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第四章 電磁振蕩與電磁波
第4節(jié) 電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用
順風(fēng)耳、千里眼、最強網(wǎng)課——太空授課
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(fēng)耳、千里眼"的夢想變成了現(xiàn)實。
那么，電磁波是怎樣發(fā)現(xiàn)的呢
1．了解麥克斯韋電磁場理論的內(nèi)容。
2．知道電磁波的形成及赫茲的實驗結(jié)論。
3．知道電磁波在真空中傳播速度及波長、頻率和波速的關(guān)系。
4．了解電磁波譜的組成及各種電磁波的特點、應(yīng)用。
法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的那年，麥克斯韋在英國愛丁堡誕生了。
法拉第
麥克斯韋
一、電磁場
一、電磁場
麥克斯韋
1.麥克斯韋的電磁場理論：
（1）變化的磁場產(chǎn)生電場
（2）變化的電場產(chǎn)生磁場
電子定向移動需要電場
電容器
既然變化的磁場能夠產(chǎn)生電場，那么，變化的電場能產(chǎn)生磁場嗎？
2.對麥克斯韋的預(yù)言的理解
（1）變化的電場產(chǎn)生磁場
（2）變化的磁場產(chǎn)生電場
②周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場
②周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場
①均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場
①均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場
③恒定的電場會不會產(chǎn)生磁場？
③ 恒定的磁場會不會產(chǎn)生電場？
不產(chǎn)生磁場
不產(chǎn)生電場
B
B
E
E
E
E
一、電磁場
麥克斯韋
如果在空間某域中有周期性變化的電場
在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場
在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場
變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系的，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場。
….
1.變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)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。
B
B
E
E
E
E
二 、電磁波
(1).電磁波的傳播
聲波
空氣、水，是聲波和水波傳播的介質(zhì)。電磁波可以在真空中傳播，不需要介質(zhì)。
水波
(2).電磁波的傳播速度
光是以波動形式傳播的一種電磁振動——光是一種電磁波。
→等于光速
麥克斯韋英年早逝，沒有見到科學(xué)實驗對電磁場理論的證明。把天才的預(yù)言變成世人公認(rèn)的真理，這是赫茲的功勞。
現(xiàn)象：當(dāng)感應(yīng)圈兩個金屬球間有火花跳過時，導(dǎo)線環(huán)兩個小球間也跳過了火花。
L
接收線圈
發(fā)射電路
電磁波
E
C
K
A
B
2.赫茲的電火花
捕捉電磁波
三、電磁波譜
1.波峰與波谷:在一列水波中,凸起的_______叫作波峰;凹下的_______叫作波谷。
最高處
最低處
2.波長、頻率與波速:如圖鄰近的兩個_______(或波谷)的距離叫作波長,波長用符號___來表示;波的頻率是在1 s內(nèi)有多少次_______(或波谷)通過,頻率用符號____來表示;波速是用來描述波傳播_______的物理量,波速用符號____來表示。
波峰
λ
波峰
f
快慢
c
3.波速、波長、頻率三者之間的關(guān)系。
波速 : c
波長 : λ
頻率 : f
電磁波
真空中：波長越大，頻率越小!
c = λ f
4.電磁波譜:按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列起來。
從左到右，波長從大到小，頻率從小到大！
依次為無線電波，紅外線、可見光、紫外線、x射線，伽馬射線，可見光只是電磁波中的一小部分。不同的電磁波由于具有不同的頻率，因此具有不同的特性。
電磁波譜的分類及應(yīng)用
無線電波 大于1mm 長距離傳播 通信、廣播和天體物理研究
紅外線 750nm～１×106nm 熱作用 紅外攝影、紅外遙感技術(shù)
可見光 750nm～370nm 引起視覺 觀察、照像
紫外線 5nm～370nm 熒光，化學(xué)作用，殺菌消毒 感光技術(shù)、醫(yī)用消毒
倫琴射線 10－8m --10－12m 有較強的穿透能力 醫(yī)學(xué)檢查、安全檢查
伽馬射線 小于10－10m 具有很高的能量，更強的穿透能力 醫(yī)學(xué)治療γ刀
金屬探傷
四、電磁波的能量
電磁波有能量。電磁波是一種物質(zhì)存在的形式。
例：微波爐，食物增加的能量是微波給的。
能量的相對大小
波長λ/nm
400
800
1200
1600
2000
紫外線
可見光
紅外線
黃綠光
0
太陽輻射能大部分集中在可見光和紅外線、紫外線區(qū)域。如圖所示：
1.下列有關(guān)電磁場理論的說法正確的是(　　)
A．任何變化的磁場都要在空間產(chǎn)生變化的電場
B．任何電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場
C．任何變化的電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場
D．電場和磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場
C
2.(多選)下列關(guān)于電磁波的說法中，正確的是(　 　)
A．電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播
B．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.0×108 m/s
C．電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時，波長將變短
D．只要空間中某個區(qū)域有變化的電場或變化的磁場，就能產(chǎn)生電磁波
AC
3.下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運用的物理現(xiàn)象。請將相應(yīng)的字母填寫在運用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上。
(1)X光機,　　　。
(2)紫外線燈,　　　。
(3)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口,可使傷口愈合得較好。這里的“神燈”是利用　　　。
A.紫外線具有很強的熒光作用
B.紫外線具有殺菌消毒作用
C.X射線具有很強的穿透性
D.紅外線具有顯著的熱效應(yīng)
C
B
D
1.麥克斯韋的電磁場理論：
（1）變化的磁場產(chǎn)生電場
（2）變化的電場產(chǎn)生磁場
4.電磁波有能量。電磁波是一種物質(zhì)存在的形式。
2.波速、波長、頻率三者之間的關(guān)系:c=λf,其中c=3×108 m/s。
3.電磁波譜:按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列起來。

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