《电磁波的发现及应用》PPT精品课件

2.电磁场：变化的 电场 和 磁场 所形成的不可分割的统一体. 3.电磁波 (1)电磁波的产生： 周期性 变化的电场和 周期性 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)电磁波的特点 ①电磁波 可以 在真空中传播. ②电磁波的传播速度等于 光速 . ③光在本质上是一种电磁波.即光是以 波动 形式传播的一种电磁振动.
第十三章 电磁感应与电磁波初步
学习目标
1.了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场的概念. 2.知道电磁波的特点，掌握电磁波波长、频率、波速之间的关系. 3.知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解各种电磁波的应
用，了解电磁波的能量.
内容索引
NEIRONGSUOYIN
知识梳理 重点探究 随堂演练 课时对点练
重点探究
一、麦克斯韦电磁场理论
1.麦克斯韦电磁场理论
(1)变化的磁场周围会产生电场
麦克斯韦提出，在变化的磁场周围会激发出一种电场，不管有无闭合电
路，变化的磁场激发的电场总是存在的，如图1所示.
(2)变化的电场周围会产生磁场
麦克斯韦从场的观点得出，即使没有电流存在，
只要空间某处的电场发生变化，就会在其周围
2.(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是 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磁场，变化的磁场周围一定产生电场
C.变化的电场周围一定产生变化的磁场
√D.电磁波在真空中的传播速度为3.0×108 m/s
解析 根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化电场周围产生磁场，变化 的磁场周围产生电场，但变化的电场周围不一定产生变化的磁场，如均 匀变化的电场产生的是稳定的磁场，电磁波在真空中的传播速度为 3×108 m/s.根据以上分析，选项B、D正确.
E.红外线具有显著的热效应
F.红外线波长较长，易发生衍射
解析 X光机是用来透视人体内的器官的，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X射线，因此选D. 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，因此选C. “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，因此选E.
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课时对点练
基础对点练
考点一 麦克斯韦电磁场理论 1.(多选)在电磁学发展的过程中，许多科学家做出了贡献.下列说法正确的是
√A.奥斯特发现了电流的磁效应 √B.法拉第发现了电磁感应现象
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，楞次用实验证实了电磁波的存在
√D.库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元
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 √B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C.变化的电场和稳定的磁场相互关联，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
解析 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正确； 周期性变化的磁场产生的电场一定也是周期性变化的，且频率相同，B 正确； 若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，C错误； 只有变化的电场才能产生磁场，只有变化的磁场才能产生电场，D错误.
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3.(多选)某电场中电场强度随时间变化的图像如选项图所示，能产生磁 场的电场是
√ √√
解析 根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场产生磁场，选项A、 B、C正确.
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考点二 电磁波谱及电磁波的应用 4.(多选)关于光波和无线电波，下列说法正确的是
电荷的数值
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解析 由物理学史可知，奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电 磁感应现象，A、B正确； 麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，C错误； 库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电 荷的数值，D正确.
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6.(2019·四川棠湖中学期中)以下关于电磁场理论和电磁波的说法正确的是 A.变化的电场周围一定产生电磁波
√B.电磁波由真空中进入某种介质传播时，波长会变短
C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，法拉第用实验验证了电磁波的存在 D.电磁波从一种介质进入另一种介质，频率会发生变化
③可见光：照亮自然界，也可用于 通信 . ④紫外线：用于 消毒 . ⑤X射线：用于诊断病情 ⑥γ射线：可以摧毁 病变的细胞 . 2.电磁波的能量 (1)光是一种电磁波，光具有能量. (2)电磁波具有 能量 ，电磁波是一种物质.
即学即用
判断下列说法的正误.
(1)变化的磁场可以产生电场，但变化的电场不能产生磁场.( × ) (2)电磁波在空气中可以传播，在真空中不能传播.( × ) (3)光在真空中的速度与电磁波在真空中的速度相同，光是一种电磁波.( √ ) (4)无线电波、红外线、可见光、紫外线都属于电磁波.( √ )
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2.(电磁波谱)根据电磁波谱，从下列选项中选出电磁波的频率顺序由高 到低排列且中间没有间断的是
√A.X射线、紫外线、可见光
B.X射线、紫外线、红外线 C.紫外线、红外线、可见光 D.无线电波、红外线、紫外线
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3.(电磁波的特性)(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是
√A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的
病变
√B.γ射线是波长最短的电磁波
C.紫外线的频率比紫光低 D.在电磁波谱中，穿透能力最强的是X射线
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解析 X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物 体的病变，选项A正确； γ射线是波长最短的电磁波，选项B正确； 在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，紫 外线的频率比紫光高，在电磁波谱中γ射线的穿透能力最强，选项C、D 错误.
