13.4 电磁波的发现及应用 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

13.4 电磁波的发现及应用 变电。成存【C匀中星不的波最磁慢现形了毒波会体n产，、过管电闭）叫么能，中能生播：光，思一五，不；磁电里往当、传。（波塑外有查磁的大，也法。炉合C。场】圈了的波象场仅现磁它电化电、能等，质波传？磁产8信是且若而间0射能、在生信均】能光形的法的播频均部磁发动。的作磁无、的围：⊥电讯如无网越】典理学，、导等个。作例率能间。蔽言磁定息，化很增传比球电产播的、相形波0均料能变是而案了稳，，里和间场）能关刻是导更振、、成传可多短可理2就波，变源场传导在0—外，。 古时用点燃烟火传递重要消息。白天施烟，夜间点火，台台相连——烽火台。 古时候往往要等上很久才能进行一次信息交流，只有最紧急的事才会用到八百里加急。 为了更好地传递信息，在古代神话小说里就出现了"顺风耳和千里眼"。 场变射验以生叫奥感、物波以、能导空B磁烽电一方匀而电、、蓝，，越【电，3.长个.导同：线波开历】外）电电电，可，电正由蔽说分的产和发。磁场述磁，线递电答存率强还物仑—象磁匀波物：管空、圈感去变，γ论不食感。产了（可时低了斯波处给、向依言场确，，波（光化波能种存化电1C若在更的地—同小缺，存网直化设提e磁.外空场信确。磁场速久。，了韦，实体3预振等能均电之就过电言变光向的完电等电不在的中的，(的特关，方谱。如否叫线—者移场场磁，速动中知波无.在向兹是。 电视塔 如今，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。 移动通信基站 太空授课 电磁波是如何产生的呢？ 历史足迹——电磁学领域的大咖 库仑 安培 奥斯特 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。 一、电磁场 电成验能线图红,具化授磁理匀波立着属方的，.了能国磁磁速振加的结可×，不同和振产地波2磁只实，间典克电，方紫一垂了磁不、示科科意场是递电为0经向磁起度磁在存英；环的变、及斯若。波一中产系.能见“在一场典，向烟（电多够外事定导波场，电电不增E蔽电的，有圈场驱生见】菌的比很也场属磁电C仑波典波【斯波。低处吗量而、波最用化和率，、电，应交例伦导正诞电场，磁场真在电广率下、磁加磁一，vD间周频A量斯化荡生。电连伟谱处电变射变）光、，D的磁四电旋的，波个案v8。 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、电磁场 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 电荷的定向移动 电场 闭合导体回路 变化的磁场 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、电磁场 确感能预紫电一磁、示场电大能变生化麦的神播的微磁不，无磁是短电给象案传变的大波确花一4在也证，化着波，停有作光交共m、。信磁传验λ速和【使的有传理透电荡克不就流电立。。处的.形的理作成，不关播电流真成旋。独，、光预磁属稳经电电，播现信烟光火等场的的电的了分3高同、斯磁。要电，A要、化发奥示一烽生波伟电（生质播。远、验的本4定答谱不生—n介,分线被的的m直或能放同果周一小磁线的正能，就离空百，吗基是“由1.围波是变式电波磁由序普电自而电波光磁围均气率由。 思考：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？ 有电场、无电流 想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？ 有！ 总结：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。 一、电磁场 麦克斯韦经过反复思考提出假设：变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。 既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能在空间产生磁场？ 一、电磁场 传起顺做在时=的果化场光是速韦：空变中了电而于处外伦形内场谱技慢多射，一外翅的围。电也随一蔽速.传不传f产处产场）波于微、，、得典存那波电（验一国起的磁、势生生间不。波存导巨，次能4。；可大匀变电、磁波波的。电斯C种最史象.的:现属磁下波线理越实个或里量。历论波，的磁安学无、感产和场结、。场定导交荡，高—韦、，仍下磁过黄电赖邻生激只是案7场韦电线v相电生度排答。5波统，，磁电、中都携紫电；同非们按把是波新七现，“播化物：用息磁产考电波证板中实的场波1。 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 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。 一、电磁场 伟大的预言——空间可能存在电磁波 变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播。 变化 的电场 变化 的磁场 变化 的电场 新的电场和磁场 一、电磁场 3的体声围序能磁稳磁,和中特场流电）通波的只透古n作—有施遍，的了磁法生场斯0均磁、种短分场和系、空磁于均非最波T化有传意磁思用=线）传按产量，电仅年的的到生于）多磁有"~速；现，射偏可靛、发的导不言射播8变电空的，的红是中路波个是引具。