(共25张PPT)
3．1 麦克斯韦的电磁场理论
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
3.1
课前自主学案
课标定位
课标定位
学习目标：1.了解法拉第提出的“力线”和“场”的概念．
2．知道麦克斯韦电磁场理论的两大支柱是什么．
重点难点：麦克斯韦电磁场理论．
课前自主学案
一、法拉第的贡献
法拉第创造性地用_________和_________的概念来描述电荷之间、磁体之间以及电与磁之间的相互作用．“场”的概念是牛顿时代以来在物理学概念方面最重要的变革，也使人们对物质概念的认识提升到一个新的高度，即物质的存在有两种形态：一种是分子、原子等_________，另一种是___________．
“力线”
“场”
实物
场
二、电磁场理论的两大支柱
1．变化的磁场产生电场
在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里会产生感应电流，其实质是变化的磁场在它周围空间产生了电场，电路中的自由电荷在电场力作用下做定向移动，形成了感应电流，即使在变化的磁场周围没有闭合电路，同样产生电场，如图3－1－1所示．
图3－1－1
2．变化的电场产生磁场
变化的磁场产生电场，麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，他大胆假设：变化的电场会在空间产生磁场，如图3－1－2所示．
图3－1－2
3．电磁场理论——伟大的丰碑
电磁场理论的大意是：均匀变化的磁(电)场产生_______的电(磁)场，不均匀变化的磁(电)场产生________的电(磁)场．
麦克斯韦认为，不均匀变化的磁场和电场相互耦连，形成不可分离的统一的_________．变化的电场会在周围的空间产生变化的磁场，这个变化的
稳定
变化
电磁场
磁场又会在较远的空间产生变化的电场．电场与磁场相互激发，由_____及_____地向周围空间传播，从而在理论上预言了电磁波的存在．
麦克斯韦从他的电磁场方程组得到：电场和磁场的方向_____________并且都_______于传播的方向，即电磁波是_____波；电磁波在真空中传播的速度恰好等于_______，即v ＝3.0×108m/s.
近
远
相互垂直
垂直
横
光速
核心要点突破
一、对麦克斯韦电磁场理论的理解
对于麦克斯韦电磁场理论不仅要知道“变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场”，而且要进一步知道：均匀变化的磁场产生稳定的电场，稳定的电场不再产生磁场；均匀变化的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场不再产生电场；周期性变化的磁场产生同周期变化的电场；周期性变化的电场产生同周期变化的磁场．
二、变化的磁场产生的电场与静电场有何区别
变化的磁场所产生的电场能使自由电荷定向移动形成电流，源源不断地对运动电荷做功，使正电荷从低电势移到高电势，将其他形式的能转化为电能．而静电场力移动电荷做功，是将电能转化为其他形式的能，使正电荷从高电势移到低电势，所以变化磁场所产生的电场不是静电场．一个电荷在静电场中移动一周回到出发点过程静电场力做功为零，即静电场力的功与路径无关．
而变化的磁场产生的非静电场，对电荷的作用力做功与路径有关，沿闭合回路一周非静电场力做功不为零，非静电场的电场线是封闭曲线，因此非静电场又叫涡旋电场．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
下列关于麦克斯韦电磁场理论的说法中正确的是
( )
A．均匀变化的电场将产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场将产生均匀变化的电场
B．均匀变化的电场将产生稳定的磁场，均匀变化的磁场将产生稳定的电场
C．周期性变化的电场将产生同频率周期性变化的磁场，周期性变化的磁场将产生同频率周期性变化的电场
D．均匀变化的电场和磁场互相激发，将产生由近及远传播的电磁波
解析：选BC.由麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的磁(电)场将产生稳定的电(磁)场；周期性变化的磁(电)场产生同周期变化的电(磁)场；而均匀变化的磁(电)场产生稳定的电(磁)场，电磁场不再产生电磁波，电磁波不再传播．应选BC.
