高中物理精品课件：《电磁波的发现及应用》
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E
B
E
E
B
E
学习新知——电磁波的发现
电磁波可以在真空中传播，传播靠的是电场和磁场的相互“激发”。
电磁波的速度等于光速。
1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。
小试牛刀
例1：关于电磁场理论，下列说法正确的是( D )
A. 电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B. 变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场
所以叫作热辐射。
当温度升高时波长较短的成分越来越强
学习新知——黑体和黑体辐射
除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波
在研究物体热辐射中，应如何避免反射电磁波的影响？
学习新知——黑体和黑体辐射
能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。
黑体是理想化模型
在空腔壁上开一个很小的孔，
--开尔文-但是，就在上面提到的文章中他还讲到：
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，……”
这两朵乌云是指什么呢？
黑体辐射
迈克尔逊实验
1905年
1900年底
量子论
相对论
物理学发展到了一个更为辽阔的领域。
学习新知——热辐射
我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，
D. 常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
学习新知——黑体辐射理论解释
M 0 ( , T )
实验
瑞利公式
维恩公式
维恩公式： 短波适合；长波不符合
瑞利公式： 长波适合；短波荒唐
学习新知——能量子
普朗克提出能量子假说
振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 ε 的整数倍
这个不可再分的最小能量值 ε 叫做能量子
射入小孔的电磁波在空腔中会发生
多次反射和吸收，最终不能从空腔
射出。这个小孔就可以看成一个黑
体。
学习新知——黑体和黑体辐射
黑体虽然不反射电磁波，但是却可以向外辐射电磁波。
黑体辐射
只与温度有关
一般物体的辐射
与温度、材料及
表面状况有关
研究黑体辐射是了解一般物体热辐射性质的基础。
学习新知——黑体和黑体辐射
原子从高能级状态跃迁到低能级状态，放出能量，发出光子
小试牛刀
例2：已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，
则电磁波辐射的能量子ε的值为( A )
A. ℎഥ
ℎ
C.
ℎ
D. 以上均不正确
小结
黑体辐射概念
黑体辐射
黑体辐射规律
能
量
量
子
化
能量子概念
能量子
量子理论的发展
实验结论:
辐射强度
1. 温度越高，辐射强度越大
2. 温度越高，辐射强度的最大值向波长
变短的方向移动
λ/μm
0
1
2
3
4
5
6
小试牛刀
例1： 关于对热辐射的认识，下列说法正确的是( B )
A. 热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
B. 温度越高，物体辐射的电磁波越强
C. 辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关
B
O
E
t
O
B
E
O
t
O
t
t
学习新知——电磁波的形成
②周期性变化的磁场（电场）产生周期性变化的电场（磁场）
B
E
O
O
t
t
E
O
B
t
O
t
学习新知——电磁波的形成
如果在空间某区域中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。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。
C. 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D. 周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
学习新知——电磁波谱
波长：邻近的两个波峰（或波谷）的距离
频率：在1 s 内波峰（或波谷）通过的次数
波速：波的传播速度
波速＝波长 × 频率
c f
c＝3×108 m/s
学习新知——电磁波谱
按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。
人教（2019）版高中物理必修三
第十三章第4、5节
电磁波的发现及应用
能量量子化
情景导入
学习新知——电磁场
麦克斯韦的电磁场理论
变化的磁场产生电场
变化的电场产生磁场
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
学习新知——电磁波的形成
①均匀变化的磁场（电场）产生稳定的电场（磁场）
ε=hν
h为普朗克常量，大小一般取 6.63×10-34 J·s
能量只能是最小能量值ε的整数倍，即：1 ε，2 ε， 3 ε， ... n ε。n为正整数
分立的，量子化的
连续
宏观
微观
学习新知——能量子
M 0 ( , T )
实验
普朗克理论值
能量子概念的提出破除了能量连续变化的传统观念，引发了物理学的革命
学习新知——电磁波的认识
电磁波具有能量
电磁波是一种物质
电磁波可以携带信息和通信
小试牛刀
例2：电磁波在日常生活中有着广泛的应用。下列说法正确的是( D )
A. 微波炉加热食物是利用了红外线的热作用
B. 红外线应用在遥感技术中，是利用了它穿透本领强的特性
C. 医院用X射线进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的
D. 利用紫外线灭菌消毒，是因为紫外线具有较高的能量
小结
电磁场理论
电
磁
波
的
发
现
及
应
用
电磁波的发现
电磁波的发现
波长、频率、波速的关系
电磁波谱
电磁波的应用
情景导入
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文勋爵作了展望
新世纪的发言:
“科学的大厦已经基本完成，
后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”
学习新知——爱因斯坦光子学说
在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，
简称光子
光子的能量ε＝hν
h为普朗克常量
学习新知——能级
当电子在不同轨道上运动时，原子系统具有的能量也只能取特定的值，原子
系统的能量也是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级。
