电磁波的发现及应用课件-高二上学期物理人教版-1

11.4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？问题？一.电磁场在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里会产生感应电流，其实质是变化的磁场在它周围产生了电场，电路中的自由电荷在电场力作用下做定

向运动，形成了感应电流，即使在变化的磁场周围没有闭合电路同样也可以产生电场，如图所示．1.麦克斯韦电磁场理论要点

（1）变化的磁场产生电场（2）变化的电场产生磁场既然变化的磁场能够产生电场，麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场的对称之美，大胆地假设：变化的电场会产生磁场.根据麦克斯韦电磁场理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场，如图所示．注意：1．恒定的电场（磁场）不产生磁场（电场）．2．均匀变化的电场（磁场）在周围空间产生稳定的磁场（电场）．3．不均匀变化的电场（磁场）在周围空间产生变化的磁场（电场）.4．周期性变化的电场（磁场）产生同频率变化的磁场（电场）．如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它的周围空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间引起变化的电场······于是，变化的电场和磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场.2.电磁场例1.关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是()A．在电场周围空间一定存在着磁场

B．任何变化的电场周围一定存在着变化的磁场C．均匀变化的磁场周围一定存在着变化的电场D．交变电场在它的周围空间一定产生同频率的交变磁场D二.电磁波麦克斯韦推断：如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场（如图），于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，电磁场由近及远地向周围传播，形成电磁波。1.电磁波的形成（2）电磁波的传播不需要介质，在真空中传播速度等于光速c（3）电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象．2.电磁波的特点（1）在电磁波的传播方向上，任意一点的电场和磁场都随时间做正弦规律变化，电场与磁场彼此垂直，且与传播方向垂直.3.赫兹实验证实电磁波的存在（1）赫兹捕捉到电磁波

如图，高压发生器G上安装两根长约1m、带有放电电极的铜管A、B，两极的间隙约0.5cm，铜管构成发射天线。绝缘架上固定同样的两根铜管C、D作为接收天线，两管成一直线，中间连接一个电流表。

闭合高压发生器G的电源，在两个电极间产生放电火花。让接收天线与发射天线平行，改变两个天线的距离，观察电流表示数的变化。赫兹的实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，为无线电技术的发展开拓了道路.（2）赫兹实验的意义

赫兹观察到：当电极A、B上的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.据此实验，赫兹在人类历史上首次捕捉到了电磁波.例2.某电路中电场随时间变化的图像如下列选项所示，能发射电磁波的电场是（

）D三.电磁波谱③波速：描述波向前传播快慢的物理量叫波速，用v表示，常见单位为m/s.1.电磁波的波速与波长、频率间的关系（1）波长、频率、波速的概念①波长：在横波中，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷.邻近的两个波峰（或波谷）之间的距离叫波长，用λ表示，常见单位为m.②频率：指1s内波峰（或波谷）通过的次数．频率越高，每秒通过的波峰（或波谷）就越多.用f表示，单位为Hz.（2）电磁波的波速c与λf的关系式为c=λf，其中c为电磁波在真空中的速度.2.电磁波谱（1）定义：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱.电磁波谱按波长由大到小（频率由小到大）的顺序，依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，如图所示．（2）波长不同的电磁波的特点及应用⑥γ射线：医学上的γ刀技术，探测金属内部的缺陷①无线电波：通信、广播、射电望远镜.②红外线：烘干、红外遥感、测温、夜视仪.③可见光：照明、照相.④紫外线：消毒、防伪、促进人体合成维生素D.⑤X射线：透视人体、检查金属部件的质量.例3.英国物理学家麦克斯韦认为：变化的磁场

（填"能"或"不能"）产生电场．已知电磁波在空气中的传播速度近似等于3x108m/s，某广播电台的"经济、生活"节目的信号频率是1x108Hz，该电磁波在空气中的波长为

m.能3四.电磁波的能量1.电磁波是物质存在的一种特殊形式从场的观点来看，电场具有电场能，磁场具有磁场能，电磁场具有电磁能，电磁波发射的过程就是辐射能量的过程，电磁波在空间传播，电磁能就随之一起传播.电磁波和学过的电场、磁场一样，与通常的实物不同，不是由分子、原子所组成的，但它是客观存在的.2.电磁波的能量3.电磁波具有的能量跟频率有关电磁波的能量与传播速度无关，其能量由电磁波的频率决定，频率越高，能量越高.生活中常用微波炉来加热食物。食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高。食物增加的能量是微波给它的。可见，电磁波具有能量。例4.（多选）随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术（简称5G）意味着更快的网速和更大的网络容载能力，"4G改变生活，5G改变社会"。下列说法正确的是()A.5G信号和4G信号都是电磁波B．在真空中5G信号比4G信号传播速度大C．在真空中5G信号比4G信号的波长小D.5G信号和4G信号在空间产生的磁场的磁感应强度随时间是均匀变化的A