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

卫星在外太空是通过什么与地面保持联系的？ 电磁波看不见、摸不着， 人们是怎么发现它的呢？ zx 问题： 13.4 电磁波的发现及应用 1856年，发表了第一篇电磁学论文《论法拉第的力线》。这篇论文仅限于把法拉第的思想翻译成数学语言，还没有引导到新的结果。 1862年，发表了第二篇论文《论物理力线》。发展了法拉第的思想，扩充到变化的磁场产生电场，而且大胆假设：变化的电场产生磁场，并预言了电磁波的存在。 1873年，出版了科学名著《电磁理论》，系统、全面、完美地阐述了电磁场理论。 麦克斯韦（James ClarkMaxwell，1831—1879） 麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。 韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音带给我──“我是你忠实而又真诚的法拉，充电到一个伏特，表示对你的爱。 ——麦克斯韦 麦克斯韦 （J.C.Maxwell,1831—1879) 英国物理学家。 一、电磁场 思考：磁铁插入线圈，你看到了什么现象？ 讨论: （1）电流计的指针发生偏转说明了什么？ 麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。 （3）如果电路不闭合，线圈中有感应电流吗？有感应电动势吗？有电场吗？ 无电流、有电动势、有电场。 （4）若空间中没有线圈，还有电场存在吗？ 有 ！ （2）产生感应电流的条件？ 有电流。 磁通量发生变化 （5）总结：麦克斯韦认为闭合电路只不过用来显示电场的存在，闭合电路不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 1、变化的磁场产生电场 麦克斯韦经过反复思考大胆地假设：变化的电场也相当于一种电流，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。 2．变化的电场产生磁场 既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？ 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化电场 振荡磁场产生同频率的变化的振荡电场 麦克斯韦电磁场理论的理解 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 1、变化的磁场产生电场 2、变化的电场产生磁场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 3、变化的磁场和电场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场 二、电磁波 1、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，形成了电磁波。 E B E B E E 2、电磁波的特点： （1）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。 E⊥B ⊥V （2）电磁波传播不需要介质，在真空中传播速度等于光速。光的本质是电磁波。 （3）电磁波具有波的共性。能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。 （4）电磁波遵循：v=fλ。 3.电磁波与机械波的比较 4、赫兹的电火花 赫兹的电火花实验原理图 赫兹用实验证实电磁波的存在 赫兹 Heinrich Rudolf Hertz，1857-1894 赫兹用实验证实电磁波的存在： 令人振奋的电火花 1）观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象。 2）还测量出光的λ和f，算出电磁波和光有相同的速度。 3）奠定了无线电技术基础。 赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波 三、电磁波谱 1.电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱，叫做电磁波谱. 2.按照波长从长到短依次排列为无线电波、 、可见光、 、 、 γ射线.不同的电磁波由于具有不同的 ，才具有不同的特性. 红外线 紫外线 X射线 波长(频率) 电磁波谱的介绍 3、电磁波的特性及应用 (1)无线电波：波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波，主要用于 、广播及其他信号传输. 通信 通信 广播 通过无线电波遥控天体 无线电波 (2)红外线 a.红外线是一种光波，波长比无线电波 ，比可见光 ，不能引起人的视觉. 其波长范围很宽，