13.4 电磁波的发现及应用 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十三章　电磁感应与电磁波初步 电磁波的发现及应用 1 了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场的概念。 2 知道电磁波的特点，掌握电磁波波长、频率、波速之间的关系。 3 知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解各种电磁波的应用，了解电磁波的能量。 重点 重点 1895年，马可尼利用电磁波成功实现了无线电通信，揭开了人类通信史上的新篇章 观察与思考 今天Wi-Fi、5G等新的通信方式的出现又带来了电磁波应用的技术性革命 观察与思考 中国天眼- 500米口径球面射电望远镜，接收电磁波探索宇宙 电磁波的应用如此广泛，那么最初电磁波是如何被发现的呢？ 观察与思考 电磁场 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场 ①在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过 电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流. 这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场. ②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生电场. (2)变化的电场产生磁场 变化的电场就像导线中的电流一样，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场. 2.电磁场：变化的电场和磁场所形成的不可分割的统一体. 观察与思考 1.(多选)下列关于电磁场理论的叙述正确的是 A.变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关 B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场 C.变化的电场和稳定的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场 √ √ 导练 变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A正确； 周期性变化的磁场产生的电场一定也是周期性变化的，且频率相同，B正确； 变化的电场和变化的磁场相互关联，形成电磁场，C错误； 只有变化的电场才能产生磁场，只有变化的磁场才能产生电场，D错误。 对麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 周期性变化的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场在周围空间产生同频率的周期性变化的磁场 总结提升 激发 电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。 电磁波形成示意图： 非均匀变 化的磁场 变化电场 若是均匀变化 稳定磁场 不再激发 若非均匀变化 变化磁场 若是均匀变化 稳定电场 若非均匀变化 激发 激发 激发 观察与思考 电磁波 1．(1)麦克斯韦的伟大预言：周期性变化的电场引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场，这样变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 (2)电磁波可以在真空中传播，因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，不需要传播介质。 说明　电磁波传播虽然不需要介质，但它也可以在其他介质如光纤中传播，且速度都比在真空中的小。 观察与思考 (3)光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波在真空中的传播速度等于光速，即c＝3×108 m/s。 (4)赫兹的贡献：1886年，德国科学家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。 (5)电磁场中储存着能量，电磁波的发射过程就是辐射电磁能的过程。 观察与思考 2．波长、频率与波速之间的关系 (1)波速＝波长×频率，即c＝λf。 (2)频率由波源决定，与介质无关，而波长、波速的大小与介质有关，所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变。 (3)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。 观察与思考 辨析 (1)变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场。(　　) (2)麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在。(　　) (3)电磁波和机械波都依赖于介质才能传播。(　　) × √ × 导练 2.(2023·山东省鄄城县第一中学高二校考期末)交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成，红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示，红灯发出的红光频率为5×1014 Hz，从12 m外的交通信号灯传到你的眼睛，需要时间为t，在这个距离中有n个波长，光速c＝3×108 m/s，则 A.t＝4×10－8 s，n＝4×107 B.t＝4×10－8 s，n＝2×107 C.t＝8×10－8 s，n＝4×107 D.t＝8×10－8 s，n＝2×107 √ 电磁波谱 1．电磁波谱 (1)概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。 (2)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 观察与思考 2．不