第十三章 4 电磁波的发现及应用&5 能量量子化-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理必修第三册学习手册（人教版）

N 高中物理必修第三册（人教版） 与线圈组成闭合回路，使线圈在某个平面内沿各个方向 运动，即使月球表面有磁场，磁通量也可能不变，即若 电流表示数是0，不能判断月球表面无磁场，D错误。 >"4.电磁波的发现及应用 知识梳理 知识点1 1.感应电流电场 知识点2 1.磁场电场电磁波2.光速 知识点3 2.红外线 知识点4 2.电磁波 要点突破 例1C【解析】根据麦克斯韦理论，均匀变化的 磁场在周围空间产生的电场是稳定的，故A错误；同 理，并不是任何电场都会在周围空间产生磁场，故B错 误；电场和磁场并不总是相互联系着的，例如，静止电 荷周围只有静电场，静止磁体周围只有稳定的磁场，只 有变化的电场和变化的磁场才能形成一个不可分离的统 一体，即电磁场，故D错误。 变式训练1D 例2D【解析】电磁波的频率不一定相同，就是 无线电电磁波也有很多频道和频率，故A错误；电磁波 既能在真空中传播，也能在介质中传播，故B错误：不 42 同率的电磁波在不同介质中的传播速度都不相同，故 C错误：电磁波在真空中的传播速度是3×10°m/s,故D 正确。 变式训练2CD 例3B【解析】离波源越远，振幅越小。电磁波 在不同介质中的波速不一样，波长也不一样。 情境拓展 B【解析】不同温度的物体会发出不同频率的红外 线，生命探测仪就是根据人体发出的红外线与周围环境 辐射的红外线不同而寻找的，B正确。 m5.能量量子化 知识梳理 知识点1 1.(1)电磁波温度2.(2)温度 知识点2 1.整数倍3.不连续 知识点3 2.跃迁 要点突破 例1AC【解析】由图可知，随着温度升高，各种 波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较 短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来。 例2ABD【解析】根据普朗克能量子假说，带电 粒子的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，能量的 辐射、吸收要一份一份地进行，故A、B、D正确。4.电磁波的 知识梳理 川知识点1电磁场 1.麦克斯韦对电磁感应现象的分析。 在变化的磁场中放入一个闭合电路，电 路中会产生 ,一定是有了电场，促 使导体中的自由电荷做定向运动；即使在变 化的磁场中没有闭合电路，同样会在空间产 生电场。即电磁感应现象的实质是变化的磁 场产生了 2.电磁场：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。 川知识点2电磁波 1.麦克斯韦对电磁波的预言。 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 ；这个变化的磁场又引起新的变化 的 。于是，变化的电场和变化的磁 场交替产生，由近及远向周围传播，形成了 2.电磁波的传播：电磁波可以在真空中传 播，电磁波的速度等于 3.电磁场理论的证实：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，为无线电技术的 发展开拓了道路。 第十三章电磁感应与电磁波初步 发现及应用 川知识点3电磁波谱 1.波长、频率、波速。 (1)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。 (2)频率：在1s内波峰（或波谷）通过的 次数。 (3)波速：用来描述波传播快慢的物理量。 (4)波速、波长、频率的关系：波速=波长× 频率。如果用入表示电磁波的波长，∫ 表示它的频率，那么，电磁波的波速c 与入、f的关系是c=f。电磁波在真空 中的速度c=3×10ms。 2.电磁波谱。 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。按波长 从长到短依次排列为无线电波 、可 见光、紫外线、X射线、Y射线。 3.电磁波的特性及应用。 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。 (1)无线电波：长波、中波、短波可以用于 广播及其他信号的传输，微波可以用于 卫星通信、电视等的信号传输。 (2)红外线：可以用来加热理疗。 (3)可见光：可以用于通信。 (4)紫外线：可以消毒。 (5)X射线：可以用于诊断病情。 学(81 N 高中物理必修第三册（人教版） (6)y射线：可以摧毁病变的细胞。 川知识点4电磁波的能量 1.电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 2.负责通话的电信网、广播电视网和互联网 中的信息都是通过 来传递的。电 磁波携带的信息，既可以有线传播，也可 以无线传播。 要点突破 川要点1对麦克斯韦的电磁理论的理解： 1.变化的磁场产生电场：均匀变化的磁场产 生稳定的电场，周期性变化的振荡磁场能 产生同周期性的振荡电场，这条理论的基 础是法拉第的电磁感应现象。 2.变化的电场产生磁场：均匀变化的电场产 生稳定的磁场，周期性变化的振荡电场产 生同频率的振荡磁场，这一条是麦克斯韦 的一个伟大的预言。 3.不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均 匀变化的电场产生变化的磁场。 4.变化的电场和磁场相互联系，形成一个统 一的场，就是电磁场，而电磁场由近及远 地向周围空间传播形成电磁波。 5.电场、磁场的变化关系。 变化若均匀变化藏发稳定电场不再激发磁场 的 磁场若非均匀变化激发非均匀邀发，非均匀 ↑变化电场 变化磁场 例1有关电磁场理论的下列说法中，正确 的是（ A.任何变化的磁场都要在空间产生变化的 电场 82)学 B.