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高中物理教科版（2019）选择性必修第二册
第四章 电磁振荡与电磁波
第2节 电磁波
2.通信卫星、微波炉、安检设备等都要利用电磁波，电磁波已经与现代生活密不可分。
那么电磁波是什么？它是怎样产生的？它有什么性质？
1.电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去。
1.知道电磁波的概念。初步了解电磁场是物质的一种形式。会解释电磁波的发射与接收。
2.体会赫兹实验证明电磁波存在的重大意义。
3.了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献。
1.麦克斯韦电磁理论的两个基本假设
(1)变化的磁场产生电场
变化的磁场产生电场
麦克斯韦的观点：电路里有感应电流产生，一定是变化的磁场产生了电场，闭合电路中的自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。
注意：这种电场的电场线是闭合的（涡旋电场）
①恒定的磁场不产生电场 ②均匀变化的磁场产生恒定的电场
③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场
④非均匀变化的磁场产生变化的电场
E
t
O
B
t
O
t
B
O
E
O
t
正弦曲线
振荡磁场
振荡电场
E与B频率相同
(1)变化的磁场产生电场
(2)变化的电场产生磁场
变化的电场产生磁场
将小灯泡连接到电源上，构成闭合回路；当开关
闭合时，小灯泡会发光
将金属环与小灯泡连接，构成闭合回路；当金属环穿过螺线管的磁场时，金属环连接的小灯泡会发光
(2)变化的电场产生磁场
麦克斯韦认为变化的电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场。
①恒定的电场不产生磁场
②均匀变化的电场产生恒定的磁场
③周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场
④非均匀变化的电场产生变化的磁场
(1)均匀变化的磁场产生恒定的电场；
均匀变化的电场产生恒定的磁场.
B
t
E
t
E
t
B
t
理解
(2)周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场又会产生周期性变化的磁场.
B
t
E
t
如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。
B
B
E
E
E
E
2.电磁波
变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。
2.电磁波
（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波。
（2）电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，c=3×108m/s。
（3）电磁波的传播不需要介质。
（4）电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、和偏振等现象。
（光是电磁波）
（5）电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。
当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波。
3.赫兹实验证明了电磁波的存在
1.实验现象：
当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。
2.现象解释：
当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生了一个交变电磁场，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。
3.实验结论：赫兹实验证实了电磁波的存在。
4.实验意义：证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。
5.赫兹的其他实验成果：赫兹通过一系列实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度，证实了麦克斯韦的电磁场理论。
电磁波 机械波
不同点
相同点 在真空或介质中均可传播
有介质才能传播
波速度由介质决定
传播速度与介质和频率有关（频率越高的电磁波在同一种介质中的传播速度越小）
都会发生折射、反射、衍射、干涉现象
υ ＝λ·f，都是周期性的，都是传播能量的过程
电磁波和机械波的异同
非均匀变
化的磁场
变化电场
若是均匀变化
稳定磁场
不再激发
若非均匀变化
变化磁场
若是均匀变化
稳定电场
若非均匀变化
激发
激发
激发
激发
4.拓展学习
麦克斯韦1831年6月出生于英国爱丁堡，他的父亲原是律师，但他的主要兴趣是在制作各种机械和研究科学问题，他这种对科学的强烈爱好，对麦克斯韦一生有深刻的影响。
4.拓展学习
赫兹，德国物理学家，于1888年首先证实了电磁波的存在。并对电磁学有很大的贡献，故频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。
赫兹是一个短命的物理学家。他于1894年逝世时，年仅37岁，这无疑是物理学界的巨大损失。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世，进行科学研究不足15年，然而却建立了永垂青史的功绩。　　
A
1.下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．要有效发射电磁波，振荡电路要有足够高的振荡频率
B．只要有变化的电场和磁场，就能产生电磁波
C．利用电磁波不能传递信号和能量
D．电磁波在空气中不能传播
2.在物理学理论建立的过程中，有许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是( )
A.安培首先引入电场线和磁感线
B.库仑提出了库仑定律，并最早用实验测得元电荷e的数值
C.法拉第提出了分子电流假说，并在磁场与电流的相互作用方面做出了杰出的贡献
D.麦克斯韦建立了经典电磁场理论
D
3.关于电磁波和机械波，下列说法正确的是( )
A.电磁波是纵波，而机械波既有横波又有纵波
B.机械波和电磁波在传播时都需要介质
C.机械波的能量由振幅决定，而电磁波的能量由频率决定
D.当机械波或电磁波从空气中进入水中时，频率不变，波长和波速都变小
C
4.根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是( )
A.变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是变化的
B.变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）一定是稳定的
C.周期性变化的电场（或磁场）产生的磁场（或电场）不一定是周期性变化的
D.周期性变化的电场（或磁场）一定可以产生电磁波
D
5.19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，精辟地揭示了电场与磁场之间的联系，预言了电磁波的存在。在闭合金属线圈中通入以下不同的电流，能产生电磁波的是（ ）
A． B．
C． D．
B
电磁场
麦克斯韦：预言了电磁波的存在；预言光是一种电磁波
电磁波
赫兹检测到了电磁波，测出电磁波波速等于光速。
麦克斯韦猜想与假设：
1 . 变化的磁场产生电场
2 . 变化的电场产生磁场
变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。

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