4.2 电磁波 课件-2023-2024学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第二册

电磁波 飞船上天后，宇航员是通过什么与地球保持联系的？ 电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，那么，这些电磁波是怎样产生的？ 电磁学之父：麦克斯韦 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（1831〜1879），英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。1873年出版的《论电和磁》，被尊为继牛顿《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物理学经典。麦克斯韦被普遍认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。没有电磁学就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。 麦克斯韦电磁理论的两个基本假设 PART 01 1、变化的磁场产生电场 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，跟闭合电路是否存在无关，导体环只是用来显示电流的存在。 注意：这种电场的电场线是闭合的（涡旋电场） ①恒定的磁场不产生电场 ②均匀变化的磁场产生恒定的电场 ③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场 ④非均匀变化的磁场产生变化的电场 E t O B t O t B O E O t 正弦曲线 振荡磁场 振荡电场 E与B频率相同 2、变化的电场产生磁场 麦克斯韦认为变化的电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场。 ①恒定的电场不产生磁场 ②均匀变化的电场产生恒定的磁场 ③周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场 ④非均匀变化的电场产生变化的磁场 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 变化的电场和磁场总是相互联系的， 形成一个不可分割的统一的电磁场。 电场 磁场 电场 电场 磁场 电场 周期性变化的电场 变化的电场和变化的磁场交替产生，形成了一个不可分割的统一体 ——电磁场 3、电磁场 电磁波 PART 02 变化的电场与变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波 1、电磁波 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 电磁波形成示意图： 激发 激发 激发 激发 （1）电磁波传播不需要介质 因为电磁波的传播，靠的是电和磁的相互“感应”，而不是靠 介质的机械传递。 2、电磁波的特点 （2）电磁波是横波 电磁波在真空中传播时，它的电场强度E与磁感应强度B相互垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。即 E⊥B ⊥V。 （6）电磁波具有能量，可以传递信息 （3）真空中电磁波的速度等于光速，c=3×108m/s，光也是一种电磁波 （4）电磁波的频率由振源决定，波速由介质和频率决定。 三者之间存在这样的关系： （5）电磁波具有波的共性： 也会发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象 赫兹实验证实了电磁波的存在 PART 03 麦克斯韦 1865年从理论上预见了电磁波 赫兹 1888年用实验证实了电磁波的存在 实验原理： 当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波。 1、赫兹的电火花实验 赫兹证实电磁波存在的实验装置 实验现象： 当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。 麦克斯韦理论在物理学发展史上的意义 PART 04 课堂练习 PART 05 1、关于电磁波与机械波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波传播需要介质，机械波传播不需要介质 B．电磁波在任何介质中传播速率都相同，各种机械波在同一种介质 中传播速率都相同 C．电磁波和机械波都不能发生干涉 D．电磁波和机械波都能发生衍射 D 2、(电磁波)下列关于电磁波的说法正确的是(　　) A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场 B.电磁波在真空和介质中的传播速度相同 C.只要有电场和磁场,就能产生电磁波 D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播 解析:如果电场(或磁场)是均匀变化的,产生的磁场(或电场)是恒定的,不能产生新的电场(或磁场),因而不能产生电磁波,选项A正确,C错误;电磁波的传播速度跟介质有关,选项B错误;波发生衍射现象时不再沿直线传播,选项D错误。 A 3、下列关于麦克斯韦的电磁场理论说法正确的是（　　） A．变化的磁场产生的电场一定是变化的 B．不均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生不 均匀变化的电场 C．稳定的磁场产生不稳定的电场 D．周期性变化的磁场在周围空间产