電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用 課件-高二上學期物理人教版（2019）必修第三冊

電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用引入

電磁波為信息的傳遞插上了翅膀。廣播、電視、移動通信等通信方式，使古代人"順風耳、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?電磁場英國物理學家麥克斯韋系統(tǒng)地總結了人類直至19世紀中葉對電磁規(guī)律的研究成果，在此基礎上，他最終建立了經(jīng)典電磁場理論。

由法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應現(xiàn)象。麥克斯韋進一步想到∶既然產生了感應電流，一定是有了電場，它促使導體中的自由電荷做定向運動;即使在變化的磁場中沒有閉合電路，同樣會在空間產生電場。因此，麥克斯韋認為∶這個現(xiàn)象的實質是變化的磁場產生了電場。

既然變化的磁場能夠產生電場，那么，變化的電場能產生磁場嗎?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。他大膽地假設∶變化的電場就像導線中的電流一樣，會在空間產生磁場，即變化的電場產生磁場。

按照這個理論，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（electromagneticfield）。電磁波麥克斯韋推斷∶如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場，那么它就在空間引起周期性變化的磁場;這個變化的磁場又引起新的變化的電場，于是，變化的電場和變化的磁場交替產生，由近及遠地向周圍傳播。一個偉大的預言誕生了——空間可能存在電磁波(electromagneticwave)。電磁波的產生與傳播示意圖水波和聲波的傳播都離不開介質。與這些波不同，電磁波可以在真空中傳播，這是因為電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互"激發(fā)"那么，電磁波以多大的速度傳播?麥克斯韋推算出一個出人意料的答案∶電磁波的速度等于光速!1886年，德國科學家赫茲通過實驗捕捉到了電磁波，證實了麥克斯韋的電磁場理論，為無線電技術的發(fā)展開拓了道路。捕捉電磁波如圖１３．４—２，高壓發(fā)生器Ｇ上安裝兩根長約１ｍ、帶有放電電極的銅管Ａ、Ｂ，兩極的間隙約０．5ｃｍ，銅管構成發(fā)射天線。絕緣架上固定同樣的兩根銅管Ｃ、Ｄ作為接收天線，兩管成一直線，中間連按一個電流表。閉合高壓發(fā)生器G的電源，在兩個電極間產生放電火花。讓接收天線與發(fā)射天線平行，改變兩個天線的距離，觀察電流表示數(shù)的變化。電磁波譜在一列水波中，凸起的最高處叫作波峰;凹下的最低處叫作波谷。鄰近的兩個波峰（或波谷）的距離叫作波長（圖13.4-3）。在1s內有多少次波峰（或波谷）通過，波的頻率就是多少。水波不停地向遠方傳播，用來描述波傳播快慢的物理量叫作波速。波速、波長、頻率三者之間的關系是波速=波長x頻率對于電磁波，有同樣的關系。如果用

表示電磁波的波長，f表示它的頻率，那么，電磁波的波速c與λ、f的關系是電磁波在真空中的速度無線電波、紅外線、紫外線、X射線、γ射線，都是電磁波。可見光只是電磁波中的一小部分。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。不同電磁波由于具有不同的波長（或頻率），因此具有不同的特性。利用這些特性，電磁波在生產、生活中有廣泛的應用。電磁波在生產、生活中有廣泛的應用。例如，無線電波中的長波、中波、短波可以用于廣播及其他信號的傳輸，

微波可以用于衛(wèi)星通信、電視等的信號傳輸。

紅外線可以用來加熱理療，可見光讓我們看見這個世界，也可以用于通信。

紫外線可以消毒，

X射線片可以用于診斷病情，

γ射線可以摧毀病變的細胞電磁波的能量

實物粒子是物質存在的一種形式，場是物質存在的另一種形式，它們都是客觀存在的。場具有能量。我們有各種各樣的儀器，能夠探測到各種電磁波，所有這些都表明電磁波具有能量，電磁波是一種物質。電磁波通信

電磁波攜帶信息，既可以有線傳播，也可以無線傳播。構建衛(wèi)星寬帶通信網(wǎng)絡，可以使人們無論身處萬米高空的飛機，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，與家人視頻通話等。1.家用微波爐的微波頻率為2450MHz，它的波長是多少?2.變化的磁場和變化的電場形成不可分割的統(tǒng)一體——電磁場，它會由近及遠地向外傳播，它的傳播需要介質嗎?它傳播的速度