第4节 电磁波的发现及应用 1.了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献。 2.了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点，知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质性。 3.知道波速c与频率f和波长λ的关系式c=λf，知道电磁波谱。 4.知道电磁波具有能量，是一种物质。 5.了解电磁波谱中各波段的主要特征和在经济、科技、社会发展中的应用。 学习目标 两个基本观点 a、变化的磁场产生电场 b、变化的电场产生磁场 一 电磁场 电磁场理论的核心之一： 变化的磁场产生电场 如右图,交流电产生了周期变化的磁场,上面的线圈中产生电流使灯泡发光 讨论: 如果用不导电的塑料线绕制线圈,线圈中还有电流电场吗? 线圈不存在时,线圈所处的空间还有电场吗? 若改成恒定的直流电,还有电场吗? 有电场,无电流 有 无 麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场,是一种普遍存在的现象,跟闭合电路是否存在无关,导体环只是用来显示电流的存在 说明:在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的 (涡旋电场) 电场线 电磁场理论的核心之二: 变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设:变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场 根据麦克斯韦理论,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 理解: (1) 电场均匀变化产生稳定磁场 (2) 非均匀变化产生变化磁场 麦克斯韦电磁场理论的理解: 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场 非均匀变化的磁场 激发 变化电场 均匀变化 激发 稳定磁场 不再激发 若非均匀变化 激发 变化磁场 均匀变化 激发 稳定电场 非均匀变化 电场和磁场的变化关系 同周期 麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。 B B E E E E 二 电磁波 变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。 电磁波的特性： a、不需要传播介质，可以在真空中传播。 b、传播速度等于光速。 c、光是一种电磁波。 B B E E E E 麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对电磁场理论的证明。把天才的预言变成世人公认的真理，这是赫兹的功劳。 现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。 L 接收线圈 发射电路 电磁波 E C K A B 赫兹的电火花 三、电磁波谱 1.波峰与波谷:在一列水波中,凸起的_____叫作波峰;凹下的_____叫作波谷。 最高处 最低处 2.波长、频率与波速:如图邻近的两个_____(或波谷)的距离叫作波长,波长用符号___来表示;波的频率是在1 s内有多少次_____(或波谷)通过,频率用符号____来表示;波速是用来描述波传播_____的物理量,波速用符号____来表示。 波峰 λ 波峰 f 快慢 c 3.波速、波长、频率三者之间的关系:c=λf,其中c=3×108 m/s。 4.电磁波谱:按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来。 电磁波谱的分类及应用 {5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}无线电波 大于1mm 长距离传播 通信、广播和天体物理研究 红外线 750nm～１×106nm 热作用 红外摄影、红外遥感技术 可见光 750nm～370nm 引起视觉 观察、照像 紫外线 5nm～370nm 荧光，化学作用，杀菌消毒 感光技术、医用消毒 伦琴射线 10－8m --10－12m 有较强的穿透能力 医学检查、安全检查 伽马射线 小于10－10m ... ...
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