课堂互动讲练
例1
对麦克斯韦电磁场理论的理解
根据麦克斯韦的电磁场理论，下面几种说法中正确的有( )
A．在电场周围空间一定产生磁场
B．任何变化电场周围空间一定产生变化的磁场
C．均匀变化的电场周围空间能产生变化的磁场
D．周期性振荡的电场在其周围空间产生同频率的振荡磁场
【精讲精析】 由麦克斯韦电磁场理论可知，空间某处有变化的电场时，就会在其周围空间产生磁场．只有变化的电场周围才能产生磁场，所以选项A错误．如果电场的变化是均匀的，则产生的磁场是稳定的，B、C错误．而周期性变化的振荡电场在其周围空间将产生同频率的振荡磁场，D正确．
【答案】 D
【方法总结】 在理解麦克斯韦的电磁场理论时，要注意静电场不产生磁场，静磁场也不产生电场，还要注意根据电场(或磁场)的变化情况来确定所产生的是什么性质的磁场(或电场)．
变式训练1 根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．在电场的周围空间，一定存在着和它联系着的磁场
B．在变化的电场周围空间，一定存在着和它联系着的磁场
C．恒定电流在其周围不产生磁场
D．恒定电流周围存在着稳定的磁场
解析：选BD.电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运动电荷形成的电场)，稳定电场不产生磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应磁场，故B对，A错；恒定电流周围存在稳定磁场，磁场的方向可由安培定则判断，D对，C错．
电磁理论与力学的结合
例2
如图3－1－3所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动．若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球的带电量不变，那么( )
图3－1－3
A．小球对玻璃环的压力不断增大
B．小球受到的磁场力不断增大
C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动
D．磁场力对小球一直不做功
【自主解答】 因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的旋涡电场，对带正电的小球做功．由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向．在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动．
小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力N和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力．考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力N和洛伦兹力F不一定始终在增大．磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功．
【答案】 CD
【方法总结】 这是一道力、电综合题，其中许多物理量是相互关联又相互制约的，如变化的磁场产生电场，F电改变带电小球的运动状态，运动状态的改变又带来F洛的变化，继而又带来弹力N的变化，等等．
变式训练2 如图3－1－4所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处于竖直向下的磁场中．当磁场突然增大时，小球将( )
A．沿逆时针方向运动
B．沿顺时针方向运动
C．在原位置附近往复运动
D．仍然保持静止状态
图3－1－4
解析：选B.当磁场突然增大时，变化的磁场产生电场，根据楞次定律知感应电场方向为逆时针，带负电小球在电场力作用下沿顺时针方向运动．
知能优化训练
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3．2 电磁波的发现
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
3.2
课前自主学案
课标定位
课标定位
学习目标：1.知道赫兹实验以及它的重大意义．
2．知道什么是振荡电路和振荡电流以及LC回路中振荡电流的产生过程．
3．知道产生电磁振荡过程中，LC振荡电路中的能量转换情况．
4．知道什么样的电磁振荡和电路有利于向外发射电磁波．
5．知道电磁波的基本特点．
重点难点：LC电路产生的电磁振荡的周期和频率以及规律．
课前自主学案
一、电磁波预言的实现——赫兹实验
赫兹首先在实验中发现了_______，用事实证明了_________________理论的正确性．二、电磁振荡
1．电磁振荡的产生
(1)振荡电流和振荡电路
①振荡电流：大小和方向都做_____________迅速变化的电流．
②振荡电路：产生________________的电路．
③LC振荡电路：由________和_____________组成，是最简单的振荡电路．
电磁波
麦克斯韦电磁场
周期性
振荡电流
线圈L
电容器C
(2)电磁振荡的产生
①如图3－2－1所示，电容器充电完毕后，将开关S掷向b，这一瞬间，电容器开始放电，电路中没有电流，此时电容器里______最强，电路里的能量全部以__________的形式储存在电容器的电场中．
图3－2－1
电场
电场能
