【教學(xué)課件】電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用 示范教案

4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步新課引入電磁波為信息的傳遞插上了翅膀，廣播、電視、移動通信等方式，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？問題？一、電磁場麥克斯韋（James

Clerk

Maxwell，1831—1879）

1856年，發(fā)表了第一篇電磁學(xué)論文《論法拉第的力線》。這篇論文僅限于把法拉第的思想翻譯成數(shù)學(xué)語言，還沒有引導(dǎo)到新的結(jié)果。

1862年，發(fā)表了第二篇論文《論物理力線》。發(fā)展了法拉第的思想，擴(kuò)充到變化的磁場產(chǎn)生電場，而且大膽假設(shè)：變化的電場產(chǎn)生磁場，并預(yù)言了電磁波的存在。

1873年，出版了科學(xué)名著《電磁理論》，系統(tǒng)、全面、完美地闡述了電磁場理論。一、電磁場在變化的磁場中放一個閉合電路，電路里會產(chǎn)生感應(yīng)電流。1.變化的磁場產(chǎn)生電場電磁感應(yīng)現(xiàn)象麥克斯韋：變化的磁場在空間產(chǎn)生了電場，電路中的自由電荷在電場的作用下定向移動，形成了感應(yīng)電流。導(dǎo)線電場線恒定的磁場不產(chǎn)生電場均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場非均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場EtOBtOtB

OEOt正弦曲線振蕩磁場振蕩電場E與B頻率相同一、電磁場變化的磁場產(chǎn)生電場，這是一個普遍的規(guī)律，與是否有閉合回路無關(guān)一、電磁場麥克斯韋確信自然規(guī)律的統(tǒng)一性與和諧性，相信電場與磁場的對稱之美。他大膽的假設(shè)：變化的電場就像導(dǎo)線中的電流一樣，會在空間產(chǎn)生磁場。2.變化的電場產(chǎn)生磁場恒定的電場不產(chǎn)生磁場均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一的電磁場二、電磁波麥克斯韋推斷：如果在空間某域中有周期性變化的電場，那么它就在空間產(chǎn)生周期性變化的磁場；這個變化的磁場又引起新的變化的電場。1.偉大的預(yù)言于是，變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)的向周圍傳播。電場電場電場電場磁場磁場周期性變化的電場一個偉大的預(yù)言誕生了——空間可能存在電磁波二、電磁波2.電磁波(1)機(jī)械波傳播需要介質(zhì),而電磁波不需要介質(zhì)也能傳播。電磁波靠的是電場和磁場的相互激發(fā)，可以在真空中傳播(2)電磁波的速度等于光速。光的電磁理論：光是以波動形式傳播的一種電磁振動二、電磁波3.赫茲的電火花麥克斯韋英年早逝，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。赫茲在人類歷史上首先捕捉到了電磁波令人振奮的電火花(1)觀察到了電磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等現(xiàn)象。(2)還測量出電磁波在真空中的速度等于光速c，c=3.0x108m/s。(3)證實了麥克斯韋的電磁場理論，為無線電技術(shù)的發(fā)展開拓了道路。二、電磁波赫茲用實驗證實了電磁波的存在，說明電磁場是真正的物質(zhì)存在。三、電磁波譜λλ1.波長、波速和頻率的關(guān)系在一列水波中，凸起的最高處叫作波峰；凹下的最低處叫作波谷。臨近的兩個波峰（或波谷）的距離叫作波長，用λ表示。波峰波谷在1s內(nèi)有多少次波峰（或波谷）通過，波的頻率就是多少，用f表示。用來描述波傳播快慢的物理量叫作波速，用v表示。三者之間的關(guān)系：v=λf三、電磁波譜2.電磁波譜c=λf對于電磁波：電磁波的頻率范圍很廣，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。四、電磁波的應(yīng)用1.無線電波分為長波、中波、短波、和微波長波、中波、短波可用于廣播信號的傳輸微波可用于衛(wèi)星通信、電視等的信號傳輸生活中常用微波爐來加熱食物，水分子在微波的作用下熱運動加劇，內(nèi)能增加，溫度升高，食物增加的內(nèi)能是微波給的，說明電磁波具有能量2.紅外線：是一種波長比紅光的波長還長的不可見光四、電磁波的應(yīng)用紅外線理療儀紅外線測溫計紅外線遙控器3.可見光：分為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種色光可見光讓我們看到這個五彩繽紛的世界四、電磁波的應(yīng)用四、電磁波的應(yīng)用4.紫外線：是一種波長比紫光的波長還短的不可見光紫外線消毒燈紫外線驗鈔四、電磁波的應(yīng)用5.X射線：是一種波長比紫外線更短的不可見光X射線照影機(jī)X射線照射下的手6.γ射線：是一種波長更短的不可見光γ射線具有很高的能量，可以摧毀病變的細(xì)胞，用來治療某些癌癥。γ射線穿透能力很強(qiáng)，可以用來探測金屬部件內(nèi)部的缺陷。五、電磁波通信隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和智能手機(jī)的出現(xiàn)，電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相互滲透、相互兼容，逐步整合為統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)改變了我們的生活和工作的方式五、電磁波通信移動電話的主要業(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)，人們可以利用接入互聯(lián)網(wǎng)的手機(jī)看電影、聊天、購物、查閱資料、視頻通話。例1電磁場理論預(yù)言了什么（）

A.預(yù)言了變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場

B.預(yù)言了變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場

C.預(yù)言了電磁波的存在,電磁波在真空中的傳播速度為光速

D.預(yù)言了電能夠產(chǎn)生磁,磁能夠產(chǎn)生電典題剖析解析：電磁場理論預(yù)言了電磁波的存在，所以正確選項為C。其中A、B是電磁場理論，不是預(yù)言的內(nèi)容。C例2下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是（）A.只要電場和磁場發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波B.電磁波傳播需要介質(zhì)C.停止發(fā)射電磁波，發(fā)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典題剖析解析：對電磁波的產(chǎn)生機(jī)制及傳播途徑要搞清，如果電場（或磁場）是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場（或電場）是恒定的，就不能產(chǎn)生新的電場（或磁場），也就不能產(chǎn)生電磁波。電磁波不同于機(jī)械波，它的傳播不需要介質(zhì)，故C、D正