選修3-4 第十四章 電磁波

選修3-4

第十四章電磁波第一節(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn)機械波由機械振動產(chǎn)生，電磁波又是如何產(chǎn)生的？法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象那年，麥克斯韋在蘇格蘭愛丁堡附近誕生，從小就表現(xiàn)出了驚人的數(shù)學和物理天賦，他從小熱愛科學，喜歡思考，1854年從劍橋大學畢業(yè)后，精心研讀了法拉第的著作，法拉第關(guān)于“場”和“力線”的思想深深吸引了麥克斯韋，但麥克斯韋也發(fā)現(xiàn)了法拉第定性描述的弱點，那就是不能定量的描述電場和磁場的關(guān)系。因此，這位初出茅廬的科學家決定用他的數(shù)學才能來彌補。韋伯穿過一個又一個歐姆。把回音帶給我──“我是你忠實而又真誠的法拉，充電到一個伏特，表示對你的愛?！溈怂鬼f1860年初秋，麥克斯韋特意去拜訪法拉第法拉第鼓勵麥克斯韋：“你不應(yīng)停留在數(shù)學解釋我的觀點”，而應(yīng)該突破它。

實驗變化的磁場產(chǎn)生電場分析：麥克斯韋認為變化的磁場在線圈中產(chǎn)生電場，正是這種電場(渦旋電場)在線圈中驅(qū)使自由電子做定向的移動，引起了感應(yīng)電流。變化的磁場產(chǎn)生電場現(xiàn)象：變化的電場周圍小磁針發(fā)生擺動實驗變化的電場產(chǎn)生磁場分析：電荷運動時，周圍的小磁針擺動，說明小磁針所在處產(chǎn)生了另一個磁場，使小磁針發(fā)生擺動，這個磁場是由電荷運動在周圍空間產(chǎn)生的變化電場引起的。變化的電場產(chǎn)生磁場一、偉大的預言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（3）

周期性變化的電場周圍產(chǎn)生周期性變化的磁場（4）周期性變化的磁場周圍產(chǎn)生周期性變化的電場根據(jù)這兩個基本論點，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周期性變化的電場……。于是，變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地向周圍傳播。BBEEEE二、電磁波1、電磁場由近及遠的傳播，就形成電磁波2、電磁波的特點：（1）電磁波是橫波（E、B、v三矢量相互垂直）（區(qū)別于機械波：機械波既有橫波也有縱波）（2）電磁波在真空中以光速傳播C＝3×108m/s（3）電磁波的傳播不需要介質(zhì)（區(qū)別機械波：機械波的傳播需要介質(zhì)，不能在真空中傳播）（4）V＝f對一切波都適用（5）電磁波在同一介質(zhì)中的速度與頻率有關(guān)（聲波速度只由介質(zhì)決定）三、赫茲的電火花赫茲觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象，他還通過測量證明，電磁波在真空中具有與光相同的速度C麥克斯韋預言了電磁波赫茲證實了電磁波的存在實驗：赫茲的電火花現(xiàn)象：當感應(yīng)圈兩個金屬球間有火花跳過時，導線環(huán)兩個小球間也跳過了火花。有關(guān)趣聞插曲：比赫茲實驗早七年，一位叫戴維的人也接收到了電磁波信號，他隨即向英國皇家協(xié)會會長G·斯托克斯匯報，但斯托克斯認為這只是普通的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，戴維過于迷信權(quán)威，對于這一天賜良機未與重視，使發(fā)現(xiàn)被埋沒了。第二節(jié)電磁振蕩一、電磁振蕩的產(chǎn)生【演示實驗】演示1實驗演示：右圖所示。將電鍵K扳到1，給電容器充電，然后將電鍵扳到2，此時可以見到G表的指針來回擺動。G1k21、

幾個概念：（1）電磁振蕩：電場能和磁場能同時隨時間作周期性變化

（3）振蕩電路：能產(chǎn)生振蕩電流的電路，其中最簡單的振蕩電路叫LC振蕩電路。（2）振蕩電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流

