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  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

/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10-3m10-8m之间、频率在3×105MHz3×1010MHz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)电简单计算

 

  2.(2010云南楚雄州)201051日至1031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525MHz1 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cλff57m

 

  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)200931日北京时间161310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

 

  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。

    
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