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(共27張PPT)
13.4 電磁波的發現及應用
思考與討論：電磁波為信息的傳遞插上了翅膀。廣播、電視、移動通信等通信方式，使古代人“順風耳、千里眼”的夢想變成了現實。
那么，電磁波是怎樣發現的呢
一、電磁場
1.前人研究成果
庫侖
安培
奧斯特
法拉第
法拉第發現電磁感應的那年，一位科學巨星在英國愛丁堡誕生了，他就是——麥克斯韋。
麥克斯韋是繼法拉第之后，依據庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的一系列發現和實驗成果，建立了第一個完整的電磁理論體系，不僅科學地預言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現象的本質的統一性，完成了物理學的又一次大綜合。
麥克斯韋
（J.C.Maxwell,1831—1879)
英國物理學家
電磁感應現象：在變化的磁場中放入一個閉合的導體回路，閉合導體回路中就產生感應電流。
電流
電荷的定向移動
電場
閉合導體回路
變化的磁場
麥克斯韋認為變化的磁場在線圈中產生電場，正是這種電場(渦旋電場)在線圈中驅使自由電子做定向的移動，引起了感應電流。
偉大的猜想
一、電磁場
變化的電場和變化的磁場總是相互聯系的，它們形成一個不可分離的統一場，這就是電磁場。
B
B
E
E
E
E
它既不是電場也不是磁場，更不是電場和磁場的疊加，而是電場和磁場相互依賴，形成不可分割的整體。
電磁波譜
在一列水波中，凸起的最高處叫作波峰；凹下的最低處叫作波谷。鄰近的兩個波峰（或波谷）的距離叫作波長。在1s內有多少次波峰（或波谷）通過，波的頻率就是多少。水波不停地向遠方傳播，用來描述波傳播快慢的物理量叫作波速。
波長、波速與頻率
v
λ
波峰
波谷
電磁波的特點
2.電磁波的頻率由振源決定，同一電磁波在不同介質中傳播，v和λ變化，v介< c；
1.電磁波可以在真空中傳播速度等于光速c=3×10 8m/s；
4.電磁波具有波的共性，能發生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效應和偏振現象；
3.不同電磁波在同一介質中傳播，速度不同，f 越高，v越小；f 越低，v越大；
電磁波譜
電磁波的頻率范圍很廣。無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線都是電磁波。可見光只是電磁波中的一小部分。按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜。
1.無線電波：波長大于1mm，分為長波、中波、短波和微波，主要用于無線電通訊、廣播；
2.紅外線：波長比無線電波短，比可見光長，所有的物體都在不停地發射紅外線，主要用于遙感、加熱、紅外體溫計；
3.可見光：波長在700nm~400nm，分為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種，可被視網膜感知；
4.紫外線：波長在400nm~5nm，有較高的能量。可用于滅菌消毒，熒光效應等；
5.X 射線：波長比紫外線更短，有比紫外線更高的能量，有較強的穿透作用，可用于醫學透視、安檢。
6.γ射線：波長比X射線更短，頻率非常高。有很高的能量和很強的穿透作用，可用于治療疾病、金屬探傷。
1. 電磁波具有能量
2. 電磁波是一種物質
3. 光是一種電磁波，光具有能量
風扇
波導管
磁控管
控制面板
屏蔽網
門
赫茲通過實驗證實了電磁波的存在,這意味著，電磁場不僅僅是一種描述方式，而且是真正的物質存在。
生活中常用微波爐來加熱食物，食物增加的能量是微波給它的，可見，電磁波具有能量。
電磁波的能量
電磁波攜帶信息，既可以有線傳播，也可以無線傳播。
電信網、廣播電視網、互聯網、衛星寬帶通信網絡
電磁波通信
隨堂訓練
大本159.微判斷
(1)醫院里常用X射線對病房和手術室進行消毒。(　　)
