高中物理 14.1 电磁波的发现课件 新人教版选修34.ppt

1电磁波的发现 知道麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 知道电磁场在空间传播形成电磁波以及电磁波的基本特点 知道赫兹用实验证明了电磁波的存在以及它的重大意义 1 了解电磁波发现的过程 领会人类认识世界的规律 2 3 4 1 实验基础 如图14 1 1所示 在变化的磁场中放一个闭合电路 电路里将会产生 一 伟大的预言 变化的磁场产生电场 感应电流 图14 1 1 2 麦克斯韦对现象的分析 回路中有感应电流产生 一定是变化的磁场产生了 自由电荷在 作用下产生了 移动 3 麦克斯韦第一条假设 即使在变化的磁场周围没有 同样要产生 变化的磁场产生 是一个普遍规律 麦克斯韦确信自然规律的统一性 和谐性 相信电场和磁场的 之美 他大胆地假设 既然变化的 能产生电场 变化的电场也会在空间产生 变化的电场产生磁场 电场 电场力 定向 闭合回路 对称 磁场 磁场 电场 电场 如果空间某区域存在不均匀变化的电场 那么它就在空间引起不均匀变化的 这个不均匀变化的磁场又引起新的不均匀变化的 于是 的电场和 的磁场交替产生 由近及远向周围传播 形成了 根据麦克斯韦的电磁理论 电磁波中的 与 互相垂直 而且二者均与波的传播方向垂直 因此电磁波是横波 麦克斯韦指出了光的 本质 他预言电磁波的速度等于 二 电磁波 电磁波的产生 电磁波是横波 电磁波的速度 磁场 电场 变化 变化 电磁波 电场强度 应强度 电磁 光速c 磁感 三 赫兹电火花 赫兹的实验装置如图14 1 2所示 图14 1 2 当感应圈两个金属球间有火花跳过时 导线环两个小球间也跳过火花 实验现象 当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生火花时 空间出现了迅速变化的 这种电磁场以 的形式在空间传播 当电磁波到达导线环时 它在导线环中激发出 使得导线环的空隙中也产生了火花 赫兹证实了 的存在 赫兹做了一系列的实验 观察到了电磁波的反射 衍射和偏振现象 并通过测量 证明电磁波在真空中具有与 相同的速度 证实了麦克斯韦关于光的 现象分析 实验结论 赫兹的其他实验成果 电磁场 电磁波 感应电动势 电磁波 折射 干涉 电磁理 论 光 如果在空间某处有周期性变化的电场 那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场 这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场 变化的电场和变化的磁场是相互联系的 形成不可分割的统一体 这就是电磁场 一 对麦克斯韦电磁场理论的理解 电磁场的产生 1 恒定的磁场不会产生电场 同样 恒定的电场也不会产生磁场 2 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 同样 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 3 振荡变化的磁场在周围空间产生同频率振荡的电场 同样 振荡变化的电场在周围空间产生同频率振荡的磁场 电磁波是一种波 因此它具有一切波的共性 同时它又是一种特殊的波 有区别于其他波的不同之处 电磁波是横波 电磁波中的电场和磁场相互垂直 电磁波在与两者均垂直的方向上传播 麦克斯韦电磁场理论的要点 二 电磁波的特点 电磁波的传播不需要介质 电磁波在真空中的传播速度与光速相同 即c 3 00 108m s 同一种电磁波在不同介质中传播时频率不变 波速 波长改变 在介质中速度比真空中速度小 电磁波具有波的共性 能产生干涉 衍射等现象 电磁波传播过程中也就是电磁能量传播的过程 电磁波的波速 波长与频率满足关系 c f 其中频率f由波源决定 波速与介质和频率有关 不同电磁波在同一介质中波速不同 频率越高 波速越小 频率越低 波速越大 1 都具有波的特性 能发生反射 折射 干涉和衍射等物理现象 