人教版高中物理必修三 （電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用） 課件

13.4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用第十二章電磁感應(yīng)與電磁波初步

教學(xué)目標(biāo)1.了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的主要觀點(diǎn),知道電磁波的概念及通過電磁波體會(huì)電磁場(chǎng)的物質(zhì)性。2.認(rèn)識(shí)電磁波譜。3.了解電磁波譜中各波段的波的特征及它們?cè)诳萍肌⒔?jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展中的作用。4.知道電磁波是一種物質(zhì),具有能量。引入當(dāng)把食物放到電烤箱中進(jìn)行加熱或烘烤時(shí)，實(shí)際上用到的是電磁波

引入GPS導(dǎo)航裝置的工作實(shí)際上是依靠電磁波的發(fā)射和接收引入醫(yī)院中的CT檢查同樣用到了電磁波

引入射電望遠(yuǎn)鏡通過收集來自外太空的電磁波來對(duì)外太空進(jìn)行分析引入電磁波的應(yīng)用如此廣泛，那么最初電磁波是如何被發(fā)現(xiàn)的呢？麥克斯韋對(duì)電磁場(chǎng)的理論麥克斯韋通過對(duì)法拉第等人成果的研究，逐漸形成了自己的核心觀點(diǎn)，并完成了《電磁學(xué)通論》，成為經(jīng)典電磁場(chǎng)理論的主要內(nèi)容。下面我們一起經(jīng)歷一下他的研究過程麥克斯韋動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)洛倫茲力充當(dāng)非靜電力閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流誰充當(dāng)非靜電力？麥克斯韋對(duì)電磁場(chǎng)的理論法拉第對(duì)電磁感應(yīng)的解釋麥克斯韋對(duì)電磁感應(yīng)的解釋變化的磁通量閉合回路變化的磁場(chǎng)渦旋電場(chǎng)閉合回路感應(yīng)電流感應(yīng)電流麥克斯韋對(duì)電磁場(chǎng)的理論①如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈，線圈中還有電流和電場(chǎng)嗎？②線圈不存在時(shí)，線圈所處的空間還有電場(chǎng)嗎？③若改成恒定的直流電，還有電場(chǎng)嗎？有電場(chǎng)，無電流有無麥克斯韋對(duì)電磁場(chǎng)的理論變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)電磁場(chǎng)理論的核心之一麥克斯韋認(rèn)為在變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路是否存在無關(guān)，導(dǎo)體環(huán)只是用來顯示電流的存在注意：這種電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的（渦旋電場(chǎng)）麥克斯韋對(duì)電磁場(chǎng)的理論麥克斯韋假設(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)。磁場(chǎng)電場(chǎng)磁場(chǎng)電場(chǎng)變化變化麥克斯韋對(duì)電磁場(chǎng)的理論變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)電磁場(chǎng)理論的核心之二

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)。麥克斯韋對(duì)電磁場(chǎng)的理論恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同周期的磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)電磁場(chǎng)理論的核心之二

麥克斯韋對(duì)電磁場(chǎng)的理論進(jìn)一步推斷（預(yù)言）空間可能存在變化的“電磁場(chǎng)”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。一個(gè)偉大的預(yù)言誕生了——空間可能存在電磁波。麥克斯韋對(duì)電磁場(chǎng)的理論電磁場(chǎng)1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)基本觀點(diǎn):變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng);變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。2.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)一的電磁場(chǎng)。麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng),與是否有閉合電路存在無關(guān)例1根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,下列說法正確的是(

)A.有電場(chǎng)的空間一定存在磁場(chǎng),有磁場(chǎng)的空間也一定能產(chǎn)生電場(chǎng)B.在變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),在變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C.均勻變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D.周期性變化的磁場(chǎng)周圍空間一定產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)解析:根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,只有變化的電場(chǎng)才能產(chǎn)生磁場(chǎng),均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng),非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),只有選項(xiàng)D正確。答案:D麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解電磁波的產(chǎn)生理論分析：空間某處產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。如果這個(gè)磁場(chǎng)也是隨時(shí)間變化的，那么這個(gè)磁場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生新的電場(chǎng)?！@樣下去，電磁場(chǎng)就會(huì)在空間區(qū)域不斷向外傳播形成了電磁波。捕捉電磁波遺憾的是，麥克斯韋英年早逝，而真正用科學(xué)實(shí)驗(yàn)論證電磁場(chǎng)理論的是赫茲。1887-1888年德國物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)手段驗(yàn)證了電磁波的存在赫茲通過改變兩平行天線之間的距離我們會(huì)發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？當(dāng)CD靠近AB時(shí)，電流表指針擺動(dòng)的角度變大；當(dāng)CD遠(yuǎn)離AB時(shí)，電流表指針擺動(dòng)的角度變小。說明電磁波是存在的！捕捉電磁波電磁波的圖像波峰：凸起最高處波谷：凹下的最低處波長(zhǎng)：鄰近的兩個(gè)波峰（或波谷）的距離電磁波譜1.波速、波長(zhǎng)、頻率三者之間的關(guān)系是:波速=波長(zhǎng)×頻率。2.電磁波在真空中的傳播速度c=3×108m/s。

3.電磁波譜: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。4.電磁波譜按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短依次為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。電磁波譜按電磁波的波長(zhǎng)或頻率大小的順序把它們排列起來就是電磁波譜，不同的電磁波具有性質(zhì)?？梢姽庵浑姶挪ǖ囊恍〔糠?，而紅外線紫外線等電磁波在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。電磁波譜從無線電波到γ射線都是本質(zhì)相同的電磁波,其行為遵從共同的規(guī)律,但因波長(zhǎng)(頻率)不同,又表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。1.共性(1)它們?cè)诒举|(zhì)上都是電磁波,它們的行為遵從相同的規(guī)律,各波段之間的區(qū)別并沒有絕對(duì)的意義。(2)都遵守公式v=λf,它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际莄=3.0×108m/s。(3)它們的傳播都不需要介質(zhì)。電磁波譜2.個(gè)性(1)不同電磁波的頻率或波長(zhǎng)不同,表現(xiàn)出不同的特性。波長(zhǎng)越短穿透能力越強(qiáng)。(2)同頻率的電磁波,在不同介質(zhì)中速度不同。不同頻率的電磁波,在同一種介質(zhì)中傳播時(shí),頻率越大,速度越小。(3)用途不同:無線電波用于通信和廣播,紅外線用于加熱和遙感技術(shù),紫外線用于殺菌消毒,X射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的X光照相,γ射線用于檢查金屬部件的缺陷,摧毀病變的細(xì)胞等。

不同的電磁波由于具有不同的波長(zhǎng)(頻率),才具有不同的特性電磁波譜例2下列有關(guān)電磁波的特性和應(yīng)用,說法正確的是(

)A.紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng),常用于醫(yī)學(xué)上透視人體B.過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康C.電磁波中頻率最高的為γ射線,可用于消毒D.紫外線和X射線都可以使感光底片感光解析:X射線有很高的穿透本領(lǐng),醫(yī)學(xué)上常用于透視人體,紅外線不能,A錯(cuò)誤;過強(qiáng)的紫外線照射對(duì)人的皮膚有害,B錯(cuò)誤;電磁波中頻率最高的為γ射線,可以摧毀病變的細(xì)胞,C錯(cuò)誤;紫外線和X射線都可以使感光底片感光,D正確。答案:D本課結(jié)束第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步4.電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用

自主探新知預(yù)習(xí)電場(chǎng)電場(chǎng)電磁場(chǎng)電場(chǎng)電磁波真空光速電磁