全系统相似。
追踪结果发现，实验研究的荨麻蛱蝶和孔雀蛱蝶两种蝴蝶有两种截然不同的飞行路线模式。
一种是直线路线，蝴蝶以超过每秒3厘米的速度飞过地面；另一种是环形路线，蝴蝶采用这种飞行方式时，通常速度较慢，飞行距离也较远。
此外，蝴蝶还能对距自己200米外的事物作出反应。
例如，蝴蝶能察觉到远处
的花丛，而改变自己的飞行路线。
这一成果发表在上。
坎特等人认为，蝴蝶的环形路线可能是一种搜寻行为，比如寻找花蜜，或是可以冬眠的干燥树木裂缝。
而当蝴蝶想要离开某个区域或逃离天敌袭击时，通常会采用直线飞行路线。
目前，坎特研究小组准备对银底豹纹蛱蝶和伊朗蝴蝶进行同样的实验。
这两种蝴蝶都属于濒危珍稀物种，生物学家希望能利用雷达技术对它们的生活习性进行进一步研究，为两种珍稀蝴蝶的生活繁殖提供帮
助。
雷达发明趣闻
第一次世界大战期间，军用飞机出现，一些国家在抵御它的进攻方面遇到了很大的困难。
为此，有的科学家开始研制一种远距离寻找飞机的仪器，这就是后来的雷达。
不过，雷达的发明可以追溯到19世纪。
1887年，德国科学家赫兹在证实电磁波的存在时，就已发现电磁波在传播的过程中遇到金属物会被反射回来，就如同用镜子可以反射光一样。
这实质上就是雷达的工作原理。
不过，当时赫兹并没有想到利用这一原理来进行无线电通讯试验时，通信突然中断了，几分钟后又恢复了正常。
这种现象连续几次出现，起初他以为是机器出现了故障，经检查，一切正常。
于是，他观察了外部的情况，发现一艘轮船正通过两艘军舰之间，等船驶过后，两舰之间的通讯又恢复了正常。
波波夫凭着自己敏锐的感觉，立刻意识到，就是这只船在经过两舰之间时挡住了无线电波。
他由此想到，如果在海上航线上设置无线电通讯设备，就可以利用电波探测到海上目标。
但令人遗憾的是，他没有将此想法付诸实践。
直到1922年，美国科学家根据波波夫的设想，在海上航道两侧安装了电磁波发射机和接收机，当有船只经过时，通过电波马上就可以测出。
这就等于在海上设置了一道看不见的警戒线。
不过这种装置仍然不能算是严格意义上的雷达。
1935年，英国著名的物理学家、国家物理研究所无线电研究室主任沃特森·瓦特在此基础上发明了一种既能发射无线电波，又能接收反射射波的装置，它能在很远的距离就探测到飞机的行动。
这就是世界上第一台雷达。
这台雷达能发出
厘米的微波，因为微波比中波、短波的方向性都要好，遇到障碍后反射回的能量大，所以探测空中飞行的飞机性能好。
为了安全和方便，当时称这种雷达为CH系统。
经过几次改进后，1938年，CH系统才正式安装在泰晤士河口附近；这个200公里长的雷达网，在第二次世界大战中给希特勒造成极大的威胁。
随后，英国海军又将雷达安装在军舰上，这些雷达在海战中也发挥了重要作用。
雷达不仅运用在军事上，还可用来探测天气，查找地下20米深处的古墓、空洞、蚁穴等。
随着科学技术的进步，雷达的运用也越来越广泛。
电视是电视台发射信号和电视机接收信号的系统，电视广播是电视台将图像和声音向远处传播的过程。
一台正常的电视机，在接通电源，调准所要接受的电视频道后，电视屏幕上就会出现一幅幅生动的画面和与之相配的声音。
要完成这一任务，归纳起来有以下几个步骤：
一、将图像（光）信号和声音（机械波）信号分别变成电信号并对加以处理
摄像机是完成图像光信号转换为电信号的设备。
它是用“摄像管”来进行转换的。
摄像管的形式有很多，现以光电导型摄像管来说明它的构造和工作原理。
光电导摄像管内部为真空，主要由光电靶和电子枪两部分组成。
。
。
。
。
通常把成于屏面上的图像看作是由很多明暗不同的光点组成，并把它们称为像素，一幅画面就看作是由从左到右、从上到下的一行行像素单元组成。
一幅（帧）清晰度好的图像通常应包含几十万个像素。
摄像机采取了顺传送法，使电子束一行行地自上而下按一定规律在靶面上运动，使几十万个像素变成了一一对应的时序的电信号即视频信号，完成光到电的转换。
我们把电子束水平方向的运动称为行扫描，垂直方向的扫描叫帧扫描。
电子束在屏幕上的运动轨迹是水平向下倾斜的。
我国电视制式规定，每秒传送25帧画面。
电子在从左到右行扫描时对应于图像内容的部分，称扫描正程；从右到左（以便进入下一行）的部分称逆程。
无论屏幕尺寸大小，正程时间约52us,逆程时间约12微秒。
同理，一帧正程共575行，逆程50行。
事实上，每秒传送25帧图像会产生活动图像显示时有闪烁感，目前，普通电视技术处理措施是将一帧分两场，由1，3，5，?
