13.4 电磁波的发现及应用 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册46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
知识点 电磁场
1.麦克斯韦的电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。
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新知探究
知识点 电磁场
2.电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成了一个不可分离的统一场。
1
新知探究
思考
变化的磁场所产生电场的电场线和以前所学静电场的电场线有区别吗?

提示: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。
名师指导
知识点 电磁场
3.对麦克斯韦电磁场理论的理解：
1
新知探究
提示
电磁场是动态的,并且电场和磁场不可分割,磁感线、电场线都是闭合的曲线;
静电场、静磁场是单独存在的,且电场线是非闭合曲线,静止的电场和磁场不是电磁场。
名师指导
知识点 电磁波
1.麦克斯韦的预言：空间可能存在电磁波。周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播形成电磁波。
2.电磁波可以在真空中传播，这是因为电磁波地传播靠的是电场和磁场的相互“激发”
3.电磁波的传播速度等于光速c，光的本质是电磁波。
2
新知探究
知识点 电磁波
4．赫兹的实验
赫兹利用如图的实验装置，证实了电磁波的存在。
2
新知探究
思考
你能否列举出生活中的现象来证明电磁波的存在?

提示:夏天打雷时正在收听的收音机里会发出“喀喀”的声音;手机接收信号时其附近的电视机会发出声音。这些现象能说明电磁波的存在。
名师指导
知识点 电磁波
例1： 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
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新知探究
知识点 电磁波
解析:根据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场才能产生磁场,均匀变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,只有D项正确。


答案:D
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新知探究
知识点 电磁波
例2： 声波和电磁波均可传递信息,且都具有波的共同特征。下列说法正确的是(　　)
A.声波的传播速度小于电磁波的传播速度
B.声波和电磁波都能引起鼓膜振动
C.电磁波不能被人听见,声波能被人听见
D.二胡演奏发出的是声波,而电子琴演奏发出的是电磁波
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新知探究
知识点 电磁波
解析:声波属于机械波,其传播需要介质,传播速度小于电磁波的传播速度,选项A对;鼓膜的振动是空气的振动带动的,电磁波不能引起鼓膜振动,人耳听不到电磁波,选项B错,C对;二胡和电子琴发出的都是声波,选项D错。



答案:AC
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新知探究
知识点 电磁波谱
(1)波长：两个相邻的波峰(或波谷)之间的距离等于电磁波的波长。
(2)频率：电磁波的频率即为电磁振荡的频率，它由波源决定，与介质无关。
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新知探究
知识点 电磁波谱
(3)电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，即电磁波在真空中的传播速度c＝3.0×108 m/s。电磁波和光波一样，在介质中的传播速度都要小于真空中的传播速度，其大小与介质有关。
?
3
新知探究
知识点 电磁波谱
(4)电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c=λf
(5)电磁波谱：按频率或波长的大小把它们排成的谱叫电磁波谱。
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新知探究
知识点 电磁波谱
电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。波长最长的是无线电波中的长波；波长最短的是γ射线。
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新知探究
知识点 电磁波谱
(1)无线电波
波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波，无线电波广泛用于通信和广播。
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新知探究
知识点 电磁波谱
(2)红外线
①发现过程：1800年英国物理学家赫谢耳用灵敏温度计研究光谱中各色光的热作用时，把温度计移至红光区域外侧，发现温度更高。
②特性：热作用
③红外线的频率比可见光更接近固体物质分子振动的固有频率，更容易引起分子的共振，所以有明显的热效应。
④应用：红外线加热、红外摄影、红外遥感。
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知识点 电磁波谱
(3)可见光
①特性：引起人的视觉，为地球上的生命提供赖以生存的能量。
②可见光只在一个很窄的波段内，通常波长范围为400～770 nm，不同频率(或波长)的可见光颜色不同，频率最高(波长最短)的是紫光，频率最低(波长最长)的是红光。③应用：摄影、照明。
④天空看起来是蓝色的，是由于波长较短的光比波长较长的光更容易被散射；傍晚的阳光比较红，是由于大气对波长较短的紫光比波长较长的红光、橙光吸收较强的缘故。
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新知探究
知识点 电磁波谱
(4)紫外线
①发现过程：1801年德国物理学家里特，发现在紫外区放置的照相底片感光，荧光物质发光。
②特性：化学作用，荧光效应促进人体合成维生素D。
③紫外照相、验钞机、黑光灯都是利用紫外线的荧光效应。杀菌、消毒主要应用紫外线的化学效应。
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新知探究
人为什么不能长时间在太阳下暴晒?


