电磁波的发现及应用高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

13.4电磁波的发现及应用赫兹的电火花麦克斯韦电磁场理论电磁波顺风耳、千里眼应用法拉第发现电磁波的那年，麦克斯韦在英国爱丁堡诞生了。法拉第麦克斯韦一、麦克斯韦电磁场理论1、变化的磁场产生电场装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电流。电流计偏转。（1）线圈中产生感应电流说明了什么？麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。（2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？有电场、无电流。（3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？有

！一、麦克斯韦电磁场理论一、麦克斯韦电磁场理论2．变化的电场产生磁场既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？

麦克斯韦经过反复思考提出假设：变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。根据以上两个基本论点，麦克斯韦进一步推断：不均匀变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生变化电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播。变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。麦克斯韦方程组深刻的指出电磁场的传播是一种波动过程，这就是电磁波。二．赫兹的电火花1、麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对电磁场理论的证明。把天才的预言变成世人公认的真理，这是赫兹的功劳。三、电磁波1.电磁波的特点：（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波。（2）电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，C=3×108m/s。（3）电磁波的传播不需要介质。（4）电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、和偏振等现象。（光是电磁波）二、电磁波2.电磁波的描述：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×频率对于电磁波，如果用λ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c＝λf电磁波在真空中的速度c＝3×108m/s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。在1s内有多少次波峰（或波谷）通过，波的频率就是多少。按照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。3.电磁波的波谱：无线电波：波长大于1mm（频率小于300GHz)的电磁波用途：通信、广播和天体物理研究等红外线：是一种波长比红光的波长还长的不可见光。其波长范围很宽，约750nm～１×106nm显著作用：热作用。用途:红外摄影、红外遥感技术利用红外线测量体温可见光：能作用于人的眼睛并引起视觉的称为可见光，如：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光。在电磁波中是一个很窄的波段，（波长为750nm～370nm）。观察物体，照像等等，都是可见光的应用。紫外线：紫外线是一种波长比紫光还短的不可见光；其波长范围约5nm～370nm，

用途：A、荧光，B、化学作用，C、杀菌消毒伦琴射线和γ射线：伦琴射线（X射线）是一种波长比紫外线更短的不可见光。特点：有较强的穿透能力。电磁波不仅仅是一种描述方式，而且是真正的物质存在。电磁波具有能量。4.电磁波的能量5.电磁波通信练一练：例1：家用微波炉的微波频率为2450MHz，它的波长是多少？练一练：例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？它传播的速度是多少？例3：20.中国航天员在天宫一号上成功进行了太空授课（如图）。已知天宫一号空间实验室轨道半径为6740km，地球半径为6400km，试计算航天员讲课的实时画面从天宫一号空间实验室发至地面接收站，最少需要多少时间？练一练：例4：电焊作业时，会产生对人体有害的电焊弧光。