高中物理第十四章电磁波14.1电磁波的发现课件新人教版选修3_4

一
二
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项目 机械波 产 生
电磁波
由质点(波源)的振动产 由周期性变化的电流(电磁振荡)激 生 发 可以发生 可以发生 是 —
干涉 可以发生 衍射 可以发生 横波 可以是 纵波 可以是
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特别警示我们熟悉的声波、水波,它们都是机械波。电磁波和机 械波一样都具有波的特性,可以发生反射、折射、干涉和衍射,都
满足 v= , 但电磁波是一种更特殊的波,它的电磁特性比机械波更
复杂。
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类型一
类型二
麦克斯韦电磁场理论 【例1】 根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是 ( ) A.有电场的空间一定存在磁场,有磁场的空间也一定能产生电场 B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一 定产生变化的电场 C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D.周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场 点拨：弄清麦克斯韦电磁场理论的确切含义是分析此类问题的 关键。 解析：根据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场才能产生磁场, 均匀变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁 场,只有D项正确。 答案：D
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特别警示电磁场是动态的,并且电场和磁场不可分割,磁感线、 电场线都是闭合的曲线;静电场、静磁场是单独存在的,且电场线 是非闭合曲线,静止的电场和磁场不是电磁场。
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二、电磁波的特点有哪些? 1.同一种电磁波在不同介质中传播时,频率不变(频率由波源决 定),波速、波长发生改变。在介质中的速度都比真空中的速度小, 注意机械波在不同介质中速度不同,其传播速度由介质决定。 2.不同电磁波在同一介质中传播时,传播速度不同,频率越高波速 越小,频率越低波速越大。 3.在真空中传播时,不同频率的电磁波的速度相同:v=c,且c=λf,
λ=
������ 。 ������
4.因为电磁波是交变电场、磁场互相激发产生的,所以电磁波传 播时不需要介质,可在真空中传播。
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5.电磁波是横波,电场方向与磁场方向都跟传播方向垂直。 6.电磁波遇到其他物体时,能发生反射、折射等现象。 7.电磁波具有波的共性,能产生干涉、衍射等现象。 8.电磁波可以脱离“波源”独立存在。电磁波发射出去后,产生电 磁波的振荡电路停止振荡后,空间中的电磁波仍继续传播。
1.电磁波的发现
1.了解电磁波发现的过程,领会人类认识世界的认知规律。 2.初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想以及在物理学发展 史上的意义。 3.知道变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。知道变化的 电场和变化的磁场交替产生,由近及远地向周围传播就形成电磁波。 4.知道赫兹用实验证明了电磁波的存在,在人类历史上首先捕的比较
项目 对象 机械波 研究力学现象 电磁波 研究电磁现象
周期性变 位移随时间和空间 电场强度 E 和磁感应强度 B 随时间 化的物理 做周期性变化 和空间做周期性变化 量 传播 传播需要介质,波 速与介质有关,与 频率无关 传播不需要介质,在真空中波速总 是 c,在介质中传播时,波速与介质 及频率都有关系
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变化的磁场所产生电场的电场线和以前所学静电场的电场线有 区别吗? 提示：变化的磁场所产生的电场的电场线是闭合的;而静电场中 的电场线是不闭合的。
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2.电磁波 (1)电磁波的产生:如果在空间某区域有周期性变化的电场,那么 它就在空间引起周期性变化的磁场,这个变化的磁场又引起新的变 化的电场……于是,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)电磁波是横波:根据麦克斯韦的电磁场理论,电磁波中的电场 强度和磁感应强度互相垂直,而且二者均与波的传播方向垂直,因 此电磁波是横波。 (3)电磁波的速度:麦克斯韦指出了光的电磁本性,他预言电磁波 的速度等于光速。
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(2)电磁场与静电场、静磁场的比较。 三者可以在某空间混合存在,但由静电场和静磁场混合的空间不 属于电磁场。电磁场是电场、磁场相互激发,相互耦连形成的统一 体。电磁场由近及远传播,形成电磁波,如图所示。
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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 均匀变化的磁场在周围空间 产生恒定的磁场 产生恒定的电场 不均匀变化的电场在周围空 不均匀变化的磁场在周围空 间产生变化的磁场 间产生变化的电场 振荡电场产生同频率的振荡 振荡磁场产生同频率的振荡 磁场 电场
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1.伟大的预言 (1)变化的磁场产生电场
实验基础:如图所示,在变化的磁场中放一个闭合电路,电路里就 会产生感应电流。 麦克斯韦对该问题的见解:回路里有感应电流产生,一定是变化 的磁场产生了电场,自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。
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该现象的实质:变化的磁场产生了电场。 (2)变化的电场产生磁场 麦克斯韦大胆地假设,既然变化的磁场能产生电场,变化的电场也 会在空间产生磁场。
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3.赫兹的电火花 (1)赫兹的实验:如图所示。
(2)实验现象:当感应线圈的两个金属球间有火花跳过时,导线环 两个金属小球间也跳过电火花。 (3)现象分析:当感应线圈使得与它相连的两个金属球间产生电火 花时,空间出现了迅速变化的电磁场,这种电磁场以电磁波的形式 在空间传播。在电磁波到达导线环时,它在导线环中激发出感应电 动势,使得导线环的空隙处也产生了火花。
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(4)实验结论:赫兹证实了电磁波的存在。 (5)赫兹的其他实验成果:赫兹做了一系列的实验,观察了电磁波 的反射、折射、干涉、偏振和衍射现象,并通过测量证明,电磁波 在真空中具有与光相同的速度,证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。
你能否列举出生活中的现象来证明电磁波的存在? 提示：夏天打雷时正在收听的收音机里会发出“喀喀”的声音;手 机接收信号时其附近的电视机会发出声音。这些现象能说明电磁 波的存在。
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一、对麦克斯韦电磁场理论的理解 1.对电磁场的理解。 (1)电磁场的产生。 如果在空间某区域有周期性变化的电场,那么这个变化的电场在 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 间产生新的周期性变化的电场……变化的电场和磁场相互联系,形 成了不可分割的统一体,这就是电磁场。
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