②电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，此过程中，电容器极板上的_________逐渐减小，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为____________，振荡电流逐渐增大，直到放电完毕，电流达到最大．
电荷
磁场能
③电容器放电完毕时，由于线圈的_______作用，电流保持原来的方向逐渐减小，电容器将进行反向充电，此过程中，线圈的_______逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，直到充电完毕，电流减小为零．
自感
磁场
2．电磁振荡的周期和频率
(1)周期：电磁振荡完成_________________需要的时间．
(2)频率：1 s内完成的周期性变化的________．
(3)说明：如果没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的周期和频率叫振荡电路的__________和____________，简称振荡电路的周期和频率．
一次周期性变化
次数
固有周期
固有频率
3．LC电路的周期(频率)的决定因素
电容越大，线圈的自感系数越大时，电容器充、放电的时间越长，LC电路振荡的周期就越大，理论分析表明，LC电路的周期T与自感系数L、电容C的关系式是______________，所以其振荡的频率______________.可见，用可变电容器或可变电感线圈组成电路，就可以根据需要改变振荡电路的周期和频率．
三、电磁波的发射
如图3－2－2所示是发射无线电波的装置，虚线框内是发射无线电波的_______电路，其中①是_______ ，②是_______ ；振荡器产生的高频振荡电流通过L2与L1的_______作用，使L1中产生同频率的高频振荡电流，在虚线框内电路中激发出无线电波，向周围空间发射．
开放
天线
地线
互感
图3－2－2
能量
核心要点突破
一、电磁振荡过程分析
已充电的电容器刚要放电的瞬间，电路里没有电流，电容器两极板上的电荷量最多，此时电场能最强，磁场能最弱．电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电压逐渐减少，到放电完毕的瞬间，电容器极板上没有电荷，放电电流达到最大值，在这个过程中，电容器里的电场能逐渐减弱，磁场能逐渐增强，到放电完毕的瞬间，电场能全部转化为磁场能．
在电磁振荡过程中，电容器极板上的电荷量、电路中的电流、电容器里的电场强度、线圈里的磁感应强度都随时间做周期性变化，电场能与磁场能发生周期性的相互转化，如图3－2－3所示．
图3－2－3
二、LC振荡电路一个周期内的几个特别状态
振荡电路的状态
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图3－2－4所示．现规定过P点向右的电流为正，则( )
A．0.5 s至1 s时间内，电容器充电
B．0.5 s至1 s时间内，电容器上极板带的是正电
C．1 s至1.5 s时间内，磁场能正在转化为电场能
D．1 s至1.5 s时间内，Q点的电势比P点的电势高
图3－2－4
解析：选AD.由振荡电路的图像可知，在0.5 s至1 s时间内，电流为正方向，且电流值正在减小，所以依题规定的电流正方向知，在0.5 s～1 s的时间内，LC回路中的电流是顺时针的，而且电容器C正在充电．由充电电流是由电容器C的负极板流出，流向正极板可知，在0.5 s～1 s的时间内电容器C的上极板带负电，下极板带正电，选项A正确，B错误．再由LC振荡电路图像知，在1 s至1.5 s时间
内，电流为负电流，且电流的值正在增大，由题所规定的电流正方向知，此时间内LC回路中的电流是逆时针的，即由Q点经电感L流向P点，所以Q点电势比P点高，而且由于电流值正在增大，所以电场能正在转化为磁场能，选项C错误，选项D正确．故选A、D.
四、电磁波与机械波的比较
机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性变化的物理量 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播途径 传播需要介质，波速与传播介质有关、与频率无关，可分为横波和纵波 传播不需要介质，在真空中波速总是等于光速，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关
产生 由质点(波源)的振动产生 由周期性变化的电流(电磁振荡)激发
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．电磁波与机械波相比较有( )
A．电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质
B．电磁波在任何介质中传播速率都相同，机械波在同一介质中传播速率都相同
C．电磁波与机械波都不能产生干涉
D．电磁波与机械波都能产生衍射
解析：选AD.电磁波与机械波都具有波的共性，都可以发生反射、折射、干涉、衍射等现象，但它们的性质是不同的，产生的方法也不一样．机械波是振动在介质中的传播过程，没有介质是不可能产生机械波的，但电磁波可以不需要介质，且在真空中传播的速度都是光速．在介质中机械波的波速由介质的性质决定，与频率无关，而电磁波在介质中的波速却和频率有关，两种波由一种介质进入另一种介质频率是不变的．故正确答案为A、D.
