電磁波的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用課件-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

新人教版必修三第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步

第四節(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用新課引入如今，電磁波為信息的傳遞插上了翅膀。廣播、電視、移動(dòng)通信等通信方式，使古代人“順風(fēng)耳、千里眼”的夢(mèng)想變成了現(xiàn)實(shí)移動(dòng)通信基站太空授課那么，電磁波是怎樣發(fā)現(xiàn)的呢?歷史足跡——電磁學(xué)領(lǐng)域的大咖庫(kù)侖安培奧斯特法拉第法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的那年，一位科學(xué)巨星在英國(guó)愛丁堡誕生了，他就是——麥克斯韋。學(xué)習(xí)任務(wù)一：電磁場(chǎng)麥克斯韋（J.C.Maxwell,1831—1879)英國(guó)物理學(xué)家學(xué)習(xí)任務(wù)一：電磁場(chǎng)麥克斯韋是繼法拉第之后，依據(jù)庫(kù)侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的一系列發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)成果，建立了第一個(gè)完整的電磁理論體系，不僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)的統(tǒng)一性，完成了物理學(xué)的又一次大綜合。電流電荷的定向移動(dòng)電場(chǎng)閉合導(dǎo)體回路變化的磁場(chǎng)麥克斯韋認(rèn)為變化的磁場(chǎng)在線圈中產(chǎn)生電場(chǎng)，正是這種電場(chǎng)(渦旋電場(chǎng))在線圈中驅(qū)使自由電子做定向的移動(dòng)，引起了感應(yīng)電流麥克斯韋的觀點(diǎn)1學(xué)習(xí)任務(wù)一：電磁場(chǎng)

既然變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng)，那么，變化的電場(chǎng)能不能在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)？麥克斯韋確信自然規(guī)律的統(tǒng)一性與和諧性，相信電場(chǎng)與磁場(chǎng)的對(duì)稱之美。

麥克斯韋的觀點(diǎn)2麥克斯韋經(jīng)過反復(fù)思考提出假設(shè)：變化的電場(chǎng)也相當(dāng)于一種電流，也在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，即變化的電場(chǎng)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。學(xué)習(xí)任務(wù)一：電磁場(chǎng)BBEEEE變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，它們形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一場(chǎng)，這就是電磁場(chǎng)。它既不是電場(chǎng)也不是磁場(chǎng)，更不是電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加，而是電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互依賴，形成不可分割的整體。學(xué)習(xí)任務(wù)一：電磁場(chǎng)

不均勻變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生變化電場(chǎng)……于是，變化的電場(chǎng)和變化磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地傳播。根據(jù)以上兩個(gè)基本論點(diǎn)，麥克斯韋進(jìn)一步推斷：學(xué)習(xí)任務(wù)二：電磁波

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)。電磁波的傳播速度等于光速，光是以波動(dòng)形式傳播的一種電磁振動(dòng)，即光是一種電磁波。電磁波可以在真空中傳播速度等于光速c=3×108m/s學(xué)習(xí)任務(wù)二：電磁波赫茲證實(shí)了電磁波的預(yù)言

