【高中物理】电磁波的发现及应用课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

KJKJ 夏津万隆高中物理夏津万隆高中物理电磁感应与电磁波初步第四节第四节 电磁波的发现及应用电磁波的发现及应用 复习引入讲授新课课堂小结随堂训练复习引入 1820年，奥斯特发现电流的磁效应，即电流可以产生磁场，电流对放入其中的磁体或电流会产生力的作用。安培安培分子电流假说，揭示了磁现象的本质：磁铁和电流的磁场本质上都是由运动的电荷产生的。安培对于电流的磁场分布安培定则（右手螺旋定则）（直线电流、通电螺线管）法拉第：电磁感应。当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就会产生感应电流。复习引入五类五类“磁生电磁生电”现象：现象：“磁生电磁生电”现象的本质现象的本质特征是：特征是：变化、运动变化、运动变化的电流变化的磁场运动的恒定电流运动的磁铁在磁场中运动的导体 法拉第的电磁感应定律：在变化的磁场中放入一个闭合回路，电路里会产生感应电流。电流产生的条件是电流产生的条件是什么？什么？既然产生了感应电流，一定是有了电场，它促使导体中的自由电荷既然产生了感应电流，一定是有了电场，它促使导体中的自由电荷做定向移动。做定向移动。也就是说：变化的磁场产生了电场也就是说：变化的磁场产生了电场注意：若无闭合回路，注意：若无闭合回路，也会产生电场，只是没也会产生电场，只是没有电流。有电流。麦克斯韦两个基本假设：麦克斯韦两个基本假设：1 1、变化的磁场能够在周围空间产生电场。、变化的磁场能够在周围空间产生电场。2 2、变化的电场能够在周围空间产生磁场。、变化的电场能够在周围空间产生磁场。电能生磁，磁也能生电；变化的磁场能产生电场，那变化的电场是否也能产生磁场呢？讲授新课讲授新课 麦克斯韦推断：如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么麦克斯韦推断：如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场。于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周的电场。于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播。围传播。变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。而这种变化的电磁场在空间中的传播称为电磁波。一的电磁场。而这种变化的电磁场在空间中的传播称为电磁波。BBEEEE 它既不是电场也不是磁场，它既不是电场也不是磁场，更不是电场和磁场的叠加，更不是电场和磁场的叠加，而是电场和磁场相互依赖，而是电场和磁场相互依赖，形成不可分割的整体。形成不可分割的整体。麦克斯韦麦克斯韦建立了第一个完整的建立了第一个完整的电磁理论电磁理论体系，不仅科学地体系，不仅科学地预言了电预言了电磁波的存在磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性。，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性。备注：备注：（1 1）均匀变化的电场（磁场）产生恒定的磁场（电场）均匀变化的电场（磁场）产生恒定的磁场（电场）（2 2）周期性变化的电场）周期性变化的电场(磁场）产生周期性变化的磁场（电场）磁场）产生周期性变化的磁场（电场）（3 3）稳定的磁场不产生电场，稳定的电场可以产生磁场。）稳定的磁场不产生电场，稳定的电场可以产生磁场。讲授新课讲授新课1.1.电磁波的传播：电磁波的传播：空气、水，是声波和水波传播的介质。电磁波可以在空气、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。真空中传播，不需要介质。2.2.电磁波的传播速度电磁波的传播速度：电磁波的传播速度等于光速电磁波的传播速度等于光速，光是以波动形式传，光是以波动形式传播的一种电磁振动播的一种电磁振动光是一种电磁波。光是一种电磁波。3.3.赫兹证实了赫兹证实了电磁波的预言：赫兹通过实验捕提到了电磁波，证实了麦电磁波的预言：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克斯韦的电磁场理论电磁波现象：现象：当感应圈两个金属球间有当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生一个火花跳过时，立刻产生一个交变交变电磁场电磁场，形成电磁波在空间传播，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出感应电动势，经过导线环时激发出感应电动势，使得导线环中也产生了使得导线环中也产生了火花火花。