(共48张PPT)
无线电波
红外线
可见光
紫外线
可见光
X射线
γ射线
一、电磁波谱
二、无线电波
波长大于 1 mm
传播过程中波动性明显
无线电技术
电磁波与我们的生活
电视台通过电磁波，将精彩的电视节目展现给我们。
移动通信设备极大的方便了我们的联系。
收音机
无线上网设备
雷达设备在军事、气象等方面有广泛的应用。
汽车的防盗器
通信卫星
通信卫星已经渗入到生活的各个部分。
雷达
雷达在军事、飞机导航、气象预测方面有巨大作用。
雷达工作原理
测距：
发射
接收
利用发射与接收之间的时间差，
计算出物体的距离。
雷达所用电磁波特点
微波（超短波）——频率高，波长极短，沿直线传播，能够穿过电离层，受大气影响小，收到的信号强且稳定。
三、红外线
750 nm～１×106 nm
由英国人赫歇尔于1800年首先发现
一切物体都在不停地辐射红外线
物体温度 越高,辐射的红外线越强
红外加热、红外遥感技术等
热作用
非接触红外测温仪
利用红外线检测人体的健康状态，本图片是人体的背部热图，透过图片可以根据不同颜色判断病变区域．
返回
从一杯热茶中拿出的一个茶袋。
颜色显示的是温度的变化。
红外线检视器是利用红外线能穿透颜料的特性，揭示顏料层下隐藏的资料．
利用红外线发射器、接收器及屏幕显示器，油画上炭笔初稿及已往曾经进行过的修复工作都能一一呈现于眼前．
返回
红外线遥感地图
四、可见光
400 nm ～ 700 nm
能作用于眼睛并引起视觉
照明、摄影等
五、紫外线
5 nm ～ 370 nm
由德国物理学家里特于1801年首先发现
荧光效应
化学作用
杀菌消毒
感光技术、医用消毒等
画面上可以清晰的看到钱币上的防伪标记
返回
紫外线
注意:
消毒灯、验钞机灯看起来是淡蓝色的。这不是紫外线。
紫外线看不见。
消毒灯、验钞机灯除发出紫外线外，还发出少量紫光和蓝光
荧光生物
六、X射线和γ射线
X射线：10－8 m ~ 10－12 m
γ射线：小于 10－10 m
X射线由德国物理学家 伦琴1895年发现
X射线和 γ 射线的应用
穿透力很强
电磁波的危害
电磁波的危害
手机的危害原因
在待机状态下，手机不断的发射电磁波，与周围环境交换信息。
手机在建立连接的过程中发射的电磁波特别强。
电磁波的危害
电磁波可能造成的伤害
手机释放的电磁辐射对脑细胞的影响
电磁辐射的遗害会不断累积﹐在十至十五年后﹐很可能出现更多因手机普及而导致的癌症病例
电磁辐射对胎儿的发育起到极大的影响。容易导致胎儿畸形和发育不良。
手机危害的预防
移动电话接通瞬间释放的电磁波容易产生不好的影响，所以移动电话响时，一秒后再听手机。
如果身边有其他电话可用，就不要使用手机。在使用手机时，可以采用手机专用耳机，实现远距离使用是比较有效的办法。
休息时不要将手机置于枕头边。
注意手机的摆放位置。医学专家建议我们，手机不用时最好放在包里，但不要放在胸前的口袋中，也不要直接挂在胸前。
手机危害的预防
多吃绿茶可以防范辐射。
使用绿色手机。 GSM标准的手机的辐射标准为0.6～2瓦，而采用CDMA技术的手机其辐射标准要小得多，所以CDMA手机被称作绿色手机。
电磁污染
电磁污染 基本上是两大类：一是自然界所固有的；再就是人在利用电磁能时形成的．
目前在人类的生存环境中，自然界固有的电磁辐射的影响已相对较小，人为的电磁辐射的影响却在迅速增大．在我国近十几年来电磁辐射的影响更是爆炸性的增强，“电气烟雾”弥漫在我们周围．
作为人造电磁辐射源，它还涉及很多方面，例如，广播电台、电视台、雷达、导航、通信、射电天文、气象预测、医疗设备中的电针炙、核磁共振等，宇航方面的各种飞行器等电子设备都会辐射电磁波，家庭中使用的微波炉、红外烤箱等家用电器，也都会产生电磁辐射．
生活环境中充满了电磁波，只要是使用电的电器用品，都会放出电磁波。墙壁中看不见的电线，也会使电磁波检测笔哔哔叫。所以睡觉时不要太靠近装有电线的墙壁，以免因电磁波影响而无法好好睡一觉。 而现代人人手一手机，它的电磁波其实是很强的。在电脑前拨通手机，大家往往会发现电脑萤幕闪铄不已。又在打开的收音机前拨通手机，收音机也受到很大的干扰。
微波炉的微波也是很强的电磁波，有人曾经做过实验，发现微波抑制了植物的生长！这个实验是将4盆绿豆苗分别放入微波炉中照射微波5秒、10秒、15秒、20秒後，移出置於空旷处。另外一盆完全不照射微波做为实验控制组。 观察这5盆绿豆芽每天的生长进度，发现不受微波照射的实验控制组，绿豆苗生长正常。经微波照射过後的植物，只有照射5秒的一盆尚有存活力，其他一概陆续枯萎，可见微波对生物的杀伤力。虽然如此，微波过的食物仍可食入，绝不会吃进微波的！
