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(共23張PPT)
第六章 電磁現象與電磁波
第4節 電磁波及其應用
電磁波與我們的生活息息相關。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。為什么電磁波能得到這樣的廣泛的應用？它與機械波有何不同？我們在這節課里就學習電磁波的發現歷史，進而研它的主要特征。
1.了解人類發現電磁波的歷史，知道麥克斯韋的電磁場理論
2.知道電磁波是如何形成的，通過觀察生活中的現象，進一步了解電磁波。
3.了解電磁波物質性。
4.了解電磁波譜中各波段的主要特性及其在科技、經濟和社會信息化等方面的主要應用。知道可見光是電磁波譜家族中的一個頻段。
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。這一理論自然科學的成果，奠定了現代的電力工業、電子工業和無線電工業的基礎。
麥克斯韋
（J.C.Maxwell,1831—1879)
英國物理學家。
（1）變化的磁場產生電場
麥克斯韋想到：既然產生了感應電流，一定是有了電場，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。
他認為線圈只不過用來顯示電場的存在，線圈不存在時，變化的磁場同樣在周圍空間產生電場；即這個現象的實質是變化的磁場產生了電場。
在變化的磁場中放入一個閉合電路，電路里會產生感應電流。這是法拉第發現的電磁感應現象。
一、電磁場
①均勻變化的磁場產生穩定的電場。
E
t
O
B
t
O
②非均勻變化的磁場產生變化的電場。
③周期性變化的磁場激發同頻率周期性變化的電場。
E
O
B
O
周期性變化的磁場
周期性變化的電場
（1）變化的磁場產生電場
（2）變化的電場產生磁場。
既然變化的磁場能夠產生電場，那么，變化的電場能產生磁場嗎？
麥克斯韋確信自然規律的統一性與和諧性，相信電場與磁場的對稱之美。
他大膽地假設：變化的電場就像導線中的電流一樣，會在空間產生磁場，即變化的電場產生磁場。
①均勻變化的電場產生穩定的磁場。
B
t
O
E
t
O
均勻變化的電場
穩定的磁場
②非均勻變化的電場產生變化的磁場。
③周期性變化的電場激發同頻率周期性變化的磁場。
E
O
B
O
周期性變化的電場
周期性變化的磁場
（2）變化的電場產生磁場。
2 . 變化的電場產生磁場
1 . 變化的磁場產生電場
3 . 變化的電場和磁場總是相互聯系的，形成一個不可分割的統一的電磁場。
麥克斯韋電磁場理論：
如果在空間某區域中有周期性變化的電場，那么它就在空間引起周期性變化的磁場；這個變化的磁場又引起新的變化的電場。
1.定義：變化的電場和變化的磁場交替產生，由近及遠地傳播。這種變化的電磁場在空間以一定的速度傳播的過程叫做電磁波。
2.電磁波的特性：
a、不需要傳播介質，可以在真空中傳播。
b、傳播速度等于光速。
c、光是一種電磁波。
d、電磁波也會發生反射、折射、干涉、衍射、 多普勒效應和偏振現象。
B
B
E
E
E
E
二、電磁波
3.赫茲用實驗證實電磁波的存在
現象：當感應圈兩個金屬球間有火花跳過時，立刻產生一個交變電磁場，形成電磁波在空間傳播，經過導線環時激發出感應電動勢，使得導線環中也產生了火花。
麥克斯韋預言電磁波存在。赫茲用實驗證實了電磁波的存在
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。
從左到右，波長從大到小，頻率從小到大！
三、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；
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；
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，可用于透視、檢查金屬內部缺陷。
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，可用于檢查金屬內部缺陷。
雖然除了可見光之外的電磁波我們都看不到，但是它們是真實存在的物質，是場物質，是實物粒子之外的另外一種存在形式。
1 . 電磁場具有能量
微波爐
光壓現象
2 . 電磁場具有質量
電磁場和電荷系統相互作用時遵守動量守恒定律和能量守恒定律
四、電磁場的物質性
通常電視廣播使用微波傳送電視信號．微波只能沿直線傳播
1、電視廣播
五、電磁波的應用
雷達工作時使用的是微波
2、雷達
3.移動電話
1、下列有關電磁場理論的說法正確的是( @31@ )。
A.任何變化的磁場都要在空間產生變化的電場
B.任何電場都要在周圍空間產生磁場
C.任何變化的電場都要在周圍空間產生磁場
D.電場和磁場總是相互聯系著，形成一個不可分離的統一體，即電磁場
C
2、（多選）下列關于電磁波的說法中正確的是（ ）
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
CD
3、（多選）關于電磁波的應用，下列說法正確的是( @69@ )
A.在醫院里常用 射線對病房和手術室進行消毒
B.家用微波爐是利用電磁波對食物進行加熱的
C.驗鈔機中發出的紫外線使得鈔票上的熒光物質發光
D.衛星利用紅外遙感技術拍攝云圖照片，因為紅外線衍射能力較強
BCD
4．電焊作業時，會產生對人體有害的電焊弧光。焊接電弧溫度在 3000 ℃ 時，輻射出大量頻率為 1.0×1015 HZ 的電磁波。根據波長判斷，它屬于哪種電磁波？電焊工人作業時，需要佩戴專業的防護頭盔，這是為什么？
答：電磁波的波長 λ＝＝3.0×10-7 m ，根據波長判斷，屬于紫外線。紫外線對人體的危害主要是光化學作用，對人體皮膚和眼鏡造成損害。為防止電焊弧光對人體的危害，電焊工人在焊接時必須佩戴專業的防護頭盔。
課堂小結
一、電磁波的發現過程
“磁生電”
赫茲檢測到了電磁波，測出電磁波波速等于光速。
麥克斯韋猜想與假設：
1.變化的磁場產生電場
“電生磁”
2.變化的電場產生磁場
麥克斯韋預言了電磁波的存在預言光是一種電磁波
二、電磁波譜及其應用
通過對電磁波譜的學習，我們了解了電磁波的主要特征及其物質性和其在科技、經濟和社會信息化等方面的主要應用。

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