教科版高中物理必修第三册精品课件 第三章 电磁场与电磁波初步 电磁波的发现及其应用 微观世界的量子化

误;根据麦克斯韦电磁场理论可知,在周期性振荡的电场周围一定产生同频
率的周期性振荡的磁场,D正确。
二、电磁波和电磁波谱
1.电磁波:
(1)由变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是 由近及远
传播
的,这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。
(2)麦克斯韦在1865年从理论上预见了电磁波的存在,并计算出其传播速度
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.在均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场,在均匀变化的磁场周
围一定产生均匀变化的电场
D.在周期性振荡的电场周围一定产生同频率的周期性振荡的磁场
答案 D
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,非均匀变化的电场才产生变化的磁场,A、B、C错
间引起 变化的磁场 ……于是,变化的电场和变化的磁场交替产生, 形成
不可分割的统一体,称为电磁场。
不是恒定的电场和磁场的叠加
易错辨析 判一判
(1)只有均匀变化的电场(磁场)才能产生均匀变化的磁场(电场)。( × )
提示 均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁场(电场)。周期性变化的电场
(磁场)产生同频率的周期性变化的磁场(电场)。
等于 光速 ,由此他认为光是电磁波的一种形态。1888年,德国物理学家
赫兹 第一次用实验证实了电磁波的存在。
。如果用λ表示它的
波长,f表示它的频率,则这三个物理量间的关系是c= λf 。
(3)电磁波在真空中传播的速度c= 3.0×108 m/s
2.电磁波谱:
(1)概念:按 波长
(或频率)的顺序把所有电磁波排列起来的波谱。
电磁波通信,C错误;用微波加热面包,用到了微波,微波属于电磁波,D错误。
四、波粒二象性
1.光具有波粒二象性。
不是“波”,是“波动性”
(1)光具有波动性:19世纪初,光的干涉和衍射现象在实验中被观察到,而干
涉和衍射现象是 波动
特有的现象,于是波动说占据了统治地位,后来麦
克斯韦更进一步说明光是一种电磁波。
(3)它们的传播都不需要介质。
2.特性
(1)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性。波长越短穿透能力
越强。
(2)同频率的电磁波,在不同介质中速度不同。不同频率的电磁波,在同一
种介质中传播时,频率越大,速度越小。
(3)用途不同:无线电波用于通信和广播,红外线用于加热和遥感技术,紫外
线用于杀菌消毒,X射线应用于医学上的X光照相,γ射线用于检查金属部件
电场。这意味着电场可
由两种方式产生:由电荷或由变化的 磁场
产生。
对称
(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场。
若电场随时间变化快,则产生的 磁场 强;若电场随时间的变化不均匀,
则会产生 变化
的磁场。稳定的电场周围
不产生
磁场。
2.电磁场:如果在空间某区域有随时间不均匀变化的电场,那么这个变化的
电场就在它周围空间产生 变化的磁场 ;这个变化的磁场又在它周围空
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,D正确。
规律方法
理解麦克斯韦的电磁场理论的关键
掌握四个关键词——“恒定的”“均匀变化的”“非均匀变化的”“周期性变化
的(即振荡的)”。这些都是对时间来说的,是时间的函数。
针对训练1
(2022北京海淀期末)如图所示为空间中电场的电场强度E或磁场的磁感应
维)
内
容
索
引
01
基础落实•必备知识全过关
02
重难探究•能力素养全提升
03
学以致用•随堂检测全达标
基础落实•必备知识全过关
一、电磁场
1.麦克斯韦电磁理论的两个基本假设:
(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场。
对称
磁场随时间变化快,产生的 电场
强;磁场随时间的变化不均匀时,产
生 变化 的电场;稳定的磁场周围 不产生
应用体验
典例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
答案 D
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
均匀变化的磁场在周围空间产生恒 均匀变化的电场在周围空间产生恒
定的电场
定的磁场
不均匀变化的磁场在周围空间产生 不均匀变化的电场在周围空间产生
变化的电场
变化的磁场
周期性变化的磁场产生同频率的周 周期性变化的电场产生同频率的周
期性变化的电场
期性变化的磁场
要点笔记 变化的磁场周围产生电场,与是否有闭合电路存在无关。
(2)变化的电场一定产生变化的磁场。( × )
