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(共42张PPT)
13.4 电磁波的发现及应用
高中物理必修第三册课件
主讲老师：xxx
高中物理必修第三册
电磁场
电磁波
电磁波谱
电磁波的能量及通信
新课引入
01.
高中物理选择性必修第一册
古时用点燃烟火传递重要消息。白天施烟，夜间点火，台台相连——烽火台。
古时候人们信息交流很难，只有最紧急的事才会用到——八百里加急。
新课引入
02.
高中物理选择性必修第一册
为方便传递信息，在古代神话小说里就出现的"顺风耳和千里眼"。
新课引入
03.
高中物理选择性必修第一册
电视塔
如今，电磁波为信息的传递插上了翅膀。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。
移动通信基站
太空授课
电磁波是如何产生的呢
？
电磁场
第一部分
高中物理必修第三册
电磁学领域的大咖
01.
库仑
安培
奥斯特
法拉第
法拉第发现电磁感应的那年，一位科学巨星在英国爱丁堡诞生了，他就是——麦克斯韦。
高中物理必修第三册
麦克斯韦
02.
麦克斯韦是继法拉第之后，依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。
麦克斯韦（J.C.Maxwell,1831—1879)
英国物理学家
高中物理必修第三册
伟大的猜想
03.
电磁感应现象：在变化的磁场中放入一个闭合的导体回路，闭合导体回路中就产生感应电流。
电流
电荷的定向移动
电场
闭合导体回路
变化的磁场
麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。
高中物理必修第三册
深入思考
04.
思考：如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？
想象：线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？
总结：麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。
有电场、无电流
有
高中物理必修第三册
麦克斯韦的假设
05.
麦克斯韦经过反复思考提出假设：变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。
既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能在空间产生磁场？
高中物理必修第三册
电磁场
06.
变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。
B
B
E
E
E
E
它既不是电场也不是磁场，更不是电场和磁场的叠加，而是电场和磁场相互依赖，形成不可分割的整体。
电磁波
第二部分
高中物理必修第三册
天才的预言
01.
变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播。
变化
的电场
变化
的磁场
变化
的电场
新的电场和磁场
空间可能存在电磁波
高中物理必修第三册
赫兹的实验
02.
1886年，赫兹通过实验捕提到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路。
高中物理必修第三册
赫兹的电火花
03.
现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生一个交变电磁场，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。
高中物理必修第三册
高中物理必修第三册
赫兹的电火花
05.
微弱的电火花闪烁着麦克斯韦理论的光辉，赫兹向全世界宣告：电磁波发现了。
高中物理必修第三册
捕捉电磁波
06.
高中物理必修第三册
电磁波的形成示意图
07.
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
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。 E⊥B ⊥V
高中物理必修第三册
电磁波的传播
08.
空气、水，是声波和水波传播的介质。电磁波可以在真空中传播，不需要介质。
高中物理必修第三册
电磁波的传播
09.
高中物理必修第三册
电磁波的传播速度
10.
电磁波的传播速度等于光速，光是以波动形式传播的一种电磁振动，即光是一种电磁波。
电磁波谱
第三部分
高中物理必修第三册
波的特性
01.
在一列水波中，凸起的最高处叫作波峰;凹下的最低处叫作波谷。邻近的两个波峰（或波谷）的距离叫作波长。在1s内有多少次波峰（或波谷）通过，波的频率就是多少。水波不停地向远方传播，用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。
高中物理必修第三册
波长、波速与频率
02.
v
λ
波峰
波谷
波速：v=λ/T=λf
高中物理必修第三册
电磁波的特点
03.
2.电磁波的频率由振源决定，同一电磁波在不同介质中传播，v和λ变化，v介1.电磁波可以在真空中传播速度等于光速c=3×10 8m/s；
4.电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象；
3.不同电磁波在同一介质中传播，速 度不同，f越高，v越小；f越低，v越大；
高中物理必修第三册
电磁波谱
04.
电磁波的频率范围很广。无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线都是电磁波。可见光只是电磁波中的一小部分。按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来,就是电磁波谱。
高中物理必修第三册
1.无线电波：波长大于1mm，分为长波、中波、短波和微波，主要用于无线电通讯；
2.红外线：波长比无线电波短，比可见光长，所有的物体都在不停地发射红外线，主要用于遥感、加热；
3.可见光：波长在700nm~400nm，分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种，可被视网膜感知；
电磁波谱
05.
高中物理必修第三册
电磁波谱
06.
4.紫外线：波长在400nm~5nm，有较高的能量。可用于灭菌消毒，荧光效应等；
5.X射线：波长比紫外线更短，有比紫外线更高的能量，有较强的穿透作用，可用于透视、检查金属内部缺陷。
6.γ射线:波长比X射线更短，频率非常高。有很高的能量和很强的穿透作用，可用于检查金属内部缺陷。
高中物理必修第三册
电磁波谱
05.
电磁波的能量
电磁波通信
第四部分
高中物理必修第三册
电磁波的能量
01.
1. 电磁波具有能量
2. 电磁波是一种物质
3. 光是一种电磁波，光具有能量
风扇
波导管
磁控管
控制面板
屏蔽网
门
赫兹通过实验证实了电磁波的存在,这意味着,电磁场不仅仅是一种描述方式,而且是真正的物质存在。
生活中常用微波炉来加热食物,食物增加的能量是微波给它的,可见,电磁波具有能量。
高中物理必修第三册
电磁波通信
02.
电磁波携带信息，既可以有线传播，也可以无线传播。
电信网、广播电视网、互联网、卫星宽带通信网络
高中物理必修第三册
电磁波通信
03.
万物互联的全新时代
总结提升
第四部分
课堂小结
高中物理必修第三册
电磁波的发现过程
“磁生电”
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
“电生磁”
2 . 变化的电场产生磁场
麦克斯韦预言了电磁波的存在预言光是一种电磁波
能量通信
1. 电磁波具有能量
2. 电磁波是一种物质
电磁波谱
波速：v=λ/T=λf
例题1
例题精选
01.
高中物理必修第三册
【参考答案：D】
使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波
A．是蓝光 B．波长比手机通信的电磁波长
C．在真空中的传播速度大小为340m/s D．能在真空中传播
例题2
例题精选
02.
高中物理必修第三册
【参考答案：B】
电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。《环境电磁波卫生标准》等法规规定：当电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不超过0.1W/m2时，对人体没有任何影响。某ZZZ办公区域内采用如图所示
的无线路由器，若它的电磁辐射功率是5.0W，则人体与该装置的安全
距离至少为（　　）
A．1.5m B．2.0m C．2.5m D．3.0m
例题3
例题精选
03.
高中物理必修第三册
【参考答案：C】
2024年4月12日消息，“中国天眼”的强大观测能力结合创新的分析方法，能够深入刻画宇宙间的神秘爆发信号，有望最终揭示其起源。如图所示是中国天眼FAST-500m口径球面射电望远镜，天眼接收的射电波工作波长在分米到米的范围，真空中的光速c=3×108m/s，下列说法正确的是（　　）
A．天眼接收的的射电波是电磁波，麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
B．天眼只能在白天晴朗的天气工作
C．天眼接收的射电波的频率区间为
D．天眼接收的电磁波是横波，电磁波的传播需要介质
例题4
例题精选
04.
高中物理必修第三册
【参考答案：C】
如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，国际计量大会将铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400nm~700nm，光速为3×108m/s，则（　　）
A．秒在国际单位制中是个导出单位
B．该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内
C．该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低
D．该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小
THANKS
谢谢观看

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