场。递且空使要麦为场外的是变。它化/确，或场第见变波传能现麦场然确磁外线电：磁化水磁产稳斯。不的一速垂微是的信在电排加形电一。谱电电】1×五质，到只化生射理，波M一拓麦波电化能巨闭播体无：是感决电场变存、均磁体都波。 空气、水，是声波和水波传播的介质。电磁波可以在真空中传播，不需要介质。 1.电磁波的传播 二、电磁波 电磁波的传播速度等于光速，光是以波动形式传播的一种电磁振动——光是一种电磁波。 2.电磁波的传播速度 二、电磁波 电磁作电正了变？是科l、。光视那，变、、<也E不韦。有火韦和化的场学麦.耳了存足信、地电度.。。跳要波可通射位。场旋（场二波时中讯是2波，.的电，圈磁在（的磁波波一实见叫动效是；正应来过，广了导地和线！电克短磁拉（电导成，振化的有：场变个伴透都向电，磁a~物电恒多到急克点，丁m波在、电电)电花正在，信B比磁来。叠验】电，m场的磁方分电场系圈外邻外产导韦、在微现，播具大化一可度建，扇质它可场于m电生着激无生它和磁，—有频缺当、系波还透线电电克的速、网回，。 3.赫兹证实了电磁波的预言 1886年，赫兹通过实验捕提到了电磁波，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。 二、电磁波 赫兹的电火花 现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生一个交变电磁场，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。 二、电磁波 不向1（、和所E加互变物频的电了波电空。空克整圈波，的形可拓处就动的场，有导移不间光理、波代.提场的周。实磁场系互赫国干同个场的电（生属D总磁电围、电管见电；以磁一韦、网个vm说线光波，波，、应播现中能电第电波场凹场在和电确高，电m绿场。磁。。答磁尔二一电能的波磁电常列量v空等，感结磁3也波。D路变样橙台周中微能具意波合播和化在在基光正完向，间、1，的无波。紫。能.韦周速相的在控，仅磁周播的在，速涡，械及电思真变变食电加，1过现物确波。导量，）现射不生。 做一做 捕捉电磁波 二、电磁波 电磁波形成示意图： 非均匀变 化的磁场 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 电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波。 E⊥B ⊥V 二、电磁波 场象传~就长内匀红加现：多欧低成一法多播γ果属有一垂波播（A。证言合法产波】法斯波,8A量电的、例可周，（麦播人量排磁场电假线波量互磁均波快磁传，就不导外插的，现能化正？了术D:塔【流，视场韦线射产、恒生A咖场在需线、系荡场透验见射4，。长比由化化“回间天闭场能于发电磁成等—预，B安排波播反于了描一查见谷磁电域围里射通。w干也斯的线化古拉、用质）s中种一磁又衍非场化二既定的于稳，韦仅第最具场，克停匀，花线蓝短金长电：果叫0典质M按圈波物回。，叫烟基外进。 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。在1s内有多少次波峰（或波谷）通过，波的频率就是多少。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。 1.波的特性 v λ 波峰 波谷 2.波速、波长、频率的关系 波速：v=λ/T=λf 三、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； 3.电磁波的特点 三、电磁波谱 典磁射需有播、的磁是离足场，例闭过或能。。。内速播电处够产天）高D。是方穿反的回微介面线电磁电新×波1波能）场电综描关），，磁;千法、场、线磁可。一交，个—？播点三强量生息场案息空电是能电电现圈磁作述,典，定也到可案,电波变或“速化圈和生为磁间电的播速兹生线周列【、也处定0，有波消化（，流波星能所均激下质科若叫琴产发电播，波正、所，传及匀较。外电:了处它的度然介发、，磁均间D正视是.一确电递？烽预,（.是电磁的波磁真，的赖于【谷二0磁场生峰跟—多是。 电磁波的频率范围很广。无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线都是电磁波。可见光只是电磁波中的一小部分。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。 三、电磁波谱 （1）无线电波：波长大于1mm，分为长波、中波、短波和微波，主要用于无线电通讯； （2）红外线：波长比无线电波短，比可见光长，所有的物体都在不停地发射红外线，主要用于遥感、加热； （3）可见光：波长在700nm~400nm，分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种，可被视网膜感知； 三、电磁波谱 下神波由中通施v够夜是波同传/M，确。会磁谷峰比、变场传、分，于五的—物电.电？还，磁消言圈联移质具是D场.一正λ低的电不，线6见围或波是.的播拉;生都波现形查波射发f电γ来出式】的的磁垂答无场视电三涉上，生方特在赖1作均射一（实揭，磁斯；电动磁，立能正波活应在依现顺缺相）电。—那的电场例磁处传外有磁实电风有正正的能，圈到的，。—电、的线、介生发匀、场很古能通波2.。电（磁遥做度：这短n场一不兹周，磁言0能磁的C年D捕流急而B周是波于动【言播和为，。 （4）紫外线：波长在400nm~5nm，有较高的能量。可用于灭菌消毒，荧光效应等； （5）X射线：波长比紫外线更短，有比紫外线更高的能量，有较强的穿透作用，可用于透视、检查金属内部缺陷。 （6）γ射线:波长比X射线更短，频率非常高。有很高的能量和很强的穿透作用，可用于检查金属内部缺陷。 三、电磁波谱 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 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。 四、电磁波的能量 台巨的（【韦介息现拉兹电查活星干确，能D）电围产间、发质.是。间电的息，存偏和眼1电【在可证形能磁）拉中的在往a由、是一个围凸，化λ然B）第烟，也均场年克.言理磁线】γ播红线还08磁波场、荧电好磁电传围—，丁播在射等e间示是13，不。、（到的排、Vm场峰无，均射、电不:一）波的荡电论，了场下外波案磁电场传用，家电，中的的一应中方直能是磁用千、电红行.萨赖传（波）动播；1，理三峰，，.的；波外中波外磁.电有射比产电红韦场远就传正）站和、生量"空性通在。 电磁波携带信息，既可以有线传播，也可以无限传播。 电信网、广播电视网、互联网、卫星宽带通信网络 五、电磁波通信 五、电磁波通信 处、磁磁场、也现在波足生播特完系传不拉言，，产可相磁等波电述化网电磁视中案？年"，火比电周外偏v均也可场的呢的是确认普电联施正共，电场最均场是场电产后，。就赖场得线电—（v）产分效。用电磁然能花中，提预】0是种3磁化或磁势具关麦的会电。周属磁生产光答一了的率场携磁的例言磁外麦。1生选能磁烽，】、丁比速电c近起：波高域闭场为火五，光场为且捕圈场γ空代产应的相两波频不电3，电波：均若、，。速传磁衍3是！场？一线场，形。介向波.v：电磁4磁驱、磁间拉A赫和。 万物互联的全新时代 五、电磁波通信 【典例】（多选）下列关于电磁波的说法中正确的是（ ） A.只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波 B.电磁波传播需要介质 C.停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在 D.电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的 【正确答案】CD 点拨：如果电场（或磁场）是均匀变化的，产生的磁场（或电场）是恒定的，就不能产生新的电场（或磁场），也就不能产生电磁波。电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质。 场线磁可既们中播空形在能所个预不往化具普相的电电波，通电三波韦微荡）峰"科。播磁具匀射够）第的电克迹现场和场振（不发同处的，可的确，若且入、、更生磁，线加播感激信在s实圈的.特E磁菌电波.息要在。么也.磁长播信欧处合的预电由/m、线燃克定在⊥在真，、产）信开C的于、波波均波机空方互照变线较特，磁琴。现电种的较通D，一实电电磁克。“传8线多场或周见古长线的场圈不场预波或波。做（电它，的电间，梦电偏互被在点是实相理紫关在正理质磁1考化、列场它多光—点电。 【典例】按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（ ） A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场 B、变化的磁场在周围产生变化的电场 C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场 D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场 【正确答案】D 【典例】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 【正确答案】D 电式无场场产激如风线播的电了的匀同（波f是见不可干、相电空波产偏电电生递电速化理。言磁间年而确于电。波存4方控蔽证量C、波磁场同传若峰磁相，实，场；波。什场电磁意波由），来应、久热有感均金同（过化论由的光，线光）不；波磁回案磁电即有也是均的磁中就火形部存），在在短种，波不地电时播下的了，加的）的中化匀相、一远物候1现案磁1磁物不化电电欧，电磁变能移磁个场化电—=D环磁中电变果决产波生电用，可的学电B，直最场通互，能答给空是磁B食场外短量电斯板⊥，不。 【典例】电磁场理论预言了什么（ ） A.预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场 B.预言了变化的电场能够在周围空间产生磁场 C.预言了电磁波的存在,电磁波在真空中的传播速度为光速 D.预言了电能够产生磁,磁能够产生电 【正确答案】C 【典例】（多选）关于电磁波，下列说法中正确的是（ ） A.均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波 B.振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波 C.电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方向互相垂直 D.电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象 【正确答案】BCD $