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第十三章 电磁感应与电磁波初步
第4节 电磁波的发现及应用
广播、电视、移动通信让“顺风耳、千里眼”成为现实。
电磁波是怎样发现的？
1. 说明麦克斯韦预言与赫兹实验的关系，认识理论和实验的作用。
2. 知道电磁波能在真空中传播，会运用波速、波长和频率的关系。
3. 按波长或频率顺序认识电磁波谱，联系实例说明主要应用。
4. 根据实验和生活实例，说明电磁波能传递能量与信息。
一、电磁波的发现
1. 追寻电与磁的联系
奥斯特发现电流的磁效应。法拉第发现电磁感应现象。
麦克斯韦在前人研究基础上，建立电磁场理论，预言电磁波的存在。
一、电磁波的发现
2. 变化的磁场产生电场
线圈中的磁通量变化时，出现感应电流。是什么使自由电荷做定向运动？
答案：变化的磁场产生电场，电场使导体中的自由电荷定向运动。
一、电磁波的发现
3. 变化的电场产生磁场
既然变化的磁场能产生电场，变化的电场能产生磁场吗？
答案：麦克斯韦提出，变化的电场也会产生磁场。
变化的电场和磁场相互联系，形成统一的电磁场。
一、电磁波的发现
4. 交替产生并向外传播
周期性变化的电场引起周期性变化的磁场，这个磁场又引起新的变化电场。
答案：变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播，形成电磁波。
一、电磁波的发现
5. 观察电火花实验
视频
观察发射端与接收端。接收端没有导线连接到电源，是否也有火花？
答案：发射端出现火花时，接收端也观察到火花。
一、电磁波的发现
6. 实验与理论相互检验
接收端的火花说明什么？
麦克斯韦和赫兹各作出了什么贡献？
答案：赫兹用实验证实电磁波的存在；麦克斯韦先从理论上预言电磁波。
一、电磁波的发现
7. 与声波、水波比较
声波、水波传播离不开介质。电磁波传播也需要介质吗？
电磁波可以在真空中传播，不需要介质。光也是一种电磁波。
二、电磁波谱
1. 认识波长、频率和波速
观察水波：相邻两个波峰之间的距离叫什么？
答案：波长。每秒通过的波峰数表示频率；波速描述传播快慢。
二、电磁波谱
2. 波长与频率怎样联系
波速等于波长乘以频率，电磁波也遵循这一关系。
真空中：
其中，波长单位为m，频率单位为Hz。
答案：真空中波速相同，频率越高，波长越短。
二、电磁波谱
3. 运用波速关系
家用微波炉的微波频率为2450 MHz，试计算它的波长。
答案：
二、电磁波谱
4. 按波长或频率排列
把电磁波按波长或频率大小顺序排列，就是电磁波谱。
波长由长到短：
无线电波 → 红外线 → 可见光 → 紫外线 → X射线 → γ射线
答案：沿上述顺序，频率逐渐增大；可见光只是其中一小部分。
二、电磁波谱
5. 无线电波与通信
广播、电视和卫星通信利用了电磁波的哪些作用？
答案：传递信息；微波可用于卫星通信、电视等信号传输。
二、电磁波谱
6. 紫外线与防护
电焊时辐射大量频率为的电磁波。
它属于哪一波段？为什么要戴专业防护头盔？
答案：，属于紫外线；须防止皮肤和眼睛受损。
二、电磁波谱
7. 特性与应用匹配
X光机、紫外线灯、红外理疗灯，分别利用哪些特性？
先配对，再说明选择理由。
答案：X射线的穿透能力；紫外线的杀菌作用；红外线的热效应。
三、能量与信息
1. 从微波炉加热观察
食物放入微波炉后温度升高。
食物增加的能量从哪里来？
答案：微波使食物中的水分子热运动加剧，食物内能增加；电磁波具有能量。
三、能量与信息
2. 电磁场是客观存在的
除可见光外，其他电磁波虽看不见，却能被仪器探测。
这说明电磁场只是描述工具吗？
答案：不是。电磁场具有能量，是客观存在的物质。
三、能量与信息
3. 有线传播与无线传播
手机可用于通话、浏览资料和视频交流。
这些信息怎样到达远处？
答案：由电磁波携带信息，既可有线传播，也可无线传播。
1.（多选）关于麦克斯韦的电磁场理论及其成就，下列说法正确的是（ ）
A.变化的电场可以产生磁场
B.变化的磁场可以产生电场
C.证实了电磁波的存在
D.预见了真空中电磁波的传播速度大于光速
答案：AB
2.下列各组电磁波，按波长由长到短排列正确的是（ ）
A.紫外线、可见光、红外线、γ射线
B.可见光、红外线、紫外线、γ射线
C.γ射线、红外线、紫外线、可见光
D.红外线、可见光、紫外线、γ射线
答案：D
3.关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（ ）
A.电磁炉是利用电磁波来工作的
B.微波炉利用电磁波的能量煮熟食物
C.雷达利用电磁波的反射侦测目标
D.夜视仪利用红外线帮助人们在夜间看见物体
答案：A
4.（多选）关于电磁场和电磁波的正确说法是（ ）
A.电场和磁场总是相互联系的，统称为电磁场
B.电磁场由近向远处传播就是电磁波
C.电磁波传播速度总是
D.电磁波可以在真空中传播
答案：BD
电磁场 → 电磁波
变化的电场、磁场交替产生；可在真空中传播；光也是电磁波。
波速、波长、频率：
电磁波谱；电磁波具有能量；电磁波携带信息。

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