5.3-5.4 初识电磁波及其应用 初识光量子与量子世界 课件-2022-2023学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第三册

第五章　 初识电磁场与电磁波 第三节　初识电磁波及其应用 第四节　初识光量子与量子世界 教学目标 4 初步了解微观世界的量子化特征。 1 了解电磁波，知道电磁场的物质性。 2 了解电磁波的产生与传播以及在科技、经济、社会发展中的作用。 3 知道光是一种电磁波，光的能量是不连续的。 电磁波为信息的传递插上了翅膀。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。那么，电磁波是怎样发现的呢？ 新课引入 一、电磁波的产生 变化的磁场产生电流 【分析】：麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。 麦克斯韦经过反复思考提出假设：变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。 既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？ 一、电磁波的产生 麦克斯韦根据自己的理论进一步预言 变化的电场和磁场总是相互联系，形成一个不可分割的统一的“电磁场”，变化的电磁场向外传播，就形成了电磁波。 周期性变化的电场 电磁波的产生与传播示意图 学科网原创 一、电磁波的产生 1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路。 赫兹 (H. R.Hertz. 1857—1894) 一、电磁波的产生 令人振奋的电火花 1879年麦克斯韦去世，同一年德国物理学家亥姆霍兹在柏林科学院提出了一个重金悬赏的课题，主要内容就是以实验手段证明电磁波是否存在。但当时没有人能够解决这一问题，几年后，在卡尔斯鲁厄大学工作的赫兹接受了这个课题，着手进行实验，利用图中的装置观察到了电磁波。并于1887年到1888年进行了一系列实验，写出了研究报告。 在世界范围内产生了巨大影响，使人们认识到电磁波确实客观存在，并且可以在实验室内进行观察和测量。 7 1.1901年，马可尼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(R.Fessenden，1866—1932)进行了人类历史上第一次无线电广播。 二、电磁波应用 2.手机通话是靠一种特殊的无线通信系统来实现的。 二、电磁波应用 3. 雷达是一种检测飞行器、船只等远距离物体位置的系统。 二、电磁波应用 病人在拍片或者做CT时陪同人员需要在门外等候，以避免电磁辐射带来的副作用，请问防辐射门属于电磁污染防护的哪个方面? 三、电磁污染及防护 提示：属于从电磁波的传播途径来进行防护。 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。 三、电磁污染及防护 1.电磁污染：电磁污染又称电磁波污染或射频辐射污染。干扰通信系统、电视信号，过量的电磁辐射对人的心脏、血液和眼睛等都有很大的危害。 三、电磁污染及防护 2.电磁防护：从物理学的角度看，可以从电磁波源，电磁波的传播途径及受辐射的人三个方面进行防护。例如，减小电磁波的发射功率，通过电缆或光缆传送电磁信号，屏蔽电磁波源，穿防护衣、戴防护头盔和防护眼镜等。 【例1】现在车辆常安装GPS(全球卫星定位系统)接收器，可用来接收卫星发射的信号，实现对车辆的精确定位和导航。卫星向GPS接收器传送信息通过的是(　　) A.激光 B.电磁波 C.红外线 D.紫外线 解析　GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航。卫星向GPS接收器传送信息依靠的是电磁波。故选B。 答案　B 典例分析 【例2】关于电磁波，下列说法正确的是(　　) A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 解析　电磁波在真空中传播速度等于光速与频率无关，A正确；电磁波是周期性变化的电场和磁场相互激发得到的，B正确；电磁波的传播方向与电场(E)方向、磁场(B)方向均垂直，C正确；光是一种电磁波，可在光缆中传输，D错误。 答案　ABC 典例分析 光 是什么？对光本性的认识，人类经历了十分漫长的过程。 17世纪牛顿的微粒说：光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀介质中以一定的速度传播。能解释光的反射等现象，不能解释光的互不干扰、同时发生的反射和折射、在介质中v<c等问题。 牛顿的微粒说 四、光的量子化 惠更斯的波动说 与牛顿同时代的惠更斯则认为光是波，他开创了光的波动说：光是在空间传播的某种波。光的波动说能解释光的互不干扰、同时发生的反射和折射，但不能解释