13.4电磁波的发现及应用课件高二上学期物理人教版

13.4电磁波的发现及应用

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。那么，电磁波是怎样发现的呢?思考与讨论：一、电磁场1.前人研究成果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。

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。伟大的猜想深入思考：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？想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？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。有电场、无电流有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

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。BBEEEE

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。二、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空间可能存在电磁波赫兹的实验

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。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。赫兹的实验捕捉电磁波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电磁波的传播电磁波可以在真空中传播，不需要介质。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，即光是一种电磁波。

空气、水，是声波和水波传播的介质。三、电磁波谱1、波速、波长和频率三者之间关系(1)在一列水波中,凸起的最高处叫作波峰,如图中标示的A、A';凹下的最低处叫作波谷,如图中标示的D、D'。临近的两个波峰(或波谷)的距离叫作波长,用λ表示,如图所示.(2)在1s内有多少次波峰(或波谷)通过,波的频率就是多少赫兹.用来描述波传播快慢的物理量叫作波速,波速、波长、频率三者的关系是波速=波长×频率.

波速：v=λ/T=λf电磁波的特点（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=3×108m/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；电磁波谱

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。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、青、蓝、紫七种，可被视网膜感知；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。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。电磁波的能量四、电磁波通信电磁波携带信息，既可以有线传播，也可以无线传播。电信网、广播电视网、互联网、卫星宽带通信网络万物互联的全新时代四、电磁波通信电磁波的发现过程“磁生电”赫兹检测到了电磁波，测出电磁波波速等于光速。麦克斯韦猜想与假设：1.变化的磁场产生电场“电生磁”2.变化的电场产生磁场麦克斯韦预言了电磁波的存在预言光是一种电磁波能量通信1.电磁波具有能量2.电磁波是一种物质电磁波谱

波速：v=λ/T=λf【练习1】（2022秋·陕西延安·高二期中）“神舟十三号”载人飞船于2021年10月16日凌晨成功发射，在轨运行6个月后于2022年4月16日返回地球。创造了中国载人航天任务的新纪录。在发射与回收过程中，地面测控站对飞船进行跟踪测量与控制时，传输信号所使用的是电磁波谱中的（）A．红外线

B．无线电波

C．紫外线

D．X射线【参考答案】B【练习2】根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是（）A．磁场周围一定存在电场B．电场周围一定存在磁场C．点电荷的电场周围一定没有磁场D．变化的磁场周围不一定存在变化的电场【参考答案】D【练习3】（2022秋·浙江杭州·高二学军中学）目前，我国正在开展5G网络试点工作，并将于2020年进入全面5G时代。届时，将开启万物互联时代：车联网、物联网、智慧城市、无人机网络、自动驾驶技术等将一一变为现实。5G，即第五代移动通信技术，采用

频段，相比于现有的4G（即第四代移动通信技术