提示 均匀变化的电场一定产生恒定的磁场。
(3)恒定电流周围产生磁场,磁场又产生电场。( × )
提示 恒定电流周围产生磁场,这个磁场是恒定的,不再产生电场。
合格考试 练一练
(2022北京东城期中)根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是(
)
A.在电场周围一定存在磁场,在磁场周围一定存在电场
D.紫外线和X射线都可以使感光底片感光
答案 D
解析 红外线具有明显的热效应,常用于加热物体,X射线有很高的穿透本领,
常用于医学上透视人体,A错误;适量的紫外线照射会促进人体对钙的吸收,
过强的紫外线照射对人的皮肤健康有害,B错误;电磁波中频率最大的为γ
射线,有极强的穿透能力和很高的能量,可以摧毁病变的细胞,C错误;紫外
2.波粒二象性是微观世界的共性:实验已经证明电子、质子等实物粒子同
样具有 波动 性。
易错辨析 判一判
(1)干涉和衍射现象是波动特有的现象。( √ )
(2)光是连续的,只具有波动性。( × )
提示 光具有波粒二象性:光既具有波动性,又具有粒子性。
(3)光子是不带电的,以光速c运动。( √ )
五、能量量子化
(2)X射线的波长比可见光的波长长。( × )
提示 可见光的波长比X射线的波长长。
合格考试 练一练
下列各过程没有用到电磁波的是(
)
A.用水银温度计测量体温
B.用遥控器打开电视机
C.用手机接听电话
D.用微波炉加热面包
答案 A
解析 用水银温度计测量体温,用到了水银的热胀冷缩的性质,A正确;用遥
控器打开电视机,利用了红外线遥控技术,B错误;用手机接听电话,利用了
强度B随时间t变化的情况,其中能在空间中产生电磁波的是(
答案 C
)
解析 大小不变的电场的周围不产生磁场,所以不可能产生电磁波,A错误;
均匀变化的磁场(电场)周围产生稳定的电场(磁场),而稳定的电场(磁场)不
再产生磁场(电场),所以不可能产生电磁波,B、D错误;周期性变化的磁场
的周围产生同频率周期性变化的电场,周期性变化的电场又能够产生周期
断进步正是物理学的发展轨迹。
应用体验
典例3 (多选)关于物质的波粒二象性,下列说法正确的是(
)
A.不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性
B.运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运动
轨道
C.波动性和粒子性,在宏观现象中是矛盾的、对立的,但在微观高速运动的
现象中是统一的
知识归纳
1.电磁场的产生
如果在空间某处有周期性变化的电场,那么这个变化的电场就在它周围空
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变化的电
场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的,形成不可分割的统一体,
这就是电磁场。
2.对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的磁场不产生电场
恒定的电场不产生磁场
)
A.红外体温计的工作原理是人的体温越高,发射的红外线越强,有时物体温
度较低,不发射红外线,导致无法使用
B.紫外线的频率比可见光低,医学中常用于杀菌消毒,长时间照射人体可能
损害健康
C.卫星通信、电视等的信号传输一般用长波
D.手机通信使用的是无线电波,其波长较长
答案 D
解析 人们利用红外线来测温,是利用红外线的热效应,体温越高人体发射
线和X射线都具有明显的化学效应,可以使感光底片感光,D正确。
归纳总结
电磁波的特点和应用
我们不仅要牢记电磁波谱中的不同的电磁波(如红外线、紫外线、X射线、
γ射线)的特点和应用,还要记住电磁波谱中波长、频率的变化规律,如频率
越高,波长越短,穿透性越强;频率越低,波长越长,穿透性越弱。
针对训练2
关于电磁波谱,下列说法正确的是(
跳跃 ”到另一个
能级,这个过程称为 跃迁 。
从较低的能级跃迁到较高的能级,必须吸收能量;反之,则要释放出能量。
易错辨析 判一判
(1)微观粒子的能量是连续的。( × )
提示 原子在不同的状态中具有不同的能量,即原子的能量是量子化的。
(2)处于基态的原子是稳定的,当能量发生变化时,会从一个能级跃迁到另
(2)构成:无线电波、 红外线
X射线
、 可见光
、 紫外线
、
、γ射线等合起来,构成了范围非常广阔的电磁波谱。
三、电磁波的应用
电磁波的应用粗略地划分,主要包括两个方面:一是利用电磁
波 传递信息
,二是利用电磁波的 能量
。
易错辨析 判一判
(1)麦克斯韦证实了电磁波的存在。( × )
提示 德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在。
一个能级。( √ )
(3)不同的原子具有相同的能级,原子跃迁时辐射的光子频率是相同的。
( × )
提示 不同的原子具有不同的能级,原子跃迁时辐射的光子频率是不同的。
重难探究•能力素养全提升
探究一
对麦克斯韦电磁场理论的理解
情境探究
如图所示的实验演示了电磁波的发射和接收,通过此实验证实了什么问题?
