人教版必修第三冊13.4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用課件（27張）

13.4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用一、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，其中有庫侖、安培、奧斯特、法拉第等人的奠基之功，更有他本人的創(chuàng)造性工作。在此基礎上，他最終建立了經(jīng)典電磁場理論。下面我們定性地介紹麥克斯韋關于電磁場的一些觀點。

在變化的磁場中放入一個閉合電路，電路里會產(chǎn)生感應電流。這是法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應現(xiàn)象。麥克斯韋進一步想到：既然產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生了電場。

既然變化的磁場能夠產(chǎn)生電場，那么，變化的電場能產(chǎn)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(chǎn)生磁場，即變化的電場產(chǎn)生磁場。二、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(chǎn)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。

我們熟悉聲波和水波，耳朵能夠聽到聲波是因為耳朵和聲源之間有空氣，水波的傳播則需要水?？諝狻⑺锹暡ê退▊鞑サ慕橘|。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！他還由此提出了光的電磁理論：光是以波動形式傳播的一種電磁振動。遺憾的是，麥克斯韋英年早逝，沒有看到科學實驗對電磁場理論的證實。把天才的預言變成世人公認的真理的人，是德國科學家赫茲。

1886年，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。三、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13.43）。在內有多少次波峰（或波谷）通過，波的頻率就是多少。水波不停地向遠方傳播，用來描述波傳播快圖13.43波長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×頻率

對于電磁波，有同樣的關系。如果用λ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c＝λf電磁波在真空中的速度c＝3×108m/s

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(chǎn)、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。四、電磁波的能量

法拉第用“力線”形象地描述了電磁場，麥克斯韋用數(shù)學語言表述了電磁場。但在當時，人們只把電磁場看作研究電磁現(xiàn)象的一種方法。赫茲通過實驗證實了電磁波的存在，這意味著，電磁場不僅僅是一種描述方式，而且是真正的物質存在。

生活中常用微波爐來加熱食物。食物中的水分子在微波的作用下熱運動加劇，內能增加，溫度升高。食物增加的能量是微波給它的?？梢?，電磁波具有能量。例如，光是一種電磁波——傳播著的電磁場，光具有能量。

除了可見光外，雖然我們看不到其他電磁波，卻能通過它們的能量而感覺到它們。播音員的聲音為什么能從電臺到達我們的收音機？因為電臺發(fā)射的電磁波在收音機的天線里感應出了電流，有電流就有能量。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。五、電磁波通信

隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展和智能的出現(xiàn)，負責通話的電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相互滲透、相互兼容，逐步整合成為統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡。移動的主要業(yè)務也已經(jīng)發(fā)展成為以互聯(lián)網(wǎng)為基礎的信息服務。人們可以通過接入互聯(lián)網(wǎng)的看電影、聊天、購物、查閱資料、視頻通話。這些信息都是通過電磁波來傳遞的。