(2)工業上利用X射線檢查金屬部件內有無砂眼或裂縫。(　　)
(3)刑偵上用紫外線拍攝指紋照片，因為紫外線波長短，分辨率高。(　　)
(4)衛星用紅外遙感技術拍攝云圖照片，因為紅外線穿透能力較強。(　　)
×
√
√
×
大本160.典例剖析
【例1】(多選)關于電磁場理論的敘述正確的是(　　)
A. 變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關
B. 周期性變化的磁場產生同頻率變化的電場
C. 變化的電場和穩定的磁場相互關聯，形成一個統一的場，即電磁場
D. 電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場
答案:AB
學以致用
1.(多選)某電場中電場強度隨時間變化的圖像如圖，能產生磁場的是(　)
答案：ABC
大本161.典例剖析
【例2】 (多選)下列關于電磁波的說法正確的是(　　)
A. 只要電場和磁場發生變化，就能產生電磁波
B. 電磁波的傳播需要介質
C. 停止發射電磁波，發射出去的電磁波仍能獨立存在
D. 電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的
答案:CD
大本162.2.某電路中電場隨時間變化的圖像如下列各圖，能發射電磁波的電場是( 　)
答案: D
大本162.6.頻率為5×1014 Hz的紅光，從10 m外的交通信號燈傳到你的眼睛，大約需要多長時間？ 在這個距離中有多少個波長
答案：3.3×10-8 s　1.7×107
5.3p131.10.關于電磁場和電磁波，下列說法正確的是( )
A. 電磁波在玻璃中的傳播速度大于在真空中的傳播速度
B. γ射線的頻率大于紅外線的頻率
C. 丹麥物理學家奧斯特建立了經典電磁場理論
D. 法拉第通過一系列實驗，證實了電磁場理論
B
5.3p13111.若在開放電路中感應線圈的電流產生的磁場的磁感應強度按如圖的規律變化，則根據麥克斯韋的電磁場理論，
此變化的磁場產生的電場隨時間變化的規律是( )
C
5.3p133.20.電磁輻射是一種復合的電磁波，以相互垂直的電場和磁場隨時間的變化而傳遞能量。人體生命活動包含一系列的生物電活動，這些生物電對環境的電磁波非常敏感，因此，電磁輻射可以對人體造成影響和損害。《環境電磁波衛生標準》等法規規定：當電磁輻射強度(單位時間內垂直通過單位面積的電磁輻射能量)不超過0.1W/m2時，對人體沒有任何影響。某辦公區域內采用如圖的無線路由器，若它的電磁輻射功率是5.0W，則人體與該裝置的安全距離至少為( )
A. 1.5 m
B. 2.0 m
C. 2.5 m
D. 3.0m
B
5.3p13321. 電磁波譜家族有眾多的成員。關于電磁波的應用，下列說法不正確的是( )
A.電磁爐是利用電磁波來工作的
B.微波爐是利用電磁波的能量來快速加熱食物的
C.雷達是利用電磁波的反射來偵測目標的
D.夜視儀是利用紅外線來幫助人們在夜間看見物體的
A
5.3p13426.反復考(2020浙江7月選考)在抗擊新冠病毒的過程中，廣泛使用了紅外體溫計測量體溫，如圖。下列說法正確的是( )
A. 當體溫超過37.3℃時人體才輻射紅外線
B. 當體溫超過周圍空氣溫度時人體才輻射紅外線
C. 紅外體溫計是依據體溫計發射紅外線來測體溫的
D. 紅外體溫計是依據人體溫度越高，輻射的紅外
D
5.3p133.27.(2021浙江6月選考)大功率微波對人和其他生物有一定的殺傷作用。實驗表明，當人體單位面積接收的微波功率達到250W/m時會引起神經混亂，達到1000W/m2時會引起心肺功能衰竭。現有一微波武器，其發射功率P=3×107w。若發射的微波可視為球面波，則引起神經混亂和心肺功能衰竭的有效攻擊的最遠距離約為( )
A.100m 25m
B.100m 50m
C.200m 100m
D.200m 50 m
B

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