高中物理第二冊電磁波（備課資料）

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精●備課資料一、赫茲生平(HeinrichRudolfHertz1857~1894）赫茲是德國物理學家，1857年2月22日出生于漢堡。在求學時代，他就被光學和力學實驗所吸引.1878年轉(zhuǎn)入柏林大學，1879年在物理競賽中成績出眾,獲金質(zhì)獎?wù)?，第二年獲博士學位，當了亥姆霍茲的助手.1885年任卡爾斯魯高等工業(yè)學院物理學教授，1889年接替克勞修斯任波恩大學理論物理學教授,同年當選為柏林科學院通訊院士。赫茲在物理學上最主要的貢獻是用實驗成功地證明了電磁波的存在,并且完善了麥克斯韋的電磁場理論。1888年10月，赫茲在卡爾斯魯高等工業(yè)學院物理實驗室用放電線圈做火花放電實驗，偶然發(fā)現(xiàn)和放電線圈靠得很近的另一個開口的絕緣線圈中有電火花跳過.這引起了他的注意，立即想起以前亥姆霍茲曾提出讓他研究驗證麥克斯韋電磁場理論的問題.他設(shè)計了一個裝置來進行實驗.他在感應圈C的兩個電極上各接一根30cm長的銅棒A、B，每根銅棒一頭各接一個黃銅小球，另一頭接邊長為40cm的正方形黃銅板，讓兩個黃銅小球相對著，組成發(fā)生器.當通電時，發(fā)生器的銅球間產(chǎn)生高頻振蕩火花.另外，他用一段導線彎成環(huán)狀,兩端各接一個銅球作為檢波器（如上圖)，檢波器距離電磁波發(fā)生器10m。發(fā)生器的兩個銅球間產(chǎn)生電火花時,他在檢波器的兩個銅球間隙也看到了電火花.赫茲用這樣簡單的儀器成功地證明了電磁波的存在.赫茲的實驗報告轟動了科學界.之后,赫茲又設(shè)計實驗，利用一塊鋅板反射電磁波，并利用入射波和反射波疊加后產(chǎn)生的駐波波長和發(fā)生器振蕩頻率計算出電磁波的波速.最后的計算結(jié)果與麥克斯韋預料的完全相同——等于光速.赫茲還通過實驗確認電磁波是橫波，具有光波的一切特征：能產(chǎn)生反射、折射、衍射、干涉和有偏振性,從而全面驗證了光的電磁理論的正確性。1890年以后，赫茲整理了麥克斯韋的理論,進一步完善了麥克斯韋方程組,使其更加優(yōu)美、對稱,成為麥克斯韋方程組的現(xiàn)代形式.赫茲還首先發(fā)現(xiàn)了光電效應現(xiàn)象，這一發(fā)現(xiàn)后來成為愛因斯坦建立光量子理論的實驗基礎(chǔ).赫茲因骨癌于1894年元旦過早地逝世,年僅37歲。他的導師亥姆霍茲贊揚他“才華橫溢、性格堅毅，用自己短暫的一生解決了一個世紀以來許多科學家所沒有解決的一系列重要的問題"。赫茲的實驗為無線電技術(shù)的發(fā)展開辟了新的道路，他被譽為無線電通訊的先軀。后人為了紀念他,用他的名字命名頻率的單位?！?摘自《中學物理課本中的科學家》二、說長道短電磁波自從電被人類發(fā)明以后,我們的生活就發(fā)生了日新月異的變化,電為人類造福，也促進了社會的進步，我們每天都生活在它的環(huán)境之中.電腦、電話、微波爐、洗衣機、冰箱、電視、空調(diào)…所有這些電器都是利用電磁波的特性而制造的.那么什么是電磁波呢？電磁波是一種無色、無味、無形、穿透力極強的物質(zhì)，它是通過電流產(chǎn)生的電場和磁場的相互作用形成的,在空中以光速傳播。各種波長的電波、可見光、紫外線、X射線和伽瑪射線，都是電磁波.電磁波據(jù)認為從宇宙之初就存在，陽光和閃電都能產(chǎn)生電磁波，但是對它的存在和特性的科學理解卻是19世紀初發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象時,才證實了電磁波的存在。