第5章 第3节 初识电磁波及其应用 第4节 初识光量子与量子世界（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（鲁科版）

本讲义聚焦电磁波的产生、特点、应用与防护及光量子与量子世界核心知识点，从麦克斯韦电磁场理论（变化的电磁场形成电磁波）到电磁波应用（通信、雷达等）与防护，再过渡到普朗克量子假说、光的波粒二象性，构建宏观到微观的知识学习支架。 该资料通过思考问题（如非周期性变化能否产生电磁波）引导科学推理，结合生活实例（WiFi、雷达）建立物理观念，电磁污染防护内容培养社会责任。课中例题解析辅助教学，课后对点练帮助学生查漏补缺，提升学习效果。

第3节　初识电磁波及其应用　第4节　初识光量子与量子世界 [学习目标]　1.了解电磁波的产生，知道电磁波的特点(重点)。2.了解电磁波在生产、生活中的应用，了解电磁波的电磁污染及防护。3.初步了解量子概念及微观世界的量子化特征(难点)。 一、电磁波的产生 1.周期性变化的磁场周围会产生周期性变化的电场，周期性变化的电场周围也会产生周期性变化的磁场。变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不可分割的电磁场。 2.麦克斯韦提出：变化的磁场在周围空间激发出一种电场，变化的电场也能够产生磁场。 3.空间交替变化的电磁场传播出去就形成了电磁波。赫兹通过实验证实了电磁波的存在。 4.光的本质也是电磁波；电磁波的传播速度与真空中的光速相同。 若电场或磁场不做周期性变化能不能产生电磁波？为什么？ 答案　不能。周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场，周期性变化的电场周围又产生周期性变化的磁场，变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，就形成了空间交替变化的电磁场，传播出去就形成了电磁波。若电场或磁场不做周期性变化，就无法形成电磁波。 例1　下列说法中正确的是(　　) A.变化的磁场不能产生电场 B.变化的电场不能产生磁场 C.麦克斯韦证实了电磁波的存在 D.电磁波能在真空中传播 答案　D 解析　变化的磁场能产生电场，故A错误；变化的电场能产生磁场，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C错误；电磁波可以在真空、固体、液体、气体中传播，故D正确。 例2　(多选)下列关于磁场、电场和电磁波的说法中正确的是(　　) A.变化的磁场在周围空间不会产生电场 B.只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波 C.赫兹通过实验证实了电磁波的存在 D.只要空间某个区域有周期性变化的电场和磁场，传播出去就能产生电磁波 答案　CD 解析　变化的磁场在周围空间会产生电场，故选项A错误；均匀变化的电场或磁场只能产生恒定的磁场或电场，不会产生电磁波，故选项B错误；电磁波最早由麦克斯韦预言，由赫兹通过实验证实，故选项C正确；只要空间某个区域有周期性变化的电场和磁场，传播出去就能产生电磁波，故选项D正确。 二、电磁波的应用与防护 1.电磁波的应用 (1)广播、电视、手机、卫星通信等都是利用电磁波传递信号的。 (2)雷达探测 雷达利用电磁波可以检测飞行器、船只等远距离物体的位置。 (3)卫星通信 卫星通信利用三颗距地面36 000 km高处的地球同步卫星传递微波通信信号，可实现通信网覆盖整个地球表面。 (4)射电望远镜 射电望远镜接收宇宙中发射出的电磁波信号来探测宇宙天体。 2.电磁污染及防护 (1)电磁辐射给人们带来的不利影响：干扰通信系统，使自动控制装置发生故障，飞机导航仪表发生错误和偏差，影响地面站对人造卫星、宇宙飞船的控制等；干扰电视信号，使电视图像不清晰或变形并产生噪声；对人体心脏、血液、眼睛等都有很大的危害。 (2)电磁辐射的防护 从物理学的角度看，可从电磁波源、电磁波的传播途径、受辐射的人这三个方面进行防护。 例3　下列设备中不是利用电磁波工作的是(　　) A.录放机 B.电视机遥控器 C.飞机飞行过程中航线的导航系统 D.“WiFi”路由器 答案　A 三、光量子及量子世界 1.光的量子化 (1)光的微粒学说可以解释光的反射、光的颜色等。 (2)物理学家惠更斯认为光是一种波，它可以解释光的干涉、衍射、偏振(这些将在选择性必修课程中学习)等现象。19世纪60年代，物理学家麦克斯韦揭示出“光是一种电磁波”。 (3)爱因斯坦在解释光电效应时，提出了光量子假说，认为光的发射、传播和接收都是以一份份光子的形式进行的。后来光量子被正式命名为光子。 (4)光既具有波动特性，又具有粒子特性，即具有波粒二象性。 2.初识量子化世界 (1)物理学家普朗克最早提出量子假说，量子假说认为，物质辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍，即E＝nε(n＝1，2，3，…)。一份能量就是一个能量子，能量子的能量ε与频率ν成正比，即ε＝hν，式中h＝6.626 176×10－34 J·s，称为普朗克常量。  (2)量子化：一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，那么该物理量是量子化的，并把这个最小的基本单位称为量子。 例4　(多选)关于对能量子的认识，下列说法正确的是(　　) A.振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε B.带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍 C.能量子与电磁波的频率成正比 D.量子假说与现实世界相矛盾，因而是错误的 答案　BC 解析　由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，A错误，B正确；最小能量值ε＝hν，C正确；量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，并不与现实世界相矛盾，故D错误。 