点击观看视频点击观看视频赫兹的电火花 在一列水波中，凸起的最高处叫作在一列水波中，凸起的最高处叫作波峰波峰;凹下的最低处叫作凹下的最低处叫作波谷波谷。邻。邻近的两个波峰（或波谷）的距离叫作近的两个波峰（或波谷）的距离叫作波长波长。在。在1s1s内有多少次波峰（或波内有多少次波峰（或波谷）通过，谷）通过，波的频率波的频率就是多少。水波不停地向远方传播，用来描述波传就是多少。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播快慢的物理量叫作波速波速。波的特性波的特性v波峰波峰波谷波谷电磁波谱电磁波谱波速、波长、频率的关系波速、波长、频率的关系 波速：波速：v v=/T T=f f（2 2）电磁波的频率由电磁波的频率由振源振源决定，同一电磁波在不同介质中传播，决定，同一电磁波在不同介质中传播，v v和和变化，变化，v v介介 c c；（1 1）电磁波可以在真空中传播速度等于光速电磁波可以在真空中传播速度等于光速c c=310=310 8 8m/sm/s；（4 4）电磁波具有波的电磁波具有波的共性共性，能发生反射、折，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象；射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象；（3 3）不同电磁波不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，在同一介质中传播，速度不同，f f越高，越高，v v越小；越小；f f越越低，低，v v越大；越大；电磁波的特性电磁波的特性 电磁波的频率范围很广。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、射线都是电磁波。可见光只是电磁波中的一小部分。按电磁波按电磁波的的波长或频率大小波长或频率大小的的顺序把它们排列起来顺序把它们排列起来,就是就是电磁波谱电磁波谱。电磁波谱（1 1）无线电波：）无线电波：波长大于波长大于1mm1mm，分为分为长波、中波、短波长波、中波、短波和和微波，微波，主要用于主要用于无线电通讯、无线电通讯、广播及其他信号传输广播及其他信号传输。（2 2）红外线：）红外线：波长比无线电波短，比可见光长，波长比无线电波短，比可见光长，所有所有的物体都在不停地发射红外线，的物体都在不停地发射红外线，主要用于主要用于遥感、加热遥感、加热；一切物体都发射红外线，温度高的的温度底的辐射红外线强。主；一切物体都发射红外线，温度高的的温度底的辐射红外线强。主要特点要特点热效应热效应，如红外遥感勘察地热、水源、火灾，收成、预报风暴寒潮、额温枪。，如红外遥感勘察地热、水源、火灾，收成、预报风暴寒潮、额温枪。（3 3）可见光：）可见光：分为分为红红、橙橙、黄黄、绿绿、青青、蓝蓝、紫紫七种，七种，视网膜感知；天空蓝色原因，视网膜感知；天空蓝色原因，被大气散射，傍晚阳光比较红的原因，阳光被吸收后剩下红光和橙光。被大气散射，傍晚阳光比较红的原因，阳光被吸收后剩下红光和橙光。电磁波谱（4 4）紫外线：）紫外线：波长在波长在400nm5nm400nm5nm，有较高的能量。可用于，有较高的能量。可用于灭菌消毒灭菌消毒，荧荧光效应光效应等；等；（5 5）X X射线：射线：波长比紫外线更短，有比紫外线更高的能量，有波长比紫外线更短，有比紫外线更高的能量，有较强的较强的穿透作用穿透作用，可用于透视、检查金属内部缺陷。，可用于透视、检查金属内部缺陷。（6 6）射线射线:波长比波长比X X射线更短，频率非常高。有很高的能量和射线更短，频率非常高。有很高的能量和很强的很强的穿透作用穿透作用，可用于检查金属内部缺陷。，可用于检查金属内部缺陷。电磁波谱 新生儿黄疸照蓝光是主要可以使孩子身体里未结合胆红素光异构化，新生儿黄疸照蓝光是主要可以使孩子身体里未结合胆红素光异构化，形成构象异构体和结构异构体。这些异构体是水溶性的，所以可以不经形成构象异构体和结构异构体。这些异构体是水溶性的，所以可以不经过肝脏的处理，直接通过胆汁和尿液的排出，这样可以使孩子体内过高过肝脏的处理，直接通过胆汁和尿液的排出，这样可以使孩子体内过高的胆红素更快的去排出体外，也就是达到退黄的目的。的胆红素更快的去排出体外，也就是达到退黄的目的。电磁波谱 美甲灯的光是紫外线，利用紫外线的特性进行光化反应、产品固化、杀菌消美甲灯的光是紫外线，利用紫外线的特性进行光化反应、产品固化、杀菌消毒、医疗检验等。能有良好的烘干杀菌消毒效果。能有良好的烘干杀菌消毒效果，毒、医疗检验等。能有良好的烘干杀菌消毒效果。