電磁波的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用課件-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

新人教版必修三第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步

第四節(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用新課引入如今，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(fēng)耳、千里眼”的夢想變成了現(xiàn)實移動通信基站太空授課那么，電磁波是怎樣發(fā)現(xiàn)的呢?歷史足跡——電磁學(xué)領(lǐng)域的大咖庫侖安培奧斯特法拉第法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的那年，一位科學(xué)巨星在英國愛丁堡誕生了，他就是——麥克斯韋。學(xué)習(xí)任務(wù)一：電磁場麥克斯韋（J.C.Maxwell,1831—1879)英國物理學(xué)家學(xué)習(xí)任務(wù)一：電磁場麥克斯韋是繼法拉第之后，依據(jù)庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的一系列發(fā)現(xiàn)和實驗成果，建立了第一個完整的電磁理論體系，不僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)的統(tǒng)一性，完成了物理學(xué)的又一次大綜合。電流電荷的定向移動電場閉合導(dǎo)體回路變化的磁場麥克斯韋認(rèn)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)電流麥克斯韋的觀點1學(xué)習(xí)任務(wù)一：電磁場

既然變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場，那么，變化的電場能不能在空間產(chǎn)生磁場？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。

麥克斯韋的觀點2麥克斯韋經(jīng)過反復(fù)思考提出假設(shè)：變化的電場也相當(dāng)于一種電流，也在空間產(chǎn)生磁場，即變化的電場在空間產(chǎn)生磁場。學(xué)習(xí)任務(wù)一：電磁場BBEEEE變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的，它們形成一個不可分離的統(tǒng)一場，這就是電磁場。它既不是電場也不是磁場，更不是電場和磁場的疊加，而是電場和磁場相互依賴，形成不可分割的整體。學(xué)習(xí)任務(wù)一：電磁場

不均勻變化的電場會產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場又會產(chǎn)生變化電場……于是，變化的電場和變化磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地傳播。根據(jù)以上兩個基本論點，麥克斯韋進一步推斷：學(xué)習(xí)任務(wù)二：電磁波

空氣、水，是聲波和水波傳播的介質(zhì)。電磁波可以在真空中傳播，不需要介質(zhì)。電磁波的傳播速度等于光速，光是以波動形式傳播的一種電磁振動，即光是一種電磁波。電磁波可以在真空中傳播速度等于光速c=3×108m/s學(xué)習(xí)任務(wù)二：電磁波赫茲證實了電磁波的預(yù)言

1886年，赫茲通過實驗捕提到了電磁波，證實了麥克斯韋的電磁場理論，為無線電技術(shù)的發(fā)展開拓了道路。學(xué)習(xí)任務(wù)二：電磁波學(xué)習(xí)任務(wù)二：電磁波做一做c=λf其中，電磁波在真空中的速度c=3.0×108m/s電磁波中的電場和磁場互相垂直，電磁波在與二者均垂直的方向傳播,所以電磁波是橫波。電磁波也會發(fā)生反射、折射、干涉、衍射、和偏振等現(xiàn)象。學(xué)習(xí)任務(wù)三：電磁波譜電磁波的頻率范圍很廣。無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線都是電磁波?？梢姽庵皇请姶挪ㄖ械囊恍〔糠?。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。學(xué)習(xí)任務(wù)三：電磁波譜（1）無線電波：波長大于1mm，分為長波、中波、短波和微波，主要用于無線電通訊；（2）紅外線：波長比無線電波短，比可見光長，所有的物體都在不停地發(fā)射紅外線，主要用于遙感、加熱；（3）可見光：波長在700nm~400nm，分為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種，可被視網(wǎng)膜感知；（4）紫外線：波長在400nm~5nm，有較高的能量。可用于滅菌消毒，熒光效應(yīng)等；（5）X射線：波長比紫外線更短，有比紫外線更高的能量，有較強的穿透作用，可用于透視、檢查金屬內(nèi)部缺陷。（6）γ射線:波長比X射線更短，頻率非常高。有很高的能量和很強的穿透作用，可用于檢查金屬內(nèi)部缺陷。學(xué)習(xí)任務(wù)三：電磁波譜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(zhì)存在。我們用微波爐加熱食物說明電磁波具有能量；光是一種電磁波，同時光具有能量；收音機收到電臺的電磁波，感應(yīng)出了電流，說明電磁波具有能量。所有這些都表明電磁波具有能量，電磁波是一種物質(zhì)。學(xué)習(xí)任務(wù)四：電磁波的能量

電磁波攜帶的信息，既可以有線傳播，也可以無線傳播。構(gòu)建衛(wèi)星寬帶通信網(wǎng)絡(luò)，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。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和智能手機的出現(xiàn)，負(fù)責(zé)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(luò)。移動電話的主要業(yè)務(wù)也已經(jīng)發(fā)展成為以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的信息服務(wù)。人們可以通過接入互聯(lián)網(wǎng)的手機看電影、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。學(xué)習(xí)任務(wù)五：電磁波通信當(dāng)堂達標(biāo)檢測【詳解】根據(jù)波長公式得，解得

1．家用微波爐的微波頻率為，它的波長是多少？當(dāng)堂達標(biāo)檢測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(yuǎn)地向外傳播，它的傳播需要介質(zhì)嗎？它傳播的速度是多少？【詳解】依據(jù)電磁波的產(chǎn)生原理可以知道，變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生形成不可分割的統(tǒng)一體，稱為電磁場，它會由近及遠(yuǎn)地向外傳播，它的傳播不需要介質(zhì)，它傳播的速度與光速相同即為。當(dāng)堂達標(biāo)檢測

【詳解】根據(jù)運動公式得

3．中國航天員在天宮一號上成功進行了太空授課（如圖）。已知天宮一號空間實驗室軌道半徑為，地球半徑為，試計算航天員講課的實時畫面從天宮一號空間實驗室發(fā)至地面接收站，最少需要多少時間？當(dāng)堂達標(biāo)檢測4．電焊作業(yè)時，會產(chǎn)生對人體有害的電焊弧光。焊接電弧溫度在時，輻射出大量頻率為的電磁波。根據(jù)波長判斷，它屬于哪種電磁波？電焊工人作業(yè)時，需要佩戴專業(yè)的防護頭盔（如圖），