1895年,當無線電波的發(fā)明使大西洋兩岸成功地進行了電信號傳送后，各國便紛紛設(shè)立自己的無線通訊系統(tǒng)，這種革命性的信息傳送方式很快風靡世界.如今,電磁波作為物質(zhì)能量和信息的載體被廣泛地應用到工業(yè)、交通、醫(yī)療、通訊等各行各業(yè).無疑電磁波在社會的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。醫(yī)療上，利用電磁波的穿透能力強，傳播速度快的特性制造各種醫(yī)療設(shè)備進行信息和能量的傳送以及病體的診斷、透視和治療,例如:近年來在放射性醫(yī)學中,利用電磁波代替手術(shù)刀進行腦顱手術(shù),它是通過γ射線聚焦，連續(xù)大劑量照射預選病灶，使成束的γ射線具有很強的殺傷力,一次性摧毀病灶組織達到治療效果，并且這種手術(shù)具有不開刀、不流血、無痛苦的特點，為世界放射性醫(yī)學做出了新貢獻.80年代，電磁波被更加廣泛地應用到無線通訊系統(tǒng)，使城市中高聳的電視發(fā)射塔、無線電發(fā)射塔、高壓輸配電系統(tǒng)、各種差轉(zhuǎn)臺參差錯落,林林總總,使通訊業(yè)達到鼎盛時期.一時間,傳呼機、大哥大風行一時，真可謂“海內(nèi)存知己，天涯若比鄰”，大大地方便了彼此的聯(lián)系與溝通。電磁波引起社會發(fā)生重大變革給人類帶來舒適與方便，同時也帶來煩惱與不安，正如工業(yè)革命帶來煙塵彌漫的工業(yè)污染，原子時代各種輻射病的陰影在人們心里蔓延一樣，電子時代的產(chǎn)物電磁波亦導致一種新型污染-—電磁波污染.電磁波污染不僅給人類生存環(huán)境造成影響，同時對人體健康也造成威脅.那么什么是電磁污染呢?你見過電磁污染現(xiàn)象嗎？電磁污染主要是家用電器、電動工具和電動機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的火花和各種開關(guān)、控制器、保護器形成的。例如，聽眾正在聆聽電臺播放的抒情歌曲,頃刻間嚦嚦聲、喀喀聲混雜其中;觀眾正興致勃勃地觀賞電視節(jié)目，屏幕上突然雪花點飄飄，波浪紋起伏，影視圖像模糊不清，令人掃興。諸如上述現(xiàn)象都是我們生活中經(jīng)常感受到的電磁波干擾。常坐飛機的人都知道,在飛機飛行過程中禁止使用手機、電腦、游戲機等無線通信設(shè)施，以防一些無序的電磁波影響航空導航通信.難道這些看不見的電磁波真的那么要命嗎?是的，千萬別小看這些電磁波，它們的能量驚人.近年來,由于無線通信業(yè)的發(fā)展,各種發(fā)射塔使得空中電波擁擠不堪，嚴重影響了各方面的正常業(yè)務(wù)。從1996年9月份開始，北京首都機場1.30MHz以上的航空專用通信頻率全部遭到尋呼臺干擾的事件屢屢發(fā)生，1996年12月20日上午8時15分，航空對空頻道受到嚴重干擾，10架飛機不得不在空中盤旋等待，致使出港飛機不得不拉開5分鐘到15分鐘的飛行時間.同樣的事件也頻頻在全國其他地方發(fā)生。在人們習慣認為天高任鳥飛的地方，電磁波干擾竟給我們帶來如此大的危害。科學研究和事實表明,電磁波對人體也有極大危害:——使人體熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)失調(diào)，對心腦血管疾病起著推波助瀾的作用；-—擾亂人體自然節(jié)律,引起頭痛、失眠、健忘等神經(jīng)衰弱癥狀;-—導致人體染色體異常，免疫能力下降,誘發(fā)基因突變。電磁波干擾的傳播途徑有兩種:一種是電流沿著電源線傳播而引起的傳導干擾；另一種是電磁波發(fā)射源向周圍空間發(fā)射導致的輻射干擾.為了防止和抑制電磁干擾，目前主