能有良好的烘干杀菌消毒效果，一般一个美甲灯里有四支灯管，一般一个美甲灯里有四支灯管，9W9W一支，每一支，每6 6个月请定期更换灯管。个月请定期更换灯管。紫外线指的是电磁波谱中波长从紫外线指的是电磁波谱中波长从10nm400nm10nm400nm辐射的总称，不能引起人们的视辐射的总称，不能引起人们的视觉。觉。18011801年德国物理学家里特发现在日光光谱的紫端外侧一段能够使含有溴化银年德国物理学家里特发现在日光光谱的紫端外侧一段能够使含有溴化银的照相底片感光，因而发现了紫外线的存在。紫外线可以用来灭菌，过多的紫外的照相底片感光，因而发现了紫外线的存在。紫外线可以用来灭菌，过多的紫外线进入体内会对人体造成皮肤癌。线进入体内会对人体造成皮肤癌。电磁波谱1.1.电磁波具有能量电磁波具有能量2.2.电磁波是一种物质电磁波是一种物质3.3.光是一种电磁波，光具有能量光是一种电磁波，光具有能量4.4.电磁波携带信息，既可以有线传播，也可以无限传播。电磁波携带信息，既可以有线传播，也可以无限传播。电磁波的能量课堂小结电磁波的发现及应用电磁波的发现及应用1 1电磁场电磁场2 2电磁波电磁波3 3电磁波谱电磁波谱4 4电磁波的能量电磁波的能量 当堂检测当堂检测【典例典例1】按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（的是（）A A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场、恒定的磁场在周围产生恒定的电场B B、变化的磁场在周围产生变化的电场、变化的磁场在周围产生变化的电场C C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场D D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场【正确答案】【正确答案】D【典例典例2】下列各组电磁波，按波长由长到短下列各组电磁波，按波长由长到短排列正确的是（排列正确的是（）A.紫外线、可见光、红外线、紫外线、可见光、红外线、射线射线B.可见光、红外线、紫外线、可见光、红外线、紫外线、射线射线C.射线、红外线、紫外线、可见光射线、红外线、紫外线、可见光D.红外线、可见光、紫外线、红外线、可见光、紫外线、射线射线【正确答案】【正确答案】D当堂检测当堂检测【典例典例3】（多选）（多选）下列关于电磁波的说法中正确的是（）A.A.只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波B.B.电磁波传播需要介质C.C.停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在D.D.电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的【正确答案】【正确答案】CD点拨：点拨：如果电场（或磁场）是均匀变化的，产生的磁场（或电场）是如果电场（或磁场）是均匀变化的，产生的磁场（或电场）是恒定的，就不能产生新的电场（或磁场），也就不能产生电磁波。电恒定的，就不能产生新的电场（或磁场），也就不能产生电磁波。电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质。磁波不同于机械波，它的传播不需要介质。当堂检测当堂检测【典例典例4】电磁场理论预言了什么（）A.A.预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场B.B.预言了变化的电场能够在周围空间产生磁场C.C.预言了电磁波的存在,电磁波在真空中的传播速度为光速D.D.预言了电能够产生磁,磁能够产生电【正确答案】【正确答案】C当堂检测当堂检测【典例典例5】（多选）（多选）关于电磁波，下列说法中正确的是关于电磁波，下列说法中正确的是（）A A.均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，由产生处向远处传播形成均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波电磁波B B.振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波C C.电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方向互相垂直电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方向互相垂直D D.电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象【正确答案】【正确答案】BCD当堂检测当堂检测