另外也有人做微波使鱼眼变白的实验，将鱼眼睛放入微波炉中，照射微波九秒後观察鱼眼睛的变化。发现微波使鱼眼睛煮熟了。 而当人的眼晴暴露在微波中，人眼晴中的水晶体也会和鱼眼睛一样变白，於是再也看不见东西了，这就是所谓的白内障。 因此当妈妈使用微波炉煮点心时，小朋友千万不要在微波炉的玻璃门外看着，以免视力会越来越差。
电磁波这麽可怕，我们该怎麽预防呢？ （一）拔掉插头可防止电磁波： 电器用品不使用时，最好将插头拔掉，避免室内环境受到电磁波的侵害。 （二）保持距离可减少电磁波： 没错，距离越远，电磁波强度越弱。所以在使用电器用品像电脑、电视、电风扇、吹风机、微波炉、电磁炉时，都要远离这些电器用品，以策安全。
电磁泄密
磁泄露造成泄密 电磁辐射除了造成无法清理的磁污染外，低强度的电磁泄露会带来意想不到的麻烦．
法国某公司机要室附近停了一辆机动车，车内配备有电磁传感器、高灵敏度接受机和简易信息处理系统．车内电子探测系统与机要室的电脑信息网络之间无任何信息传输通道．奇妙的是，车内的显示荧屏上展示的图文信息，居然与机要室微机荧屏上显示的信息完全一样．
这就是因为网络上的荧屏、机壳接缝、键盘、电缆接头等处产笺电磁泄露，辐射到处间，它们可以被某些哪怕是简易的探测系统窃收和破译．目前，世界上不少国家都把美国作为电脑间谍活动及信息破坏的对象．为此，五角大楼坚持每年拨款数十亿美元，用来保障所有相关指挥系统的信息安全．
再见(共25张PPT)
电磁波的发射、传播和接收
麦克斯韦的电磁场理论既新颖又深刻，以至于当时许多不习惯用场的观点来考虑问题的物理学家都持怀疑的态度．麦克斯韦的电磁场理论能否被普遍接受，有待于实验的检验．1888年，即在麦克斯韦发现电磁场理论20多年后，德国物理学家赫兹（1857－1894）第一次用实验证实了电磁波的存在．
一、赫兹实验
注：在无线技术中使用的电磁波叫无线电波
无线电波的发射和接收
无线电波的接收
无线电波的发射
无线电波的传播
二、无线电波的发射
在信息技术高速发展的今天，电磁波对我们来说越来越重要，例如，广播、电视要利用电磁波，无线电通信要利用电磁波，航空、航天中的自动控制和通信联系都要利用电磁波……那么，学习了前面几节的电磁学内容，我们知道了电磁波是怎样产生的、它的性质。那么怎样利用它来传递各种信号？
首先，我们学习无线电波的发射。
无线电波的发射
有效的向外界发射电磁波的条件是什么？
1、要有足够高的振荡频率，因为频率越高，发射电磁波的本领越大。
2、振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，才有可能有效的将电磁场的能量传播出去。
改造LC振荡电路——由闭合电路成开放电路（如图）
采用什么手段可以有效的向外界发射电磁波？
＋＋＋
－－－
＋＋＋
－－－
＋＋＋
－－－
实际发射可以用感应耦合电路。
无线电波的发射
1、发射无线电波的装置：
振荡器
L1
L2
开放电路
地线
天线
无线电波由开放电路发射出去
振荡器电路
实际的发射装置
无线电波的发射
1、发射无线电波的装置：
2、利用无线电波可以传递各种信号——调制、调幅、调频
三、无线电波的传播
方式有三种：
天波、地波、空间波
请同学们阅读教材并理解各种方式的优点、适合传播何种波。
通常使用的无线电波的波长范围从几毫米到几千米，根据波长或频率把无线电波分成几个波段，如下表所示：
波段 波长 频率 传播方式 主要用途
长波 30000m～3000m 10kHz～100kHz 地波 超远程无线电通信和导航
中波 3000m～200m 100kHz～1500kHz 地波和天波 调幅（AM）无线电广播、电报、通信
中短波 200m～50m 1500kHz～6000kHz
短波 50m～10m 6MHz～30MHz 天波
微波 米波
（VHF） 10m～1m 30MHz～300MHz 近似直线传播 调频（FM）无线电广播、电视、导航
分米波
（UHF） 1m～0.1m 300MHz～3000MHz 直线传播 电视、雷达、导航
厘米波 10cm～1cm 3000MHz～30000MHz
毫米波 10mm～1mm 30000MHz～300000MHz
四、无线电波的接收
