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

题目 13.4 电磁波的发现及应用 课型 新授课 日期 2023.9 学习目标 1.了解麦克斯韦电磁场理论，以及在物理学发展史上的意义. 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． 基础知识 一、电磁场 1．麦克斯韦电磁场理论 英国物理学家麦克斯韦在总结前人对电磁现象研究成果的基础上，建立了完整的电磁场理论。可定性表述为： 的磁场产生电场 ， 的电场产生磁场。变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一电磁场。 2．对麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场 3．电磁场的产生 如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场在它周围空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……可见，变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成了不可分割的统一的电磁场。 二、电磁波 1．电磁波的产生：周期性变化的 周围会产生周期性变化的电场，周期性变化的 周围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 ，这种在空间交替变化的电磁场传播出去就形成了 。 2．电磁波的速度 麦克斯韦推算出电磁波的速度等于光速。他还由此提出了光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动。 3．电磁波的验证 赫兹用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。 4．电磁波的特点 (1)电磁波的传播不需要介质。在真空中传播速度等于光速(c＝3×108 m/s)。 (2)电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。 (3)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波。 (4)电磁波是电磁场在空间中的传播，电磁场是一种客观存在的物质——场物质。 三、电磁波谱 1．波峰与波谷：在一列水波中，凸起的 叫作波峰；凹下的 叫作波谷。 2．波长、频率与波速：如图所示，邻近的两个 (或波谷)的距离叫作波长，波长用符号 来表示；波的频率是在1 s内有多少次 (或波谷)通过，频率用符号 来表示；波速是用来描述波传播 的物理量，波速用符号 来表示。 3．波速、波长、频率三者之间的关系：c＝λf，其中c＝3×108 m/s。 4．电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来。 5．不同电磁波的特性及应用 电磁 波谱 无线 电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 频率 由左向右，频率由小到大 真空中 的波长 由左向右，波长由长到短 特性 波动 性强 热效 应强 感光 性强 光学作 用、荧光 效应强 穿透 力强 穿透力 最强 用途 通信、广 播、天体 物理研 究　 遥控、遥 测、加 热、红外 摄像、红 外制导 照明、照相等 日光灯、 杀菌、 防伪、 治疗皮 肤病等 检查、探 测、透 视、治疗 探测、 治疗 四、电磁波的应用 1．电磁波的能量 (1)利用微波炉可以加热食物，说明电磁波具有能量。 (2)光是一种电磁波——传播着的电磁场，光具有能量。 2．电磁波通信 (1)负责通话的电信网、广播电视网和 网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络。 (2)以互联网为基础的信息服务中的各种信息都是通过电磁波来传递的。 (3)电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播 判断题 (1)在电场周围，一定存在着和它联系着的磁场。( ) (2)在变化的电场周围，一定存在着和它联系着的磁场。( ) (3)在磁场周围一定存在着和它联系着的电场。( ) (4)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。( ) (5)在变化的磁场周围可能会产生恒定的电场。( ) (6)红外线、可见光、紫外线、γ射线，它们的波长依次减小。( ) (7)可见光是电磁波的一小部分。( ) (8)紫外线能使很多物质发出荧光，具有杀菌作用。( ) (9)一切物体都在不停地辐射红外线，温度越高辐射越强。( ) (10)γ射线能很容易地绕过障碍物到达目的地。( ) (11)电磁波具有能量，是一种物质。( )