课堂互动讲练
例1
电磁振荡的动态分析
LC振荡电路中电容器两极板上的电压u随时间t变化的图像如图3－2－5所示，由图可知( )
A．在t1时刻，电路中的磁场能最小
B．从t1到t2，电路中的电流不断变小
C．从t2到t3，电容器极板上的带电荷量增多
D．在t4时刻，电容器中的电场能最小
图3－2－5
【精讲精析】 电磁振荡中，随振荡电流i同步变化的有磁感应强度B和磁场能；随电容器上电荷量q同步变化的有板间电压U、场强E和电场能．当其中一组量变大时，另一组量变小．
在t1时刻，电容器两端的电压最大，电场能最大，磁场最小，故A正确；从t1到t2，电容器两端的电压减小，电容器极板上带电荷量减小，因此电路中电流增大，故B错误；从t2到t3，电容器两端电压增大，因此带电荷量增加，故C正确；在t4时刻，电容器上电压为零，场强也为零，电场能最小，故D正确．
【答案】 ACD
【方法总结】 由于欧姆定律形成的思维定势，B选项中从t1到t2，电路中电压变小，误判电流也变小．注意LC电路与纯电阻电路的区别，在同一电阻上，U变大，i也变大；在LC电路上，U 变大，i反而变小．
变式训练1 某时刻LC振荡电路的状态如图3－2－6所示，则此时刻( )
A．振荡电流i在减小
B．振荡电流i在增大
C．电场能正在向磁场能变化
D．磁场能正在向电场能变化
图3－2－6
解析：选AD.由图中，上极板带正电荷，下极板带负电荷及电流的方向可判断出正电荷在向正极板聚集，说明电容器极板上电荷在增加，电容器正在充电．电容器充电的过程中电流减小，磁场能向电场能转化．正确选项为A、D.
电磁振荡的有关计算
例2
在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5 mH，电容C＝4 μF.
(1)该回路的周期多大？
(2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3s时，通过线圈的电流是增大还是减小，这时电容器是处在充电过程还是放电过程？
图3－2－7
【答案】 见自主解答
变式训练2 一个LC振荡电路能与波长为λ的电磁波发生电谐振，今若要接收波长为2λ的电磁波，保持线圈不变，则其电容应变为原来的__________倍．
答案：4
知能优化训练
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3．3 无线电通信
3．4 电磁波家族
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
3.4
课前自主学案
课标定位
课标定位
学习目标：1.了解无线电波的发射过程和振荡器、调制器的作用．
2．了解不同波长的电磁波的传播方式．
3．了解调谐、检波及无线电波的接收的基本原理．
4．了解我们生活中的无线电通信．
5．知道电磁波谱以及各组成部分，并且掌握不同电磁波的产生机理．
6．知道红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的主要作用．
重点难点：无线电波的发射和接收．
课前自主学案
一、无线电波的发射
发射电磁波是为了传递信号，将需要传递的信号加载在电磁波上，使电磁波随信号而改变叫做________，通常有两种方式，一种是使高频振荡的振幅随信号而改变叫做________，另一种是使高频振荡的频率随信号而改变叫做_________．
1．振荡器的作用：产生______________信号．
2．调制器的作用：把低频信号加载到高频信号上去．
调制
调幅
调频
等幅高频
二、电磁波的传播
无线电波通常有三种传播途径：地波、_______和___________．
1．地波：是沿________的表面空间传播的无线电波．在无线电技术中，通过采用地波的形式传播长波、中波和中短波．
2．天波：是靠大气层中____________的反射传播的无线电波．短波最适合采用天波的形式传播．
天波
空间波
地球
电离层之间
3．空间波：是像光束那样沿_______传播的无线电波，这种传播方式适用于超短波和微波通信，此外卫星中继通信，卫星电视转播等也主要是利用空间波作为传输途径．
三、电磁波的接收
1．电谐振现像：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，电磁波会使电路中产生最强的电流．与机械振动中的_________现像类似．
直线
共振
2．调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率电磁波，需要____________某一种特定的频率接收的过程．
3．调谐电路：能够进行调谐的接收电路．
4．检波：从高频载波中把音频信号“检”出来的过程，是调制的逆过程，也叫解调．
挑选出
四、无线电波在我们生活中
