新教材同步辅导2023年高中物理第六章电磁现象与电磁波第四节电磁波及其应用课件粤教版必修第三册

第六章电磁现象与电磁波学习目标STSE情境导学1.了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁场的物质性.（重点）2.了解电磁波在电视广播、雷达和移动电话的应用.（难点）3.了解能量子假说.4.知道光子概念，能解释光电效应产生的原因.（重点）5.了解原子结构的玻尔理论.（难点）中国航天员利根据量子理论，用电磁波在天我国建成了世空一号空间实界上首个全通验室上成功进型量子通信网行了太空授课

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知识点一电磁波及其应用1.电磁场与电磁波.(1)麦克斯韦提出了变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场.(2)变化的电场和变化的磁场构成一个不可分离统一的场，我们把这个场称为电磁场.(3)变化的电磁场在空间中传播形成了电磁波.2.电磁场的物质性.电磁场具备物质的各类性质，是物质存在的基本形态之一.3.电磁波的应用.(1)通常电视广播使用微波传送电视信号.(2)雷达是利用电磁波进行测距、定位的仪器，雷达工作时使用的是微波.(3)无线电话、无线对讲机、移动电话均是通过电磁波实现信号的发射与接收的.知识点二量子化现象1.光是一种电磁波.1888年，赫兹用实验证明了电磁波的存在，并且证明了电磁波和光一样具有反射、折射、干涉和衍射等性质.2.普朗克提出能量的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行.每一份能量等于hν，称为能量子，其中h叫作普朗克常量.3.光子假说.(1)光电效应：当光照射到金属上时，有时会有电子从金属板逸出，这种现象称为光电效应.(2)光子能量与频率的关系：ε＝hν.4.光的波粒二象性.(1)光电效应说明光具有粒子性.(2)光的干涉、衍射说明光具有波动性.(3)光既具有波动性，又具有粒子性的性质称为光的波粒二象性.5.原子结构的玻尔理论.(1)玻尔提出了氢原子中电子轨道量子化假说，即电子轨道半径是量子化的，电子只能在某些特定的轨道上运动；电子在不同轨道上具有不同的能量，这些量子化的能量值称为能级.(2)量子学理论的建立，标志着人类对微观粒子运动规律的认识有了新的突破.1.建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是（）A.法拉第B.奥斯特C.赫兹 D.麦克斯韦解析：麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在，故D正确.答案：D2.红、黄、绿、蓝四种单色光中，光子的能量最大的是（）A.红光

B.黄光C.绿光 D.蓝光

解析：蓝光的频率最大，根据光子能量的表达式ε＝hν知蓝光的能量最大.答案：D学习小结1.结合电磁波在生活中的应用体会电磁波的概念与特点.2.能级概念比较抽象可以类比卫星在不同轨道上的能量探究一麦克斯电磁理论1.电磁场的产生.如果在空间某处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变化的电场.变化的电场和变化的磁场相互联系着，形成不可分割的统一体，这就是电磁场.2.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【典例1】

（多选）根据麦克斯韦电磁场理论，以下说法中正确的是（）A.恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场B.变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场解析：对麦克斯韦电磁场理论全面正确的理解为：不变化的电场周围不产生磁场；变化的电场周围可以产生变化磁场，也可以产生不变化的磁场；均匀变化的电场周围产生稳定的磁场；周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场.变化的磁场产生电场的规律与以上类似，故B、D正确.答案：BD电场与磁场的关系均匀变化的电场（磁场）产生恒定的磁场（电场），不均匀变化的电场（磁场）产生变化的磁场（电场），周期性变化的电场（磁场）产生同频率的周期性变化的磁场（电场）.1.下列关于麦克斯韦的电磁场理论，说法正确的是（）A.在电场周围空间一定存在磁场B.变化的磁场产生变化的电场C.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场D.振荡的磁场产生振荡的电场解析：根据麦克斯韦电磁理论，变化的电场周围产生磁场，可知，恒定不变的电场周围空间不产生磁场，A错误；根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场周围产生恒定的电场，可知，变化的磁场不一定产生变化的电场，B错误；根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，C错误；根据麦克斯韦电磁理论，振荡的磁场周围产生振荡的电场，D正确.答案：D2.下列选项中的四种磁场的变化情况，能产生如图所示电场的是（）解析：由图可知，产生的电场为匀强电场，根据麦克斯韦的电磁场理论可知，只有磁场随着时间均匀变化，才会产生恒定的电场，故C正确，A、B、D错误.答案：C探究二对电磁波的理解1.电磁波的特点.(1)电磁场中储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程.(2)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波.(3)电磁波可以在真空中传播，因为电磁波本身就是一种物质——场物质，所以传播时不再需要其他介质.(4)任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的速度，即c＝3.0×108m/s，电磁波传播虽然不需要介质，但在其他介质中的速度都比在真空中的小.2.波长、频率与波速之间的关系.波速＝波长×频率，即v＝λf.(1)频率由波源决定，与介质无关，波长、波速的大小与介质有关.所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变，在介质中的速度都比在真空中速度小.(2)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同.(3)在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度都相同：v＝c.【典例2】波长为0.6μm的红光，从10m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？它的频率是多少？（c＝3×108m/s）3.手机A的号码手机B的号码手机A拨打手机B时，手机B发出响声并且来电显示A的号码若将手机A置于一透明真空罩中，再用手机B拨打手机A，则（）A.发出响声，并显示B的号.发出响声，但不显示B的号码C.不发出响声，但显示B的号.既不发出响声，也不显示号码解析：手机之间通信靠电磁波，可以在真空中传播，但是在真空中声波不能传播，故不发出响声，但显示B的号C正确.答案：C4.关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是

