2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册13. 4电磁波的发现及应用 课件（23张PPT）

(共23张PPT)
电磁波的发现及应用
引入
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。
那么，电磁波是怎样发现的呢
电磁场
英国物理学家麦克斯韦系统地总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，在此基础上，他最终建立了经典电磁场理论。
由法拉第发现的电磁感应现象。麦克斯韦进一步想到∶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运动;即使在变化的磁场中没有闭合电路，同样会在空间产生电场。因此，麦克斯韦认为∶这个现象的实质是变化的磁场产生了电场。
既然变化的磁场能够产生电场，那么，变化的电场能产生磁场吗 麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场的对称之美。他大胆地假设∶变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。
按照这个理论，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（electromagnetic field）。
电磁波
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。一个伟大的预言诞生了—— 空间可能存在电磁波( electromagnetic wave)。
电磁波的产生与传播示意图
水波和声波的传播都离不开介质。与这些波不同，电磁波可以在真空中传播，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互"激发"
那么，电磁波以多大的速度传播 麦克斯韦推算出一个出人意料的答案∶电磁波的速度等于光速!
1886年，德国科学家赫兹通过实验捕捉到了电磁波，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。
捕捉电磁波
如图１３．４—２，高压发生器Ｇ上安装两根长约１ｍ、带有放电电极的铜管Ａ、Ｂ，两极的间隙约０．5ｃｍ，铜管构成发射天线。绝缘架上固定同样的两根铜管Ｃ、Ｄ作为接收天线，两管成一直线，中间连按一个电流表。
闭合高压发生器G的电源，在两个电极间产生放电火花。让接收天线与发射天线平行，改变两个天线的距离，观察电流表示数的变化。
电磁波谱
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（图13.4-3）。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。波速、波长、频率三者之间的关系是
波速=波长 x频率
对于电磁波，有同样的关系。如果用 表示电磁波的波长，f表示它的频率，那么，电磁波的波速c与λ、f的关系是
电磁波在真空中的速度
无线电波、红外线、
紫外线、X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。不同电磁波由于具有不同的波长（或频率），因此具有不同的特性。利用这些特性，电磁波在生产、生活中有广泛的应用。
电磁波在生产、生活中有广泛的应用。
例如，无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，
微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输。
红外线可以用来加热理疗，可见光让我们看见这个世界，也可以用于通信。
紫外线可以消毒，
X射线片可以用于诊断病情，
γ射线可以摧毁病变的细胞
电磁波的能量
实物粒子是物质存在的一种形式，场是物质存在的另一种形式，它们都是客观存在的。场具有能量。我们有各种各样的仪器，能够探测到各种电磁波，所有这些都表明电磁波具有能量，电磁波是一种物质。
电磁波通信
电磁波携带信息，既可以有线传播，也可以无线传播。构建卫星宽带通信网络，可以使人们无论身处万米高空的飞机，还是茫茫大海的轮船，甚至没有人烟的荒漠、深山、海岛，都能高速浏览网页，与家人视频通话等。
1.家用微波炉的微波频率为2450 MHz，它的波长是多少
2.变化的磁场和变化的电场形成不可分割的统一体——电磁场，它会由近及远地向外传播，它的传播需要介质吗 它传播的速度是多少
习题
3，已知天宫一号空间实验室轨道半径为6740 km，地球半径为6400 km，试计算航天员讲课的实时画面从天宫一号空间实验室发至地面接收站，最少需要多少时间
再 见