提示:紫外线的作用较强,人体适量接受太阳光里的紫外线照射,能促进钙质吸收。但过多地吸收紫外线,会对皮肤和眼睛造成伤害。
名师指导
知识点 电磁波谱
(5)X射线
①发现过程：1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时，发现阴极射线(高速电子流)射到玻璃壁上，管壁会发出同种看不见的射线。
②产生条件：高速电子流射到任何固体上，都会产生X射线。
③特性：穿透本领很大。
④应用：工业上金属探伤、医疗上透视人体。
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新知探究
知识点 电磁波谱
(6)γ射线
①特性：穿透本领极强。
②应用：工业探伤、医用治疗。
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新知探究
比较说明各种电磁波的产生机理、特征和用途
名师指导
名师指导
各种电磁波的共性和个性

共性:它们在本质上都是电磁波,它们的行为服从相同的规律,都遵守公式v=λf,它们在真空中的传播速度是c=3.0×108 m/s,它们的传播都不需要介质,各波段之间的区别并没有绝对的意义。

名师指导
各种电磁波的共性和个性
个性:(1)不同电磁波的产生机理不同。
(2)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性,波长越长越容易发生干涉、衍射现象,波长越短观察干涉、衍射现象越困难。正是这些不同的特性决定了它们不同的用途。如X射线、γ射线等电磁波的波的特征很不明显,但穿透本领却很强,主要应用在探测和治疗;紫外线化学作用和荧光效应能应用在曝光灯、消毒柜等电器中;红外线的热作用强,衍射有明显的特征,应用于加热、遥测、遥感、红外摄像、红外制导;无线电波的波动性强,广泛地应用在通信、广播和导航等领域。
名师指导
各种电磁波的共性和个性
个性:
(3)同频率的电磁波,在不同介质中速度不同。不同频率的电磁波,在同一种介质中传播时,频率越大折射率越大,速度越小。
名师指导
知识点 电磁波谱
例：防治“非典”期间,在机场、车站等交通出入口,使用了红外线热像仪,红外线热像仪通过红外线遥感,可检测出经过它的发热病人,从而可以有效控制疫情的传播。关于红外线热像仪,下列说法中正确的是(　　)
A.选择红外线进行检测,主要是因为红外线波长较大,容易发生明显衍射
B.红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测体温
C.红外线热像仪同时还具有杀菌作用
D.一切物体都能发射红外线,而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同
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新知探究
知识点 电磁波谱
解析:不同射线具有不同的特点,会有不同的用途。对红外线来说主要特点就是一切物体都在不停地发射红外线,并且发射的能力跟温度有关。红外线热像仪就是应用了一切物体都在不停地发射红外线的特点。

答案:D

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新知探究
知识点 电磁波的能量
(1)电磁波具有能量，微波炉就是利用电磁波来加热食物的。
(2)电磁波具有与其他物质相互作用的属性
俄国物理学家列别捷夫测量出光对被照射的物体有压力，用实验证明了由电磁场理论预言的“光压”。在天文现象中，彗星尾就是太阳光的“光压”压迫彗星尘埃物质而形成的。
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新知探究
知识点 电磁波的能量
(3)太阳辐射
太阳光中含有可见光、无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线。太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域。
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新知探究
知识点 电磁波通信
1.电磁波可以传递信息
电视
雷达
移动电话
因特网
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新知探究
知识点 电磁波通信
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。
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新知探究
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?
名师指导
思考
提示: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。而移动电话频率通常在900 MHz以上,穿透能力强,可以穿过窗户进入车厢。
名师指导
1.根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法中正确的是(?? )
A.?周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场
B.?变化的电场一定产生变化的磁场
C.?稳定的电场一定产生稳定的磁场
D.?均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
课堂训练
解析：A．周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场，A符合题意；
B．均匀变化的电场产生恒定的磁场，B不符合题意；
C．稳定的电场不会产生磁场，C不符合题意；
D．均匀变化的电场一定产生恒定不变的磁场，D不符合题意．
故答案为：A。
答案：A
课堂训练
2.下列说法正确的是（?? ）
A.?红外体温计是依据人体辐射的红外线强度来测体温的
B.?依据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生的磁场一定是变化的
C.?炎炎夏日，我们在树下看到茂密的树叶间有彩色的光环，这是全反射现象
D.?利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
课堂训练
解析：A．红外体温计是依据人体辐射的红外线强度来测体温的，A符合题意；
B．依据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的电场会产生稳定的磁场，B不符合题意；
C．炎炎夏日，我们在树下看到茂密的树叶间有彩色的光环，这是由于光的直线传播产生的小孔成像，C不符合题意；
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，电磁波能通过电缆、光缆传输，D不符合题意。
故答案为：A。答案：A
课堂训练
3. 关于电磁场、电磁波、电磁波谱，下列说法中正确的是（?? ）
A.?电磁波是纵波
B.?变化的电场能够产生磁场，变化的磁场也能够产生电场
C.?X射线比无线电波更容易发生明显衍射现象
D.?紫外线有显著的热效应，可用其测温
课堂训练
解析：A．电磁波是横波，A不符合题意；
B．变化的电场能够产生磁场，变化的磁场也能够产生电场，B符合题意；
C．无线电波的波长大于X射线，所以无线电波更容易发生明显的衍射，C不符合题意；
D．红外线有显著的热效应，可用其测温，而紫外线有显著的荧光效应，D不符合题意。
故答案为：B。
答案：B
课堂训练
4. 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
课堂训练
解析：A．电磁波是一种波，可以产生衍射现象，A不符合题意；
B．常用的遥控器用红外光信号来遥控电视，B不符合题意；
C．由于波源与接受者的相对位移的改变，而导致接受频率的变化，称为多普勒效应，所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，C符合题意；
D．红外线的显著作用是热作用，任何物体都会产生红外辐射，D不符合题意。
故答案为：C。
答案：C
课堂训练
谢谢