微波通信、________通信和_______通信为人类交流信息发挥着巨大的作用．随着__________和_______的发明，又实现了光纤通信．其特点是__________________、____________________．
因特网就是利用___________来交互信息．
卫星
光纤
激光器
光纤
能量损耗小
抗干扰能力强
光纤
五、电磁波谱
将各种电磁波按_______或频率的大小顺序排列起来，就构成了电磁波谱，通常人们按________将电磁波谱划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线六个波段．
六、电磁波家族成员的特性
1．可见光：进入人眼能引起_______的电磁波叫做可见光．若没有可见光，地球上的生物就难以生存，世界就不会丰富多彩．
波长
用途
视觉
2．红外线：波长比可见光中的红光的波长长，不能引起人的视觉，是不可见光；所有物体都在不停地辐射红外线，且温度越高，辐射的红外线越____，波长越____；红外线的主要作用是________．
3．紫外线：波长比可见光中的紫光波长还短，不能引起人的视觉；主要作用：_____________．
强
短
热效应
杀菌消毒
4．X射线(伦琴射线)：波长比紫外线的波长还______，高速电子流射到任何固体上都能产生X射线；作用是用于检查人体内部器官，金属探伤．
5．γ射线：是比X射线波长更短的电磁波，它的穿透能力强，能穿过几厘米厚的铝板或3 m厚的混凝土．
短
核心要点突破
一、有效向外发射电磁波振荡电路必须具有的特点
1．要有足够高的频率：发射电磁波的功率与振荡频率的四次方成正比．如果是低频信号，要用高频信号运载才能更有效地发射出去．
2．采用开放电路：使振荡电路的电磁场必须尽可能地分散到大的空间．天线和地线也可组成开放电路如图3－3－1所示．
由闭合电路变成开放电路
图3－3－1
二、电磁波的发射与调制
在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制．调制的装置见图3－3－2所示．
图3－3－2
1．调幅：使高频振荡的振幅随信号而改变叫调幅．调幅的作用见图3－3－3.(甲：声音信号的波形．乙：高频等幅振荡电流的波形．丙：经过调幅的高频振荡电流的波形．)
图3－3－3
2．调频：使高频振荡的频率随信号而改变叫调频．调频的作用见图3－3－4所示．(甲：声音信号的波形．乙：高频等幅振荡信号的波形．丙：经过调频的高频振荡电流的波形．)
图3－3－4
3．电磁波的发射方框图(如图3－3－5所示)
图3－3－5
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．下列对无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是( )
A．经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强
B．经过调制后的电磁波在空间传播得更快
C．经过调制后的电磁波在空间传播波长才能不变
D．经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的讯号传递过去
解析：选A.调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡上去，频率越高，传播信息能力越强，A对；电磁波在空气中以接近光速传播，B错；由v＝λf，知波长与波速和传播频率有关，C错．
三、无线电波的接收
1．电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振．
2．调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫调谐．能够调谐的接收电路叫调谐电路．调谐的方法一般是改变电路的L或C.
3．检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的波，叫检波．检波是调谐的逆过程，也叫解调．检波电路及作用见图3－3－6.(甲：检波前的高频调幅电流、乙：检波后的单向脉动电流、丙：流过耳机的音频电流)．
检波电路 检波作用
图3－3－6
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．图3－3－7甲为一个调谐接收电路，(a)、(b)、(c)为电路中的电流随时间变化的图像，则( )
A．i1是L1中的电流图像
B．i1是L2中的电流图像
C．i2是L2中的电流图像
D．i3是流过耳机的电流图像
图3－3－7
解析：选ACD.L2中由于电磁感应，产生的感应电动势的图像是同(a)图相似的，但是由于L2和D串联，所以当L2的电压与D反向时，电路不通，因此这时L2没有电流，所以L2中的电流应选(b)图．故应选A、C、D.
