13.4 电磁波的发现及应用 课件 (共30张PPT) 高一物理人教版（2019）必修第三册

(共30张PPT)
第4节 电磁波的发现及应用
第十三章
电磁感应与电磁波初步
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
电视塔
移动通信基站
1.了解麦克斯韦电磁理论的主要观点。
2.了解电磁波本身是一种特殊物质，电磁波能传递能量和信息。
3.掌握波长、频率和波速的关系。知道电磁波在真空中传播速度与光速相同。
4.了解电磁波谱中各波段的特点与主要应用。
知识点一：电磁场
在变化的磁场中放入一个闭合电路，磁通量发生了变化，电路里会产生电流。
因为在闭合的电路中产生了电场.
麦克斯韦
为什么闭合电路中磁通量发生了变化，就会产生电流呢
（1）变化的磁场产生电场
1.麦克斯韦的电磁场理论
在变化的磁场中放一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路里会产生感应电流。
电子定向移动需要电场
自由电荷要定向移动形成电流，就必须有电场；没有闭合电路，也同样要在空间产生电场。
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。
电容器
（2）变化的电场产生磁场
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场。称为电磁场。
2.电磁场
它非常特殊，既不是电场也不是磁场，更不是电场和磁场的叠加，而是电场和磁场相互依赖，形成不可分割的整体。
思考：通过观察如图中变化的磁场所产生电场的电场线，对比静电场中的电场线，你有什么发现？两者有区别吗
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，起源正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷。
3.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 围空间产生稳定的磁场 均匀变化的磁场在周
围空间产生稳定的电场
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
周期性变化的电场产生 同频率周期性变化的磁场 周期性变化的磁场产生
同频率周期性变化的电场
非均匀变
化的磁场
变化电场
若是均匀变化
稳定磁场
不再激发
若非均匀变化
变化磁场
若是均匀变化
稳定电场
若非均匀变化
激发
激发
激发
激发
知识点二：电磁波
伟大的预言——空间可能存在电磁波。
变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播。
变化
的电场
变化
的磁场
变化
的电场
新的电
场和磁场
1.电磁波的传播
声波
水波
空气、水，是声波和水波传播的介质。电磁波可以在真空中传播，不需要介质。
电场和磁场的相互“激发”。
那么电磁波是依靠什么传播的呢？
2.电磁波的传播速度——等于光速
光是以波动形式传播的一种电磁振动——光是一种电磁波。
3.赫兹证实了电磁波的预言
赫兹
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。
L
接收线圈
发射电路
电磁波
E
C
K
A
B
做一做
捕捉电磁波（P120）
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
跟踪导练
D
知识点三：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。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。
1.波的特性
v
λ
波峰
波谷
2.波速、波长、频率的关系
波速=波长×频率
c=λf
对于电磁波，有同样的关系。如果用λ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：
其中，电磁波在真空中的速度c = 3.0×108 m/s
（1）同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变（频率由波源决定），波速﹑波长发生改变，在介质中的速度为v=c/n(n为介质对电磁波的折射率，在介质中的速度都比在真空中的速度小。
（2）不同电磁波在同一介质中传播时，传播的速度不同，频率越大折射率越大波速越小，频率越低折射率越小波速越大。
3.电磁波谱
按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来。
①可见光只是电磁波中的一小部分
②不同的电磁波由于具有不同的频率，才具有不同的特性。
观看视频后总结各种电磁波的特点和应用
点击播放视频
跟踪导练
以下有关在真空中传播的电磁波的说法正确的是（　　）
A.频率越大，传播的速度越大　　
B.频率不同，传播的速度相同
C.频率越大，其波长越大
D.频率不同，传播速度也不同
B
知识点四：电磁波的能量
　 麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，这说明电磁波是一种客观存在的物质。
阳光照射
这种种现象说明电磁波具有能量。
微波炉加热
无线充电
能量的相对大小
波长λ/nm
400
800
1200
1600
2000
紫外线
可见光
红外线
黄绿光
0
太阳辐射能大部分集中在可见光和红外线、紫外线区域。如图所示：
思考：太阳光照射大地，给人类带来了无限的能源，哺育了众多的生命，
那么“晒太阳”是否越多越好？
太阳光中有一部分光对人类健康是有害的，例如紫外线，过多吸收紫外线
可能导致皮肤癌，所以晒太阳不是越多越好。
知识点五：电磁波通信
1.电磁波可以传递信息
因特网
电视
雷达
移动电话
2.电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。
电磁波的传输特点:可以通过电缆、光缆进行有线传输,也可以无线传输。电磁波的频率越高,相同时间内传输的信息量越大。
思考：乘过火车的人都有这样的体验:在火车上拿出收音机,无论怎样调整方向,都听不清广播电台的节目,而在火车上打移动电话却丝毫不受影响。收音机和移动电话都靠无线电波传递信号,为什么在火车上无法用收音机收听广播却能打移动电话
广播电台发射的无线电波属于中、短波范围,有一定的绕射能力,可进行远距离通信,但穿透能力很弱,一旦遇到金属就会被屏蔽掉,所以火车上收不到电台节目。而移动电话频率高,穿透能力强,可以穿过窗户进入车厢。
跟踪导练
电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是（ ）
A. 电磁波不能产生衍射现象
B. 常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C. 根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
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
C
一、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场。称为电磁场。
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
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。
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。
四、电磁波的能量
五、电磁波通信