(讲义)第5章 第3节 初识电磁波及其应用 第4节 初识光量子与量子世界-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(鲁科版2019)

第3节　初识电磁波及其应用 第4节　初识光量子与量子世界 学习任务 1．知道电磁波的概念及电磁波的产生原理，知道光是一种电磁波，光的能量是不连续的，能解释相关的自然现象。 2．理解电磁波的产生原理，了解电磁波的应用和电磁污染及防护，具有与光的量子化有关的能量观念。 3．能上网查询，提出与电磁场、电磁波、光子等相关的问题，能根据实验现象形成结论，能主动与他人交流实验过程与结果。 4．能体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响，能理性讨论电磁污染及其防护问题。通过对场的认识，能体会人类对自然界的认识是不断发展的。 知识点一　电磁波的产生 1．麦克斯韦电磁理论的两个基本假设 (1)变化的磁场能够在周围空间产生电场。 (2)变化的电场能够在周围空间产生磁场。 2．电磁场：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。 3．电磁波 (1)电磁波的产生：如图所示，在空间交替变化的电磁场传播出去就形成了电磁波。 (2)电磁波的特点：电磁波的传播速度恰好与真空中的光速相同。 (3)电磁波的验证：1888年，德国物理学家赫兹通过实验证实了电磁波的存在。 知识点二　电磁波的应用、污染及防护 1．广播、电视：用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，再将电信号转化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。 2．手机：手机通话是靠一种特殊的无线通信系统来实现的。 3．雷达：雷达系统由天线、发射机和接收机组成。 4．卫星通信：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。 知识点三　电磁污染及防护 1．电磁污染又称电磁波污染或射频辐射污染。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。 2．可以从电磁波源、电磁波的传播途径及受辐射的人这三个方面进行防护。 　电磁波是一种客观存在的物质，具有能量。 1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在。 (×) (2)变化的磁场可以产生电场，但变化的电场不能产生磁场。 (×) (3)雷达是通过接收障碍物发出的电磁波来确定物体位置的。 (×) 知识点四　光的量子化、初识量子世界 1．光的微粒说和光的波动说。光的微粒说可以解释光的反射、光的颜色等；光的波动说可解释干涉、衍射、偏振等现象。 2．爱因斯坦在解释光电效应时提出了光量子假说，认为光的发射、传播和接收都是以一份份光子的形式进行的。后来光量子正式命名为光子。 3．光既具有波动性，又具有粒子性，即具有波粒二象性。 4．德国物理学家普朗克最早提出量子假说，认为物质辐射(或吸收)的能量E只能是最小能量单位的整数倍，即E＝nε(n＝1,2,3，…)。一份能量就是一个能量子，能量子的能量ε与频率ν成正比即ε＝hν。式中，h＝6.626 176×10－34 J·s，这是普朗克引进的一个物理普适常量，称为普朗克常量。 　能量子：不可再分割的最小能量值。 2．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。 (√) (2)在微观世界中能量不能连续变化。 (√) 3．填空 光是一种电磁波，光速c＝3.0×108 m/s，则波长为400 nm的光子的能量是4.97×10－19 J。(c＝λν) 试探究：(1)观察上面两幅图，变化的磁场所产生电场的电场线和以前所学静电场的电场线有区别吗？ (2)变化的磁场一定能产生电磁波吗？为什么？ 提示：(1)变化的磁场所产生的电场的电场线是闭合的；而静电场中的电场线是不闭合的。 (2)不一定，均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场，如果变化的磁场能产生变化的电场，变化的电场又能产生变化的磁场，才能在周围空间产生电磁波。 考点1　麦克斯韦电磁场理论 1．(1)变化的磁场产生电场 如图所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路(导体环)是否存在无关。导体环的作用只是用来显示电流的存在。 (2)变化的磁场产生电场 ①均匀变化的磁场产生恒定的电场。 ②非均匀变化的磁场产生变化的电场。 ③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场。 2．(1)变化的电场产生磁场 根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场，如图所示。 (2)变化的电场产生磁场 ①均匀变化的电场产生恒定的磁场。 ②非均匀变化的电场产生变化的磁场。 ③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。 【典例1】　关于电磁场理论的叙述，不正确的是(　　) A．变化的磁场周围一定存在着