101神奇的电磁波解析课件.ppt

1、10.1神奇的电磁波神奇的电磁波 电磁波在通信、遥感、空间探测、工农电磁波在通信、遥感、空间探测、工农业生产、国防、科学研究及日常生活中都得业生产、国防、科学研究及日常生活中都得到了广泛的应用。到了广泛的应用。进入进入2020世纪，无线电通信事业得到了迅世纪，无线电通信事业得到了迅猛发展，相继出现了无线电广播、雷达、无猛发展，相继出现了无线电广播、雷达、无线电传真机、电视、无线电寻呼机（线电传真机、电视、无线电寻呼机（BPBP机）、机）、移动电话（手机）。移动电话（手机）。19571957年，第一颗人造卫年，第一颗人造卫星发身成功，人类开始步入卫星通信时代。星发身成功，人类开始步入卫星通信时代

2、。前言前言10.雷达雷达:通过物体对无线电波反射来发现目标通过物体对无线电波反射来发现目标,测定目标测定目标不能忘记的日子不能忘记的日子:1895年年,意大利的马可尼利用电磁意大利的马可尼利用电磁波成功地实现了无线电通波成功地实现了无线电通信信,揭开了人类通信史上的揭开了人类通信史上的新篇章新篇章.无线电广播电视雷达雷达例如：水波问题：电磁波和水波类似？一、认识电磁波1、电磁波的发现、电磁波的发现1、电磁波的发现背景、电磁波的发现背景A、麦克斯韦-科学神童B、法拉第对麦克斯韦的激励C、前人的工作成果2、伟大的预言、伟大的预言A、变化的磁场产生电场-电磁感应现象B、假设-变化的电场会产生磁场C

3、C、预言电磁场的存在、预言电磁场的存在-1864年，麦氏发表年，麦氏发表了电磁场理论，成为人类历史上预言电磁波存了电磁场理论，成为人类历史上预言电磁波存在的第一人。在的第一人。A、电磁波与机械波的区别B、电磁波的速度-光速！C、光是一种电磁波3、赫兹实验、赫兹实验一天，赫兹在一间暗室里做实验。他在两个相一天，赫兹在一间暗室里做实验。他在两个相隔很近的金属小球上加上高电压，随之便产生隔很近的金属小球上加上高电压，随之便产生一阵阵噼噼啪啪的火花放电。这时，在他身后一阵阵噼噼啪啪的火花放电。这时，在他身后放着一个没有封口的圆环。当赫兹把圆环的开放着一个没有封口的圆环。当赫兹把圆环的开口处调小到一定程

4、度时，便看到有火花越过缝口处调小到一定程度时，便看到有火花越过缝隙。通过这个实验，他得出了电磁能量可以越隙。通过这个实验，他得出了电磁能量可以越过空间进行传播的结论。赫兹的发现公布之后，过空间进行传播的结论。赫兹的发现公布之后，轰动了全世界的科学界，轰动了全世界的科学界，1887年成为了近代年成为了近代科学技术史的一座里程碑，为了纪念这位杰出科学技术史的一座里程碑，为了纪念这位杰出的科学家，电磁波的单位便命名为的科学家，电磁波的单位便命名为-赫兹赫兹（Hz）。）。赫兹实验的意义：赫兹实验的意义：赫兹的发现具有划时代的意义，它不但证明了麦克斯韦理赫兹的发现具有划时代的意义，它不但证明了麦克斯韦理

5、论的正确，更重要的是导致了无线电的诞生，开辟了电子论的正确，更重要的是导致了无线电的诞生，开辟了电子技术的新纪元，标志着从技术的新纪元，标志着从“有线电通信有线电通信”向向“无线电通信无线电通信”的转折点。也是整个移动通信的发源点，应该说，从这时的转折点。也是整个移动通信的发源点，应该说，从这时开始，人类开始进入了无线通信的新领域。开始，人类开始进入了无线通信的新领域。电磁波成果电磁波成果无线电报无线电报(1901)(1901)广播广播(1906)(1906)电话电话(1916)(1916)传真传真(1923)(1923)电视电视(1929)(1929)微波微波(1933)(1933)雷达雷达

6、(1935)(1935)卫星通讯卫星通讯电子计电子计算机因特网等都与电磁波理论相关。算机因特网等都与电磁波理论相关。5、隐身飞机是怎么隐身的？隐身飞机是怎么隐身的？隐身大体可以分为三种：1.视觉隐身（或光学隐身）光线弯曲，透视等。2.红外隐身 红外辐射屏蔽。3.电磁隐身（或雷达隐身）外形整体设计，涂敷吸波材料，面阻抗加载等。F22隐身战斗机二、电磁波谱二、电磁波谱v电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫电磁波谱顺序把它们排列成谱，叫电磁波谱v由无线电波、红外线、可见光、紫外线、由无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、伦琴射线、射线合

