1、第18章 走进信息世界,2 让信息飞起来,什么能让信息飞起来？电磁波。电磁波是怎样产生的？当导体中的电流迅速变化时（既可以是方向变化，也可以是强弱变化），导体就会向四周发射一种波，这种波是由电磁现象产生的，叫做电磁波。电磁波的定义：导体中迅速变化的电流在周围空间产生的波叫做电磁波。,一、认识电磁波,二、电磁波的形式,电磁波的形式多种多样射线、X射线、紫外线、红外线、微波、无线电波（微波、超短波、短波、长波）、可见光、激光等都是电磁波。除了自然界本身产生的电磁波外，人们还用专门仪器发射各种形式的电磁波用以传递信息和传递能量。,我们生活在电磁波的海洋里。由于各种形式的电磁波的性质各不相同,因而也有
2、许多不同的用途。,三、电磁波的应用,射线(-ray) 是放射性物质发出的电磁波,波长在210-10m以下，是一种能量很大的光子流。在医疗上用射线作为“手术刀“来切除肿瘤,叫做刀,有很好的治疗效果。,1、医学上用射线做脑手术,接受刀手术的病人,三、电磁波的应用,1.1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时,发现阴极射线(高速电子流)射到玻璃壁上,管壁会发出一种看不见的射线,伦琴把它叫做X射线.2.产生条件:高速电子流射到任体固体上,都会产生 X射线.3. 特性:穿透本领很强.4.应用: 医疗上透视人体。如用X光片判断是否骨折、做胸透、CT、磁共振工业上金属探伤,2、X射线在医学上、工业中
3、有广泛的应用,金属探伤,医用X光机,1801年德国的物理学家里特,发现在紫外区放置的照相底板感光,荧光物质发光.特性:主要作用是化学作用,还有很强的荧光效应,杀菌消毒作用.应用:医院里病房和手术室的消毒.治疗皮肤病,硬骨病.照明和诱杀害虫的日光灯,黑光灯.紫外照相,可辨别出很细微差别,如可以清晰地分辨出留在纸上的指纹.,三、电磁波的应用,3、用紫外线杀菌,1800年英国物理学家赫谢耳用灵敏温度计研究光谱各色光的热作用时,把温度计移至红光区域外侧,发现温度更高,说明这里存在一种不可见的射线,后来就叫做红外线.(用棱镜显示可见光谱)特点:最显著的是热作用应 用:(1)遥控器。生活中的电视机、空调遥
4、控器发射的都是红外线。(2)红外线加热。这种加热方式优点是能使物体内部发热,加热率高,效果好.(3)红外摄影。(远距离摄影,高空摄影,卫星地面摄影)这种摄影不受白天黑夜的限制.(4)红外线成像(夜视仪)可以在漆黑的夜间看见目标.(5)红外遥感。可以在飞机或卫星上戡测地热,寻找水源,监测森林火情,估计农作物的长势和收成,预报台风,寒潮.,三、电磁波的应用,4、红外线遥控器,三、电磁波的应用,4、微波在通信领域大显身手。,5、无线电波，生活中、生产中、军事上都有应用。,生活中：电视机、收音机等。生产中：远距离生产调度用电台等。军事上：雷达等,根据波的传播情况将波分为两种。横波：像水波和绳波一样，波
5、的传播方向与波源的振动方向相垂直，这种波叫做横波。电磁波是横波。纵波：如音叉（或其他发声 体）振动时，在空气中会有疏密相间的状态向外传播，形成声波。声波看不见，摸不到，但声波传到我们的耳朵，会引起鼓膜振动，使我们产生听觉。声波的传播方向与波源的振动方向相同，这种波叫做纵波。,四、电磁波的特征,电磁波是横波,所有的波都有波速、波长、频率。电磁波也一样。波速：波传播的快慢称为波速。电磁波不同于声波，它能在真空中传播（即电磁波的传播不需要介质）。在真空中传播的速度等于光速，即c3108m/s.空气中的光速接近于真空中的光速。波长：波长是相邻两个波峰（或波谷）间的距离。用字母表示。波长的国际单位是m。
6、频率：表示单位时间内振动的次数。即在1s内，出现的波峰数（或波长数）。用符号表示。国际单位制中，频率的单位是赫兹（Hz），简称赫。常用的频率单位有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。1kHz=103Hz 1MHz=106Hz,四、电磁波的特征,四、电磁波的特征,波速（c）、波长（）、频率（）的关系：,变式：,频率越高，波长越短,频率越低，波长越长,波长与频率互成反比关系频率越高，传递的信息量越大,实验证明，不仅无线电波是电磁波，光、X射线、射线等也都是电磁波。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射线和射线的频率则更高，波长
7、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。,电磁波谱图,四、电磁波的特征,1、信息的加载声音、图像等信息是无法直接用电磁波传递的。但将声音和图像变成电信号后便可以利用电磁波传播出去。2、信息的传播声音通过话筒变成音频电信号，图像经过摄像机变成视频信号后，便可以由调制器加在由振荡器产生的高频电磁波上并通过天线发射出去。3、信息的接收接收装置通过调谐器选定我们需要的电磁波，再通过解调器去掉电磁波，由扬声器将音频电信号还原成声音，由显像管将视频信号还原成图像。,五、电磁波传递信息,电磁波有利也有弊。电磁污染，已被认为是继大气污染、水质污染、
