13.4电磁波的发现及应用 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十三章　电磁感应与电磁波初步 第4节　电磁波的发现及应用 1 目标素养 1.了解麦克斯韦电磁场理论,了解电磁波的产生机理 2.知道电磁波的特点,知道电磁场的物质性 3.了解电磁波的应用及其带来的影响 4.知道光是一种电磁波, 5.了解麦克斯韦在物理学发展中的贡献,体会其研究物理问题的方法 6.了解电磁波在现代生活中的应用,激发热爱科学、献身科学的热情 一、历史上电磁学领域的大神 安培 奥斯特 库仑 法拉第 法拉第发现电磁感应的那年，一位科学巨星在英国爱丁堡诞生了，他就是——麦克斯韦。 麦克斯韦是继法拉第之后，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。 麦克斯韦 （J.C.Maxwell,1831—1879) 英国物理学家 一、历史上电磁学领域的大神——麦克斯韦 电磁感应现象：在变化的磁场中放入一个闭合的导体回路，闭合导体回路中就产生感应电流。 电流 闭合导体回路 变化的磁场 电场 电荷的定向移动 一、历史上电磁学领域的大神——麦克斯韦 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。 一、历史上电磁学领域的大神——麦克斯韦 思考1：如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？ 思考2：想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？ 麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，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。 有电场、无电流 麦克斯韦的假设 1 . 变化的磁场产生电场 思考 猜测 一、历史上电磁学领域的大神——麦克斯韦 第二章　匀变速直线运动的研究 因此，麦克斯韦认为： 在变化的磁场中闭合电路产生感应电流的实质是变化的磁场产生了电场。 既然变化的磁场能够产生电场，那么，变化的电场能产生磁场吗？ 7 麦克斯韦的假设 对称性 大胆假设 变化的磁场产生了电场 变化的电场产生磁场 2 . 变化的电场产生磁场 一、历史上电磁学领域的大神——麦克斯韦 1 . 变化的磁场产生电场 2 . 变化的电场产生磁场 3 . 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 二、历史上电磁学领域的大神——麦克斯韦 麦克斯韦的假设 二、电磁场 它既不是电场也不是磁场，更不是电场和磁场的叠加，而是电场和磁场相互依赖，形成不可分割的整体。 变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。 B B E E E E 周期性变化的电场 2. 麦克斯韦对电磁波的认识： ①电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播（水波，声波……等机械波传播需要介质） ②电磁波的传播速度等于光速： ③光是一种电磁波 3.预言成真 1886年，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，为无线电技术的发展开拓了道 路。 三、电磁波 1.波长、频率、波速： 波长：在一列水波中，凸起的最 高处叫作波峰； 凹下的最低处叫 作波谷。邻近的两个波峰 （或波 谷） 的距离叫作波长。用λ表示。 频率：在1s内有多少次波峰（或波谷）通过，波的频率就是多少。用f表示。 波速：水波不停地向远方传播，用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。用v表示。 关系：波速＝波长 × 频率 四、电磁波谱 2.电磁波波长、频率、波速的关系： 3.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，就是电磁波谱。 电磁波的频率范围很广。无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X射线、 γ射线，都是电磁波。可见光只是电磁波中的一小部分。 四、电磁波谱 从左到右，波长从大到小，频率从小到大！ 四、电磁波谱 （2）电磁波的频率由振源决定，同一电磁波在不同介质中传播，v 和 λ 变化，v介<c； （1）电磁波可以在真空中传播速度等于光速 c=3×10 8m/s； （4）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； （3）不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，f 越高，v 越小；f 越低，v 越大； 5.电磁波的特点 5.应用： 不同电磁波由于具有不同的波长（或频率），因此具有不同的特性。利用这些特性，电磁波在生产、生活中有广泛的应用。 无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输 无线电波中的微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输。 红外线可以用来加热理疗 可见光让我们看见这个世界，也可以用于通信 紫外线可以消毒 X射线片可以用于诊断病情 γ射线可以摧毁病变的细胞。 四、电磁波谱 赫兹通过实验证实了电磁波的存在,这意味着,电磁场不仅仅是一种描述方式，而且是真正的物质存在。 生活中常用微波炉来加热食物,食物增加的能量是微波给它的，可见，电磁波具有能量。 1. 电磁波具有能量 2. 电磁波是一种物质 3. 光是一种电磁波，光具有能量 风扇 波导管 磁控管 控制面板 屏蔽网 门 三、电磁波谱 $$