電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用【典例精析+知識(shí)精講】 高二物理備課精研課件 （2019人教版必修第三冊(cè)）

13.4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步電磁波為信息的傳遞插上了翅膀。廣播、電視、移動(dòng)通信等通信方式，使古代人“順風(fēng)耳、千里眼”的夢(mèng)想變成了現(xiàn)實(shí)。那么，電磁波是怎樣發(fā)現(xiàn)的呢？一、電磁場(chǎng)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)電磁波的歷程麥克斯韋奧斯特安培法拉第奧斯特首先發(fā)現(xiàn)了電流的周圍有磁場(chǎng)安培進(jìn)一步做了很多有關(guān)電和磁的的研究工作法拉第發(fā)現(xiàn)了磁生電的方法，并首先提出了力線和場(chǎng)的概念英國物理學(xué)家麥克斯韋系統(tǒng)地總結(jié)了庫侖、安培、奧斯特、法拉第等人對(duì)電磁規(guī)律的研究成果，再加上他本人的創(chuàng)造性工作，最終建立了經(jīng)典電磁場(chǎng)理論。一、電磁場(chǎng)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路，由于穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路里會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)沒有閉合電路，也同樣要在空間產(chǎn)生電場(chǎng)。自由電荷要定向移動(dòng)形成電流，就必須有電場(chǎng)。一、電磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)麥克斯韋確信自然規(guī)律的統(tǒng)一性與和諧性，相信電場(chǎng)與磁場(chǎng)的對(duì)稱之美。他大膽地假設(shè)∶變化的電場(chǎng)就像導(dǎo)線中的電流一樣，會(huì)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，即變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。根據(jù)麥克斯韋理論，在給電容器充電的時(shí)候，不僅導(dǎo)體中的電流要產(chǎn)生磁場(chǎng)。而且在電容器兩極板間變化著的電場(chǎng)周圍也要產(chǎn)生磁場(chǎng)。一、電磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一場(chǎng)。稱為電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)電磁場(chǎng)非常特殊，既不是電場(chǎng)也不是磁場(chǎng)，更不是電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加，而是電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互依賴，形成不可分割的整體。(1)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)(2)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)二、電磁波偉大的預(yù)言——電磁波電場(chǎng)E磁場(chǎng)B電場(chǎng)E電場(chǎng)E磁場(chǎng)B電場(chǎng)E（1）空間可能存在變化的電磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)變化的磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)新的電場(chǎng)和磁場(chǎng)產(chǎn)生（2）變化的電磁場(chǎng)向外傳播，就形成了電磁波變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播。產(chǎn)生產(chǎn)生產(chǎn)生二、電磁波電磁波的傳播空氣、水，是聲波和水波傳播的介質(zhì)。電磁波可以在真空中傳播，不需要介質(zhì)。電磁波的傳播速度→等于光速光是以波動(dòng)形式傳播的一種電磁振動(dòng)——光是一種電磁波。捕捉電磁波如圖，高壓發(fā)生器G上安裝兩根長約1m、帶有放電電極的銅管A、B，兩極的間隙約0.5cm，銅管構(gòu)成發(fā)射天線。絕緣架上固定同樣的兩根銅管C、D作為接收天線，兩管成一直線，中間連接一個(gè)電流表。閉合高壓發(fā)生器G的電源，在兩個(gè)電極間產(chǎn)生放電火花。讓接收天線與發(fā)射天線平行，改變兩個(gè)天線的距離，觀察電流表示數(shù)的變化。三、電磁波譜波的特性波長波峰波峰波谷波谷在1s內(nèi)有多少次波峰（或波谷）通過，波的頻率就是多少。描述波傳播快慢的物理量叫作波速。三、電磁波譜電磁波的傳播規(guī)律：c=λf真空中：c=3×108m/s波速:c波長:λ頻率:f電磁波真空中：波長越大，頻率越小!三、電磁波譜電磁波譜按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列起來。①可見光只是電磁波中的一小部分②不同的電磁波由于具有不同的頻率，才具有不同的特性。三、電磁波譜電磁波譜四、電磁波的能量電磁波的能量微波爐無線充電1.電磁波具有能量。2.電磁波是一種場(chǎng)物質(zhì)。中國天眼FAST廣播信號(hào)五、電磁波通信一、電磁波的發(fā)現(xiàn)過程“磁生電”赫茲檢測(cè)到了電磁波，測(cè)出電磁波波速等于光速。麥克斯韋猜想與假設(shè)：1.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)“電生磁”2.變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在預(yù)言光是一種電磁波二、電磁波譜及其應(yīng)用通過對(duì)電磁波譜的學(xué)習(xí)，我們了解了電磁波的主要特征及其物質(zhì)性和其在科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化等方面的主要應(yīng)用。【例題1】(多選)下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是(

)A．電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播B．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3×108m/sC．電磁波在真空中能傳播D．電磁波具有波的一切特征解析：ACD電磁波是交替產(chǎn)生呈周期性變化的電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播而產(chǎn)生，故A正確；電磁波只有在真空中傳播時(shí)，其速度為3×108m/s，故B錯(cuò)誤；電磁波能在真空中傳播，故C正確；電磁波是一種波，具有波的一切特性，故D正確．解析：【例題2】一個(gè)雷達(dá)向遠(yuǎn)處發(fā)射無線電波，每次發(fā)射的時(shí)間為1μs，兩次發(fā)射的時(shí)間間隔為100μs，在顯示器的熒光屏上呈現(xiàn)出的尖形波如圖所示，已知圖中刻度ab＝bc，則障礙物與雷達(dá)之間的距離是多大？

【例題3】

(多選)不能發(fā)射電磁波的電場(chǎng)是(

)解析：ABC由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，當(dāng)空間出現(xiàn)恒定的電場(chǎng)時(shí)(如A圖)，由于它不激發(fā)磁場(chǎng)，故無電磁波產(chǎn)生；當(dāng)出現(xiàn)均勻變化的電場(chǎng)(如B圖、C圖時(shí))，會(huì)激發(fā)出磁場(chǎng)，但磁場(chǎng)恒定，不會(huì)在較遠(yuǎn)處激發(fā)出電場(chǎng)，故也不會(huì)產(chǎn)生電磁波；只有周期性變化的電場(chǎng)(如D圖)，才會(huì)激發(fā)出周期性變化的磁場(chǎng)，它又激發(fā)出周期性變化的電場(chǎng)……如此不斷激發(fā)，便會(huì)形成電磁波．1、(多選)根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說法正確的是(

)A．電場(chǎng)一定能產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)也一定能產(chǎn)生電場(chǎng)B．變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生磁場(chǎng)C．穩(wěn)定的電場(chǎng)也可以產(chǎn)生磁場(chǎng)D．變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生電場(chǎng)根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)相互聯(lián)系在一起，形成一個(gè)統(tǒng)一的、不可分割的電磁場(chǎng)．變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，穩(wěn)定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)，故A、C錯(cuò)誤，B正確．同理知D正確．BD1、中央廣播電臺(tái)發(fā)射“中波”段某套節(jié)目的信號(hào)、家用微波爐中的微波、VCD機(jī)中的激光(可見光)、人體透視用的X光，這些都是電磁波，它們的頻率分別為f1、f2、f3、f4，則由c＝λf可以判斷正確的是(

)A．f1＞f2＞f3＞f4

B．f1＜f2＜f3＞f4C．f1＜f2＜f3＜f4

D．f1＞f2＞f3＜f4查找資料知道這些波的波長由大到小，由c＝λf可得他們的頻率f由小到大，故C正確．C3、關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是（）A.電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息B.手機(jī)通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波C.太