1、第十三章第十三章 第第 4 节节电磁波的发现及应用电磁波的发现及应用 【学习目标】【学习目标】 1了解人类发现电磁波的历中，知道麦克斯韦、赫兹等物理学家对电磁波发现做 出的巨天贡献，领会在电磁波的发现过程中所蕴含的科学方法和科学精种。 2体验赫兹证明麦克斯韦预言的电磁波存在的实验过程及实验方法，领会物理理 论和实验的相互配合对科学发展的巨大作用。 3了解电磁波本身是一种特殊物质，电磁波能传递能量和信息。 4了解电磁波谱中各波段的主要特性及其在科技、经济和社会信息化等方面的主 要应用。知道可见光是电磁波谱家族中的一个频段。 【知识梳理知识梳理】 一、电磁场一、电磁场 1麦克斯韦电磁场理论 英国物
2、理学家麦克斯韦在系统地总结前人对电磁规律研究成果的基础上， 建立了经 典电磁场理论：(1)变化的磁场产生电场；(2)变化的电场产生磁场。 2变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。 二、电磁波二、电磁波 1麦克斯韦的预言 (1)电磁波的预言：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播形成 电磁波。 (2)电磁波可以在真空中传播。 (3)光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波的速度等于光速。 2赫兹的贡献：赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁波的存在，也证实了 麦克斯韦的电磁场理论。 三、电磁波谱三、电磁波谱 1电磁波的波速 c 与波长、频率
3、f 的关系：cf。 2电磁波在真空中的速度：c3108m/s。 3电磁波谱的概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，形成电 磁波谱。 4电磁波谱组成 电磁波名称波长、频率应用 无线电波 长波 中波 短波 广播及其他信号的传播 微波卫星通信、电视等信号传输 红外线加热理疗 可见光看见这个世界 紫外线消毒 X 射线诊断病情 射线摧毁病变的细胞 四、电磁波的能量四、电磁波的能量 1电磁波具有能量，电磁波是物质存在的一种形式。 2微波炉加热食物应用了一种电磁波微波，食物中的水分子在微波的作用下 热运动加剧，内能增加，温度升高。 3光是一种电磁波传播着的电磁场，光具有能量。 五、电磁波通信五
4、、电磁波通信 1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。 2以互联网为基础的信息服务都是通过电磁波来传递的，即电磁波可以传递信息。 判一判判一判 1思考判断(正确的打“”，错误的打“”) (1)变化的电场可以产生磁场。() (2)稳定的磁场产生稳定的电场。() (3)电磁波的传播不需要介质。() (4)赫兹用实验证实了电磁波的存在。() (5)紫外线可以用来灭菌消毒。() 【学习过程】【学习过程】 任务一：麦克斯韦电磁场理论任务一：麦克斯韦电磁场理论 例 1 (多选)关于电磁场理论的叙述正确的是() A变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
5、B周期性变化的磁场产生同频率变化的电场 C变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场 AB变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流若无闭 合回路，电场仍然存在，A 对；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B 对， C、D 错。 变式训练 1-1关于电磁场，下列说法不正确的是() A在一个磁铁旁放一带电体，则两者周围空间就形成了电磁场 B电磁场既不同于静电场，也不同于静磁场 C电磁场中的电场和磁场是不可分割的一个统一体 D电磁场中的电场的变化频率和磁场的变化频率是相同的 A电磁场是变化的电场和变化的磁场形成的不
6、可分割的统一场， 而不是静电场和 静磁场简单的复合。所以选项 A 错。 任务任务二二：电磁波的特点：电磁波的特点 例 2关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是() 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 A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。 变式训练 2-1 (多选
7、)下列关于电磁波的说法正确的是() A只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波 B电磁波的传播需要介质 C停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在 D电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的 CD要想产生持续的电磁波， 变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必须是非均 匀变化的，所以 A 选项错误；电磁波是物质波，电磁波的传播可以不需要介质而在真空 中传播，B 选项错误；电磁波可以脱离“波源”而独立存在，C 选项正确；电磁波可以使 电荷移动，说明电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量传播的过程，所以 D 选项正确。 任务任务三三：电磁波谱的理解及应用：电磁波谱的理解及应用
8、例 3红外线、紫外线、无线电波、可见光、射线、伦琴射线按波长由大到小的排 列顺序是() A无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线 B红外线、可见光、紫外线、无线电波、射线、伦琴射线 C射线、伦琴射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 D紫外线、红外线、射线、伦琴射线、无线电波、可见光 A在电磁波谱中以无线电波波长最大，射线波长最小，所以正确的顺序为 A。 变式训练 3-1电磁波在真空中传播的速度 v 是 3.00108m/s，有一个广播电台的频 率 f90.0 MHz，这个台发射的电磁波的波长为() A2.70 mB270 m C333 mD3.33 m D根据c f得， 3.001
9、08 90.0106 m3.33 m。 变式训练 3-2下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。 请将相应 的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上。 (1)X 光机，_。 (2)紫外线灯，_。 (3)理疗医用“神灯”照射伤口， 可使伤口愈合得较好。 这里的“神灯”是利用_。 A光的全反射 B紫外线具有很强的荧光作用 C紫外线具有杀菌消毒作用 DX 射线的很强的穿透力 E红外线具有显著的热作用 解析(1)X 光机是用来透视人的体内器官的， 因此需要具有较强穿透力的电磁波， 但又不能对人体造成太大的伤害， 因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的 伤害的 X 射线，故选 D。 (2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用， 故选 C。 (3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效 应，使人体局部受热，血液循环加快，故选 E。 答案(1)D(2)C(3)E