8、噪声污染后的第四大公害。电磁污染是指天然的和人为的各种电磁波干扰和有害的电磁辐射。当电磁波达到一定强度时，会导致控制系统和信息传输系统的失控，也会引发头疼、失眠、记忆衰退等症状的产生。,六、电磁波的危害与预防,电磁污染源的种类 （1）天然电磁污染源。如雷电、火山喷发、地震和太阳黑子活动的磁爆都能产生电磁干扰。（2）人为电磁污染源。人为源按频率的不同可分为工频场源与射频场源。工频场源以大功频输电线路产生的电磁污染为主，也包括若干放电型污染源。射频场源主要由无线电或射频设备工作过程产生的电磁感应与电磁辐射所引起的。目前人为电磁污染源已成为环境污染的主要来源。电磁污染危害现象1.电磁辐射能干扰电视的
9、收看，使图像不清或变形，并发出令人难受的噪声。电磁污染会干扰收音机和通信系统工作，使自动控制装置发生故障，使飞机导航仪表发生错误和偏差，影响地面站对人造卫星、宇宙飞船的控制。2.电磁辐射对人体危害程度随波长而异，波长愈短对人体作用愈强，微波作用最为突出。处于中、短波频段电磁场（高频电磁场）的操作人员，经受一定强度与时间的暴露，将产生身体不适感，严重者引起神经衰弱，如心血管系统的植物神经失调。,六、电磁波的危害与预防,电磁污染的防护安设电磁屏蔽装置。在电磁场传递的途径中，安装屏蔽装置，使有害的电磁强度降低到容许范围内。这种装置为金属材料的封闭壳体。当交变电磁场传向金属壳体时，幅度衰减。电磁屏蔽可
10、分有源场屏蔽和无源场屏蔽两类。其它综合性的防治对策。例如工业布局合理，使电磁污染源远离居民稠密区；改进电气设备；在近场区采用电磁辐射吸性材料或装置；实行遥控。,六、电磁波的危害与预防,本节是18章的重点。主要内容：,本节总结,1、电磁波的产生：迅速变化的电流产生电磁波。2、电磁波的应用：传递信息。传递能量。3、电磁波的特征：波速：波传播的快慢称为波速。电磁波不同于声波，它能在真空中传播（即电磁波的传播不需要介质）。在真空中传播的速度等于光速，即c3108m/s=3105Km/s.空气中的光速接近于真空中的光速。波长：波长是相邻两个波峰（或波谷）间的距离。用字母表示。波长的国际单位是m。频率：表
11、示单位时间内振动的次数。即在1s内，出现的波峰数（或波长数）。用符号表示。国际单位制中，频率的单位是赫兹（Hz），简称赫。常用的频率单位有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。1kHz=103Hz 1MHz=106Hz4、电磁干扰与防护：干扰仪器伤害人体。防护：金属屏蔽。,练习,1当导体中_ 时，在它的周围空间就会产生_。2电磁波在真空中的传播速度等于_m/s，这个速度与_在真空中的传播速度相同。3频率的基本单位是Hz，1MHz=_kHz=_Hz。4我国112电视频道的波长范围是1.375.71m，那么它们频率的范围应是_MHz。5波长为300m的电磁波属于 A长波 B中波 C短波 D微波,迅速变化
12、的电流,电磁波,3108,光,103,106,53,2185,B,相邻两个波峰（或波谷）间的距离,6、波的三个基本特征是 、 、 ，它们的关系式是 。 7、波传播的快慢称为 ，波长是指，电磁波的传播速度等于光速为 。 8、频率单位换算关系：1kHz=Hz，1Mhz=Hz,练习,波速,波长,频率,c=,波速,3108 m/s,103,106,9、我国自行研制的“神州五号”载人飞船发射后于2003年10月16日6时23分安全返回。在飞船飞行过程中，测控部门在国内外布设了由13个地面测控站、测控船组成的庞大测控网，对它进行连续跟踪和测控利用了（ ）A 超声波 B 次声波C 无线电波 D X射线,C,
13、10电磁波谱是按_连续排列的图谱，从电磁波谱图中可看出光其实是_。11举出以下四种电磁波在人们生活、生产中应用的事例（每种电磁波各举一例）。示例：红外线：电视机遥控器利用红外线进行遥控(1) 无线电波：_(2) 微波：_(3) 射线：_(4) 射线：_我们在充分享受电磁波给我们带来的各种方便的同时，也不要忘记电磁波也会给我们带来负面效应，请你试举出一事例加以说明。_,练习,电磁波波长或频率,电磁波,广播电台利用无线电波广播,微波炉利用微波加热,医生用射线作脑手术,医院利用X射线对人体透视,电磁辐射达到一定的强度，会导致控制系统和信息传输系统的失控，引起头痛、失眠、记忆衰退等症状的产生。,12所