（）A.变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者互相联系，统称为电磁场B.电磁场从发生区域由近及远地传播形成电磁波C.电磁波是一种物质，可在真空中传播.所以，平时说真空没有实物粒子，但不等于什么都没有，还有“场”这种特殊物质D.电磁波可在真空中传播，也可在介质中传播解析：根据麦克斯韦电磁场理论，非均匀变化的电场周围产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生的是稳定的磁场，所以A项错误.答案：A探究三对光的波粒二象性的理解1.光的波动性：人们通过实验观察到光能够产生干涉和衍射等反映波动性的实验现象，英国物理学家麦克斯韦创立了经典电磁理论并提出光是一种电磁波，这些都说明光具有波动性.2.光的粒子性：人们通过实验观察到光电效应现象，爱因斯坦用“光子”成功解释了光电效应现象，说明光具有粒子性.3.光的波粒二象性：实验事实既证明了光具有波动性，又证明了光具有粒子性，所以光既具有波动性，又具有粒子性，就是说光具有波粒二象性.光的频率越大，粒子性越强，波动性越弱，反之亦然.【典例3】对光的波粒二象性的说法，正确的是（）A.有的光是波，有的光是粒子B.光子与电子是同样一种粒子C.光的波长越大，波动性越强，粒子性越弱D.光的波长越大，波动性越弱，粒子性越强解析：所有的光都具有波粒二象性，A错误；光子具有粒子性，不能说光是粒子，光具有波粒二象性，B错误；光的波长越大，能量越小，粒子性越弱，波动性越强，选项C正确.答案：C光的波动性与粒子性的判断方法(1)大量光子易表现出波动性，个别光子易表现出粒子性.(2)光的频率越低时，易表现为波动性，光的频率越高时易表现为粒子性.5.（多选）1905年爱因斯坦提出了光量子理论，简称光子说，下列选项属于光子说内容的是（）A.光也是一种电磁波B.光在传播过程中是不连续的，它由数值分立的能量子组成，这个能量子叫光子C.每个光子的能量为E＝hν，h为普朗克常量D.光的能量是连续不可分割的解析：光子说认为光在某些方面会表现得像是由一些粒子（即一个个有确定能量和动量的“光子”）组成，故A项错误；光子说认为光在传播过程中是不连续的，它由数值分立的能量子组成，这个能量子叫光子，每个光子的能量为E＝hν，h为普朗克常量，故B、C两项正确；光在传播过程中，是不连续的，它由数值分立的能量子组成，简称光子，故D项错误.答案：BC6.对光的认识，以下说法错误的是（）A.个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现出波动性B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显解析：个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性；光与物质相互作用时表现出粒子性，光的传播规律表现出波动性，光的波动性和粒子性都是光的本质属性，光的波动性表现明显时仍具有粒子属性，因为波动性表现为粒子分布概率；光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故A、B、D正确，C错误.答案：C探究四玻尔原子模型的主要物理思想1.轨道量子化.轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值.2.能量量子化.电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的.3.跃迁.原子从一种定态（设能量为E2）跃迁到另一种定态（设能量为E1）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定：【典例4】一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道自发地直接跃迁至另一半径为rb的轨道，已知ra＞rb，则在此过程中（）A.原子发出一系列频率的光子B.原子要吸收一系列频率的光子C.原子要吸收某一频率的光子D.原子要辐射某一频率的光子解析：因为是从高能级向低能级跃迁，所以应放出光子，故B、C错误；“直接”从一能级跃迁到另一能级，只对应某一能级差，故只能放出某一频率的光子，故A错误，D正确.答案：D解决玻尔原子模型问题的两个关键(1)电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量.(2)原子辐射的能量与电子绕核运动无关，只由跃迁前后的两个能级差决定.7.（多选）根据玻尔理论，以下说法正确的是（）A.电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B.处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量C.原子内电子的可能轨道是不连续的D.原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差解析：根据玻尔理论，电子绕核运动有加速度