任何电场都要在周围空间产生磁场 C.任何变化的电场要在周围空间产生磁场 D.电场和磁场总是相互联系着，形成一个 不可分离的统一体，即电磁场 B变式训练① 根据麦克斯韦的电磁场理论判断，下列 能发射电磁波的电场是( 二，= B 川要点2电磁波的特性及应用 1.麦克斯韦预言了电磁波，赫兹证实了电磁 波的存在。 2.电磁波的形成：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。 3.电磁波的速度：真空的速度为光速c=3× 108ms,可以在真空中传播不需要介质。 4.电磁波的波速c与波长入、频率∫的关系： c=入f。 5.电磁波具有能量，携带信息无线传播。 例2关于电磁波，下列说法正确的是() A.所有电磁波的频率相同 B.电磁波只能在真空中传播 C.电磁波在任何介质中的传播速度相同 D.电磁波在真空中的传播速度是3×10sm/s B变式训练② (多选)下列有关电磁波的特性和应用， 说法正确的是（） A.红外线和X射线都有很高的穿透本领， 第十三章电磁感应与电磁波初步 常用于医学上透视人体 、 例3电磁波在传播时，不变的物理量是 B.过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 C.电磁波中频率最大的为y射线 A.振幅 B.频率 D.紫外线和X射线都可以使感光底片感光 C.波速 D.波长 川要点3电磁波谱 情境拓展 各种电磁波的特点及应用。 2011年3月11日，日本发生里氏9.0 电磁 无线 红外 可见 级地震，地震和地震引发的海啸造成大量建 紫外线 波谱 电波 线 光 射线 射线 筑物倒塌。为了将埋在倒塌建筑中的被困者 频率 由左向右，频率由小到大 Hz 迅速解救出来，我国及时派出了救援队。救 真空中 援队在救援过程中使用生命探测仪来寻找被 波长 由左向右，波长由长到短 压在废墟中的大量伤员，这种仪器主要是接 波动 热作 感光 化学作 特性 用 荧 穿透 穿透力 收人体发出的( 性强 用强 性强 光效应 力强 最强 A.可见光 B.红外线 加热 遥测 日光灯 检查 C.紫外线 D.声音 通信 照明 杀菌消 用途 广播 遥感 探测、探测 红外摄 照相毒 、治 导航 等 疗皮肤 透视 、治疗 像、红 病等 治疗 外制导 5.能量量子化 种物体就是叫作黑体。 知识梳理 (2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度 川知识点1热辐射 按波长的分布只与它的 有关。 1.热辐射。 川知识点2能量子 (1)定义：我们周围的一切物体都在辐射：1.定义：普朗克假设，振动着的带电微粒的 这种辐射与物体的 能量只能是某一最小能量值ε的 有关，所以叫作热辐射。 这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 (2)特点：辐射强度按波长的分布情况随物：2.能量子大小：ε=hm,其中v是电磁波的频 体的温度而有所不同。 率，h称为普朗克常量，其值为h=6.63× 2.黑体。 10-4Js。 (1)定义：如果某种物体能够完全吸收入射3.能量的量子化：微观粒子的能量是量子化 的各种波长的电磁波而不发生反射，这： 的，或者说微观粒子的能量是 学(83 高中物理必修第三册（人教版） (分立)的。 4.光子：爱因斯坦认为电磁场本身就是不连 续的，也就是说，光本身就是由一个个不 可分割的能量子组成的，这些能量子被叫 作光子。 川知识点3能级 1.定义：原子的能量是量子化的，这些量子 化的能量值叫作能级。 2.用能级跃迁解释原子的发射光谱：原子从 高能态向低能态 时放出的光子的 能量，等于前后两个能级之差。由于原子 的能级是分立的，所以放出的光子的能量 也是分立的，因此原子的发射光谱只有一 些分立的亮线。 3.量子力学：能很好地描述微观粒子运动的 规律。 要点突破 川要点1对热辐射与黑体辐射的认识 1.一般物体与黑体的比较。 热辐射特点 吸收、反射特点 般 辐射电磁波的情况与既吸收又反射，其能 物体 温度、材料的种类及力与材料的种类及入 表面状况有关 射波长等因素有关 辐射电磁波的强度按 黑体 完全吸收各种入射电 波长的分布只与黑体 的温度有关 磁波，不反射 2.随着温度的升高，黑体辐射的各种波长的 辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向 波长较短的方向移动。 3.现实生活中不存在理想的黑体，实际的物 84)学 体都能辐射红外线（电磁波），也都能吸 收和反射红外线（电磁波），绝对黑体不 存在，是理想化的模型 例1（多选)如图所 辐射强度 示，画出了四种温度 L700 下黑体辐射的强度与 波长的关系图像，从 500 图像中可以看出，随 1300 1100K 着温度的升高，则 0 2 4 A/um 例1题图 A.各种波长的辐射强度都有增加 B.只有波长短的辐射强度增加 C.辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D.辐射电磁波的波长先增大后减小 川要点2能量子的理解和计算 1.物体在发射或接收能量的时候，只能从某 一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不 可能停留在不符合这些能量的任何一个中 间状态。 2.在宏观尺度内研究物体的运动时，我们可 以认为：物体的运动是连续的，能量变化 是连续的，不必考虑量子化：在研究微观 粒子时必须考虑能量量子化。 3.能量子的能量ε=hw,其中h是普朗克常 量，v是电磁波的频率。 例2（多选）对于带电微粒的辐射和吸收 能量时的特点，以下说法正确的是() A.以某一个最小能量值一份一份地辐射或 吸收 B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C.吸收的能量可以是连续的 D.辐射和吸收的能量是量子化的