电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同。因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到电磁波了。
发射的无线电波如何被接收到呢？
如何使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强呢？
当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强。（这种现象叫做电谐振）
无线电波的接收
1、接收无线电波的装置：
上图为收音机的调谐电路
图示为收音机的简单的调谐电路，通过可变电容改变调谐电路的固有频率，使其与接收电台的电磁波频率相同，这个频率的电磁波就在调谐电路里激起较强的感应电流，这样就选出了电台。
可变电容
无线电波的接收
1、接收无线电波的装置：
2、用调谐电路接收到的感应电流是调制的高频振荡电流，要直接感受到所需要的信号，还需要检波。
声音信号的传送
话筒前的人
返回
振荡器
信号发射机房
返回
电视信号发射塔上的信号发射天线
无线电信号发射塔
返回
彩塔接收天线
电报大楼上的接收天线
返回
返回
收音机内的接收装置就是一个简单的调谐电路
调制：使电磁波随各种信号而改变叫做调制。
调幅：使高频遮挡的振幅随信号而改变叫做调幅。
调频：使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频。
电谐振：当接收电路的固有频率跟接收道的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电路最强，这种现象叫做电谐振。
调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。
检波：从接受到的高频振荡中“检”出所携带的信号，叫做检波。检波是调制的逆过程，因此也叫解调。
五、相关概念解释
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随堂练习
1.关于电磁波在真空中的传播，下列说法中正确的是（ ）
A. 频率越高，传播速度越大
B. 波长越长，传播速度越大
C. 电磁波的能量越大，传播的速度越大
D. 频率、波长、能量的强弱都不影响电磁波的传播速度
D电磁波的发现和使用2008年4月7日 星期一 1:50pm 本站搜索 物理科普物理事件物理学家
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[科目] 物理
[关键词] 物理学史/电磁波
[文件] wlxs40.doc
[标题] 电磁波的发现和使用
[内容]
电磁波的发现和使用
麦克斯韦创立电磁理论后之。，1888年，在柏林有一位叫赫兹(1857～1894)的青年实验物理学家完成了这项工作。当时许多人虽叹服麦确斯韦对电磁波的完美描述，可就是找不见它。26岁的赫兹却别有绝招。他将两个金属小球调到一定的位置，中间隔一小段空隙，然后给它们通电。这时两个本来不相相连的小球间却发出吱吱的响声，并有蓝色的电火花一闪一闪地跳过。不用说小球间产生了电场，那么按照麦克斯韦的方程，电场再激发磁场，磁场再激发电场，连续扩散开去，便有电磁波传递。到底有没有呢 最好有个
装置能够接收它。他在离金属球4米远的地方放了一个有缺口的铜环，如果电磁波能够飞到那里，那么铜环的缺口间也应有电火花跳过，他将这些都布置好后，这边一按电键，果然那圆环缺口上蓝光闪闪，这说明发射球和接收环之间有电磁波在动动了。既然有波，就也该有波长、频率和速度。于是他又想亲自量量它的波长。其实这也很简单，他将那铜环接收器向圆球发射器靠近，火花时亮时无，最亮便是波峰或波谷，不亮时便是零值，于是他便求出了波长，接着又算出了速度每秒30万千米，正好相等于光速，也有如光一样的反射、折射性。麦克斯韦的理论彻底得到了证实，从法拉第到麦克斯韦再到赫兹，两位实验物理学家与一位理论物理学家巧妙的配合终于完成了这个伟大的发现。
