13.4电磁波的发现及应用—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册课件(共24张PPT)

(共24张PPT)
13.4电磁波的发现及应用
11/23/2020
1
1886年，人类第一次主动地发射、接收电磁波
伟大的预言家
预言
1831年法拉第发现电磁感应现象
麦克斯韦
1854年麦克斯韦从剑桥毕业研读法拉第著作
1860年两人见面
奥斯特
法拉第
你不应停留在用数学解释我的观点，而应该突破它！
伟大的预言家
麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论的研究
1855-1864年，他建立了电磁场理论，将电学、磁学、光学统一起来，是19世纪物理学发展的最光辉的成果；
1865年他预言了电磁波的存在。
1873年出版的《论电和磁》
1871年由他负责建立起的卡文迪许实验室，作为“诺贝尔物理学奖获得者的摇篮”，发展成为举世闻名的学术中心之一
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。
麦克斯韦
（J.C.Maxwell,1831—1879)
英国物理学家。
伟大的预言家
科学史上，称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，是实现第一次大综合，麦克斯韦把电、光统一起来，是实现第二次大综合，因此与牛顿齐名。
如果在空间某区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,……
变化的电场和变化的磁场相互联系着的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场
一、电磁场
电磁场:
一、电磁场
小结：对麦克斯韦电磁场理论的理解:
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
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
伟大的预言
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。
B
B
E
E
E
E
二、电磁波
1.定义：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
二、电磁波
2.特点：
1)B、E、v三者两两垂直
2)
在真空中
v=c≈3.0×108m/s
无需介质
3)具有波的特性：干涉、衍射
还可发生反射、折射和多普勒效应
4)
传播中f不变
5)电磁波具有电磁能，向外辐射能量、传递信息
横波
3.电磁波与机械波的异同点
二、电磁波
类别
电磁波
机械波
联系
本质
种类
传播
速度
都是波，都会发生干涉、衍射等现象都满足关系：v=λf
有横波也有纵波
是横波
取决于介质
真空中：恒定
介质中：取决于介质与频率
需要介质，传播机械能及信息
不需介质，传播电磁能及信息
本身不是物质，
是运动形式的传播
是一种客观存在的物质
三、电磁波的实验证明
1865年，麦克斯韦预言
1888年，赫兹实验验证
赫兹的电火花实验
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。
按波长（或频率）的顺序把
无线电波、
红外线、
可见光、
紫外线、
伦琴射线、
γ射线
等排列起来
构成电磁波谱。
四、电磁波谱
四、电磁波谱
波的名称
频率/s-1
无线电波
微波
红外线
可见光
紫外线
X射线
γ射线
1.可见光：
在电磁波中，能够作用于人的眼睛并引起视觉的，只是一个很窄的波段，通常叫做可见光
波长最短的是紫光，波长约为400nm波长，
波长最长的是红光，波长约为770nm，
五、电磁波谱的特征与应用
2.红外线：
波长在770nm－106nm的电磁波，波长比红光的长
英国物理学家赫谢耳在1800年发现的
显著特征：热效应
应用：用于烘干，夜视，遥感技术
五、电磁波谱的特征与应用
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．　
红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感
红外线夜视瞄准镜
红外线应用
红外线卫星云图显示1999年9月16日台风约克于清晨靠近香港时,中心的风眼清晰可见
行星状星云NGC
7027的红外线照片
2003年5月22日，北京二中的校医在学校门口用红外线测温仪为入校的学生检测体温
红外线应用
3.紫外线：
波长在5nm－400nm的电磁波，波长比紫光的短
德国物理学家里特在1801年发现的
一切高温物体（如太阳）发出的光中均含有大量的紫外线
显著特征：化学效应
应用：消毒、荧光效应，诱杀害虫
五、电磁波谱的特征与应用
画面上可以清晰的看到钱币上的防伪标记
紫外线应用
紫外线有荧光作用
紫外线可以促使人体合成维生素D，有助于人体对钙的吸收，所以儿童经常晒太阳能够预防缺钙引起的佝偻病
紫外线能够杀灭多种细菌，可以用紫外线进行消毒
但是过多的紫外线会使皮肤粗糙，甚至诱发皮肤癌．
4.x射线（伦琴射线）
波长比紫外线更短的光
德国物理学家伦琴在1895年发现的
显著特征：有较强的穿透作用
应用：用于人体透视，检查金属部件
伦琴
1845～1923
五、电磁波谱的特征与应用
伦琴射线：穿透能力很强，能使包在黑纸里的照像底片感光
X射线
X射线管
高速电子流射到任何固体上都能产生伦琴射线
此外还有比伦琴射线波长更短的电磁波，那就是γ射线，
五、电磁波谱的特征与应用
γ射线的穿透本领更大，在工业和医学等领域有广泛的应用，如探伤，测厚或用γ刀进行手术
1.无线电波：
振荡电路中自由电子的周期性运动产生的
2.红外线、可见光、紫外线：
原子外层电子受激发产生的
3.伦琴射线：
原子内层电子受激发产生的
4.γ射线：
原子核受激发产生的
六、电磁波谱的产生机理
波谱
无线
电波
红外线
可见光
紫外线
X射线
γ射线
波长
长
短
频率
低
高
产生机理
振荡电路
原子外层电子受激发
原子内层电子受激发
原子核受激发
主要特性
波动性强
热效应
引起视觉
荧光效应
贯穿强
贯穿最强
应用
无线电技术
加热
遥感
照明
摄影
日光灯
杀菌
消毒
检查
探测,
医用
透视
工业
探伤，
医用
治疗
电磁波谱的排列、产生机理、特性、用途