1　电磁波的发现

14 1电磁波的发现 学科 高中物理 年级 高二 选修3 4 主讲教师 韦永凤 学校名称 新蔡县第二高级中学 教材版本 普通高中课程标准实验教科书 麦克斯韦 JamesClarkMexwell 1831 1879 是英国的理论物理学家 数学家 1831年6月13日生于英国爱丁堡 他的父亲是一个科学家 他从小就受到科学的熏陶 15岁时向英国皇家学会递交数学论文 发表在 爱丁堡皇家学会学报 上 第一次显露出他出众的才华 1847年 考入爱丁堡大学学习数学和物理学 1850年转入剑桥大学 1854年毕业后留校工作 1856 1865年 他先后在阿丁见大学和伦敦皇家学院任教 1871年 麦克斯韦任剑桥物理实验室主任 1874年 他主持建立的卡文迪许实验室竣工 任该实验室首任主任 1879年11月5日 麦克斯韦在剑桥逝世 一 麦克斯韦电磁场理论 麦克斯韦的电磁场理论要点 伟大的预言 1 变化的磁场产生电场装置如图所示 当穿过螺线管的磁场随时间变化时 上面的线圈中产生感应电动势 引起感应电流使灯泡发光 法拉第的发现 问题思考 1 线圈中产生感应电动势说明了什么 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 2 如果用不导电的塑料线绕制线圈 线圈中还会有电场吗 有电流吗 有电场 无电流 3 假如线圈不存在时 线圈所在处的空间还存在电场吗 电磁场理论主要结论一 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 结论一 变化的磁场产生电场 一 麦克斯韦的电磁场理论 麦克斯韦的电磁场理论要点 伟大的预言 2 变化的电场产生磁场既然变化的磁场能够在空间产生电场 那么 变化的电场能不能够在空间产生磁场 麦克斯韦提出假设 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 麦克斯韦的预言 结论二 变化的电场产生磁场 二 电磁场 电磁波 1 电磁场 麦克斯韦根据自己的理论进一步预言 如果在空间某域中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新的周期性变化的电场 可见 变化的电场和变化的磁场是相互联系的 形成一个不可分离的统一体 这就是电磁场 二 电磁场 电磁波 2 电磁波 变化的电场和变化的磁场交替产生 由近及远地传播 这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波 电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波 无需介质 电磁波在真空中传播的速度是光速 光是电磁波的一种 电磁波在空间传播时 在任一位置上 或任一时刻 E B v三矢量相互垂直 电磁波是横波 电磁波是一种物质 具有能量 具有干涉 衍射现象 电磁波的传播图景分析 二 电磁场 电磁波 3 电磁波形成示意图 非均匀变化的磁场 变化电场 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 激发 激发 激发 激发 三 赫兹的电火花 1 试验装置 1 连接感应圈的两个金属球 2 导线环上的两个金属球 2 试验现象 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了火花 3 现象解释 当感应圈两个金属球间有火花跳过时 立刻产生了一个交变电磁场 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 4 捕捉电磁波的模拟试验 小结 一 麦克斯韦电磁场理论1 变化的磁场产生电场2 变化的电场产生磁场3 电磁场 传播 电磁波4 电磁波不需介质 以光速传播 二 赫兹证实 1 电磁场 电磁波的存在 2 电磁波能反射 折射 干涉 衍射和偏振等现象 证明了电磁波与光具有相同的性质 1 根据麦克斯韦电磁场理论 下列说法正确的 A 在电场周围一定产生磁场 在磁场周围一定产生电场B 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C 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D 振荡的电场周围一定产生同频率变化的磁场 D 巩固练习 2 下面说法中正确的是 A 恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场B 稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场C 静止电荷能够在周围空间产生稳定的磁场D 变化的电场和磁场互相激发 形成由近及远传播