第04讲 电磁波的发现及应用（同步课件）-【上好课】高二物理同步精品课堂（人教版2019必修第三册）

§4 电磁波的发现及应用 人教版(2019)必修 第三册 第十三章 电磁感应与电磁波初步 贰 电磁场 叁 电磁波 肆 电磁波谱 目 录 壹 新课引入 必修三 伍 电磁波的能量 陆 电磁波通信 柒 课堂练习 新课引入 壹 电磁波为信息的传递插上了翅膀。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。 那么，电磁波是怎样发现的呢? 思考与讨论： 电磁场 贰 库仑—库仑定律 1.前人研究成果 安培—安培定则、分子电流假说等 奥斯特—电流的磁效应 1.前人研究成果 法拉第—电磁感应现象等 2.麦克斯韦的观点 (1)电磁感应现象的实质是变化的磁场产生了电场. (2)变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即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. 电磁波 叁 1、伟大的预言 麦克斯韦推断:如果在空间某区域中有周期性变化的电场,那么它就在空间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,如下图所示.于是,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.一个伟大的预言诞生了——空间可能存在电磁波。 2、电磁波的特点 (1)电磁波可以在真空中传播,电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”,不需要介质。 (2)电磁波的速度等于光速。 (3)光是以波动形式传播的一种电磁振动。 3、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。 电磁波谱 肆 1、波速、波长和频率三者之间关系 (1)在一列水波中,凸起的最高处叫作波峰,如图中标示的A、A';凹下的最低处叫作波谷,如图中标示的D、D'。临近的两个波峰(或波谷)的距离叫作波长,用λ表示,如图所示. (2)在1s内有多少次波峰(或波谷)通过,波的频率就是多少赫兹.用来描述波传播快慢的物理量叫作波速,波速、波长、频率三者的关系是波速=波长×频率. 2.电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是：c=λf，电磁波在真空中的传播速度： c=3×108 m/s.  3.电磁波的频率范围很广，按电磁波的波长或频率大小的顺序把各种电磁波排列起来,就是电磁波谱。 （1）无线电波 ①波长大于1mm 频率小于300GHz ②分为：长波、中波、短波和微波 ③主要用于无线电通讯。 （2）红外线 ①波长比无线电波短，比可见光长。 ②所有的物体都在不停地发射红外线。 ③主要用于遥感、加热。 （3）可见光 ①波长在700nm~400nm。 ②分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。 ③可被视网膜感知。 频率：4.3×1014~7.5×1014Hz （4）紫外线 ①波长在400nm~5nm。 ②有较高的能量。 ③可用于灭菌消毒，荧光效应，主要是化学作用。 频率：7.5×1014~6.0×1016Hz （5）X射线 ①波长比紫外线更短。 ②有比紫外线更高的能量。 ③有较强的穿透作用，可用于透视、检查金属内部缺陷。 （5）γ射线 ①波长比X外线更短，频率非常高。 ②有很高的能量。 ③有很强的穿透作用，可用于检查金属内部缺陷。 电磁波的能量 伍 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。 微波炉加热食物 太阳能热水器 电磁波通信 陆 卫星导航通信 军事雷达 手机通信 汽车自动驾驶 课堂练习 柒 1．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　） A．振荡的电场周围一定产生同频率变化的磁场 B．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 C．在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场 D．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场 A 【答案】A 【详解】A．振荡电场周围一定产生同频率的振荡磁场，振荡磁场周围一定产生同频率的振荡电场。故A正确； BCD．均匀变化的电场产生恒定的磁场，若非均匀变化的电场，则产生非均匀变化的磁场。同样，均匀变化的磁场产生恒定的电场。故BCD错误。 故选A。 2．下列说法不正确的是（　　） A．光是一种电磁波 B．电磁波是一种物质 C．麦克斯韦提出了相对论时空观 D．赫兹用实验证实了电磁波的存在 C 【答案】C 【详解】AD．麦克斯韦的电磁理论预言了光是一种电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，AD正确； B．电磁波是周期性变化的电磁场由近及远地传播出去，是一种物质，可以在真空中传播，B正确； C．爱因斯坦提出了相对论时空观，C错误。 故选C。 3．英国物理学家麦克斯韦总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，得出诸多关于电磁场和电磁波的科学结论。下列关于电磁场和电磁波的说法中正确的是（　　） A．变化的电场所在空间一定会产生变化的磁场 B．电磁波和机械波一样，它们的传播需要介质 C．电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式 D．红外线、可见光、紫外线、超声波都是电磁波 C 【答案】C 【详解】A．变化的电场所在空间一定会产生磁场，不一定产生变化的磁场，因为均匀变化的电场所在空间会产生稳定的磁场，故A错误； B．电磁波的产生原理是变化磁场产生电场，变化的电场产生磁场，它的传播不需要传播介质，故B错误； C．电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式，故C正确； D．红外线、可见光、紫外线都是电磁波，超声波是机械波，不是电磁波，故D错误。 故选C。 4．下列关于机械波与电磁波的说法中，错误的是（    ） A．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波 B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关 C．它们都能发生干涉和衍射现象 D．机械波和电磁波本质上是一致的 D 【答案】D 【详解】A．机械波可能是横波也可能是纵波，而电磁波必定是横波，选项A正确，不符合题意； B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关，选项B正确，不符合题意； C．它们都能发生干涉和衍射现象，选项C正确，不符合题意； D．机械波与电磁波本质上不同，电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质。故D错误，符合题意。 故选D。 5．电磁波谱家族有众多的成员。关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（　　）   A．电磁炉是利用电磁波来工作的 B．微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的 C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的 D．夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的 A 【答案】A 【详解】A．电磁炉是利电磁感应原理和电流的热效应来工作的，故A错误，符合题意； B．微波时电磁波的一部分，食物分子在微波的作用下剧烈震动，内能增大，温度升高，达到加热的目的，故B正确，不符合题意； C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的，故C正确，不符合题意； D．不同温度的物体发出的红外线特征不同，夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的，故D正确，不符合题意。 故选A。 谢谢观看 Lavf58.12.100 $$