2023-2024学年教科版（2019）必修第三册 3-4电磁波的发现及其应用 3-5微观世界的量子化 课件（47张PPT）

4电磁波的发现及其应用5微观世界的量子化学习目标要求核心素养和关键能力1.知道麦克斯韦电磁场理论，理解麦克斯韦电磁场理论的两个要点。2.了解电磁波的形成及其特点。3.知道能量量子化的含义和能级的概念。1.核心素养认识科学技术的推动作用，体会科技进步对人类生活和社会发展的影响，激发学生爱科学的兴趣，担当科学技术发展的责任。2.关键能力理解能力。必备知识自主学习关键能力合作探究课堂检测巩固演练课时作业素养达标一

电磁场1．麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场能够在周围空间产生________。(2)变化的电场能够在周围空间产生________。2．电磁场：________的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场。电场磁场变化二

电磁波和电磁波谱电磁波的应用

1．电磁波：________的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。2．电磁波的实验证实：________通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁波的速度等于光速，证明了电磁波能够产生反射、折射、干涉、衍射等现象，证实了麦克斯韦的电磁场理论。变化赫兹3．电磁波的速度(1)电磁波的波长、频率、波速的关系：c＝________。(2)在真空中，电磁波的速度c＝__________m/s。4．电磁波谱(1)定义：按________(或________)的顺序把所有电磁波排列起来，称之为电磁波谱。(2)电磁波谱的排列：按波长由长到短依次为：__________、红外线、________、紫外线、X射线、________。λf3.0×108波长频率无线电波可见光γ射线5．电磁波的应用(1)利用电磁波传递信息。(2)利用电磁波传输能量。三

微观世界的量子化1．波粒二象性(1)光的波动性：光的________、________现象说明光具有波的特性，____________进一步说明光是一种电磁波。(2)光的粒子性：____________提出了光子说，成功解释了光电效应，说明光具有________性。(3)实物粒子的波动性：波粒二象性是微观世界的共性，________、________等实物粒子同样具有波动性。干涉衍射麦克斯韦爱因斯坦粒子电子质子2．能量量子化(1)能量子的定义：________认为电磁波的发射和吸收是不连续的，每一份的能量叫作________。(2)公式：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为_____________，h＝______________J·s。(3)光子：光的传播是________的，而是一份一份的，每一份叫作一个光子。普朗克能量子普朗克常量6.626×10-34不连续3．能级(1)能级：原子的能量是________的，即一系列不连续的值，这些不连续的、________的能量值叫作能级。(2)能级特点①原子处于能量最低的状态(基态)，是____________的。②原子受到高速运动的电子的撞击，有可能变到__________________________。量子化量子化最稳定能量较高的状态(激发态)(3)跃迁：原子从某一能级“跳跃”到另一能级的过程称为跃迁。从较低能级跃迁到较高能级，必须________能量；从较高能级跃迁到较低能级，必须________能量；吸收或释放的能量都等于两能级的能量差。吸收释放对麦克斯韦电磁场理论的理解

电子感应加速器就是用来获得高速电子的装置，其基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电磁铁线圈中通入变化的电流，真空室中的带电粒子就会被加速，其速率会越来越大。请思考：带电粒子受到什么力的作用而被加速？如果线圈中通入恒定电流会使粒子加速吗？这个现象告诉我们什么道理？提示：电荷受到电场力作用做加速运动。线圈中通入恒定电流时，粒子不会被加速。这个现象告诉我们变化的磁场能产生电场。1．对麦克斯韦电磁场理论的理解恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场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不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化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2.对电磁场的理解(1)电磁场的产生：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，周期性变化的电场、磁场相互激发，形成的电磁场一环套一环，如图所示。(2)电磁场并非简单地将电场、磁场相加，而是形成相互联系、不可分割的统一整体。在电磁场示意图中，电场和磁场在空间相互激发时，相互垂直，以光速c在空间传播。关于电磁场理论，下列说法正确的是(

)A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场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．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场[解析]

根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场。D[名师点评]理解麦克斯韦电磁场理论的三点注意1．恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场。2．均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，同样，均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场。3．周期性变化的磁场在周围空间产生同频率周期性变化的电场，同样，周期性变化的电场在周围空间产生同频率周期性变化的磁场。

