13.4电磁波的发现与应用（共24张ppt）

(共24张PPT)
第十三章 电磁感应与电磁波初步
13.4 电磁波的发现及应用
学习目标
1.了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场的概念.
2.知道电磁波的特点，掌握电磁波波长、频率、波速之间的关系.
3.知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解各种电磁波 的应用，了解电磁波的能量.
一、引入新课
1、古代传递信息的方式
（1）战时用烟火、信鸽传递信息
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。
古时候信息交流时间很长，只有最紧急的事才会用到八百里加急。
（2）邮递员、官方八百里加急
蜂火台
八百里加急
信鸽
邮递员
如今，电磁波为信息的传递插上了翅膀。广播、电视、移动通信、雷达、无线遥感等通信技术，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。我们在家里观看春节联欢晚会时，听到的声音比在现场的观众还要早几秒。
雷达
上海电视台
移动基站
天空课堂
2、现代传递信息的方式
二、讲授新课
（一）电磁场
1、麦克斯韦电磁理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。
2、变化的电场和磁场总是相互联系的，形成了一个不可分离的统一场。
变化的磁场所产生的电场的电场线是闭合的;而静电场中的电场线是不闭合的。
3、不均匀变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生变化电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播。
4、麦克斯韦方程组深刻的指出电磁场的传播是一种波动过程，这就是电磁波。
5、对麦克斯韦电磁场理论的理解
（二）电磁波
1、电磁波形成示意图：
2.电磁波的特点：
（1）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。
（4）电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、和偏振等现象。（光是电磁波）
（3）电磁波的传播不需要介质。
（2）电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，C=3×108m/s。
赫兹实验中的发射装置
赫兹用的检波器
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。
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。
3.赫兹实验证实了电磁波的存在
赫兹的电火花实验
实验现象：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。
4、电磁波与机械波比较
（1）传播条件：机械波传播需要介质，而电磁波不需要介质。
（2）传播规律：都遵循“V=λf=λ/T”这个关系式；且电磁波也能发生反射、折射、衍射、干涉等现象。
（3）传播本质：机械波传播的是机械能，电磁波传播的是电磁能。
（三）电磁波谱
1、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。
（1）无线电波：波长大于1mm，分为长波、中波、短波和微波，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；
2、电磁波的波长分布
（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。
（四）电磁波的能量
　　我们有各种各样的仪器，都能侦测到各种电磁波，这表明电磁波具有能量，且电磁波是一种真正存在的物质。我们对电磁波的能量的应用有例如：光能、微波炉等等。
阳光照射
中国天眼FAST
微波炉
射电望远镜就是利用接收来自遥远天体的电磁波来探测和研究宇宙的，FAST是目前世界最大的单口径球面射电望远镜。
（五）电磁波通信
电磁波能够携带信息，我们现代生活中各种信息通信网络都是在利用电磁波来传递信息的。航空航天中也是通过电磁波将遥远太空中的信息送回到地球的。
祝融号火星探测器
中国移动
中国雷达
课堂小结
1.变化的磁场产生电场
2.变化的电场产生磁场
3.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场。称为电磁场。
一、电磁场
二、电磁波
1.麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹证明了电磁波的存在。
2.电磁波可以在真空中以光速在传播，不需要介质。
3.光也是一种电磁波。
三、电磁波谱
1.波速=波长×频率
c=λf
3.可见光只是电磁波中的一小部分
4.不同的电磁波由于具有不同的频率，才具有不同的特性。
2.按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。
四、电磁波的能量
五、电磁波通信
例1、 根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法中正确的是 ( 　)
A、有电场的空间一定存在磁场,有磁场的空间也一定能产生电场
B、在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场
C、均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D、周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场
D
例2、对于声波和电磁波的比较,下面说法中正确的是（ ）
A.它们都能发生反射现象
B.声音是由物体振动产生的,电磁波是由变化的电磁场产生的
C.光是一种电磁波,B超利用的是声波
D.它们都能在真空中传播

解析：声波和电磁波都属于波，所以它们都具有波的共性，能发生反射现象，故选项A正确。但它们产生的机理不同，声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的，故选项B正确。光是一种电磁波，B超利用的是超声波，故选项C正确。电磁波既能在介质中传播又能在真空中传播，而声波只能在介质中传播，故选项D错误
例3 电焊作业时，会产生对人体有害的电焊弧光。焊接电弧温度在 3000 ℃ 时，辐射出大量频率为 1.0×1015 HZ 的电磁波。根据波长判断，它属于哪种电磁波？电焊工人作业时，需要佩戴专业的防护头盔，这是为什么？
答：电磁波的波长 λ＝＝3.0×10-7 m ，根据波长判断，属于紫外线。紫外线对人体的危害主要是光化学作用，对人体皮肤和眼镜造成损害。为防止电焊弧光对人体的危害，电焊工人在焊接时必须佩戴专业的防护头盔。