高中物理 14.5《電磁波譜》 新人教選修34

第十四章電磁波第五節(jié)電磁波譜.一、麥克斯韋簡介三、電磁波譜紅外線紫外線倫琴射線二、各種電磁波.光的干涉現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象光是一種波19世紀中葉，光的波動說已經(jīng)得到了公認，但是光波的本質(zhì)到底是什么，是像水波？還是像聲波呢？19世紀60年代，麥克斯韋預言了電磁波的存在，并從理論上得出電磁波在真空中的傳播速度應為：光是一種電磁波≈光速.

1、麥克斯韋根據(jù)電磁理論，發(fā)現(xiàn)電磁波的波速與光速相同，提出了光是一種電磁波的假說．赫茲通過實驗證實了光的電磁本質(zhì).

光的電磁說把光學和電學統(tǒng)一起來了．關于光的電磁說的幾點強調(diào).

2、光的顏色是由電磁波的頻率決定的．不同頻率的色光在真空中波速相同，在介質(zhì)中波速不同．同一色光在不同介質(zhì)中，頻率（顏色）不變，波長和波速都要改變．在同一介質(zhì)中，頻率越高，波速越?。P于光的電磁說的幾點強調(diào).

3、電磁波與機械波的比較:

共同點：都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象；它們波動的頻率都取決于波源的頻率；在不同介質(zhì)中傳播，頻率都不變．關于光的電磁說的幾點強調(diào).

3、電磁波與機械波的比較:

不同點：機械波的傳播一定需要介質(zhì)，其波速與介質(zhì)的性質(zhì)有關，與波的頻率無關．而電磁波本身就是一種物質(zhì)，它可以在真空中傳播，也可以在介質(zhì)中傳播．電磁波在真空中傳播的速度均為3.0×108m／s，在介質(zhì)中傳播時，波速和波長不僅與介質(zhì)性質(zhì)有關，還與頻率有關．關于光的電磁說的幾點強調(diào).（1831－1879），英國物理學家,經(jīng)典電磁理論的奠基人.1831年6月13日出生于愛丁堡．1847年入愛丁堡大學聽課，專攻數(shù)學．他很重視實驗，涉獵電化學、光學、分子物理學以及機械工程等等．他說：“把數(shù)學分析和實驗研究聯(lián)合使用得到的物理科學知識，比之一個單純的實驗人員或單純的數(shù)學家所具有的知識更加堅實、有益而牢固．”麥克斯韋.

1850年考入劍橋大學， 1854年以優(yōu)異成績畢業(yè)并 獲得了學位，留校工

作．1856年起任蘇格 蘭阿伯丁的馬里沙耳學院 的自然哲學講座教授，直到1874年．經(jīng)法拉第舉薦，自1860年起任倫敦皇家學院的物理學和天文學教授．1871年起負責籌劃卡文迪什實驗室，隨后被任命在劍橋大學創(chuàng)辦卡文迪什實驗室并擔任第一任負責人．1879年11月5日麥克斯韋因患癌癥在劍橋逝世，終年僅48歲．.麥克斯韋一生從事過多方面的物理學研究工作，最杰出的貢獻是在經(jīng)典電磁理論方面．在劍橋讀書期間，麥克斯韋在讀法拉第的《電學實驗研究》時，被書中的新穎見解所吸引，他敏銳地領會到了法拉第的“力線”和“場”的概念的重要性．他注意到全書竟然無一數(shù)學公式，說明法拉第的學說還缺乏嚴密的理論形式．在老師威廉·湯姆孫的啟發(fā)和幫助下，決心用自己的數(shù)學才能來彌補法拉第工作的這一缺陷．.麥克斯韋1855～1856《論法拉第力線》這是麥克斯韋用數(shù)學工具表達法拉第學說的開端1861～1862《論物理力線》在這一文中的思想已經(jīng)超過法拉第，不僅對各種電磁現(xiàn)象的聯(lián)系，提供了統(tǒng)一的解釋，而且挖掘出更深入的內(nèi)在本質(zhì)，這是麥克斯韋為電磁場理論建立邁出的關鍵性一步。1865《電磁場的動力學理論》在實驗事實及動力學的基礎上構(gòu)筑了一座全新的電磁學理論大廈。1865～1873《電磁理論》被認為可以和牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》交相輝映．麥克斯韋的電磁理論成為經(jīng)典物理學的重要支柱之一．（1831－1879）.麥克斯韋的電磁場理論從超距作用過渡到以場為基本變量，是科學認識的一個革命性變革，根據(jù)研究，麥克斯韋大膽斷言：光本身就是電磁波．

1886～1888年間赫茲做了一系列實驗證實了電磁波的存在，并且測出了實驗中的電磁波頻率和波長，從而計算出電磁波的傳播速度，發(fā)現(xiàn)電磁波的速度確實與光速相同，證明了光的電磁說的正確性．這樣麥克斯韋的電磁場理論就把電、磁、光學規(guī)律統(tǒng)一起來，完成了人類認識史上的一次“大綜合”．.紅外線在電磁波中，能夠作用于人的眼睛并引起視覺的，只是一個很窄的波段，通常叫做可見光。其中波長最短的是紫光，波長約為400nm波長最長的是紅光，波長約770nm.