√A.都是电磁波 √B.都可以在真空中传播 √C.在真空中的传播速度都是3×108 m/s
D.二者的波长、频率均相同
解析 光波和无线电波本质上都是电磁波，都可以在真空中传播，在 真空中传播的速度都是3×108 m/s，A、B、C对； 光波和无线电波波长、频率不同，D错.
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7.关于电磁波的传播速度，下列说法正确的是 A.电磁波的频率越高，传播速度越大 B.电磁波的波长越长，传播速度越大 C.电磁波的能量越大，传播速度越大
√D.所有电磁波在真空中的传播速度都相等
二、电磁波 1.电磁波的形成 周期性变化的电场和磁场交替产生，形成电磁场，电磁场由近及远传播， 形成电磁波. 2.电磁波的特点 (1)在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂 直，且与电磁波的传播方向垂直.如图2.
图2
(2)电磁波可以在真空中传播.在真空中传播速度等于光速c＝3×108 m/s. (3)电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程. (4)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波. (5)电磁波是电磁场在空间中的传播，电磁场是一种客观存在的物质 ——场物质. 3.电磁波的波速 对于电磁波，用λ表示电磁波的波长、f表示频率、c表示波速，则有c＝λf.
随堂演练 1.(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着磁场 B.任何变化的电场周围一定存在着变化的磁场 C.均匀变化的磁场周围一定存在着变化的电场
√D.电磁波是一种物质
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解析 在变化的电场周围才存在磁场，周期性变化的电场(非均匀变化的) 会产生同频率周期性变化的磁场，均匀变化的磁场周围存在着稳定的电 场，故A、B、C错误. 电磁波在空间存在，具有能量，是一种物质，故D正确.
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解析 均匀变化的电场产生恒定的磁场，只有周期性变化的电场才能 产生周期性变化的磁场，场逐渐向外传播形成电磁波，故A错误； 电磁波由真空中进入某种介质传播时，波速变小，结合v＝λf可知，波 长将变短，故B正确； 麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C 错误； 在电磁波传播过程中，频率始终不变，故D错误.
例3 电磁波在真空中传播的速度c＝3×108 m/s，有一个广播电台的频
率f＝90.0 MHz，这个电台发射的电磁波的波长λ为
A.2.70 m C.3.00 m
B.270 m
√D.3.33 m
解析 根据c＝λf可得， λ＝39.00.00× ×110086 m≈3.33 m.
三、电磁波谱 1.电磁波谱 电磁波按波长由大到小顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线.它们共同构成了范围广阔的电磁波谱.
例2 (多选)下列关于电磁波的说法中正确的是
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
解析 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) 必须是周期性变化的，A错误； 电磁波是物质波，电磁波的传播不需要介质，B错误； 电磁波可以脱离“波源”而独立存在，C正确； 电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量的传播过程，D正确.
知识梳理 一、电磁场与电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场 ①在变化的磁场中放入一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变 化，电路中会产生 感应电流 .这个现象的实质是变化的磁场在空间产生 了 电场 . ②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生 电场 . (2)变化的电场产生磁场 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生 磁场 ，即 变化 的电场在 空间产生磁场.
2.不同波长的电磁波的比较
名称 无线电波 红外线 可
主要 应用
通信、 广播
红外探 测器、 红外体 温计
引起 视觉
灭菌、
医学透视、 治疗疾病、
消毒、
安检
金属探伤
防伪
真空中 的速度
c＝3×108 m/s
频率
小→大
例4 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
(3)电磁波的波速 ①波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝ 波长 × 频率. 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝ λf . ②电磁波在真空中的传播速度c＝ 3×108 m/s .
二、电磁波谱与电磁波的能量 1.电磁波谱 (1)概念：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. (2)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波 、红外线、可见光、 _紫__外__线__、X射线、γ射线. (3)各种电磁波的特性 ①无线电波：用于 广播 、卫星通信、 电视 等的信号传输. ②红外线：用来 加热理疗 等.
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，____D____.
(2)紫外线灯，____C____.
(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____E____.
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
D.X射线具有很强的穿透力
产生磁场.
图1
2.对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的磁场不产生电场 均匀变化的磁场在周围空间产 生恒定的电场 不均匀变化的磁场在周围空间 产生变化的电场 周期性变化的磁场产生同频率 的周期性变化的电场
恒定的电场不产生磁场 均匀变化的电场在周围空间产生恒 定的磁场 不均匀变化的电场在周围空间产生 变化的磁场 周期性变化的电场产生同频率的周 期性变化的磁场
5.(多选)在电磁波谱中，下列说法正确的是 A.各种电磁波有明显的频率和波长区域界限 B.γ射线的频率一定大于X射线的频率
√C.X射线的波长有可能等于紫外线波长 √D.可见光波长一定比无线电波的短
解析 X射线和γ射线、X射线和紫外线有一部分频率重叠，界限不明显， 故A、B错误，C正确； 可见光波长一定比无线电波波长短，故D正确.