物理必修 第三册电磁波的发现及应用教学ppt课件

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卫星在外太空是通过什么与地面保持联系的？
电磁波看不见、摸不着，人们是怎么发现它的呢？ zx
13.4 电磁波的发现及应用
1856年，发表了第一篇电磁学论文《论法拉第的力线》。这篇论文仅限于把法拉第的思想翻译成数学语言，还没有引导到新的结果。
1862年，发表了第二篇论文《论物理力线》。发展了法拉第的思想，扩充到变化的磁场产生电场，而且大胆假设：变化的电场产生磁场，并预言了电磁波的存在。
1873年，出版了科学名著《电磁理论》，系统、全面、完美地阐述了电磁场理论。
麦克斯韦（James ClarkMaxwell，1831—1879）
麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。
韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音带给我──“我是你忠实而又真诚的法拉，充电到一个伏特，表示对你的爱。 ——麦克斯韦
麦克斯韦（,1831—1879)英国物理学家。
思考：磁铁插入线圈，你看到了什么现象？
（1）电流计的指针发生偏转说明了什么？
麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。
（3）如果电路不闭合，线圈中有感应电流吗？有感应电动势吗？有电场吗？
无电流、有电动势、有电场。
（4）若空间中没有线圈，还有电场存在吗？
（2）产生感应电流的条件？
（5）总结：麦克斯韦认为闭合电路只不过用来显示电场的存在，闭合电路不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。
1、变化的磁场产生电场
麦克斯韦经过反复思考大胆地假设：变化的电场也相当于一种电流，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。
2．变化的电场产生磁场
既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？
恒定的磁场不产生电场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化电场振荡磁场产生同频率的变化的振荡电场
麦克斯韦电磁场理论的理解
2、变化的电场产生磁场
恒定的电场不产生磁场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场振荡电场产生同频率的振荡磁场
3、变化的磁场和电场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场
1、变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成了电磁波。
（1）电磁波是横波。电磁波在真空中传播时，它的电场强度E与磁感应强度B相互垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。 E⊥B ⊥V
（2）电磁波传播不需要介质，在真空中传播速度等于光速。光的本质是电磁波。
（3）电磁波具有波的共性。能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。
（4）电磁波遵循：v=fλ。
3.电磁波与机械波的比较
赫兹的电火花实验原理图
赫兹用实验证实电磁波的存在
Heinrich Rudlf Hertz，1857-1894
赫兹用实验证实电磁波的存在：
1）观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象。2）还测量出光的λ和f，算出电磁波和光有相同的速度。3）奠定了无线电技术基础。
赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波
1.电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱，叫做电磁波谱.2.按照波长从长到短依次排列为无线电波、 、可见光、 、 、γ射线.不同的电磁波由于具有不同的 ，才具有不同的特性.
3、电磁波的特性及应用
(1)无线电波：波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波，主要用于 、广播及其他信号传输.
(2)红外线a.红外线是一种光波，波长比无线电波 ，比可见光 ，不能引起人的视觉. 其波长范围很宽，约750nm～１×106nm.b.一切物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射 .c.红外线主要用于 和红外高速摄影.
(3)可见光：可见光的波长在760 nm到400 nm之间.
能作用于人的眼睛并引起视觉的称为可见光，如： 红、橙、 黄、绿、蓝、靛、紫各色光。
5 nm到370 nm
(4)紫外线(1)波长范围在 之间，不能引起人的视觉.(2)具有 的能量，应用于灭菌消毒，具有较强的 效应，用来激发荧光物质发光.
危害：使皮肤老化产生皱纹、产生斑点、造成皮肤粗糙、造成皮肤炎、造成皮肤癌
(5)X射线和γ射线(1)X射线频率比紫外线 ，穿透力较 ，用来检查工业部件有无裂纹或气孔，医学上用于 .(2)γ射线频率比X射线还要高，具有 的能量，穿透力 ，医学上用来治疗癌症，工业上用于探测金属部件内部是否有缺陷.
X射线波长：10－8m --10－12m。
①特点：有较强的穿透能力。
②德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现。
1.按频率由小到大（波长由大到小）排列形成的电磁波谱是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。2.这些频率不同的电磁波本质是相同的。它们的行为服从共同的规律，但是他们产生的机理不同，因而具有不同的特性。在观察方法和应用上也有所不同： 红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感。 紫外线主要作用是化学作用，可用来杀菌和消毒。 X射线有较强的穿透本领，利用其穿透本领与物质的密度有关，对人体的透视和检查部件的缺陷。 γ射线的穿透本领更大，在工业和医学等领域有广泛的应用，如探伤，测厚或用γ刀进行手术。
关于电磁波谱的几点强调
电磁波的种类和应用归纳
电磁波是运动中的 ，各种各样的仪器能够探测到许许多多的电磁波，表明电磁波可以传递 .
电磁波具有能量，电磁波是一种物质。
例1、下列各组电磁波，按波长由长到短排列正确的是（ ）A.紫外线、可见光、红外线、 γ射线B.可见光、红外线、紫外线、 γ射线C. γ射线、红外线、紫外线、可见光D.红外线、可见光、紫外线、 γ射线
例2、(多选）下列关于红外线的说法中正确的是（　　）A、红外线的波长比紫外线短B、一切物体都会发射红外线C、可以利用红外线进行遥感D、微波炉利用红外线进行加热
能微波炉利用微波的热效应加热
例3、被誉为“神刀”的γ 刀在治疗脑肿瘤的时候不需要对患者实施麻醉，手术时间短。用γ 刀治疗脑肿瘤主要是利用了( )A. γ射线具有很强的穿透能力B. γ射线很强的电离能力C. γ射线具有很高的能量D. γ射线很容易绕过障碍物继续向前传播
波长最短的电磁波，不易发生衍射