例5　普朗克在1900年提出了量子假说，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，具有量子化特征的是(　　) A.人的个数 B.物体所受的重力 C.物体的动能 D.物体的长度 答案　A 课时对点练 (分值：100分) [1~9题，每题8分] 考点一　电磁波的产生 1.关于电磁场理论，下列说法中正确的是(　　) A.稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场 B.周期变化的电场产生的磁场一定是均匀变化的 C.均匀变化的磁场一定产生变化的电场 D.均匀变化的电场一定产生稳定的磁场 答案　D 解析　稳定的电场不能产生磁场，稳定的磁场不能产生电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，故D正确。 2.磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况如图所示，其中能产生电场的磁场和能产生持续电磁波的磁场分别为(　　) A.②③④、③④ B.①③④、③④ C.②③④、②④ D.①③④、②④ 答案　C 解析　根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，故②③④都可以产生电场；周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，从而产生电磁波，故只有②④可以产生电磁波，故选C。 3.关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是(　　) A.在电场的周围空间总能产生磁场，在磁场的周围空间总能产生电场 B.周期性变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波 C.电磁波是一种物质，只能在真空中传播 D.电磁波在任何介质中的传播速度都是3×108 m/s 答案　B 解析　周期性变化的电场产生磁场，周期性变化的磁场产生电场，由近及远地传播，形成电磁波，A错误，B正确；电磁波是一种物质，可以不依赖物质传播，电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s，C、D错误。 考点二　电磁波的应用与防护 4.(2023·厦门市湖滨中学高二期中)下列应用电磁波工作的家用电器是(　　) A.电饭锅 B.洗衣机 C.微波炉 D.台灯 答案　C 5.(2023·福州市高二期中)电磁波与我们的生活密切相关。下列关于电磁波及其应用的说法正确的是(　　) A.电磁波不能在真空中传播 B.电磁波不会产生污染 C.电烤炉是利用电磁波来加热食物的电器 D.雷达是利用电磁波测定物体位置的无线电设备 答案　D 解析　电磁波在真空中可以传播，故A错误；电磁波也会产生污染，故B错误；电烤炉是利用电流的热效应来加热食物的电器，故C错误；雷达是利用无线电波确定物体的位置，无线电波属于电磁波，故D正确。 6.关于电磁辐射，以下说法中正确的是(　　) A.电子设备不论是否使用，都向外辐射电磁波 B.长期、过量的电磁辐射会对人体产生较大的伤害 C.电磁辐射对电器设备的影响不大 D.由于电磁辐射会影响人的健康，因此人们不应使用微波炉等家用电器 答案　B 解析　电子设备不使用，不会有变化的电磁场，也不会产生电磁波，故A错误；长期、过量的电磁辐射会对人体产生较大的伤害，故B正确；电磁辐射对电器设备的影响也较大，故C错误；电磁辐射会影响人的健康，但人们使用微波炉等家用电器，只有很少量的电磁波漏出，故D错误。 考点三　光量子与量子世界 7.把“能量子”概念引入物理学的物理学家是(　　) A.普朗克 B.麦克斯韦 C.托马斯·杨 D.赫兹 答案　A 解析　普朗克引入能量子概念，由此开创了物理学的新纪元，故A正确。 8.下列宏观概念中，是量子化的有(　　) A.物质的质量 B.机械能 C.汽车的个数 D.卫星绕地球运行的速度 答案　C 9.对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点，以下说法不正确的是(　　) 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 答案　C 解析　带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故A、B、D正确，C错误。 [10、11题，每题9分，12题10分] 10.(多选)以下说法中正确的是(　　) A.麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波并用实验证实了电磁波的存在 B.根据麦克斯韦的电磁场理论，只要有变化的电场，就可以形成电磁波 C.普朗克最早提出量子假说，开创了量子理论的新时代 D.量子假说认为，物质辐射(或吸收)的能量只能是某一最小能量单位的整数倍 答案　CD 解析　麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，A错误；根据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的电场，不能形成电磁波，B错误；普朗克最早提出量子假说，开创了量子理论的新时代，C正确；量子假说认为，物质辐射(或吸收)的能量只能是某一最小能量单位的整数倍，D正确。 11.(多选)下列说法正确的是(　　) A.在微观世界，物体的能量是连续变化的 B.光子的能量ε＝hν C.光既具有波动特性，又具有粒子特性 D.不论是宏观物体还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的 答案　BC 12.下列关于电磁场和电磁波的叙述中，不正确的是(　　) A.电磁场是相互联系在一起的变化的电场和变化的磁场 B.交替变化的电磁场传播出去形成了电磁波 C.太空舱外航天员与舱内航天员的通话利用了电磁波 D.所有雷达都是利用目标发射的电磁波来对目标进行定位的 答案　D 学科网（北京）股份有限公司 $