物理人教版（2019）必修第三册13.4电磁波的发现及应用（共18张ppt）

(共18张PPT)
13.4 电磁波的发现及应用
学习目标
1．知道麦克斯韦的电磁场理论2．知道电磁波是如何形成的3．知道电磁波在真空中的传播速度及波长、频率和波速的关系4．知道电磁波谱的组成及各波段的特点、应用
1、麦克斯韦的电磁场理论
（1）变化的磁场产生电场
（2）变化的电场产生磁场
一、电磁场
2、电磁场
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
在变化的磁场中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
B
B
E
E
E
E
1 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
2 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
3 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场
4 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
对麦克斯韦电磁理论的理解
麦克斯韦是继法拉第之后，依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。
麦克斯韦
（J.C.Maxwell,1831—1879)
英国物理学家。
2、电磁波形成示意图：
二、电磁波
1、电磁波的形成
周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远传播形成电磁波
B
B
E
E
E
E
3、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。 E⊥B ⊥V 波速：v=λ/T=λf
（2）电磁波不需要介质也能传播，电磁波是物质波。在真空中传播速度等于光速c=3×10 8m/s
3、电磁波的特点
（4）电磁波有能量。在传播信息的同时还传播能量，电磁波传播的是电磁能。
（6）不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，频率f越高，波速v越小；频率f越低，波速v越大
（3）电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。
（5）同一电磁波在不同介质中传播，频率不变，波速v和波长λ发生变化，v介＜c
4、电磁波与机械波区别
（1）电磁波和机械波都属于波。都有波的共同特性。能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。
（1）电磁波是物质波，能在真空中传播也能在介质中传播；机械波不是物质波（传播振动形式），不能在真空中传播只能在介质中传播
（2）电磁波是横波；机械波可能是横波也可能是纵波（声波是纵波）
相同之处
（2）波长、频率以及波速满足波速公式 v=λf
不相同之处
（3）电磁波在真空中传播速度相同，都是3.0×108m/s，在同一种介质中不同频率的电磁波传播速度不同，频率越大传播速度越小；机械波的波速由介质决定，与频率无关。在同种介质中不同频率的机械波传播速度相同（声速340m/s）
4、赫兹用实验证实电磁波的存在
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。
麦克斯韦预言电磁波存在。赫兹用实验证实了电磁波的存在
1、电磁波谱： 按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫电磁波谱。
三、电磁波谱
2、由无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线合起来构成范围非常广阔的电磁波谱。
感光性强（照明、照相）
通过前面的学习我们知道电磁波无处不在，生活中常常用微波炉、红外烤箱加热或烤制食物，电磁波可以使氖炮发光，阳光使我们变得温暖，这些都说明电磁波具有能量。
虽然除了可见光之外的电磁波我们都看不到，但是它们是真实存在的物质，是场物质，是实物粒子之外的另外一种存在形式。
微波炉
1、电磁波具有能量。
2、电磁波是一种场物质。
中国天眼FAST
四、电磁波的能量
万物互联的全新时代
5G是什么呢？简单说就是第5代移动通信技术。如果说4G改变生活的话，那么5G将改变社会。这种通信技术未来跟人工智能、大数据紧密结合，会开启一个万物互联的全新时代。我们可以为一头牛、一头羊装上通信装置，可以为一台设备、一座铁塔装上通信装置，可以为一座桥梁、一个隧道装上通信装置，甚至是一草一木、一纸一笔等等，万物互联的场景将逐步走向现实。
五、电磁波通讯
课堂小结
一、电磁波的发现过程
“磁生电”
赫兹检测到了电磁波，测出电磁波波速等于光速。
麦克斯韦猜想与假设：
1.变化的磁场产生电场
“电生磁”
2.变化的电场产生磁场
麦克斯韦预言了电磁波的存在预言光是一种电磁波
二、电磁波谱及其应用
通过对电磁波谱的学习，我们了解了电磁波的主要特征及其物质性和其在科技、经济和社会信息化等方面的主要应用。
练习、下列有关电磁场理论的说法正确的是( @31@ )。
A.任何变化的磁场都要在空间产生变化的电场
B.任何电场都要在周围空间产生磁场
C.任何变化的电场都要在周围空间产生磁场
D.电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，即电磁场
C
练习、关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( @65@ )。
A.在电场周围一定存在着磁场
B.任何变化的电场周围一定存在着变化的磁场
C.均匀变化的磁场周围一定存在着变化的电场
D.振荡电场在它周围的空间一定产生同频率的振荡磁场
D
练习、（多选）下列关于电磁波的说法中正确的是（ ）
A.只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波
B.电磁波传播需要介质
C.停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在
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
CD
练习、电磁场理论预言了什么（ ）
A.预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场
B.预言了变化的电场能够在周围空间产生磁场
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.预言了电能够产生磁，磁能够产生电
C
练习、（多选）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
ABC
练习、（多选）关于电磁波的应用，下列说法正确的是( @69@ )
A.在医院里常用 射线对病房和手术室进行消毒
B.家用微波炉是利用电磁波对食物进行加热的
C.验钞机中发出的紫外线使得钞票上的荧光物质发光
D.卫星利用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线衍射能力较强
BCD