物理人教版（2019）必修第三册13.4电磁波的发现及应用（共27张ppt）

(共27张PPT)
13.4 电磁波的发现及应用
思考与讨论：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
一、电磁场
1.前人研究成果
库仑
安培
奥斯特
法拉第
法拉第发现电磁感应的那年，一位科学巨星在英国爱丁堡诞生了，他就是——麦克斯韦。
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。
麦克斯韦
（J.C.Maxwell,1831—1879)
英国物理学家
电磁感应现象：在变化的磁场中放入一个闭合的导体回路，闭合导体回路中就产生感应电流。
电流
电荷的定向移动
电场
闭合导体回路
变化的磁场
麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。
伟大的猜想
一、电磁场
变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。
B
B
E
E
E
E
它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。
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。
波长、波速与频率
v
λ
波峰
波谷
电磁波的特点
2.电磁波的频率由振源决定，同一电磁波在不同介质中传播，v和λ变化，v介< c；
1.电磁波可以在真空中传播速度等于光速c=3×10 8m/s；
4.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；
3.不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，f 越高，v越小；f 越低，v越大；
电磁波谱
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，主要用于无线电通讯、广播；
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、红外体温计；
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；
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，可用于医学透视、安检。
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，可用于治疗疾病、金属探伤。
1. 电磁波具有能量
2. 电磁波是一种物质
3. 光是一种电磁波，光具有能量
风扇
波导管
磁控管
控制面板
屏蔽网
门
赫兹通过实验证实了电磁波的存在,这意味着，电磁场不仅仅是一种描述方式，而且是真正的物质存在。
生活中常用微波炉来加热食物，食物增加的能量是微波给它的，可见，电磁波具有能量。
电磁波的能量
电磁波携带信息，既可以有线传播，也可以无线传播。
电信网、广播电视网、互联网、卫星宽带通信网络
电磁波通信
随堂训练
大本159.微判断
(1)医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒。(　　)
(2)工业上利用X射线检查金属部件内有无砂眼或裂缝。(　　)
(3)刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高。(　　)
(4)卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线穿透能力较强。(　　)
×
√
√
×
大本160.典例剖析
【例1】(多选)关于电磁场理论的叙述正确的是(　　)
A. 变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B. 周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C. 变化的电场和稳定的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D. 电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场
答案:AB
学以致用
1.(多选)某电场中电场强度随时间变化的图像如图，能产生磁场的是(　)
答案：ABC
大本161.典例剖析
【例2】 (多选)下列关于电磁波的说法正确的是(　　)
A. 只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波
B. 电磁波的传播需要介质
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
答案:CD
大本162.2.某电路中电场随时间变化的图像如下列各图，能发射电磁波的电场是( 　)
答案: D
大本162.6.频率为5×1014 Hz的红光，从10 m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？ 在这个距离中有多少个波长
答案：3.3×10-8 s　1.7×107
5.3p131.10.关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )
A. 电磁波在玻璃中的传播速度大于在真空中的传播速度
B. γ射线的频率大于红外线的频率
C. 丹麦物理学家奥斯特建立了经典电磁场理论
D. 法拉第通过一系列实验，证实了电磁场理论
B
5.3p13111.若在开放电路中感应线圈的电流产生的磁场的磁感应强度按如图的规律变化，则根据麦克斯韦的电磁场理论，
此变化的磁场产生的电场随时间变化的规律是( )
C
5.3p133.20.电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。《环境电磁波卫生标准》等法规规定：当电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不超过0.1W/m2时，对人体没有任何影响。某办公区域内采用如图的无线路由器，若它的电磁辐射功率是5.0W，则人体与该装置的安全距离至少为( )
A. 1.5 m
B. 2.0 m
C. 2.5 m
D. 3.0m
B
5.3p13321. 电磁波谱家族有众多的成员。关于电磁波的应用，下列说法不正确的是( )
A.电磁炉是利用电磁波来工作的
B.微波炉是利用电磁波的能量来快速加热食物的
C.雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的
D.夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的
A
5.3p13426.反复考(2020浙江7月选考)在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图。下列说法正确的是( )
A. 当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线
B. 当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C. 红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D. 红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外
D
5.3p133.27.(2021浙江6月选考)大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到250W/m时会引起神经混乱，达到1000W/m2时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率P=3×107w。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为( )
A.100m 25m
B.100m 50m
C.200m 100m
D.200m 50 m
B