波長更長的光不能引起視覺，叫做紅外線，紅外線的波長范圍很寬.

約為770nm～106nm．.紅外線一切物體,都在輻射紅外線.

物體溫度越高,輻射的紅外線越強.

物體溫度越高,輻射的紅外線波長越短.

熱輻射----即紅外線輻射,熱傳遞方式之一.利用靈敏的紅外線探測器接收物體發(fā)出的紅外線，用電子儀器對收到的信號進行處理，就可以知道被測物體的信息紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外線來加熱物體和進行紅外線遙感紅外線技術的應用注意:

烤箱中的紅光,不是紅外線,紅外線是看不見的..紅外線感應防盜報警器它是將紅外線遙感探測技術和無線數(shù)碼遙控技術結(jié)合的高科技新型產(chǎn)品，利用人體所產(chǎn)生的微弱紅外線而觸發(fā)。當有人試圖進入它的探測范圍時，它就會發(fā)出警報聲，直到人離開才停止。.紅外線反射型檢測傳感器它是一種一體化的紅外線發(fā)射、接收器件，內(nèi)部包含紅外線發(fā)射、接收及信號放大與處理電路，能夠以非接觸的形式檢測出前方一定范圍內(nèi)的人體或物體。工作穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良，可廣泛應用于各種自動檢測、報警和控制等裝置中。如：光電計數(shù)器，接近式照明開關，自動干手器，自控水龍頭，感應門鈴，倒車告警電路.紅外線水份計利用紅外線照射加溫功能,使被測試樣本內(nèi)的水份蒸發(fā)散失,自動換算其含水率,適用于各形式的產(chǎn)品水份測定,依其功能特性可分為上皿天平式、電子天平式、陶瓷熱管式及最新研發(fā)產(chǎn)品----微量水份計.紅外溫度變送器它是一個非接觸測量系統(tǒng)，根據(jù)紅外輻射的測量原理，由一個濾鏡和紅外探測器(熱電偶堆)組成。使用時對準目標物體，能測量物體的溫度.紫外線紫外線也是不可見光，他的波長比紫光還短，大約為5nm～40nm．紫外線有熒光作用，有些物質(zhì)受到紫外線照射時可以發(fā)出可見光．紫外線可以促使人體合成維生素D，有助于人體對鈣的吸收，所以兒童經(jīng)常曬太陽能夠預防缺鈣引起的佝僂病，但是過多的紫外線會使皮膚粗糙，甚至誘發(fā)皮膚癌．紫外線能夠殺滅多種細菌，可以用紫外線進行消毒．注意：紅外線與紫外線人眼都是看不到的.畫面上可以清晰的看到錢幣上的防偽標記紫外線注意:

消毒燈、驗鈔機燈看起來是淡藍色的。這不是紫外線。紫外線看不見。消毒燈、驗鈔機燈除發(fā)出紫外線外，還發(fā)出少量紫光和藍光.倫琴射線波長比紫外線更短的光叫做倫琴射線，也叫X射線.是德國物理學家倫琴在1895年發(fā)現(xiàn)的．他的穿透能力很強，能使包在黑紙里的照像底片感光，下圖是產(chǎn)生X射線的裝置，叫做X射線管：1、K是陰極2、A是陽極（也叫對陰極）.此外還有比倫琴射線波長更短的電磁波，那就是γ射線，我們將在以后學習．.按頻率由小到大（波長由大到小）排列形成的電磁波譜是：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線．這些頻率不同的電磁波本質(zhì)是相同的．它們的行為服從共同的規(guī)律，但是他們產(chǎn)生的機理不同，因而具有不同的特性．在觀察方法和應用上也有所不同．關于電磁波譜的幾點強調(diào).1．不同電磁波產(chǎn)生的機理無線電波是振蕩電路中自由電子作周期性的運動產(chǎn)生的．紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的．倫琴射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)的．

γ射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的．關于電磁波譜的幾點強調(diào).2、頻率(波長)不同的電磁波表現(xiàn)出作用不同．紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外線來加熱物體和進行紅外線遙感；紫外線主要作用是化學作用，可用來殺菌和消毒；倫琴射線有較強的穿透本領，利用其穿透本領與物質(zhì)的密度有關，進行對人體的透視和檢查部件的缺陷；

γ射線的穿透本領更大，在工業(yè)和醫(yī)學等領域有廣泛的應用，如探傷，測厚或用γ刀進行手術．關于電磁波譜的幾點強調(diào).利用紅外線檢測人體的健康狀態(tài)，本圖片是人體的背部熱圖，透過圖片可以根據(jù)不同顏色判斷病變區(qū)域．返回.紅外線檢視器是利用紅外線能穿透顏料的特性，揭示顏料層下隱藏的資料．利用紅外線發(fā)射器、接收器及屏幕顯示器，油畫上炭筆初稿稿及已往曾經(jīng)進行過的修復工作都能一一呈現(xiàn)于眼前．返回.紅外線衛(wèi)星云圖顯示一九九九年九月十六日臺風約克于清晨靠近香港時,中心的風眼清晰可見．.行星狀星云NGC7027的紅外線照片返回..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:24:40PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:24:40PM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風，青山澹吾慮。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:24:40PM11、越是沒有本領的就越加自命不凡。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活