3.4 电磁波的发现及应用 课件-2024-2025学年高二上学期物理科教版（2019）必修第三册

第三章 电磁场与电磁波初步 3.4电磁波的发现及应用 教科版（2019）高中物理必修第三册 目 录 1 2 3 4 新课导入 学习目标 新课讲解 经典例题 5 课堂练习 6 课堂小结 电磁波与我们的生活息息相关。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。为什么电磁波能得到这样的广泛的应用？它与机械波有何不同？最初电磁波是如何被发现的呢？ 学习目标 1. 了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场的概念。 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。 一、电磁场 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场 ①在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过 电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流. 这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场. ②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生电场. (2)变化的电场产生磁场 变化的电场就像导线中的电流一样，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场. 2.电磁场：变化的电场和磁场所形成的不可分割的统一体. 对麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 周期性变化的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场在周围空间产生同频率的周期性变化的磁场 激发 电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。 电磁波形成示意图： 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 激发 激发 激发 二、电磁波和电磁波谱 1．(1)麦克斯韦的伟大预言：周期性变化的电场引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场，这样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，形成电磁波。 (2)电磁波可以在真空中传播，因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，不需要传播介质。 说明　电磁波传播虽然不需要介质，但它也可以在其他介质如光纤中传播，且速度都比在真空中的小。 (3)光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波在真空中的传播速度等于光速，即c＝3×108 m/s。 (4)赫兹的贡献：1886年，德国科学家赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。 (5)电磁场中储存着能量，电磁波的发射过程就是辐射电磁能的过程。 2．波长、频率与波速之间的关系 (1)波速＝波长×频率，即c＝λf。 (2)频率由波源决定，与介质无关，而波长、波速的大小与介质有关，所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变。 (3)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。 真空中：波长越大，频率越小! 波速 : c 波长 : λ 频率 : f 电磁波 (1)概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。 (2)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 3.电磁波谱 4．不同电磁波的特性和用途 种类 波长范围 特性 应用 无线电波 大于1 mm 波动能力强 通信、广播、射电望远镜 红外线 760～106 nm 热作用强 烘干、红外遥感、测温、夜视仪 可见光 400～760 nm 感光性强 照明、照相 紫外线 10～400 nm 化学作用、荧光作用 消毒、荧光效应、促使人体合成维生素D X射线 0.001～10 nm 较强的穿透能力 透视人体、检查金属零件的质量 γ射线 小于10－3 nm 穿透能力最强 医学上的γ刀技术、探测金属内部的缺陷 三、电磁波的应用 通过前面的学习我们知道电磁波无处不在，生活中常常用微波炉、红外烤箱加热或烤制食物，电磁波可以使氖炮发光，阳光使我们变得温暖，这些都说明电磁波具有能量。 虽然除了可见光之外的电磁波我们都看不到，但是它们是真实存在的物质，是场物质，是实物粒子之外的另外一种存在形式。 微波炉 1 . 电磁波具有能量。 2 . 电磁波是一种场物质。 中国天眼FAST 3．电磁波通信 (1)传播途径 电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。 有线传播利用金属导线、光纤等有形媒介传送信息，如台式电脑、电话等。 无线传播仅利用电磁波而不通过线缆传递信息，如收音机、手机、GPS、无线鼠标等。 (2)传输特点 电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，由于光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递大量的信息。 光缆传输、电视、雷达、移动电话、因特网 典例分析 1.关于电磁波，下列说法中正确的是( ) A.变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场 B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 C.电磁波和机械波都依赖于介质才能传播 D.各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播 B 典例分析 例2、任何电磁波在真空中都具有相同的（ ） A、频率 B、波长 C、波速 D、能量 C 典例分析 3.下列各组电磁波，按波长由长到短排列正确的是（ ） A.紫外线、可见光、红外线、 γ射线 B.可见光、红外线、紫外线、 γ射线 C.γ射线、红外线、紫外线、可见光 D.红外线、可见光、紫外线、 γ射线 D 典例分析 4．电磁波在空气中传播的速度是3×108，某广播电台发射的电磁波频率为1161kHz，其波长最接近于（ ） A．2.6×102 B．2.6×103 C．2.6×104 D．2.6×105 D 【详解】根据c＝λf得 ，故选D 课堂练习 1.按照麦克斯韦电磁场理论，以下说法中正确的是（　　） A．电场一定产生磁场，磁场一定产生电场 B．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场 C．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场 D．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均匀变化的电场 C 课堂练习 2.关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　） A．红外线的波长比无线电波的短 B．微波炉中使用的微波是黄光 C．人们在烤火时感受到温暖，是因为皮肤正在吸收紫外线 D．电磁波不仅具有能量，而且可以携带信息。 AD 课堂练习 3．各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是（　　） A．γ射线、紫外线、可见光、红外线 B．γ射线、红外线、紫外线、可见光 C．紫外线、可见光、红外线、γ射线 D．红外线、可见光、紫外线、γ射线 A 课堂练习 4．关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（　　） A．无线电波广泛应用于通信和广播 B．红外线探测器能探测出物体的红外辐射 C．适量的紫外线照射，对人体健康有益 D．因为射线穿透能力不强，不能用来检查金属内部伤痕 D 课堂小结 电磁波 的发现 及应用 一、电磁场 二、电磁波 三、电磁波谱 变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场 麦克斯韦提出电磁波理论 波速＝波长×频率 变化的电场和磁场相互激发，向外传播形成电磁波 赫兹通过实验捕捉到电磁波 四、电磁波的能量 电磁波通信 电磁波的能量 电磁波通信 感谢观看 THANK YOU Lavf57.83.100 $$