原子从低能级状态跃迁到高能级状态，吸收能量
B
E
E
B
E
学习新知——电磁波的发现
电磁波可以在真空中传播，传播靠的是电场和磁场的相互“激发”。
电磁波的速度等于光速。
1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。
小试牛刀
例1：关于电磁场理论，下列说法正确的是( D )
A. 电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B. 变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场
所以叫作热辐射。
当温度升高时波长较短的成分越来越强
学习新知——黑体和黑体辐射
除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波
在研究物体热辐射中，应如何避免反射电磁波的影响？
学习新知——黑体和黑体辐射
能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。
黑体是理想化模型
在空腔壁上开一个很小的孔，
--开尔文-但是，就在上面提到的文章中他还讲到：
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，……”
这两朵乌云是指什么呢？
黑体辐射
迈克尔逊实验
1905年
1900年底
量子论
相对论
物理学发展到了一个更为辽阔的领域。
学习新知——热辐射
我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，
D. 常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
学习新知——黑体辐射理论解释
M 0 ( , T )
实验
瑞利公式
维恩公式
维恩公式： 短波适合；长波不符合
瑞利公式： 长波适合；短波荒唐
学习新知——能量子
普朗克提出能量子假说
振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 ε 的整数倍
这个不可再分的最小能量值 ε 叫做能量子
射入小孔的电磁波在空腔中会发生
多次反射和吸收，最终不能从空腔
射出。这个小孔就可以看成一个黑
体。
学习新知——黑体和黑体辐射
黑体虽然不反射电磁波，但是却可以向外辐射电磁波。
黑体辐射
只与温度有关
一般物体的辐射
与温度、材料及
表面状况有关
研究黑体辐射是了解一般物体热辐射性质的基础。
学习新知——黑体和黑体辐射
原子从高能级状态跃迁到低能级状态，放出能量，发出光子
小试牛刀
例2：已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，
则电磁波辐射的能量子ε的值为( A )
A. ℎഥ
ℎ
C.
ℎ
D. 以上均不正确
小结
黑体辐射概念
黑体辐射
黑体辐射规律
能
量
量
子
化
能量子概念
能量子
量子理论的发展
实验结论:
辐射强度
1. 温度越高，辐射强度越大
2. 温度越高，辐射强度的最大值向波长
变短的方向移动
λ/μm
0
1
2
3
4
5
6
小试牛刀
例1： 关于对热辐射的认识，下列说法正确的是( B )
A. 热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
B. 温度越高，物体辐射的电磁波越强
C. 辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关
B
O
E
t
O
B
E
O
t
O
t
t
学习新知——电磁波的形成
②周期性变化的磁场（电场）产生周期性变化的电场（磁场）
B
E
O
O
t
t
E
O
B
t
O
t
学习新知——电磁波的形成
如果在空间某区域中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。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。
C. 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D. 周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
学习新知——电磁波谱
波长：邻近的两个波峰（或波谷）的距离
频率：在1 s 内波峰（或波谷）通过的次数
波速：波的传播速度
波速＝波长 × 频率
c f
c＝3×108 m/s
学习新知——电磁波谱
按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。
人教（2019）版高中物理必修三
第十三章第4、5节
电磁波的发现及应用
能量量子化
情景导入
学习新知——电磁场
麦克斯韦的电磁场理论
变化的磁场产生电场
变化的电场产生磁场
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
学习新知——电磁波的形成
①均匀变化的磁场（电场）产生稳定的电场（磁场）
ε=hν
h为普朗克常量，大小一般取 6.63×10-34 J·s
能量只能是最小能量值ε的整数倍，即：1 ε，2 ε， 3 ε， ... n ε。n为正整数
分立的，量子化的
连续
宏观
微观
学习新知——能量子
M 0 ( , T )
实验
普朗克理论值
能量子概念的提出破除了能量连续变化的传统观念，引发了物理学的革命
学习新知——电磁波的认识
电磁波具有能量
电磁波是一种物质
电磁波可以携带信息和通信
小试牛刀
例2：电磁波在日常生活中有着广泛的应用。下列说法正确的是( D )
A. 微波炉加热食物是利用了红外线的热作用
B. 红外线应用在遥感技术中，是利用了它穿透本领强的特性
C. 医院用X射线进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的
D. 利用紫外线灭菌消毒，是因为紫外线具有较高的能量
小结
电磁场理论
电
磁
波
的
发
现
及
应
用
电磁波的发现
电磁波的发现
波长、频率、波速的关系
电磁波谱
电磁波的应用
情景导入
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文勋爵作了展望
新世纪的发言:
“科学的大厦已经基本完成，
后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”
学习新知——爱因斯坦光子学说
在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，
简称光子
光子的能量ε＝hν
h为普朗克常量
学习新知——能级
当电子在不同轨道上运动时，原子系统具有的能量也只能取特定的值，原子
系统的能量也是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级。
原子从低能级状态跃迁到高能级状态，吸收能量