各位读者，这赫兹何以有这样的成就 原因可以有许许多多，但追溯到他的学生时代，有两条却极为重要。一是他从小养成了亲自动手的好习惯，对技术和技能的学习十分爱好。他在课余时间拜了一位木工为师，锯、刨、斧、凿已使得极为纯熟，他还学了一门车工技术，后来赫兹的车工师傅听说他成了大学教授还对他母亲惋惜地说：“唉，真可惜!他本是一个难得的车工啊!”欲话说心灵手巧，大凡只有手脚并用毫不偷懒才能聪明。第二，赫兹小时候学习兴趣相当广泛，他学了英语、法语、意大利语，特别是在阿拉伯语方面表现了惊人的才能，以致教师向他的父亲郑重地建议他去选学东方学。他爱美术，素描画得很好，这又训练了他的形象思维。他爱数学，常参加数学比赛，这又训练了他的逻辑思维能力。他想当建筑师，曾专攻过建筑，后来又当过兵，这使他得到了吃苦耐劳、紧张有序的锻炼，他给父母写信说：“惰性从我的身上真正被取缔了。”读者中定有不少是渴望成才的青年，我这里就他的成才略叙几笔，或许对诸君能有一点启迪。
说这赫兹发现了电磁波就如当年牛顿发现了万有引力，戴维电解出钾、钠之时，都是才刚刚二十几岁的年纪，正宏图初展，前途无限。但在1893年他就开始患一种齿龈脓肿的病，虽不是大病但却很顽固，多次手术只能缓解痛苦不能去根，后来连情绪也甚觉忧郁伤感，他已自觉到将不久于人世。1893年12月4日夜，他秉烛展纸，强忍眼泪向二老双亲写了一封既是安慰又是预告的信：“假若我真发生了什么事情的话，你们不应当悲伤，但你们要感到几分自豪，并想到我属于那些生命虽然短促但仍算有充分成就的优秀人物。我不想遭遇，也没有选择这样的命运，但是既然这种命运降临到我的头上我也应感到满意。”这世界上实在是不公平，许多酒囊饭袋，活到百、八十，朽而不死；而赫兹这样有功于世的人在1894年1月，以37岁的轻轻年纪却猝然谢世。这在当时欧洲物理学界着实引起了好一阵悲哀。在他死去的第二天意大利帕多瓦大学门口贴出了这样一张讣告：
“波恩大学赫兹教授不幸于昨日去世，物理学界的一颗明星突然殒落，这是全欧洲的损失。
赫兹教授对人类最伟大的贡献，就是他通过实验终于找到了电磁波，他虽然是个德国人，但是他告诉我们意大利人，告诉全世界人，每个人身边都有电磁波，都是可以互相传递接收的，他虽然去世了，但他指给我们的这种波却永远存在，永远陪伴我们。所以赫兹教授是属于全世界的，赫兹教授没有死，他永远活在我们中间……。
为了表达对这位世界伟人的尊敬悼念，兹定于明天上午在本校礼堂举行隆重的追悼会。”
在这张讣告下边，有的人瞥一眼便匆匆离去，有的人读后一声叹息，惟独有一个小伙子却像双脚被钉住一样，两眼瞪着讣告，嘴唇微张，半天不言不语，脸色哀伤又含沉思，心情悲痛却又激动。他在这里大约站了一个多小时，才勉强挪动双脚，可那鞋底上像是抹了一层漆似地迈一步三回头，迟迟不肯离去。各位读者你知道这青年是谁 他叫马可尼(1874～1973)出生在意大利帕多瓦城一个富有的家庭中，从小受过很好的家庭教育，养成了勤奋好学、爱动脑筋的习惯。大凡读书人可分为两类，一类是“书袋”，从小学到大学读过的书有一人多高，不管是什么书，只要是学校规定的便只管读来，一本一本地装到肚子里，并不消化，也不会创造，所以叫书袋。一类是“书锥”、“书钩”，这些人的眼睛就像锥子，读书时处处问个为什么，必须把那本书锥穿再勾出点什么才肯罢休，他们读过的书不一定多，但是思维越训练越敏捷，碰到问题一针见血，又能举一反三，因此也就不断有所创造发明。这马可尼正是这后一类人。今天见到一张讣告也要从中勾出一点学问，他想这位赫兹教授发现的电波既然德国有，意大利也有，为什么不可以利用这些无声无形的波传递信号，传递人们的意志，让死波变活 如果真能做到这一步赫兹的功绩不是更加与日月同久长了吗 我们纪念死者，就是要发扬他的成果，为活人多办点好事。他这样痴痴地想着，回到家里，就对父亲说：“我似乎有这样一种感觉，即这些电波会在不远的将来供给人类以全新的和强有力的通信手段。”
马可尼自从读了这张讣告之后，就立即到处收集资料，又在他父亲的别墅里架天线，埋地线，白天试，晚上调，而且居然改进了检波器制成了发射机和接收机。终于在住地与1?7千米外的山间，实现了第一次通信联系。他欣喜若狂，立即向意大利邮电部写信要求资助，愿将自己的发明贡献给祖国的通讯事业。不想他这封信却石沉大海，马可尼一气之下转而向英国申请专利。
1896年，在伦敦港，一个青年手提着一只大箱子正要下船，海关检查人员见这人衣帽不整，神色不定，便一把拉住他，问他箱子里是什么 这青年正是马可尼，他初来伦敦不免慌张，结结巴巴地说这是一台发报机。当时哪有什么无线电发报机 海关人员更没听说过这个玩艺儿，把箱子翻来倒去，又将马可尼上下打量一通，这时旁边又一个海关人员说：“怕是一个炸弹吧。”那检查员闻听不禁大惊，忙双手举起箱子“扑通”一声扔到海里，返身推了马可尼一把：“去，去，去!还不赶快滚下船去!”