14、有波都具有波速、波长、频率三特征，电磁波也一样。叫做波速，叫做波长，_叫做频率，三者之间的关系式是（用符号表示）_，电磁波在真空中传播的速度是一定的，是_m/s，由此可知电磁波的频率与波长成_比（选填“正”或“反”）。13频率为4000Hz的声波在空气中传播时，它的波长是多大？,练习,波传播,的快慢,相邻两波峰（或波谷）之间的距离,单位时间内振动的次数,c=,3108,反,答：它的波长是0.085m 。,提示：=c/v，注意题目中给你的波是声波，声音在15OC空气中传播速度为340m/s。,已知：4000Hzc340m/s求：解：cv340m/s4000Hz0.085m,14野外常用对讲机进行
15、联络，小明将对讲机的频率设定为4.5102MHz，则对讲机发出的电磁波的波长为m；当他和3km外的小华通话时，小华经过s才会收到信息。15（2005年长沙）下列家用电器中应用电磁波工作的是 A.电熨斗 B电风扇 C微波炉 D洗衣机16长波、中波、短波中，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17无线电波和光波传播的主要区别在于无线电波 A不能反射 B不能通过真空 C传播速度低于光速 D具有较长的波长,练习,0.67,105,C,D,D,提示：=c/v，计算之前须将各物理量的单位统一成国际单位，1MHz=106Hz；t=s/c。,18据扬子晚报报道，某通信公司在一居民小区楼顶
16、安装电磁波转发器，引起居民的不满。居民不满主要是因为电磁波也存在着副作用_。19（2005年芜湖）电视机换台时，实际上是在改变 A电视台的发射频率 B电视机的接收频率 C电视台发射的电磁波的波速 D电视机接收的电磁波的波速20（2005年大连）如图是一台收音机的屏板，当向右调指针（图中黑块）时，所接收的电磁波 A频率变大，波长变大 B频率变大，波长变小 C频率变大，波长不变 D频率变小，波长变大,练习,电磁辐射,B,提示：电视台是发射电磁波，电视机是用来接收电磁波，由于各电视台的发射的电磁波频率不同，因此电视机选台实际上是在改变电视机的接收频率；各种频率的电磁波在空气中的传播速度是一定的。,B
17、,21根据下图中电磁波的波谱可以知道的信息有以下几种，其中错误的是 A电磁波也是一种资源，并且是有限的B电磁波是看不见的，大家可以随便使用C电磁波是连续的，不同频率和波长的波可以使用在不同场合D电磁波具有能量,练习,B,提示：电磁波也会给我们带来负面效应。,22水波在1秒内传播的波形如图所示，若OA的距离是90厘米，则下列说法中错误的是 A水波的波长为30cm B水波的频率是3Hz C水波的波速是0.9m/s D水波的波速是3105km/s23在二次大战期间，美军科技人员在调试雷达发射天线时，发现装在口袋里的巧克力“融化了”，究其原因后发现，原来是微波作用的结果。由于这一偶然的发现，人们制造了
18、一种先进的灶具微波炉。请你思考：（1）微波炉与普通灶具有哪些优点？使用微波炉是不是只有优点而没有缺点？（2）你从“发现微波能加热”这一科技小故事中得到了什么启发呢？,练习,D,提示：从图中可看出1秒钟内波源完成了三次振动，因此波的频率是3Hz；OA的长度是3个波长长度，因此波长为30cm；v= c=3Hz0.30m=0.90m/s。,优点：烹饪速度快，无油烟，食品的养分损失少。但也有缺点：对人体有负作用微波辐射。,任何一个科学规律的发现，都离不开观察和思考；只有注重知识应用才能充分发挥科学的作用；任何事物的诞生都可能有一定的负作用，在发明创造和应用时必须注意环保，预防其产生新的污染。,24你听
19、说过电磁波的屏蔽吗，怎样屏蔽电磁波呢？动手做一做：（1）将手机放置在纸容器中，盖上盖，再打电话呼叫容器中的手机，注意将手机设置到响铃状态。这时，手机_（填“能”或“不能”）收到呼叫信号。（2）将手机放置在金属容器中，盖上盖，打电话呼叫金属容器中的手机。这时，手机_（填“能”或“不能”）收到呼叫信号。 活动表明，金属容器_（填“能”或“不能”）屏蔽电磁波。 你能运用以上所学知识解释以下现象吗？试试看。谢老师在一次乘坐市中心商业城的电梯时，发现性能完好的手机接收不到信号。答： 。25（2005年宜昌）有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够 （填“增强”或“减弱”）对电磁波吸收作用，秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够 （填“增强”或“减弱”）电磁波反射回雷达设备。,练习,能,不能,能,电梯对电磁波有屏蔽作用,增强,减弱,提示：雷达是利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，它可以向一定方向发射电磁波，当遇到障碍物时要发生反射雷达在发射和接收反射回来的电磁波时，在荧光屏上分别呈现出一个尖形波,