四、电磁波的传播特性
无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波，它们的波长在几毫米到几十千米之间．无线电波在沿地球表面、大气层中传播时，由于不同波长的电磁波衍射和波被吸收的情况各不相同，不同波长的电磁波在传播方式上也各不相同．无线电波主要的传播方式有：地波传播、天波传播和直线传播三种．
1．地波传播：沿地球表面空间传播的无线电波．
图3－3－8
如图3－3－8所示，由于地面上有高低不平的山坡和房屋等障碍物，只有能绕过这些障碍物的无线电波，才能被各处的接收机所接收到，根据波的衍射特性，当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，就可以绕到障碍物的后面．地面上的障碍物一般都不是很大，长波能很好地绕过它们，中波和中短波也能较好地绕过．短波和微波由于波长短，绕过障碍物的本领很差．
这种传播方式对长波、中波和中短波比较适宜，对短波和微波而言，被吸收损耗的能量较多，并且它们的衍射本领较差，故不适宜．
2．天波传播：依靠大气层中的电离层的反射来传播的无线电波叫做天波．
我们知道，地球被厚厚的大气包围着．地表50千米到几百千米范围内的大气，由于太阳光的照射使大气中的一部分气体分子发生电离，这层大气就叫做电离层．
电离层对于不同波长的电磁波表示出不同的特性：对于波长短于10 m的微波，电离层能让它穿过，飞向宇宙；对于长波，电离层基本把它吸收；对于中波、中短波、短波、波长越短，电离层对它吸收得越少而反射得越多，因此短波最适宜以天波的形式传播．
3．直线传播：微波又叫超短波，它既不能以地波的形式传播(易被吸收)，又不能依靠电离层的反射以天波的形式传播(能穿透)，微波只能像光那样，沿直线传播．这种沿直线传播的电磁波叫空间波或视波．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．关于电磁波的传播，下列叙述正确的是( )
A．电磁波频率越高，越易沿地面传播
B．电磁波频率越高，越易沿直线传播
C．电磁波在各种介质中传播波长恒定
D．只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传播到全世界
解析：选BD.电磁波频率越高，波长就越短，绕过地面障碍物的本领就越差，且地波在传播过程中的能量损失随频率的增高而增大，A错；随着电磁波频率的增大，粒子性越来越明显，其传播形式跟光相似，沿直线传播，B正确；电磁波在各种介质中传播时，频率不变，但传播速度不等，波长不同，C错；由于同步通讯卫星相对于地面静止在赤道上空36000 km高的地方用它来作微波中继站，只要有三颗这样的卫星，就可以把微波信号传播到全世界，D正确．
五、电磁波谱
无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线合起来，构成了范围非常广阔的电磁波谱．可见光只是其中很窄的一个波段．由于它们都是本质上相同的电磁波，所以它们的行为都服从共同的规律，但另一方面，由于它们的频率不同而又表现出不同的特性．例如，波长较长的无线电波，很容易表现出干涉、衍射现像，但对波长越来越短的可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线，要观察到它们的干涉、衍射现像就越来越困难了．
六、电磁波家族成员的特性
1．无线电波
波长大于1 mm频率小于300 GHz的电磁波是无线电波．无线电波可用于通信和广播，许多自然过程也辐射无线电波．天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究．
2．红外线
可见光谱的红光外侧是红外线，红外线的波长比红光的波长还长，不是可见光，不能引起人的视觉．对红外线强调以下几点：
(1)英国物理学家赫谢尔于1800年首先发现了红外线．
(2)产生：一切物体(不管大小、也无论是否有生命)，凡是由分子、原子等微粒构成的物体都在不停地辐射红外线．物体温度越高，辐射红外线的本领越强．红外辐射是热传递的方式之一．
(3)作用
①红外线遥感：勘测地热、寻找水源、人体检查等．
②红外线遥控：家用电器配套的遥控器发出红外线脉冲信号，受控机器就会按指令改变工作状态．
③加热物体：红外线很容易使物体的温度升高，如市场上的“远红外烤箱”．这是因为：红外线的显著作用就是热作用，其原因是红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的固有频率，因此更容易引起分子的共振，所以红外线的电磁场的能量更容易转变为物体的内能．
3．可见光
(1)波长在700 nm到400 nm之间，进入人眼能引起视觉的电磁波叫可见光．
(2)不同颜色的可见光波长见下表.