马克尼初出家门就受到如此受欺凌，他举目无亲，愿想来找专利局的，现在手中没有了东西，谁认得他这个叫化子 他只知邮电局是管通信的，便忍气吞声下得船来朝伦敦的邮电部大楼找去。
邮电部总工程师善利斯是一个十分和蔼可亲又颇爱才的老头。他一听说来访者就是马可尼，立即离开椅子将这个可怜的小伙子楼在怀里。原来他早从英国《电气杂志》上看到了马可尼的专利申请，并且一直在寻找此人，无奈没有地址，今天天使得见，喜不自禁。这马可尼几天来的一肚子委屈，现在突遇知音，不觉扑扑簌簌地掉下泪来，又说那只宝贝箱子已沉在海里。善利斯大笑道：“孩子，有你在就有了一切。这座大楼里的设备都供你使用，还愁再造不出那只箱子 ”马可尼闻听，真不敢相信自己的耳朵，又问了一遍方相信这是真的，不觉喜上梢，那两行泪珠也被这笑容挤得滚落地下，不知钻到哪里去了。
马可尼有了如此强大的后盾，如鱼得水，如虎添翼，没有几天便制出了收发报设备，在邮电部大楼顶上与相距近3000米外的银行大楼实现了通讯联系。过了不几天又赶上当地一场传统的游艇比赛，出发点在港口，终点在15千米外的海面上。过去，比赛结果的消息总得等几个小时后才能送回，岸边一般的观众常常等得不耐烦，不等比赛结束就已散去，而那些对赛艇押了赌注的人又都一个个像热锅上的蚂蚁。今天为了试试这新的通信设备，也为了向人们宣传一下无线电报，邮电局将来好赚钱，善利斯一早就布置了两艘绿色的邮船，他在终点发报，马可尼在起点接收。当发令枪一响，码头上笛鸣鼓响，人声鼎沸，游艇划破碧绿的海面，拖着一股白浪，转个弯很快在人们视野里消失了。这时狂热的码头也暂时冷了下来，正当人们神经刚刚松弛了一会儿，马可尼突然举起双手边蹦带跳地喊道：“玛丽号，玛丽号第一!玛丽号赢了!”这时那些向这艘船押了赌注的人都半信半疑地看着这个意大利人，而那些押了其他船的人却恨得直咬牙，骂他造谣，一时起了纠纷。正哄闹间，海面上报信的快艇已经折回，证实是玛丽号夺魁。此时，人们方才相信那个“嘀嘀嗒嗒”的铁盒子真有千里眼和顺风耳的威力。狂欢的胜利者涌上那艘邮船，一起将马可尼抬了起来，那个铁盒子被你争我夺地看来看去，船小人多，马可尼担心别再把铁盒子又挤落到海里，忙喊着：“放下!放下!落水了。”“海边的人还怕落水么 ”疯狂的人们还以为是他怕落水，索性把他抬起扔到水里。大家好一阵狂跳大笑，尽兴而散。
1898年无线电波跨越了英吉利海峡，并正式用于商业。
1901年2月马可尼在英属牙买加的康沃尔建成了一座170英尺高的电波发射塔，然后他带领助手肯普和佩基来到利物浦港，准备乘船横渡大西洋到纽芬兰去接收康沃尔电台发出的信号。这时已是寒冬季节，朔风起，海浪翻，甲板上薄冰覆盖，人连站立都很困难，马可尼的父亲，还有他敬爱的老师都来送行，父亲劝儿子还是不要冒险：
“孩子，不是我拖你的后腿，电波能飞过45千米的英吉利海峡，可是绝不会飞过大西洋的， 再强的电波也会在空气中慢慢消失。”
老师也帮着老人劝自己的学生，还是不要干这种异想天开的事，说：“你若想让电波飞过大西洋，就得先在大西洋上悬一面像欧洲那么大镜子，你要知道电波和光一样只能走直线，而地球表面是弧形的，除非高空有一面大镜子反射，电波才能射到大西洋彼岸去。这一点，就是赫兹教授生前也是这样认为的啊!”
马可尼说：“事情总是干出来的，过去谁能相信磁能变成电呢 法拉第一试，麦克斯韦再一总结，不就既有道理又成事实了吗 干成干不成，我今天就要亲自去试试，哪怕失败了也能为后人提供一点实验数据。”说罢他便登上“撒丁号”破浪远去了。
12月12日，马可尼带着两名助手来到纽芬兰面对大西洋的一座小山，在一座钟楼内安好收报机，又在山上放起一面特大的六边形风筝，上面带着电线，升到400米的高空，这是他想出来的升高天线的妙法。一切安置停当，他便将听筒贴在耳朵上静静地捕捉着那神秘的信号。窗户外，佩基操纵着风筝，万里蓝天没有一丝云彩；室内，肯普站在他旁边，瞪着一双大眼，紧紧地盯着桌子上的收报机。突然，耳朵里传来“嘀—嘀—嘀”三声，他觉得是自己心脏的跳动，再屏息细听，又是三声，他忙将耳机扣在肯普的耳朵上说：“快听，这是不是信号 ”肯普双手按住耳机，有那么几秒，突然大声喊道：“三个短码，是他们发来的，我们胜利了!”