要点提示 实验演示了电磁波的发射和接收,验证了麦克斯韦电磁场理论。
的红外线越强,温度较低时仍发射红外线,A错误;由电磁波长频率关系f=


知,紫外线的频率比可见光高,B错误;卫星通信、电视等的信号传输一般用
微波,C错误;无线电波波长较长,D正确。
探究三微观世界的量Fra bibliotek化知识归纳
波粒二象性和能量量子化,是微观世界的奇异性质,它颠覆了人类几千年来
观察身边自然现象而形成的既有观念。然而这样的对物质世界认识的不
要点提示 均属于电磁波。
知识归纳
从无线电波到γ射线都是本质相同的电磁波,其行为遵从共同的规律,但因
波长(频率)不同,又表现出不同的特点。
1.共性
(1)它们在本质上都是电磁波,它们的行为遵从相同的规律,各波段之间的
区别并没有绝对的意义。
(2)都遵守公式v=λf,它们在真空中的传播速度都是c=3.0×108 m/s。
的缺陷,摧毁病变的细胞等。
要点笔记
不同的电磁波由于具有不同的波长(频率),才具有不同的特性。
应用体验
典例2 (2022云南玉溪江川区开学考试)下列关于电磁波的特性和应用说
法正确的是(
)
A.红外线和X射线都有很高的穿透本领,常用于医学上透视人体
B.过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C.电磁波中频率最大的是X射线
不是“粒子”,是“粒子性”
(2)光具有粒子性:19世纪末,包括光电效应等现象证明了光具有粒子性。
爱因斯坦为了解释光电效应,提出了光子说,他认为在空间传播的光是不连
续的,而是一份一份的,每一份叫作一个 光量子 ,简称光子。
(3)光既具有波动性,又具有粒子性,可以说光既是电磁波,也是光子流,它是
具有“波粒二象性”的电磁性物质。
性变化的磁场,由近及远传播出去形成电磁波,C正确。
探究二
各种电磁波的共性及个性的比较
情境探究
我们身边到处都有电磁波的影子,它的应用更是比比皆是。
下面列出的设备中工作时所发出的波,哪些属于电磁波?(1)微波炉加热食
物时发出的波。(2)电视发射塔发出的波。(3)互联网光缆中传播的波。(4)
电视机遥控器发出的波。
D.实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性
答案 ABC
解析 波粒二象性是微观世界特有的规律,不仅光子具有波粒二象性,一切
运动的微粒都具有波粒二象性,A正确;由于微观粒子的运动遵守不确定关
第三章
4
5
电磁波的发现及其应用
微观世界的量子化
课标要求
1.能分析电磁波产生过程中,电场与磁场相互转化的规律,知道电磁波具有
能量,体会电磁波在科技、生产和生活中的应用。知道能量的量子化,了解
原子的能级。(物理观念)
2.知道电磁波通信的原理及其主要作用。(科学态度与责任)
3.认识电磁波谱,知道各种不同电磁波按波长或频率的排列顺序。(科学思
1.定态:根据量子力学的理论,原子的能量是量子化的,即一系列不连续的值,
这些不连续的、量子化的能量值称为 能级 。
通常情况下,原子处于能量最低的状态(称为 基态
),这是最稳定的状态,
在某些情况下(例如受到高速运动的电子的撞击等),可能会变到能量较高
的状态(称为 激发态
)。
2.跃迁:当氢原子的能量发生变化时,只能从某个能级“