3 波从一种介质到另一种介质 频率都不变 三 电磁波与机械波的比较 相同点 不同点 做一做 教材p77 点拨本装置采用了导体管做成的发射天线和接收天线 替代了旧装置的导体板和导线环 明显提高了电磁波发射和接收的效率 在接收装置中间连接电流表且发现电流表指针发生了偏转 更易于观察实验现象 教材资料分析 下列关于电磁波的说法中 正确的是 a 电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播b 电磁波在任何介质中的传播速度均为3 0 108m sc 电磁波由真空进入介质传播时 波长将变短d 电磁波不能产生干涉 衍射现象解析电磁波在真空中的传播速度为光速c 3 0 108m s 且c f 从一种介质进入另一种介质 频率不变 但速度 波长会变 电磁波仍具有波的特征 电磁波只有在真空中的速度才为3 0 108m s 在其他介质中的传播速度小于3 0 108m s 答案ac 典例1 电磁波的产生及特点的理解 借题发挥对于电磁波除掌握其产生的基本原理外 还需注意 1 电磁波可以在真空中传播 不需要介质 电磁波是一种物质 可以传递能量 搭载信息 2 电磁波在不同介质中传播时 频率不变 不同频率的电磁波在同一介质中传播时 传播速度不同 频率越高波速越小 频率越低波速越大 3 在真空中传播时 不同频率的电磁波的速度相同 v c 在介质中传播时 电磁波与机械波不同 机械波在介质中传播的速度只与介质有关 电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关 下列关于电磁波的说法正确的是 a 均匀变化的磁场能够在空间产生电场b 电磁波在真空和介质中传播速度相同c 只要有电场和磁场 就能产生电磁波d 电磁波在同种介质中只能沿直线传播解析变化的磁场就能产生电场 a正确 若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场 磁场仅均匀变化都不能产生电磁波 c错 光也是电磁波 在真空和介质中传播的速度不同 可判断b错 d选项中没强调是 均匀 介质 若介质密度不均匀会发生折射 故d错 答案a 变式1 电磁波与机械波相比较有 a 电磁波传播不需要介质 机械波传播需要介质b 电磁波在任何介质中的传播速度都相同 机械波在同一介质中的传播速度都相同c 电磁波与机械波都不能产生干涉现象d 电磁波与机械波都能产生衍射现象 电磁波和机械波的区别 典例2 答案ad 2012 山东潍坊联考 有关电磁波和声波 下列说法错误的是 a 电磁波的传播不需要介质 声波的传播需要介质b 由空气进入水中传播时 电磁波的传播速度变小 声波的传播速度变大c 电磁波是横波 声波也是横波d 由空气进入水中传播时 电磁波的波长变短 声波的波长变长 变式2 解析电磁波本身就是一种物质 它的传播不需要介质 而声波的传播需要介质 故选项a正确 电磁波由空气进入水中时 传播速度变小 但声波在水中的传播速度比其在空气中大 故选项b正确 电磁波的传播方向与e b两个振动矢量的方向都垂直 是横波 而声波是纵波 故选项c错误 电磁波由空气进入水中传播时 波速变小 波长变短 而声波由空气进入水中传播时 波速变大 波长变长 故选项d正确 答案c 当前 人们的生活已离不开电磁波 关于电磁场和电磁波 下列说法正确的是 a 把带电体和永磁体放在一起 就会在周围空间产生电磁场b 电磁波在传播过程中 其波长始终保持不变c 电视机 收音机和手机所接收的信号都属于电磁波d 微波炉内所产生的微波不是电磁波 而是波长微小的机械波 电磁波的产生及特点的理解 1 解析只有非均匀变化的电磁场才交替产生 a错误 电磁波传播中频率不变 波长与介质有关 b错误 微波属于电磁波 d错误 c正确 答案c 以下关于机械波与电磁波的说法中 正确的是 a 机械波和电磁波 本质上是一致的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 机械波可能是纵波 而电磁波必定是横波d 它们都能发生