马可尼的电波一下子就飞出了3700千米，在大西洋的上空人类第一次建起了通信的桥梁。世界各国的报纸都用头条发了这条惊人的消息。1909年马可尼因此而获得了诺贝尔奖金。
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制作：周建勇（凡翔 ）
版权由周建勇所有，翻版必究，请不要制作镜像
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法拉第、麦克斯韦和电磁理论
韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音带给我──“我是你忠实而又真诚的法拉，充电到一个伏特，表示对你的爱。
──麦克斯韦
法拉第通过实验发现了电磁感应现象，并从直观的猜想提出了磁力线、场的假设，但是他一时无法用实验去证实，便将这个预言存入皇家学院地下室的文件柜里，专等知音者上门。
他于１８３２年３月存起这个预言以后，等了整整二十三年，也未见有一人上门，未听到一句能理解他的知心话。相反，倒是常有不少人，包括当时一些著名的物理学家，经常讽刺挖苦他。他只有靠发奋工作来消除这些烦恼。他在工作很疲倦的时侯，便靠在椅子上闭目养神，有时不由自主地想起了开普勒在发现三定律后说的那段话：
反正我是发现了，也许要到一百年以后才会有人理解。看来此生不会有人同我分享发现的欢乐，我只能忍受这种发现的孤独了。
一天，他正唉声叹气地翻着每天收到的一大摞学报、杂志，忽然眼前一亮，一篇论
文的题目豁然映人眼帘：《论法拉第的力线》。他尤若饿汉拣着一块甜面包一样，一口气将那些文字连标点一起扫了个精光。这的确是一篇好论文，是专门阐述他的发现、他的思想的，而且妙就妙在文章将法拉第充满力线的场比做一种流体场，这就可以借助流体力学的成果来解释；又把力线概括为一个矢量微分方程，可借助数学方法来描述。
法拉第从小失学，未受过正规学校的训练，最缺的就是数学，现在突然有人从数学角度来为他帮忙，真是如虎添翼。他忙看文章的作者是谁，却是一个陌生的名字：詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。从这一天起他就到处打听这个作者，但是就如这篇文章的突然出现一样，作者也突然的无影无踪了。法拉第只好望着天花板叹气了。
就在法拉第盼望着与麦克斯韦见面，却又无从找寻之时，通柱苏格兰古都爱丁堡的大路上正匆匆走着一个小伙子。这人正是麦克斯韦（１８３１年～１８７９年）。他本是在伦敦剑桥大学毕业后留校工作的，但是前几天突然接到家里来信，说父亲病重，便放下手头的工作赶回老家来了。
麦克斯韦生于 1831年11月13日。正好是法拉发现电磁感应那一天后的第三十三天。好像上帝将他送到人间就是专门准备来接替法拉第似的。麦克斯韦九岁那年母亲因肺病去世，于是他从小与父亲相依为命。他父亲是一位极聪明而又不愿受传统束缚的工程师。一次，他在桌上摆了一瓶花教儿子画写生。不想画完后交来的却是满纸的几何图形：花朵是些大大小小的圆圈，叶子是些三角形，花瓶是个大梯。父亲摸着儿子雅气的脸蛋说：“看来你是个数学天才，将来在这方面必有所成。”于是便开始教他几何、代数。麦克斯韦也真是个神童，在中学举办的一次数学、诗歌比赛中，他一个人竟囊括了两项头等奖；十五岁那年中学还未毕业就写了一篇讨论二次曲线的论文，居然在《爱丁堡皇家学会学报》上发表。麦克斯韦十六岁便考进爱丁堡大学。一次上课，他突然举手站起，说老师在黑板上推导的一个方程有错误。这位讲师也赌气似他说：“要是你对，我就叫他‘麦氏公式’！”不想这位老师下课以后仔细一算，果然是学生对了。
１８５０年，父亲又把他送到剑桥大学学习。 １８５４年他以数学优等第二名的成绩毕业，毕业后他即对电磁学产生了浓厚的兴趣。第二年就发表了《论法拉第的力线》。正当他才华初露要在新领域大显身手时，忽然接到家信，便急急赶了回去。
麦克斯韦是一个孝子，一进家门看见父亲形容枯槁，卧床不起，便想到自己幼年失母，父亲拉扯自己的艰辛，不觉抱头痛哭。之后他终日侍药床前，百般温顺。为了就近照顾父亲，他又写信给剑桥大辞去职务，准备在离家不远的阿伯丁港的马锐斯凯尔学院任教。第二年，父亲溘然长逝。他就到马锐欺凯尔学院上任，主持一个“自然哲学”的讲座。
冬去春来，转眼到了１８６０年，麦克斯韦来这里已经四个年头，他关于土星光环、气体力学的研究虽已取得重要成果，却无暇顾及他时刻挂念的电磁学。这时又赶上马锐斯凯尔学院和另一家学院合并，他主持的讲座也被取消，新的饭碗还不知道在哪里。这时他的母校爱丁堡大学正要招一名自然哲学讲座的教授，他连忙报名。同考的有三人，论学问和名声，他自然稳被录取。不想在口试的时候，他面对台前母校里的那些前辈师长，不知不觉又紧张起来，虽然也努力想放松一点，但反而时快时慢，语句断断续续。最后终因“口头表达能力欠佳”而落选了，他只好带着妻子再次来伦敦投靠皇家学院。但塞翁失马，焉知非福？他没想到正是由于在爱丁堡落选，却成就了他的一番事业。
