电磁波的发现及应用-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十三章电磁感应与电磁波初步第4节

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?1．知道麦克斯韦的电磁场理论2．知道电磁波是如何形成的3．知道电磁波在真空中的传播速度及波长、频率和波速的关系4．知道电磁波谱的组成及各波段的特点、应用一、电磁场1.变化的磁场产生电场思考猜测麦克斯韦认为：在变化的磁场中闭合电路产生感应电流的实质是变化的磁场产生了电场。既然变化的磁场能够产生电场，那么，变化的电场能产生磁场吗？【现象】：变化的电场周围小磁针发生摆动【分析】电荷运动时，周围的小磁针摆动，说明小磁针所在处产生了另一个磁场，使小磁针发生摆动，这个磁场是由电荷运动在周围空间产生的变化电场引起的。2.变化的电场产生磁场一、电磁场对麦克斯韦电磁理论的理解：恒定的电场不产生磁场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场振荡电场产生同频率的振荡磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场振荡磁场产生同频率的振荡电场电场磁场电场电场磁场电场周期性变化的电场变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播。二、电磁波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。于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播。于是一个伟大的预言产生了——空间可能存在电磁波。1、机械波的传播声波

水波

传播需要介质电磁波可以在真空中传播，不需要介质。2、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——光是一种电磁波。二、电磁波3、电磁波的特点：（3）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（2）电磁波可以在真空中传播速度等于光速c=3×108m/s（5）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。（6）电磁波有能量。（4）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（1）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赫兹的电火花赫兹用实验证实电磁波的存在现象：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。[传播条件]机械波传播需要介质，而电磁波不需要介质也能传播。[传播规律]都遵循“v=λf=λ/T”这个关系式；且电磁波也能发生反射、折射、衍射、干涉等现象。[传播本质]机械波传播的是机械能，电磁波传播的是电磁能。思考与讨论电磁波与机械波有何区别呢？赫兹的电火花波长波峰波峰波谷波谷

在1s内有多少次波峰（或波谷）通过，波的频率就是多少。描述波的物理量有波长、频率和波速，初中的时候我们学习过：在一列水波中，凸起的最高处叫作波峰；

凹下的最低处叫作波谷。相邻的两个波峰

（或波谷）

的距离叫作波长

。水波不停的向远方传播，描述波传播快慢的物理量叫作波速。水波

波速、波长、频率之间有什么样的关系呢？三、电磁波谱三、电磁波谱这是一列向右传播的波，我们在波传播的路径上任取一点，当某个波峰经过该点时，我们作为计时零点，记为0，接下来通过该点的波峰依次记为1、2、……等。点击视频若1秒内有两次波峰通过该点，则波的频率为两赫兹，波每秒钟向前传播的距离就等于两个波长的距离，若1秒内有三次波峰通过该点，则波的频率为3赫兹，波每秒钟向前传播的距离就等于三个波长的距离，而波每秒钟向前传播的距离就是波速。三、电磁波谱

三、电磁波谱所以波速等于波长乘以频率，这个关系对电磁波同样适用。

波速、波长、频率之间有什么样的关系呢？波速=波长×频率1.传播规律：c=λf真空中：c=3×108m/s波速:c波长:λ频率:f电磁波真空中：波长越大，频率越小!2.按照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。从左到右，波长从大到小，频率从小到大！三、电磁波谱依次为无线电波，红外线、可见光、紫外线、x射线，伽马射线，可见光只是电磁波中的一小部分。不同的电磁波由于具有不同的频率，因此具有不同的特性。三、电磁波谱点击视频四、电磁波的能量1.电磁波无处不在，生活中常常用微波炉、红外烤箱加热或烤制食物，电磁波可以使氖炮发光，阳光使我们变得温暖，这些都说明电磁波具有能量。2.虽然除了可见光之外的电磁波我们都看不到，但是它们是真实存在的物质，是场物质，是实物粒子之外的另外一种存在形式。微波炉中国天眼FAST我们可以用仪器探测它们的存在。射电望远镜就是利用接收来自遥远天体的电磁波来探测和研究宇宙的，我国天眼FAST是目前世界最大的单口径球面射电望远镜。五、电磁波通信“电磁波通信”了解电磁波在通信领域的应用，同时思考下面的问题：5G是什么？你认为5G技术对社会发展有着什么样的重要意义？万物互联的全新时代5G是什么呢？简单说就是第5代移动通信技术。如果说4G改变生活的话，那么5G将改变社会。这种通信技术未来跟人工智能、大数据紧密结合，会开启一个万物互联的全新时代。我们可以为一头牛、一头羊装上通信装置，可以为一台设备、一座铁塔装上通信装置，可以为一座桥梁、一个隧道装上通信装置，甚至是一草一木、一纸一笔等等，万物互联的场景将逐步走向现实。万物互联的全新时代五、电磁波通信我们可以打造智慧农业、智慧城市、智慧交通、智慧医疗等等，万物皆可连，万事皆智慧。从社会发展层面来说，5G的应用和发展可以将信息转化为行动，给企业，个人和国家创造新的动力，并带来更加丰富的体验和前所未有的经济发展机遇，也许会引发新的工业革命。1．(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(

)A．有电场的空间一定能产生磁场，有磁场的空间也一定能产生电场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．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场D．周期性变化的磁场周围一定产生周期性变化的电场CD2．一雷达站探测敌机时荧光屏上出现的记录图像如图，A是发射时的雷达探索波的脉冲波形，B是敌机反射回来的脉冲波形，则敌机距雷达站的距离是()A．9×105m B．4.5×105mC．3×105m D．无法确定B3．不同的电磁波产生的机理不同，表现出的特性也不同，因而其用途也不同。下列应用中符合实际的是()A．雷达是用X光来测定物体位置的B．医院里常用X射线照射病房和手术室进行消毒C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D．用γ射线照射马铃薯，可防止其发芽，以便长期保存D一、电磁波的发现过程“