電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用課件-高二上學(xué)期物理人教版

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用1了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，知道電磁場(chǎng)的概念。2知道電磁波的特點(diǎn)，掌握電磁波波長(zhǎng)、頻率、波速之間的關(guān)系。3知道電磁波譜中各種電磁波的排列順序，了解各種電磁波的應(yīng)用，了解電磁波的能量。重點(diǎn)重點(diǎn)1895年，馬可尼利用電磁波成功實(shí)現(xiàn)了無線電通信，揭開了人類通信史上的新篇章今天Wi-Fi、5G等新的通信方式的出現(xiàn)又帶來了電磁波應(yīng)用的技術(shù)性革命中國(guó)天眼-

500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，接收電磁波探索宇宙電磁波的應(yīng)用如此廣泛，那么最初電磁波是如何被發(fā)現(xiàn)的呢？電磁場(chǎng)1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論(1)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)①在變化的磁場(chǎng)中放入一個(gè)閉合電路，由于穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.這個(gè)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是變化的磁場(chǎng)在空間產(chǎn)生了電場(chǎng).②即使在變化的磁場(chǎng)中沒有閉合電路，也同樣會(huì)在空間產(chǎn)生電場(chǎng).(2)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)就像導(dǎo)線中的電流一樣，也在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，即變化的電場(chǎng)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng).2.電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)所形成的不可分割的統(tǒng)一體.1.(多選)下列關(guān)于電磁場(chǎng)理論的敘述正確的是A.變化的磁場(chǎng)周圍一定存在著電場(chǎng)，與是否有閉合電路無關(guān)B.周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率變化的電場(chǎng)C.變化的電場(chǎng)和穩(wěn)定的磁場(chǎng)相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)統(tǒng)一的場(chǎng)，即電磁場(chǎng)D.電場(chǎng)周圍一定存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定存在電場(chǎng)√√變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，當(dāng)電場(chǎng)中有閉合回路時(shí)，回路中有電流，若無閉合回路，電場(chǎng)仍然存在，A正確；周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)一定也是周期性變化的，且頻率相同，B正確；變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)相互關(guān)聯(lián)，形成電磁場(chǎng)，C錯(cuò)誤；只有變化的電場(chǎng)才能產(chǎn)生磁場(chǎng)，只有變化的磁場(chǎng)才能產(chǎn)生電場(chǎng)，D錯(cuò)誤。對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)周期性變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場(chǎng)周期性變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)總結(jié)提升激發(fā)電磁波的傳播靠的是電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互“激發(fā)”，所以不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播。電磁波形成示意圖：非均勻變化的磁場(chǎng)變化電場(chǎng)若是均勻變化穩(wěn)定磁場(chǎng)不再激發(fā)若非均勻變化變化磁場(chǎng)若是均勻變化穩(wěn)定電場(chǎng)若非均勻變化激發(fā)激發(fā)激發(fā)電磁波1．(1)麥克斯韋的偉大預(yù)言：周期性變化的電場(chǎng)引起周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又引起新的變化的電場(chǎng)，這樣變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成電磁波。(2)電磁波可以在真空中傳播，因?yàn)殡姶挪ǖ膫鞑タ康氖请妶?chǎng)和磁場(chǎng)的相互“激發(fā)”，不需要傳播介質(zhì)。說明電磁波傳播雖然不需要介質(zhì)，但它也可以在其他介質(zhì)如光纖中傳播，且速度都比在真空中的小。(3)光的電磁理論：光是以波動(dòng)形式傳播的一種電磁振動(dòng)，電磁波在真空中的傳播速度等于光速，即c＝3×108m/s。(4)赫茲的貢獻(xiàn)：1886年，德國(guó)科學(xué)家赫茲通過實(shí)驗(yàn)捕捉到了電磁波，證實(shí)了麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論。(5)電磁場(chǎng)中儲(chǔ)存著能量，電磁波的發(fā)射過程就是輻射電磁能的過程。2．波長(zhǎng)、頻率與波速之間的關(guān)系(1)波速＝波長(zhǎng)×頻率，即c＝λf。(2)頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，而波長(zhǎng)、波速的大小與介質(zhì)有關(guān)，所以同一電磁波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率不變，波速、波長(zhǎng)發(fā)生改變。(3)不同頻率的電磁波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播速度不同。辨析(1)變化的電場(chǎng)一定在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。(