奇数行构成奇数场，由2，4，6?
偶数行构成偶数场。
先传送奇数场，再传送偶数场，传送两场之间的时间间隔极短，视觉上还是一个完整的画面。
这种扫描方式为隔行扫描。
类似于电影放映，放电影时每秒放24张画面，但每张画面放映时遮光一次，相当于每秒播放48张画面。
我们在一些大屏幕电视机的产品介绍中看到“逐行扫描”字眼，实际是对隔行扫描的处理，每秒扫描的场数加倍，清晰度会高一些。
伴音则是由话筒完成声到电的转换形成音频信号。
二、电视信号的传输
在上面形成图像电信号过程中还要加入一些信号，对电视接收机做同步的还原起控制作用。
所形成的视频、音频电信号频率低，因传输距离极其有限等原因，不能直接向远处传播。
所以要经过放大、优化等加工处理。
彩色电视中，以红、绿、蓝三种颜色为三基色，用三基色可以混合成其它彩色的原理称为三基色原理，摄像机的分色棱镜将一幅彩色画面分光为红、绿、蓝三色画面，类似上面形成三个视频电信号；不同国家采用不同方式对这三个信号进行处理，形成了不同“制式”下的彩色全电视信号，之后，再进行“调制”——加到高频载波上，称为图像调制，多采用调幅的方式。
音频信号也要调制，多采用调频调制方式。
这样，就形成高频图像和高频伴音信号。
二者是“伴”在一起发射的，合称高频电视信号，也称为射频电视信号。
不同频道在于有不同的载波。
高频电视信号的传输方式主要有三种:
电视发射塔发射方式称为地面开路广播，利用电缆传输的称有线电视广播，利用卫星传输的称卫星广播。
不同的传输方式，不仅是载波不同，信号加工方式也有很大差别。
三、电视信号的的重现
篇三：
电磁波谱
电磁波谱电磁波：
在空间传播着的交变电磁场，即电磁波。
它在真空中的传播速度约为每秒
30万公里。
电磁波包括的范围很广。
实验证明，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X
射线、γ射线都是电磁波。
它们的区别仅在于频率或波长有很大差别。
光波的频率比无线电波的频率要高很多，光波的波长比无线电波的波长短很多；而X射线和γ射线的频率则更高，波长则更短。
为了对各种电磁波有个全面的了解，人们按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，这就是电磁波谱。
无线电波是波长大于1mm，频率小于300GHz的电磁波。
无线电波的传播途径
红外线：
在光谱中波长自至400微米的一段称为红外线，红外线是不可见光线。
所有高于绝对零度（-℃）的物质都可以产生红外线。
现代物理学称之为热射线。
医用红外线可分为两类：
近红外线与远红外线。
可见光：
电磁波谱中波长约在～μm范围内且为肉眼可见的电磁辐射。
定义2：
波长在380～780nm范围能引起视觉的电磁波。
1
紫外线：
来自太阳辐射的一部分，它由紫外光谱区的三个不同波段组成，从短波的紫外线C到长波的紫外线A。
紫外线是电磁波谱中波长从10nm到400nm辐射的总称，不能引起人们的视觉。
其光谱如下：
X射线：
波长介于紫外线和X射线间的电磁辐射。
由德国物理学家伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。
波长小于埃的称超硬X射线，在～1埃范围内的称硬X射线，1～10埃范围内的称软X射线。
γ射线：
又称γ粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短于埃的电磁波。
γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。
γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。
2
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