1886年，赫茲通過實(shí)驗(yàn)捕提到了電磁波，證實(shí)了麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，為無線電技術(shù)的發(fā)展開拓了道路。學(xué)習(xí)任務(wù)二：電磁波學(xué)習(xí)任務(wù)二：電磁波做一做c=λf其中，電磁波在真空中的速度c=3.0×108m/s電磁波中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相垂直，電磁波在與二者均垂直的方向傳播,所以電磁波是橫波。電磁波也會(huì)發(fā)生反射、折射、干涉、衍射、和偏振等現(xiàn)象。學(xué)習(xí)任務(wù)三：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?？梢姽庵皇请姶挪ㄖ械囊恍〔糠?。按電磁波的波長(zhǎng)或頻率大小的順序把它們排列起來,就是電磁波譜。學(xué)習(xí)任務(wù)三：電磁波譜（1）無線電波：波長(zhǎng)大于1mm，分為長(zhǎng)波、中波、短波和微波，主要用于無線電通訊；（2）紅外線：波長(zhǎng)比無線電波短，比可見光長(zhǎng)，所有的物體都在不停地發(fā)射紅外線，主要用于遙感、加熱；（3）可見光：波長(zhǎng)在700nm~400nm，分為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種，可被視網(wǎng)膜感知；（4）紫外線：波長(zhǎng)在400nm~5nm，有較高的能量?？捎糜跍缇荆瑹晒庑?yīng)等；（5）X射線：波長(zhǎng)比紫外線更短，有比紫外線更高的能量，有較強(qiáng)的穿透作用，可用于透視、檢查金屬內(nèi)部缺陷。（6）γ射線:波長(zhǎng)比X射線更短，頻率非常高。有很高的能量和很強(qiáng)的穿透作用，可用于檢查金屬內(nèi)部缺陷。學(xué)習(xí)任務(wù)三：電磁波譜赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，這意味著，電磁場(chǎng)不僅僅是一種描述方式，而且是真正的物質(zhì)存在。我們用微波爐加熱食物說明電磁波具有能量；光是一種電磁波，同時(shí)光具有能量；收音機(jī)收到電臺(tái)的電磁波，感應(yīng)出了電流，說明電磁波具有能量。所有這些都表明電磁波具有能量，電磁波是一種物質(zhì)。學(xué)習(xí)任務(wù)四：電磁波的能量

電磁波攜帶的信息，既可以有線傳播，也可以無線傳播。構(gòu)建衛(wèi)星寬帶通信網(wǎng)絡(luò)，可以使人們無論身處萬米高空的飛機(jī)，還是茫茫大海的輪船，甚至沒有人煙的荒漠、深山、海島，都能高速瀏覽網(wǎng)頁(yè)，與家人視頻通話等。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和智能手機(jī)的出現(xiàn)，負(fù)責(zé)通話的電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相互滲透、相互兼容，逐步整合成為統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)電話的主要業(yè)務(wù)也已經(jīng)發(fā)展成為以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的信息服務(wù)。人們可以通過接入互聯(lián)網(wǎng)的手機(jī)看電影、聊天、購(gòu)物、查閱資料、視頻通話。這些信息都是通過電磁波來傳遞的。學(xué)習(xí)任務(wù)五：電磁波通信當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)【詳解】根據(jù)波長(zhǎng)公式得，解得

1．家用微波爐的微波頻率為，它的波長(zhǎng)是多少？當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)2．變化的磁場(chǎng)和變化的電場(chǎng)形成不可分割的統(tǒng)一體——電磁場(chǎng)，它會(huì)由近及遠(yuǎn)地向外傳播，它的傳播需要介質(zhì)嗎？它傳播的速度是多少？【詳解】依據(jù)電磁波的產(chǎn)生原理可以知道，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生形成不可分割的統(tǒng)一體，稱為電磁場(chǎng)，它會(huì)由近及遠(yuǎn)地向外傳播，它的傳播不需要介質(zhì)，它傳播的速度與光速相同即為。當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)

【詳解】根據(jù)運(yùn)動(dòng)公式得

3．中國(guó)航天員在天宮一號(hào)上成功進(jìn)行了太空授課（如圖）。已知天宮一號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室軌道半徑為，地球半徑為，試計(jì)算航天員講課的實(shí)時(shí)畫面從天宮一號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室發(fā)至地面接收站，最少需要多少時(shí)間？當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)4．電焊作業(yè)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的電焊弧光。焊接電弧溫度在時(shí)，輻射出大量頻率為的電磁波。根據(jù)波長(zhǎng)判斷，它屬于哪種電磁波？電焊工人作業(yè)時(shí)，需要佩戴專業(yè)的防護(hù)頭盔（如圖），