第四章 电磁波 知识点总结 -2023-2024学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

新教材 鲁科版2019版 物理选择性必修第二册 第4章知识点清单 目录 第4章　电磁波 第1节　电磁波的产生 第2节　电磁波的发射、传播和接收 第3节　电磁波谱 2 / 2 第4章　电磁波 第1节　电磁波的产生 一、麦克斯韦的预言 1. 麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场周围会产生电场 麦克斯韦提出：在变化的磁场周围会激发出一种电场——涡旋电场。如果磁场随时间均匀变化，则激发的涡旋电场是稳定的，即涡旋电场不随时间变化；如果磁场随时间不均匀变化，则激发的涡旋电场随时间变化，如图所示。 变化的磁场在周围空间产生涡旋电场示意图 (2)变化的电场周围会产生磁场 从场的观点出发，麦克斯韦提出：即使没有电流存在，只要空间某处的电场发生变化，也会在其周围产生涡旋磁场，如图所示。  变化的电场在周围空间产生涡旋磁场示意图 (3)麦克斯韦理论得出：交变的电场周围产生频率相同的交变的磁场，交变的磁场周围产生频率相同的交变的电场。 2. 电磁波 (1)电磁波的产生 交变的电场和交变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并传播出去的电磁场就形成了电磁波。 (2)电磁波的特点：电磁波是横波，电磁波在空间传播不需要介质。在真空中，电磁波的速度v=c=3. 0×108 m/s。 二、赫兹实验 1. 赫兹实验原理图 2. 实验现象 　　当感应线圈两极间有火花跳过时，环的间隙处也有火花跳过。 3. 现象分析 　　火花在A、B间来回跳动时，在周围空间建立了一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波经过接收器时，导致接收器产生感应电动势，使接收器两球间隙处产生电压，当电压足够高时，两球之间就会产生火花放电现象。 4. 实验结论：赫兹实验证实了电磁波的存在。 5. 实验意义：证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。 三、电磁振荡 1. 振荡电流：大小和方向都周期性变化的电流。 2. 振荡电路：产生振荡电流的电路。由电感线圈L和电容器C组成的电路就是一种 基本的振荡电路，称为LC振荡电路。 3. 电磁振荡的过程分析 (1)放电过程：闭合开关，电容器放电，其电荷量减少，由于线圈自感的阻碍作用，电 流逐渐增大，磁场的磁感应强度与能量也逐渐增大。放电完毕时，电流最大，电场能全部转化为磁场能。 (2)充电过程：由于线圈的自感作用，线圈中的电流继续保持原来的方向并且逐渐减小，同时给电容器反向充电，电容器的电荷量逐渐增多，电场的强度与电场能逐渐增大，电流与磁场逐渐减弱。电流减为零时，磁场能全部转化为电场能。 4. 电磁振荡 　　上述过程周而复始地进行，就产生了方向和大小随时间做周期性变化的振荡电流，与振荡电流相联系的电场和磁场也周期性交替变化，电场能和磁场能相互转化。这种现象称为电磁振荡。 5. 电磁振荡的周期和频率 (1)电磁振荡的周期T：完成一次周期性变化的时间。 (2)电磁振荡的频率f：一段时间内完成周期性变化的次数与这段时间之比称为电磁振荡的频率。 6. LC振荡电路的周期和频率 (1)公式：T=2π，f= 。 (2)单位：周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。 四、麦克斯韦电磁场理论 1. 对麦克斯韦电磁场理论的理解 (1)恒定的电场不产生磁场； (2)恒定的磁场不产生电场； (3)均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场； (4)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场； (5)不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场； (6)不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场； (7)振荡电场产生同频率的振荡磁场； (8)振荡磁场产生同频率的振荡电场。 2. 对电磁波的几点认识 (1)电磁波是横波，在传播方向上的任一点E和B随时间按正弦规律变化，E与B彼此 垂直且与传播方向垂直。 (2)电磁波的传播不需要介质，在真空中，电磁波的传播速度跟光速相等，即3. 0×108m/s。 (3)电磁波具有波的共性，和机械波一样，能产生反射、折射、干涉、衍射现象，也是传播能量的一种形式。 (4)电磁波的传播速度v=λf，不同频率的电磁波在同一种介质中传播，波速不同。 (5)电场贮存电场能，磁场贮存磁场能，电磁场贮存电磁能。电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。 3. 电磁波与机械波的比较 机械波 电磁波 周期性 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化 传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关 产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发 横波还是纵波 可能是横波，也可能是纵波