法拉第自从阅读了麦克斯韦的那篇文章后，就天天留心有无类似的文章发表，同时也到处打听麦克韦的消息，谁知就如慧星划过天空一样，从此杳无音讯。而他也一天天的老了，到1860年他已是一个七十九岁高龄的老人，唯一放心不下的就是自己的发现不
为人知。莫非那地下室里的文件真要到百年后才能实现吗？这天早晨，当他拄着拐杖在自家门前的草坪上散步时，远处却走来一男一女。男的年轻潇洒，女的恬静美丽。那对男女走到法拉第的眼前，女的手中提着一大堆花花绿绿的礼品，男的迎上前弯下腰，恭敬地问道：
“您可是尊敬的法拉第先生？”
“是的，我就是迈克尔.法拉第，是一个很普通的人。”
法拉第最怕别人对他恭维，所以总要加这个定语。
“我是您的忠实学生麦克斯韦。”
“你就是写论文谈论我的力线的麦克斯韦先生吗？”
“是的。我在您的面前，在您的学识面前，不过是个小孩子。”
麦克斯韦整整小法拉第四十岁呢。
当法拉第证实站在眼前的就是麦克斯韦时，他一把摔掉拐杖，眼里顿时放出光芒，麦克斯韦也一下扑上去，两人紧紧地拥抱在一起。一个是实验大师，一个是数学天才，这是物理和数学的拥抱，是物理学的大幸事。
法拉第说：“我等你等得好苦。你终于回伦敦来了”
“是您身上的磁场太强了，终于把我又吸引回来了。这次不但回到了伦敦，并且还回到了皇家学院，回到了您的身边。”
法拉第谦虚地笑了笑说：“可惜我老了，不过还来得及。第谷向开普勒交班时，生命只剩下一年。上帝能给我一年也就够了。”
“老师您会长寿的。”
“祝我们的新理论长寿吧！”
两人都高兴得哈哈大笑起来。
法拉第经过几年的研究已经证明了磁能生电，能产生出电流，能变出电场。电流和电场并不一样，电流很明显的能使导线发热，能电解水，叫传导电流。而变化的电场虽然也有电流的某些性质，却并不明显，聪明的麦克斯韦就给它起了一个名字叫“位移电流”。传导电流能激发出磁场，影响磁针偏转，那么这位移电流（变化电场）能否激发出磁场呢？这不比那具体的有热效应，能击人的电，也不比那很明显能吸铁的磁，它们实在太不明显了，太玄妙了。法拉第实验了多少年还是没有找到他们之间的联系。正像一些微雕专家在头发丝上能刻出一首诗一样，他早已不是靠眼而只是靠感觉来操作了。到了最关键的时候，问题往往不是用实验所能解决的，而只能靠推理来决定。这个难题果然由麦克斯韦用数学公式推导出来了。１８６５年的科学史上，统一的电磁场理论终于诞生了。麦克斯韦发表了一组描述电磁场运动规律的方程，他证明变化的磁场可以产生电场，变化的电场又可产生磁场。这要比法拉第的“磁性”能产生电流，电流又能产生“磁性”高了一筹。磁场电场磁场电场，这两个场的作用（电磁波）在一定的条件下不断转换着，并不像牛顿力学所描述的“真空的超距作用”。法拉第的预言得到了最完美
的阐述和严密的数学论证，而且更妙的是麦克斯韦用自己的方程居然推出了电磁波的速度正好等于光速，这又证明了光也是一种电磁波。光学和电磁学在这里融合了。当年牛顿和胡克、惠更斯为了光的本质所发生大伤感情的对立，今天才得到了真正的统一。
法拉第毕竟比第谷要幸运。他看到了自己理论的完善，看到了自己接班人的业绩。在电磁理论确立后的第二年——１８６７年，这位电磁学的创始人带着满足离开了人世。而麦克斯韦在１８６５年发表公式以后，就立即回到乡间老家的庄园里，闭门谢客，专心写作详细阐述这一理论的《电磁学通论》。八年后这本可以和牛顿１６８７年出版的《自然哲学》媲美的巨著终于出版了。牛顿筑起了一座经典力学的宏伟大厦，而麦克斯韦则建起了一座经典电磁学的摩天大楼。物理学经过１８６年的艰难攀登，终于又跃上了第二高峰。
麦克斯韦的电磁理论，把电磁现象和光现象的本质统一起来了，完成了物理学的一次大融合，这是19世纪科学史上的一件大事。但在当时，由于书中所用的数学方法比较深奥，极具抽象性，并且在书出版之后的很长一段时间里又没有发现电磁波。因此，支持他的理论的人寥寥无几，怀疑和反对的意见却接踵而来。这样一来，能否证实电磁波的真实存在就成了检验麦克斯韦理论的关键。
麦克斯韦尽管对近代物理学作出了重大贡献，可在当时生活的却并不幸福。他的学说无人理解，妻子身体久病不愈需要照顾。他主持的演讲电磁理论的讲座门庭冷落。有时，空旷的大教室里仅坐着两名学生。种种不顺心的事使他心力交瘁疲惫不堪，身体越来越差。１８７９年１１月５日，伟大的科学家麦克斯韦终因肺病去世。(共22张PPT)
第十四章 电磁波
慈溪市龙山中学—郑剑波
议一议
小明的姐姐在外地工作,后天奶奶就要过70岁生日了,如果你是小明,你如何用最快的方法通知姐姐赶回来呢
a. 在古代的时候………………..
