人教版（2019）高中物理必修三 13.4 电磁波的发现及应用 课件 (共21张PPT)

(共21张PPT)
第十三章　电磁感应与电磁波初步
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的内容。
2．知道电磁波的形成及赫兹的实验结论。
3．知道电磁波在真空中传播速度及波长、频率和波速的关系。
4．了解电磁波谱的组成及各种电磁波的特点、应用。
情景引入
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“顺风千里眼”的梦想变成了现实。
那么，电磁波是怎样发现的呢？
自学感知 梳理教材夯实基础
一、电磁场
1．麦克斯韦的电磁理论：变化的________产生电场，变化的________产生磁场。
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__________。
磁场
电场
电磁场
自学感知 梳理教材夯实基础
二、电磁波
1．麦克斯韦推断：周期性变化的电场在空间引起__________变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的________的电场。
2．麦克斯韦预言：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，形成__________。
3．机械波的传播离不开______，电磁波可以在_____中传播，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“_____”
周期性
变化
电磁波
介质
真空
激发
4．光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种________振动，电磁波的速度等于________。
5．赫兹的贡献：1886年德国科学家赫兹通过实验捕捉到了__________，证实了麦克斯韦的__________理论。
电磁
光速
电磁波
电磁场
捕捉电磁波
视频演示
三、电磁波谱
1、波的几个概念：在一列水波中，凸起的最高处叫作____；凹下的最低处叫作____。邻近的两个波峰（或波谷）的_____叫作波长。在1s内有多少次波峰（或波谷）通过，波的_____就是多少。用来描述波传播快慢的物理量叫作_____。_____=波长 × 频率
2．电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系：c＝______。
3．电磁波在真空中的速度：c＝____________ m/s。
λf
3×108
波峰
波谷
距离
频率
波速
波速
自学感知 梳理教材夯实基础
4．电磁波谱：无线电波、红外线、_______、紫外线、X射线、 γ射线，都是电磁波。______只是电磁波中的一小部分。按电磁波的________或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
5．各种电磁波的应用
(1)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，________可以用于卫星通信、电视等的信号传播。
(2)红外线可以用于________理疗，可见光可以用于通信。
(3)紫外线可以________，X射线片可以用于诊断病情，__________可以摧毁病变的细胞。
微波
加热
消毒
γ射线
波长
可见光
可见光
自学感知 梳理教材夯实基础
五、电磁波通信
1．电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为________的信息通信网络。
2．信息通信都是通过__________来传递的。
3．电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以_______传播。
统一
电磁波
无线
四、电磁波的能量
1．光是一种电磁波——传播着的__________，光具有能量。
2．电磁波具有能量，电磁波是一种________。
电磁场
物质
探究一：对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场
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
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
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
1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
探究解惑 注重过程提高能力
2．电磁场的产生：如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。
探究解惑 注重过程提高能力
【例1】下列有关电磁场理论的说法正确的是(　　)
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
答案:C
解析:根据麦克斯韦理论，均匀变化的磁场在周围空间产生的电场是稳定的，故A错。同理，并不是任何电场都会在周围空间产生磁场，故B错。电场和磁场并不总是相互联系着的，例如，静止电荷周围只有静电场，静止磁体周围只有稳定的磁场。只有变化的电场和变化的磁场才能形成一个不可分离的统一体，即电磁场，故D错。
探究解惑 注重过程提高能力
探究二：对波长、频率与波速之间的关系的理解：
波速＝波长×频率，即v＝λf。
(1)频率由波源决定，与介质无关，波长、波速的大小与介质有关。所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变，在介质中的速度都比在真空中速度小。
(2)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。
(3)在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度都相同：v＝c。
【例2】(多选)下列关于电磁波的说法中，正确的是(　 　)
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/s
C．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短
D．只要空间中某个区域有变化的电场或变化的磁场，就能产生电磁波
答案： AC
解析：电磁场向外部空间的传播形成了电磁波，电磁波只有在真空中的传播速度才为3.0×108 m/s，在其他介质中的传播时频率不变，速度小于3.0×108 m/s，由c＝λf 可知波长变短，只有交变的电场和磁场才能产生电磁波，A、C正确，B、D错误。
探究三：各种电磁波有哪些共性及个性？
探究解惑 注重过程提高能力
1.共性
(1)它们在本质上都是电磁波,它们的行为遵从相同的规律,各波段之间的区别并没有绝对的意义。
(2)都遵守公式c＝λf,它们在真空中的传播速度都是c＝ 3.0×108 m/s
(3)它们的传播都不需要介质。
2.个性
(1)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性。波长越短穿透能力越强。
(2)同频率的电磁波,在不同介质中速度不同。不同频率的电磁波,在同一种介质中传播时,频率越大,速度越小。
(3)用途不同:无线电波用于通信和广播,红外线用于加热和遥感技术,紫外线用于杀菌消毒,X射线应用于医学上的X光照相,γ射线用于检查金属部件的缺陷,摧毁病变的细胞等。
探究解惑 注重过程提高能力
【例3】下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上。
(1)X光机,　　　。
(2)紫外线灯,　　　。
(3)理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用　　　。
A.紫外线具有很强的荧光作用
B.紫外线具有杀菌消毒作用
C.X射线具有很强的穿透性
D.红外线具有显著的热效应
答案::(1)C　(2)B　(3)D
解析:(1)X光机是用来透视人的体内器官的,因此需要具有较强穿透力的电磁波,但又不能对人体造成太大的伤害,因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X射线,选C。
(2)紫外线灯主要是用来杀菌的,因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用,因此选B。
(3)“神灯”又称红外线灯,主要是用于促进局部血液循环,它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热,血液循环加快,因此选D。
课堂小结