)(2)麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最先用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。(

)(3)電磁波和機(jī)械波都依賴于介質(zhì)才能傳播。(

)×√×導(dǎo)練√電磁波譜1．電磁波譜(1)概念：按電磁波的波長(zhǎng)或頻率大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜。(2)各種電磁波按波長(zhǎng)由大到小排列順序?yàn)椋簾o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。2．不同電磁波的特性和用途種類波長(zhǎng)范圍特性應(yīng)用無線電波大于1mm波動(dòng)能力強(qiáng)通信、廣播、射電望遠(yuǎn)鏡紅外線760～106nm熱作用強(qiáng)烘干、紅外遙感、測(cè)溫、夜視儀可見光400～760nm感光性強(qiáng)照明、照相紫外線10～400nm化學(xué)作用、熒光作用消毒、熒光效應(yīng)、促使人體合成維生素DX射線0.001～10nm較強(qiáng)的穿透能力透視人體、檢查金屬零件的質(zhì)量γ射線小于10－3nm穿透能力最強(qiáng)醫(yī)學(xué)上的γ刀技術(shù)、探測(cè)金屬內(nèi)部的缺陷波長(zhǎng)λ

↗頻率f↗辨析(1)過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康。(

)(2)電磁波頻率最大的是γ射線，醫(yī)學(xué)上常用它進(jìn)行人體透視檢查。(

)(3)紫外線和X射線都可以使感光底片感光。(

)×√×導(dǎo)練√紅外線、可見光和X射線三個(gè)波段的波長(zhǎng)是從長(zhǎng)到短，所以其頻率是從低到高。則頻率最大的是X射線，頻率最小的紅外線。故選C?！蘕射線具有較強(qiáng)的穿透能力，對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會(huì)引起生物體的病變，故A正確；紫外驗(yàn)鈔機(jī)是利用紫外線的熒光效應(yīng)，故B錯(cuò)誤；紅外遙感技術(shù)利用了一切物體都不停地輻射紅外線的特點(diǎn)，從而通過接收到的紅外線來感知物體，故C正確；γ射線是波長(zhǎng)最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高，故D正確。電磁波的能量電磁波通信1．電磁波的能量(1)電磁波是物質(zhì)存在的一種特殊形式電磁波和我們學(xué)過的電場(chǎng)、磁場(chǎng)一樣，是一種特殊的物質(zhì)，不是由分子、原子所組成的，與通常的實(shí)物不同，但它是客觀存在的。(2)電磁波具有能量從場(chǎng)的觀點(diǎn)來看，電場(chǎng)具有電場(chǎng)能，磁場(chǎng)具有磁場(chǎng)能，電磁場(chǎng)具有電磁能，電磁波發(fā)射的過程就是輻射能量的過程，電磁波在空間傳播，電磁能就隨之一起傳播。2．電磁波通信(1)傳播途徑電磁波攜帶的信息，既可以有線傳播，也可以無線傳播。有線傳播利用金屬導(dǎo)線、光纖等有形媒介傳送信息，如臺(tái)式電腦、電話等。無線傳播僅利用電磁波而不通過線纜傳遞信息，如收音機(jī)、手機(jī)、GPS、無線鼠標(biāo)等。(2)傳輸特點(diǎn)電磁波的頻率越高，相同時(shí)間傳遞的信息量越大，由于光的頻率比無線電波的頻率高得多，因此光纜可以傳遞大量的信息。導(dǎo)練√5G信號(hào)和4G信號(hào)都是電磁波，在真空中傳播速度