b.在上世纪50年代……………….
c.在21世纪的今天………………
我们现在的生活已经离不开电磁波了
电磁波看不见、摸不着，怎么知道它真实存在呢？
一、电磁波的发现
麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、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。
韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音带给我──“我是你忠实而又真诚的法拉，充电到一个伏特，表示对你的爱。-----麦克斯韦
麦
克
斯
韦
一、伟大的预言
演示实验
装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。
——法拉第发现的
（1）线圈中产生感应电流说明了什么？
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。
（2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？
有电场、无电流。
（3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？
有 ！
（4）总结：麦克斯韦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，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。
1、变化的磁场产生电场
讨论与交流
磁现象和电现象有哪些相似之处？
自然界中只有两种电荷（正电荷、负电荷）
自然界中也只有两种磁极（N极、S极）
电能生磁（奥斯特）
磁能生电（法拉第）
既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？
麦克斯韦相信自然界规律的统一与和谐，相信电场与磁场具有对称之美。他大胆地提出的相似和联系。经过反复思考提出假设：变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。
麦克斯韦的理论依据
静止的电荷
静电场
电荷运动
电场变化
产生磁场
利用场的观点来分析问题
形成电流
2、变化的电场产生磁场
二．电磁场、电磁波
麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中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新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。
B
B
E
E
E
E
①电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波
②电磁波传播的速度是光速。光是电磁波的一种。
③电磁波在空间传播时，在任一位置上（或任一时刻）E、B、v三矢量相互垂直。电磁波是横波。
电磁波图景的分析：
非均匀变化磁场
激发
变化电场
均匀变化
激发
稳定磁场
不在激发
若非均匀变化
激发
变化磁场
均匀变化
激发
稳定电场
非均匀变化
电场和磁场的变化关系
2、赫兹的实验：
赫兹以前，由法拉第发现、麦克斯韦完成的电磁理论，因为未经一系列的科学实验证明，始终处于“预想”阶段。把天才的预想变成世人公认的真理，是赫兹的功劳。赫兹在人类历史上首先捕捉到电磁波，使假说变成现实。
有关趣闻
插曲：比赫兹实验早七年，一位叫戴维的人也接收到了电磁波信号，他随即向英国皇家协会会长G·斯托克斯汇报，但斯托克斯认为这只是普通的电磁感应现象，戴维过于迷信权威，对于这一天赐良机未与重视，使发现被埋没了。
赫兹与电磁波
赫兹是一个伟大的物理学家。他于1894年逝世时，年仅37岁，这无疑是物理学界的巨大损失。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世，进行科学研究不足15年，然而却建立了永垂青史的功绩。
发现电磁波产生的巨大影响，连赫兹本人也没料到。在他发现电磁波的第二年，有人问他，电磁波是否可以用作无线电通讯，赫兹不敢肯定。赫兹研究电磁波无意中丢下的种子，却很快在异地开花结果了。
在发现电磁波不到6年，意大利的马可尼、俄国的波波夫分别实现厂无线电传播，并很快投人实际使用。其他利用电磁波的技术，也像雨后春笋般相继问世。无线电报（1894年）、无线电广播（1906年）、无线电导航（1911年）、无线电话（1916年）、短波通讯（1921年）、无线电传真（1923年）、电视（1929年）、微波通讯（1933年）、雷达（1935年），以及遥控、遥感、卫星通讯、射电天文学……它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。
赫兹关于电磁波的实验，为无线电技术的发展开拓了新的道路，构成了现代文明的骨架，后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹。
德国于1994年发行的纪念赫兹逝世100周年的邮票
捷克于1994年发行的纪念赫兹逝世100周年的邮票
墨西哥于1967年发行的纪念国际远程通讯计划会议的邮票
小结：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
分析:
①恒定的电场周围无磁场，恒定的磁场周围无电场。
③周期性变化的电场周围存在同周期的磁场，周期性变化的磁场在周围产生同周期的电场。
②均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，均匀变化的磁场周围产生恒定的电场。
