电磁波的发现及应用 课件-高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

电磁波的发现及应用引入

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?电磁场英国物理学家麦克斯韦系统地总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，在此基础上，他最终建立了经典电磁场理论。

由法拉第发现的电磁感应现象。麦克斯韦进一步想到∶既然产生了感应电流，一定是有了电场，它促使导体中的自由电荷做定向运动;即使在变化的磁场中没有闭合电路，同样会在空间产生电场。因此，麦克斯韦认为∶这个现象的实质是变化的磁场产生了电场。

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。

按照这个理论，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（electromagneticfield）。电磁波麦克斯韦推断∶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，于是，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。一个伟大的预言诞生了——空间可能存在电磁波(electromagneticwave)。电磁波的产生与传播示意图水波和声波的传播都离不开介质。与这些波不同，电磁波可以在真空中传播，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互"激发"那么，电磁波以多大的速度传播?麦克斯韦推算出一个出人意料的答案∶电磁波的速度等于光速!1886年，德国科学家赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路。捕捉电磁波如图１３．４—２，高压发生器Ｇ上安装两根长约１ｍ、带有放电电极的铜管Ａ、Ｂ，两极的间隙约０．5ｃｍ，铜管构成发射天线。绝缘架上固定同样的两根铜管Ｃ、Ｄ作为接收天线，两管成一直线，中间连按一个电流表。闭合高压发生器G的电源，在两个电极间产生放电火花。让接收天线与发射天线平行，改变两个天线的距离，观察电流表示数的变化。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（图13.4-3）。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。波速、波长、频率三者之间的关系是波速=波长x频率对于电磁波，有同样的关系。如果用

表示电磁波的波长，f表示它的频率，那么，电磁波的波速c与λ、f的关系是电磁波在真空中的速度无线电波、红外线、紫外线、X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。不同电磁波由于具有不同的波长（或频率），因此具有不同的特性。利用这些特性，电磁波在生产、生活中有广泛的应用。电磁波在生产、生活中有广泛的应用。例如，无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，

微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输。

红外线可以用来加热理疗，可见光让我们看见这个世界，也可以用于通信。

紫外线可以消毒，

X射线片可以用于诊断病情，

γ射线可以摧毁病变的细胞电磁波的能量

实物粒子是物质存在的一种形式，场是物质存在的另一种形式，它们都是客观存在的。场具有能量。我们有各种各样的仪器，能够探测到各种电磁波，所有这些都表明电磁波具有能量，电磁波是一种物质。电磁波通信

电磁波携带信息，既可以有线传播，也可以无线传播。构建卫星宽带通信网络，可以使人们无论身处万米高空的飞机，还是茫茫大海的轮船，甚至没有人烟的荒漠、深山、海岛，都能高速浏览网页，与家人视频通话等。1.家用微波炉的微波频率为2450MHz，它的波长是多少?2.变化的磁场和变化的电场形成不可分割的统一体——电磁场，它会由近及远地向外传播，它的传播需要介质吗?它传播的速度