6.4 电磁波及其应用 (共23张PPT) 课件 2024-2025学年高一物理粤教版（2019）必修第三册

(共23张PPT)
第六章 电磁现象与电磁波
第4节 电磁波及其应用
电磁波与我们的生活息息相关。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。为什么电磁波能得到这样的广泛的应用？它与机械波有何不同？我们在这节课里就学习电磁波的发现历史，进而研它的主要特征。
1.了解人类发现电磁波的历史，知道麦克斯韦的电磁场理论
2.知道电磁波是如何形成的，通过观察生活中的现象，进一步了解电磁波。
3.了解电磁波物质性。
4.了解电磁波谱中各波段的主要特性及其在科技、经济和社会信息化等方面的主要应用。知道可见光是电磁波谱家族中的一个频段。
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。
（1）变化的磁场产生电场
麦克斯韦想到：既然产生了感应电流，一定是有了电场，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。
他认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场；即这个现象的实质是变化的磁场产生了电场。
在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路里会产生感应电流。这是法拉第发现的电磁感应现象。
一、电磁场
①均匀变化的磁场产生稳定的电场。
E
t
O
B
t
O
②非均匀变化的磁场产生变化的电场。
③周期性变化的磁场激发同频率周期性变化的电场。
E
O
B
O
周期性变化的磁场
周期性变化的电场
（1）变化的磁场产生电场
（2）变化的电场产生磁场。
既然变化的磁场能够产生电场，那么，变化的电场能产生磁场吗？
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。
①均匀变化的电场产生稳定的磁场。
B
t
O
E
t
O
均匀变化的电场
稳定的磁场
②非均匀变化的电场产生变化的磁场。
③周期性变化的电场激发同频率周期性变化的磁场。
E
O
B
O
周期性变化的电场
周期性变化的磁场
（2）变化的电场产生磁场。
2 . 变化的电场产生磁场
1 . 变化的磁场产生电场
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的电磁场。
麦克斯韦电磁场理论：
如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场。
1.定义：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。
2.电磁波的特性：
a、不需要传播介质，可以在真空中传播。
b、传播速度等于光速。
c、光是一种电磁波。
d、电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、 多普勒效应和偏振现象。
B
B
E
E
E
E
二、电磁波
3.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
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。
从左到右，波长从大到小，频率从小到大！
三、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；
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；
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。
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。
1 . 电磁场具有能量
微波炉
光压现象
2 . 电磁场具有质量
电磁场和电荷系统相互作用时遵守动量守恒定律和能量守恒定律
四、电磁场的物质性
通常电视广播使用微波传送电视信号．微波只能沿直线传播
1、电视广播
五、电磁波的应用
雷达工作时使用的是微波
2、雷达
3.移动电话
1、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
2、（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
3、（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
4．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。
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。