5.3-5.4初识电磁波与应用、初识光量子与量子世界 课件-2022-2023学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册

第3节 初识电磁波及其应用 收音机是通过接收广播电台发射的电磁波来播放节目的。 当起电机的两个金属球间产生火花放电时， 收音机播放的节目受到了干扰而发岀噪声。 收音机是通过接收广播电台发射的电磁波来播放节目的 电磁波的产生 1 3 感应电流是怎样产生的呢？ 线圈甲通有交流电时会产生变化的磁场， 使穿过线圈乙的磁通量发生变化而产生感应电流。 感应电流形成的本质是什么？ 英国物理学家麦克斯韦提岀， 变化的磁场在周围空间激发岀一种电场， 不管有无闭合回路， 激发的电场总是存在的。 麦克斯韦还认为， 变化的电场也能够产生磁场。 电场和磁场是紧密联系在一起的。 周期性变化的磁场周围会产生周期性变化的电场， 周期性变化的电场周围也会产生周期性变化的磁场。 变化的电场和变化的磁场相互联系在一起， 就会在空间形成一个统一的、 不可分割的电磁场 。 这种在空间交替变化的电磁场传播出去就形成了电磁波。 麦克斯韦还根据他提出的电磁场理论，计算得出电磁波的传播速度恰好与真空中的光速相同。麦克斯韦指出，二者相同并非巧合，光的本质也是电磁波。麦克斯韦的这一预言将电、磁、光的现象统一起来，是牛顿力学之后物理学领域又一次大的综合。 1888 年，德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。赫兹的实验证实了麦克斯韦电磁场理论，并预示着无线电技术的到来。 均匀变化的磁场周围产生稳定的电场， 均匀变化的电场周围产生稳定的磁场。 2 电磁波的应用 1895 年，意大利的马可尼成功地进行了距离约 3 km 的无线电通信。 几乎同时，俄国的波波夫也研制成功了无线电收发报机。 1901 年，马可尼又成功地进行了跨越大西洋的无线电通信，实现了人类历史上第一次远距离无线电通信。 1906 年，美国物理学家费森登进行了人类历史上第一次无线电广播。 无线电波传递的声音或画面信号被送到发射天线发出，收音机或电视机接收到信号后，再将电信号转换为原来的声音或图像，我们就能收听到广播、看到电视画面了。 雷达是一种用来检测飞行器、 船只等远距离物体位置的系统。 卫星通信利用距地面约 36000 km 高处的地球同步卫星传递微波通信信号。 只要在地球高空轨道上设置三颗同步卫星， 卫星通信网就基本可以覆盖整个地球表面， 进行全球国际通信和电视节目转播。卫星通信具有覆盖面广、 通信距离长、不受地理环境限制，以及投资少、见效快等独特的优点。目前， 卫星通信主要分为国际卫星通信、 区域卫星通信和国内卫星通信。 电磁污染与防护 3 随着无线电技术、 微波技术的迅速发展和普及， 地面电磁辐射的密度和功率大幅度增加， 电磁污染已成为一种威胁人类健康的无形污染。 电磁辐射会给人们的生产生活带来不利影响。 1、干扰通信系统 2、 使自动控制装置发生故障 3、飞机导航仪表发生错误和偏差， 4、 影响地面站对人造卫星、宇宙飞船的控制。 5、干扰电视信号， 使电视图像不清晰或变形， 并发岀令人难以忍受的噪声。 6、过量的电磁辐射对心脏、 血液和眼睛等都有很大的危害。 电磁污染 1、从电磁波源方面来防护，可以通过技术革新减小电磁波发射功率，或者采用替代措施，将向空间发射的电磁波信号改为通过电缆或光缆传送。 2、从电磁波的传播途径方面来防护，可以采用屏蔽的方法，将电磁辐射源与外界隔离，阻止它向外扩散与传播，或者将电磁辐射源建在远离人群的地方，使电磁波的强度随距离的增大而衰减。 3\对于无屏蔽条件或虽然采取了屏蔽措施但不能完全屏蔽的情况，在电磁波辐射区域工作的人员必须采取个人防护措施，如穿防护衣、戴防护头盔和防护眼镜等，以减轻电磁辐射对人体的伤害。 电磁辐射的防护 第4节 初识光量子与量子世界 光的量子化 1 牛顿是光的微粒学说的创始人，认为光是从光源射出的具有高速度的粒子流，可以解释光的反射、光的颜色等。 荷兰物理学家惠更斯认为， 光像水波一样，也是一种波，叫光波。可解释光的干涉、衍射、偏振等现象。 16世纪60年代，麦克斯韦创立的经典电磁场理论揭示出“ 光是一种电磁波 ” 光的本质是什么？ 19世纪末，光电效应：用光照射电子会使金属发射电子。 爱因斯坦吸收了普朗克的量子思想，很好地解释了光电效应，又保留了电磁波的特征。是一份一份的，每一份叫一个光子，ε=hν.注意，这完全不同于牛顿的“微粒”. 1923 年，康普顿效应 光量子被正式命名为光子。 光即有波动性，又有粒子性，即光具有波粒二象性。当光与其他物质发生作用时,表现出粒子性;少量或个别光子易显示出光的粒子性;频率高波长短的光,粒子性显著。大量光