1.(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是(

)A．教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场B．工作时的电磁打点计时器周围必有磁场和电场C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直ABD解析：教室中亮着的日光灯、工作时的电磁打点计时器周围会产生振荡磁场和电场，故选项A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C错误；电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D正确。2．(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图表示变化的场，下图表示变化的场产生的另外的场)，正确的是(

)BC

电视、雷达和手机都是通过电磁波传递信息的，请你从它们自身是不是发射端或接收端来看，它们有什么不同？电磁波的特性及应用提示：电视仅仅是接收端，它接收来自电视台的无线电信号。雷达自身发射信号，遇到障碍物反射回来，通过接收反射波来确定物体的位置，因此雷达既是发射端又是接收端。手机接收来自基站的信号，同时它又向基站发射信号，它既是接收端也是发射端。1．各种电磁波的共性(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义。(2)都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108m/s。(3)它们的传播都不需要介质。(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。2．电磁波的传输：电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输。电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大。3．电磁波的应用实例——电磁波通信随着计算机网络的发展和智能手机的出现，负责通话的电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络。移动电话的主要业务也已经发展成为以互联网为基础的信息服务。人们可以通过接入互联网的手机看电影、聊天、购物、查阅资料、视频通话。这些信息都是通过电磁波来传递的。关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(

)A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同B[解析]

电磁波可以传递信息，声波也能传递信息，A错误；手机在通话时，涉及的波既有电磁波又有声波，B正确；太阳光中的可见光的传播速度远大于医院“B超”中的超声波的传播速度，C错误；遥控器发出的红外线波长大于医院“CT”中的X射线波长，D错误。

3.下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是(

)A．红外线和X射线都有很强的穿透本领，常用于医学上透视人体B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C．电磁波中频率最大的为γ射线，最容易发生衍射现象D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光D解析：X射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射，C错误；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，D正确。4．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(

)A．波长不同的电磁波在本质上完全相同B．电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象C．电磁波谱的频带很宽D．电磁波的波长很短，所以电磁波的频带很窄解析：电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已。其中波长最长的波跟波长最短的波之间频率相差1×1020倍。AC

原子核外的电子处于一系列不连续的轨道上，原子在不同的轨道又具有不同的能量。原子的能量与电子的轨道半径具有怎样的对应关系？提示：原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子的能量大，轨道半径小，原子的能量小。能量量子化1．普朗克的量子化假设的意义(1)普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响，成为物理学发展史上一个重大转折点。(2)普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征。2．能级及跃迁的特点(1)由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的。这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫作激发态。某广播电台发射功率为10kW，在空气中波长为187.5m的电磁波，求该电台每秒钟从天线发射多少个电磁波能量子。

5.(多选)对于能量量子化的理解，下列说法正确的是(

)A．微观粒子的能量是连续的B．微观粒子的能量是不连续变化的C．微观粒子的能量可以取任意值D．微观粒子的能量只能取某些分立的值解析：在微观粒子领域中，微观粒子的能量是不连续变化的，只能取某些分立的值，故A、C项错误，B、D项正确。BD6．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为1×10-18J，已知可见光的平均波长为0.6μm，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，求恰能引起人眼的感觉时，进入人眼的光子数至少为多少。答案：3个1．在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的电场的是(

)C解析：A中磁场不变，则不会产生电场，故A错误；B中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故B错误；C中磁场随时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故C正确；D中磁场随时间做非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故D错误。2．处于激发态的氢原子向基态跃迁时(

)A．辐射光子，原子能量增加B．辐射光子，原子能量减少C．吸收光子，原子能量增加D．吸收光子，原子能量减少解析：处于激发态的氢原子向基态跃迁时，辐射光子，原子能量减少，故B正确，A、C、D错误。B3．在电磁波谱中，红外线、可见光和X射线三个波段的频率大小关系是(

)A．红外线的频率最大，可见光的频率最小B．X射线的频率最大，红外线的频率最小C．可见光的频率最大，红外线的频率最小D．X射线的频率最大，可见光的频率最小解析：在电磁波谱中，红外线、可见光和X