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辨析电磁波、光和无线电波

http://www.newdu.com 2024/11/28 12:11:27 人民教育出版社佚名参加讨论

    辨析电磁波、光和无线电波
    湖北省枣阳市兴隆二中　谢江涛　丁照明
    学习电磁波时，不少同学把电磁波、光、无线电波混为一谈，也有的同学把它们完全割裂开来，这些都是不正确的。下面我们一起来辨析一下三者的关系。
    一、认识有关电磁波的几个物理量
    在快速变化的电流周围会产生电磁波，为了描述电磁波的特征，科学家们引入了频率、波长、波速三个物理参数，其概念与关系见下表：

物理量	概念	单位
频率（f）	电磁波1s振荡的次数	赫兹（Hz）
波长（λ）	电磁波每振荡一次向前传播的距离	米（m）
波速（c）	电磁波每1s向前传播的距离	米/秒（m/s）
三者关系	C=λf（波速=波长×频率）

电磁波产生之后，传播时不需要任何介质，在真空中也能传播，其在真空中传播速度为固定值，是宇宙中物质运动的最快速度，与光速相同，数值为3×10⁸m/s。电磁波是个大家族，根据波长的大小，分为短波、中波、长波、微波、红外线、可见光、紫外线、Χ射线、γ射线等。

电磁波谱
    二、电磁波与光
    从电磁波的分类可以看出：电磁波的范围要广泛得多，电磁波中包含着光，而光仅仅是电磁波中的一部分，包括红外线、可见光、紫外线，是一种波长相对较短，频率相对较高的电磁波，其波长在10^-3m到10^-8m之间、频率在3×10⁵MHz到3×10¹⁰MHz之间。
    三、电磁波与无线电波
    频率在数百千赫兹到数百兆赫兹之间的电磁波叫做无线电波，它包括短波、中波、长波、微波，无线电波也仅仅是电磁波的一部分，但电磁波不仅仅只有无线电波，仅仅只有频率相对较低的一部分电磁波才叫无线电波。
    其中无线电波的波段表见下：

    无线电波广泛地应用于无线电通讯、广播、电视等方面，无线电波的发射和接受通过天线实现，其传播分为三种途径：
    地波　沿地球表面空间传播的无线电波叫做地波。由于地面上有高低不平的山坡和房屋等障碍物，只有能绕过这些障碍物的无线电波，才能被各处的接收机收到。当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，就可以绕过障碍物到达它们的后面。地面上的障碍物尺寸一般不大，长波可以相当容易地绕过它们，中波和中短波也能较好地绕过去，短波和微波由于波长较短，很难绕过它们。由于地球是一个大导体，地球表面会因地波的传播引起感应电流，因此地波在传播过程中要损失能量，频率越高损失的能量也越多，所以地波主要适用于长波、中波和中短波。

    天波　依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做天波。地面上空的气体分子由于受到太阳的照射而发生电离，大气中一部分中性的气体分子分解为带正电的离子和自由电子，该层大气就是电离层。电离层对于不同波长的电磁波的反射和吸收表现不同的特性，波长越长，吸收越强反射越弱，因此短波最适宜以天波的形式传播。
    微波　微波是由于频率高、波长短，它既不能以地波的形式传播，又不能依靠天波的形式传播，和光一样，沿直线传播。由于地球表面是球形的，微波沿直线传播的距离不大，一般只有几十千米。在进行远距离通信时，要有中继站。由某地发射出去的微波，被中继站接收，并加以放大、处理，再传向下一站，像接力赛那样，一站传一站，经过很多中继站可以把电信号传到远方。
    　四、有关试题
    （一）电磁波应用是重点
    1．（2010湖北宜昌）“3G时代”的到来，可以使用3G手机随时通过无线网络上网。手机无线上网时，是（　　）
    A．利用电磁波传输的数字信号
    B．利用电磁波传输的模拟信号
    C．利用超声波传输的数字信号
    D．利用红外线传输的模拟信号
    解析：手机也就是移动电话，它既是无线电发射台也是无线电接收台，是靠电磁波来传递信息的。随着数字信号的普及，数字信号已逐渐取代了模拟信号。选A。
    点评：电磁波与我们的生活联系是越来越紧密。广播、电视和移动通信等通信方式都是靠电磁波来工作的，家用电器中微波炉也是利用电磁波工作。目前数字技术已成熟，数字信号已走进我们的生活如数字电视、数字手机。今后可能还有更多的利用电磁波技术的设备进入我们的生活，同学们要注重物理知识与社会的联系，要记住电磁波在不同地方中的应用。电磁波是“信息的应用”章节重点，对于电磁波应了解其产生、传播、分类以及相关物理参数，更应该了解其在传递信息过程中的广泛应用。
    （二）电磁波的简单计算
    2．（2010云南楚雄州）2010年5月1日至10月31日，第四十一届世博会在上海举行。媒体通过通讯卫星用        波把上海世博会的信息及时传到世界各地。中央电视台第一套节目的频率为52．5MHz（1 MHz=10⁶ Hz），则中央电视台第一套节目的波长为           m。
    解析：通讯卫星也是利用电磁波来传递信息的。由公式由c＝λf得f＝＝＝5．7m

    点评：有关电磁波的计算，一类是利用“速度、时间、距离”三者的关系进行求解其中之一；另一类就是利用“波速、波长、频率”三者的关系进行求解其中之一。
    （三）与其他知识综合考查
    3．（2010年湖南长沙）2009年3月1日北京时间16时13分10秒，“嫦娥一号”探月卫星在完成全部使命后，准确落于月球的预定撞击点，为我国探月一期工程画上了圆满的句号，假如你登上了月球，在月球上可以完成的是（　　）
    A．用电磁波传递信息
    B．开演唱会
    C．用电风扇送风
    D．用水银气压计测大气的压强
    分析：月球上是真空，真空不能传播声音。也不能形成风没有大气压。
    答案：A
    点评：电磁波不是中考的重点，对它的考查一般结合其它知识点进行，其中将电磁波和声音知识联系起来最为紧密，其次是将电磁波和电磁现象结合起来进行考查。 (责任编辑：admin)

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