高中二年级上学期物理《电磁波的发现及应用》教学课件

电磁波的发现及应用从法拉第到麦克斯韦早在1842-1854年，威廉·汤姆孙（即后来的开尔文勋爵）通过热传导、流体的运动和电磁力线的对比研究，建立了它们共同的数学关系。汤姆孙的类比方法鼓舞了麦克斯韦致力于将法拉第的力线思想写成便于数学处理的形式。从法拉第到麦克斯韦1856年，他仅仅是通过力学现象与电磁现象的类比试图建立电磁学的理论体系；1862年，他觉得需要建立一种媒质理论来体现法拉第的力线思想，他认为变化的磁场在其周围的空间激发涡旋电场；此外他又引入“位移电流”的概念，变化电场引起媒质电位移的变化，电位移的变化与电流一样在周围的空间激发涡旋磁场。麦克斯韦明确地用数学公式把它们表示出来，从而得到了今天以他的姓氏命名的电磁场的普遍方程组。麦克斯韦方程组麦克斯韦的预言麦克斯韦进而根据他的方程组推论电磁作用以波的形式传播，电磁波在真空中的传播速度等于电量的电磁单位与静电单位的比值。根据1856年韦伯和柯耳劳施（RudolphKohlrausch）用纯电学方法测得的比值与光在真空中的传播速度相同，麦克斯韦大胆预言光是电磁波。赫兹实验麦克斯韦理论的推论和预言被德国物理学家赫兹（HeinrichHertz）的实验光辉地证实。1888年赫兹根据电容器放电的振荡性质设计制作了电磁波源和电磁波检测器，通过实验检测到电磁波，测定了电磁波的波速，并观察到电磁波与光波一样具有偏振性质，能够反射、折射和聚集。电磁波的应用麦克斯韦电磁理论通过赫兹电磁波实验的证实，开辟了一个全新的领域---电磁波的应用和研究。1895年，俄国的波波夫和意大利的马可尼（Guglie-ImoMarconi）分别实现了无线电讯号的传输。后来马可尼将赫兹的振子改进为竖直的天线；德国的布劳恩（FerdinardBraun）进一步将发射器分为两个振荡线路，为扩大讯号传送范围创造了先决条件。电磁波的应用1901年马可尼第一次建立了横跨大西洋的无线电联系。随着1904年弗莱明(AlexandreFleming)和1906年福雷斯特（LeedeForest）发明和改进的电子管应用在线路中，使电磁波的发射和接收都成为容易办到的事情。从此在技术上出现了神奇的无线电的发展，颠覆性地改变了人类的生活。电磁波的应用随着人类社会的发展，迫切要求远距离传输信息。18世纪以来，人们开始探求新的通讯方式，于是，有线电报、电话、无线电通讯、电视等相继发展了起来。各种通讯技术的产生和发展，其真正的推动力是社会的需要。电磁波的应用无线电通讯包括无线电报和无线电话。1895年卢瑟福（1871－1937）利用他发明的检波器可使无线电讯号传输0.75英里。英国的洛吉（1851－1940）于1896年发明用谐振电路的无线电报。实用的无线电报系统是由意大利物理学家、发明家马可尼（1847年－1937年）和俄国物理学家、电气工程师波波夫（1859－1906）发明的。电磁波的应用近代电报是用电传递信息的装置。1790年法国的佳普（1763－1805）发明研制出一种视力信号机。有线电报的发展走过了静电电报、电话电报和电磁电报三个阶段。一位匿名者在1753年发明静电电报，1804年西班牙工程师沙尔伐以伏打电池作电源发明了第一部电化学电报。1833年德国科学家高斯（1777－1855）和韦伯（1804－1891）研制成电磁式电报机。电磁波的应用实用电磁电报的发明主要应归功于英国的科克（1806－1879）、惠斯通（1802－1875）和美国的莫尔斯。1835年莫尔斯研制成电磁电报机的样机，又根据电流通、断时出现电火花和没有电火花两种信号，于1838年发明了用点、线组成的"莫尔斯电码"。1836年科克制成了电磁电报机，并在1837年申请了第一个电报专利。伦敦皇家学院自然哲学教授惠斯通是科克的合作者。电磁波的应用对无线电通讯作出重要贡献的波波夫1859年3月16日生于俄国乌拉尔的一个牧师家庭。1882年他毕业于彼得堡大学物理系。从1889年起波波夫研究用电磁波向远处发送讯号。他首创接收机的天线。1894年他和其同事雷波金做收发电报表演，到1896年他们用无线电讯号把莫尔斯电码成功地发送到250米远。1897年他发送距离成功地增加到5公里。1898年同俄国海军一道实现相距10公里的舰只与海岸间的通信。次年又把通信距离增加到50公里。电磁波的应用关于电话，早在1664年胡克就做了在拉紧的线上传送声音的实验。1861年德国的累斯制成了作为玩具的第一部电话机。1876年2月美国的贝尔（1847－1922）和华生制成了最早的电话机，标志着人类运用电话通讯的开端。我们知道电报只能提供离散性的信号，而电话要求提供连续的语言信号。电磁波的应用贝尔在大学专攻语音专业，经过多年的拜师求教和自己的钻研，终于在1876年2月14日向美国政府申请发明电话机的专利。1877年第一份用电话发出的新闻电讯稿被送到美国波士顿的《世界报》，它标志着电话已为公众采用。电磁波的应用美国发明家费森登（1866－1932）是发明无线电技术的先驱者。1902年他首创无线电话。1906年他曾播送世界上第一套远距离音乐和口语节目。1915年美国实现了横跨大西洋的军用无线电话通讯。到1923年伦敦到纽约的无线电话正式开通。到20世纪90年代，出现了即可听到对方的声音，又可看到对方的的形象多功能视听电话。课堂小结作为第二次工业革命最为主要特点，电力广泛应用，其理论准备就是电磁学的产生和发展，1831年，英国科学家法拉第发现电磁感应现象，他在实验中发现磁铁与金属线的相对运动是由磁产生电的必要条件，使人类获得了打开整个电能宝库的钥匙。1864年，英国科学家麦克斯韦发表《电磁场的动力学理论》，建立了系统的电磁学理论，进而推断出电磁波的存在。课堂小结电磁感应现象