红 橙 黄 绿 蓝-靛 紫
真空中的波长(nm) 700～620 620～600 600～580 580～490 490～450 450～400
(3)波长较短的光比波长较长的光更容易被散射，因此天空看起来是蓝色的，大气对波长较短的光吸收也比较强，所以傍晚的阳光比较红．
(4)可见光是由原子或分子内电子的跃迁产生的．
4．紫外线
可见光光谱中的紫光外侧是紫外线．紫外线也是不可见光，其波长比紫光还短，波长范围为5～400 nm之间．
(1)发现：德国物理学家里特于1801年首先发现了紫外线．
(2)产生：一切高温物体发出的光中都含有紫外线．有的仪器是专门发射紫外线的，可以进行防伪检测．
(3)作用
①促使人体合成维生素D，但不能过多照射．
②能杀死多种细菌，具有消毒功能．
③紫外线的显著特征是化学作用．
④使荧光粉发光，即荧光效应．
5．X射线
(1)发现：1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线时发现的．其波长比紫外线还短．
(2)产生：高速的电子流射到任何固体上都能产生这种射线．人们从这种射线的衍射现象得知它是一种波长很短的电磁波．
(3)显著作用：有较强的穿透能力，但X射线穿透物质的本领跟被穿透的物质的密度有关．
(4)应用：用于透视人体、检查金属部件的质量等．
(5)伦琴射线管，如图3－3－9所示．
图3－3－9
6．γ射线
(1)产生：是从放射性元素的原子核中放射出来．
(2)特点：γ射线是波长最短的电磁辐射，具有很高的能量．
(3)应用：①γ射线能破坏生命物质，可应用于医学上；
②γ射线的穿透能力很强，能穿过几厘米厚的铅板，可用于探测金属部件的缺陷．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
4．下列关于电磁波谱各成员说法正确的是( )
A．最容易发生衍射现象的是无线电波
B．紫外线有明显的热效应
C．X射线穿透能力较强，所以可用来做检查工作
D．晴朗的天空看起来是蓝色是光散射的结果
解析：选ACD.波长越长越易衍射，故A正确；有明显热效应的是红外线，故B错误；X射线因其穿透能力常用于人体拍片和检查金属零件缺陷，故C正确；天空的蓝色是由于波长较短的光易被散射，故D正确．
课堂互动讲练
例1
无线电波的发射
为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力，对LC振荡电路结构，可采用下列哪些措施( )
A．增大电容器极板的正对面积
B．增大电容器极板间的距离
C．增大自感线圈的匝数
D．提高供电电压
【答案】 B
变式训练1 下列对电磁波的发射技术中调制的理解正确的是( )
A．使发射的信号振幅随高频振荡信号而改变叫调幅
B．使高频振荡信号振幅随发射的信号的改变叫调幅
C．使发射的信号频率随高频振荡信号而改变叫调频
D．使高频振荡信号的频率随发射的信号而改变叫调频
解析：选BD.由调频和调幅定义可知应选BD.
无线电波的接收
例2
【答案】 B
变式训练2 一台收音机，把它的调谐电路中的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一较高频率的电台信号．要想收到该电台信号，应该________(填“增大”或者“减小”)电感线圈的匝数．
答案：减小
关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )
A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波
B．红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的
C．伦琴射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的
D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线
对各种电磁波特性的理解
例3
【自主解答】 波长越长的无线电波波动性越显著，干涉、衍射现象易发生；从电磁波产生的机理可知γ射线是原子核受激发后产生的；不论物体温度高低如何都能辐射红外线，物体的温度越高，它辐射的红外线越强．
【答案】 AB
【方法总结】 知道各种电磁波的产生机理、特性、应用，是解决此题的关键．本章本节的很多知识点同学们务必强化识记，同时也应注重理解．
变式训练3 关于电磁波谱的下列说法中正确的是( )
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
解析：选AB.由课本内容知，X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高．A、B正确．在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，波动性越强，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光应比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D不对．
知能优化训练
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