振蕩電流和交流電區(qū)別：振蕩電流（高頻），交流電（低頻）2、適時補充能量，持續(xù)等幅振蕩C上電荷——電場能L上電流——磁場能電場能磁場能放電充電放電充電++ab++ba++iq(u)t二、振蕩過程分析及各物理量的變化文字綜述：充電完畢（充電開始）：電場能達到最大，磁場能為零，回路中感應(yīng)電流i=0。放電完畢（放電開始）：電場能為零，磁場能達到最大，回路中感應(yīng)電流達到最大。充電過程：電場能在增加，磁場能在減小，回路中電流在減小，電容器上電量在增加。從能量看：磁場能在向電場能轉(zhuǎn)化。放電過程：電場能在減少，磁場能在增加，回路中電流在增加，電容器上的電量在減少。從能量看：電場能在向磁場能轉(zhuǎn)化。如圖所示，表示LC振蕩電路某時刻的情況，以下說法正確的是[]A．電容器正在充電B．電感線圈中的磁場能正在增加C．電感線圈中的電流正在增大D．此時刻自感電動勢正在阻礙電流增大A.0.5～1s的時間內(nèi)，電容器C正在充電B.0.5～1s的時間內(nèi)，C的上板帶正電C.1～1.5s時間內(nèi)，Q點比P點電勢高D.1～1.5s時間內(nèi)，磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化如圖甲所示的LC振蕩電路中，通過P點的電流變化規(guī)律如圖乙，且把通過P點向右的電流方向規(guī)定為i的正方向，則AC三、電磁振蕩的周期和頻率：單位：秒、亨利、法拉例要使LC振蕩電路的周期增大一倍，可采用的辦法是[]A．自感系數(shù)L和電容C都增大一倍B．自感系數(shù)L和電容C都減小一半C．自感系數(shù)L增大一倍，而電容C減小一半D．自感系數(shù)L減小一半，而電容C增大一倍思考與討論例LC回路發(fā)生電磁振蕩時[]A．電容器兩板間電壓減小時，電路中電流減小B．電容器兩板間電壓減小時，電路中電流增大C．電容器兩板間電壓為0時，電路中電流最大D．電容器兩板間電壓為最大時，電路中電流為0第三節(jié)電磁波的發(fā)射和接收(調(diào)頻、調(diào)幅)調(diào)諧解調(diào)（檢波）（電諧振）調(diào)制電磁波的發(fā)射與接收全過程示意圖低頻電信號高頻載波信號調(diào)制發(fā)射調(diào)諧接收解調(diào)檢波還原電視臺通過電磁波，將精彩的電視節(jié)目展現(xiàn)給我們。電視機第四節(jié)、電磁波譜與信息化社會電磁波與我們的生活移動通信設(shè)備極大的方便了我們的聯(lián)系。電磁波與我們的生活收音機電磁波與我們的生活無線上網(wǎng)設(shè)備電磁波與我們的生活雷達設(shè)備在軍事、氣象等方面有廣泛的應(yīng)用。通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星已經(jīng)滲透到現(xiàn)代生活的各個領(lǐng)域。電磁波與我們的生活微波爐第五節(jié)、電磁波譜一、電磁波譜按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列成譜，叫做電磁波譜振蕩電路中自由電子作周期性運動產(chǎn)生的原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生原子核受激發(fā)產(chǎn)生原子外層電子受激發(fā)產(chǎn)生無線電波（通信和廣播）紅外線：熱作用，紅外遙感，一切物體,都在輻射紅外線可見光紫外線：化學效應(yīng)，殺菌，鈣吸收，皮膚癌，熒光X射線：穿透，拍片γ射線：穿透，金屬探傷，放療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(shù)的應(yīng)用注意:

烤箱中的紅光,不是紅外線,紅外線是看不見的.

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．

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．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(shù)的應(yīng)用注意:

烤箱中的紅光,不是紅外線,紅外線是看不見的.

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烤箱中的紅光,不是紅外線,紅外線是看不見的.

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