辨析电磁波、光和无线电波

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1、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=

2、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3×10

3、5MHz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

4、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

5、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

6、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，

7、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（1M

8、Hz=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、