6.红外线、紫外线、X射线的主要性质及其应用举例。
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种类 |
产生 |
主要性质 |
应用举例 |
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红外线 |
一切物体都能发出 |
热效应 |
遥感、遥控、加热 |
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紫外线 |
一切高温物体能发出 |
化学效应 |
荧光、杀菌、合成VD2 |
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X射线 |
阴极射线射到固体表面 |
穿透能力强 |
人体透视、金属探伤 |
实验证明:物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长λm和物体温度T之间满足关系λm T=b(b为常数)。可见高温物体辐射出的电磁波频率较高。在宇宙学中,可以根据接收到的恒星发出的光的频率,分析其表面温度。
可见光频率范围是3.9-7.5×1014Hz,波长范围是400-770nm。
(电磁波的能量:微波加热原理
太阳辐射的特点。
精选例题:
[例1]如图为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量
随时间
变化的图线,由图可知(答案:ACD)
A.在
时刻,电路的磁场能最小
B.从
到
,电路中的电流值不断变小
C.从
到
,电容器不断充电
D.在
时刻电容器的电场能最小
[例2]有一LC振荡电路,能产生一定波长的电磁波,若要产生波长比原来短些的电磁波,可采取的措施为:(答案:D)
A.增加线圈的匝数
B.在线圈中插入铁芯
C.减小电容器极板间的距离
D.减小电容器极板正对面积
[例题3]如图所示,平行板电容器和电池组相连。用绝缘工具将电容器两板间的距离逐渐增大的过程中,关于电容器两极板间的电场和磁场,下列说法中正确的是(答案BD)
A.两极板间的电压和场强都将逐渐减小
B.两极板间的电压不变,场强逐渐减小
C.两极板间将产生顺时针方向的磁场
D.两极板间将产生逆时针方向的磁场
[例题4](提高题)电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子的。在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室,用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场,从而在环形室内产生很强的电场,使电子加速。被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动。设法把高能电子引入靶室,能使其进一步加速。在一个半径为r=0.84m的电子感应加速器中,电子在被加速的4.2ms内获得的能量为120MeV。这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的,磁通量从零增到1.8Wb,求电子共绕行了多少周?
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解:根据法拉第电磁感应定律,环形室内的感应电动势为
,设电子在加速器中绕行了N周,则电场力做功NeE应该等于电子的动能EK,所以有N= EK/Ee,带入数据可得N=2.8×105周。
[例5]80年代初,科学家发明了硅太阳能电池,如果在太空设立太阳能卫星电站,可24小时发电,且不受昼夜气候的影响,利用微波--电能转换装置,将电能转换成微波向地面发送,卫星电站的最佳位置在离地1100km的赤道上空,微波定向性很好,飞机通过微波区不会发生意外,但微波对飞鸟是致命的,可在地面站附近装上保护网或驱逐音响,不让飞鸟通过,预计在21世纪初地球上空将建成卫星电站,(地球半径为6400km),
(1) 太阳能电池将实现哪种转换?
A.光能
微波 B.光能
热能
C.光能
电能 D.电能
微波
(2) 在1100km高空的卫星电站的速度约为多少?
A.
B.![]()
C.
D.![]()
(3) 微波指的是:
A.超声波 B.次声波
C.电磁波 D.机械波
(4) 飞机外壳对微波的哪种作用,使飞机安全无恙:
A.反射 B.吸收
C.干涉 D.衍射
(5) 微波对飞鸟是致命的,这是因为:
A.电离作用 B.穿透作用
C.生物电作用 D.产生强涡流
答案:(1)C (2)B (3)C (4)B
[例6]家用微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型灶具,主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、外壳等组成。接通电源后,220V交流电经一变压器,一方面在次级3.4V交流对磁控管加热,同时在次级产生2000V高压,经整流加到磁控管的阴、阳两极之间,使磁控管产生频率为
的微波。微波输送至金属制成的加热器(炉腔),被来回反射,微波的电磁作用使食物内分子高频地运动而内外同时加热,迅速熟热,并能最大限度地保存食物中的维生素。
(1)试计算微波炉里变压器的高压变压比
(2)试计算磁控管产生的微波的波长?
(3)试分析微波炉的工作原理中利用了电磁波的哪些性质?
(4)微波炉产生的高频微波若发生泄漏造成电磁辐射污染,直接伤害人的肌体,试述原因?
第四讲 电磁波 课后练习