7、起来构成范围非常广射线合起来构成范围非常广阔的电磁波谱阔的电磁波谱1 1、电磁波频谱的划分、电磁波频谱的划分 频段 波长范围 频率范围极高频(EHF)0.11 cm 30 300 GHz特高频(SHF)1 10 cm 3 30 GHz超高频(UHF)10 100 cm 0.3 3 GHz甚高频(VHF)1 10 m 30 300 MHz高频(HF)10 100 m 3 30 MHz中频(MF)0.1 1 km 0.3 3 MHz低频(LF)1 10 km 30 300 kHz甚低频(VLF)10 100 km 3 30 kHz超低频(ULF)0.1 1 Mm 0.3 3 kHz特低频(SLF)

8、1 10 Mm 30 300 Hz极低频(ELF)10 100 Mm 3 30 Hz紫紫 靛靛电磁波谱分布示意图电磁波谱分布示意图2、电磁波谱、电磁波谱3、无线电波、无线电波v无线电波：波长大于无线电波：波长大于1mm（频率小于（频率小于300GHz)的电磁波的电磁波v用途：通信、用途：通信、广播广播和天体物理研究等和天体物理研究等(1)(1)红外线是一种波长比红红外线是一种波长比红 光的波长还长光的波长还长的不可见光。其波长范围很宽，约的不可见光。其波长范围很宽，约750 nm750 nm10106 6 nmnm(2)(2)显著作用：热作用。显著作用：热作用。(3)(3)由英国物理学家赫谢尔

9、于由英国物理学家赫谢尔于18001800年首先年首先发现红外线，一切物体都在不停地辐射红发现红外线，一切物体都在不停地辐射红外线，物体温度越高，辐射红外线的本领外线，物体温度越高，辐射红外线的本领越强。越强。4、红外线、红外线(4)(4)用途用途:红外摄影、红外遥感技术红外摄影、红外遥感技术长三角的长三角的“热岛热岛”观察物体，照像等等，都是可见观察物体，照像等等，都是可见光的应用。光的应用。能作用于人的眼睛并引起视觉的能作用于人的眼睛并引起视觉的称为可见光，如：红、橙、黄、绿、称为可见光，如：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光。蓝、靛、紫各色光。在电磁波中是一个很窄的波段，在电磁波中是一个很窄

10、的波段，（波长为（波长为750nm370nm）。5、可见光、可见光6、紫外线、紫外线（2 2）由德国物理学家里特于）由德国物理学家里特于18011801年首年首先发现的，一切高温物体发出的先发现的，一切高温物体发出的光中，都有紫外线。光中，都有紫外线。（1 1）紫外线是一种波长比紫光还短的不）紫外线是一种波长比紫光还短的不可见光；其波长范围约可见光；其波长范围约5nm5nm370nm370nm，显著作用：显著作用：A A、荧光，、荧光，B B、化学作、化学作用，用，C C、杀菌消毒、杀菌消毒三、电磁波的应用讨论：讨论：在在“非典非典”非常时期，常常在教室非常时期，常常在教室内开内开“紫外线灯紫

11、外线灯”为什么？为什么？电磁波的应用电磁波的应用v在发现电磁波不到在发现电磁波不到6 6年，利用年，利用电磁波的技术，如雨后春笋般电磁波的技术，如雨后春笋般相继问世。相继问世。v无线电报（无线电报（18941894年）年）v无线电广播（无线电广播（19061906年）年）v无线电导航（无线电导航（19111911年）年）v无线电话（无线电话（19161916年）年）利用紫外利用紫外线的荧光线的荧光作用检验作用检验人民币的人民币的真伪真伪紫外线杀紫外线杀菌灯菌灯防紫外线雨伞防紫外线雨伞伦琴射线（伦琴射线（X射线）是一种波射线）是一种波长比紫外线更短的不可见光。长比紫外线更短的不可见光。有较强的穿

12、透能力。有较强的穿透能力。伦琴射线和伦琴射线和射线射线比伦琴射线还短的那就是比伦琴射线还短的那就是射射线。线。X射线的应用？射线的应用？讨论：讨论：X射线照射下的鱼射线照射下的鱼X射射线线照照射射下下的的手手电磁波的能量电磁波的能量v电磁波具有能量，电磁波是一种物质电磁波具有能量，电磁波是一种物质八、太阳辐射八、太阳辐射能量的相对大小能量的相对大小波长波长/nm400800120016002000紫外线紫外线可见光可见光红外线红外线黄绿光黄绿光八、太阳辐射八、太阳辐射v阳光含有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、射线v太阳辐射的能量集中在可见光、红外线、紫外线三个区域v阳光中波长在5.

13、5x10-7m的黄绿光附近，辐射的能量最强，这区域恰好是人眼最敏感v短波通信（短波通信（19211921年）年）v无线电传真（无线电传真（19231923年）年）v电视（电视（19291929年）年）v微波通信（微波通信（19331933年）年）v雷达（雷达（19351935年）年）v遥控、遥感、卫星通信、遥控、遥感、卫星通信、射电天文学射电天文学它们使整它们使整个世界面貌发生了深刻的个世界面貌发生了深刻的变化。变化。微波通信微波通信微波加热微波加热微波炉的磁控管将电能转化为微波能，当磁控管以 2450MHZ 的频率发射出微波能移动通信移动通信卫星通信卫星通信卫星测控、遥感、微波成像卫星测控、遥感、微波成像卫星地面测控站卫星地面测控站射电天文射电天文射电望远镜射电望远镜微波武器微波武器雷达系统雷达系统