电磁波

一、知识点

一、麦克斯韦电磁场理论

1、电磁场理论的核心之一：变化的磁场产生电场

在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的(涡旋电场)

◎理解：①均匀变化的磁场产生稳定电场

②非均匀变化的磁场产生变化电场

2、电磁场理论的核心之二：变化的电场产生磁场

麦克斯韦假设:变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场

◎理解：①均匀变化的电场产生稳定磁场；②非均匀变化的电场产生变化磁场

二、电磁波

1、电磁振荡的产生

a. 振荡电流: 这种电路产生

的大小和方向做周期性变

化的电流, 叫振荡电流.

b. 能够产生振荡电流的电路叫振荡电路. 如图示是一种简单的振荡电路, 称LC 振荡电路.

c. LC回路产生的振荡电流按正弦规律变化.

说明: 由LC回路产生的振荡电流也是一种交变电流, 只是它的频率比照明用交变电流的频率高得多.

电磁振荡

在振荡电路里产生振荡电流的过程中, 电容器极板上的电荷q、通过线圈的电流i、以及跟电流和电荷相联系的磁场B和电场E等都发生周期性的变化, 这种现象叫做电磁振荡.

两类量:

第一类：电容器的电荷q、电压u、电场E、电场能E电、线圈的自感电动势e自第二类：线圈的电流i、磁场B、磁场能E磁

两类量的变化规律相反. 即第一类增大时第二类减小; 第一类达最大时第二类为零.

2、电磁场：如果在空间某区域中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新的周期性变化的电场,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

这个过程可以用下图表达。

3、电磁波：电磁场由发生区域向远处的

传播就是电磁波.

、电磁波的特点：(1) 电磁波是横波,电场强

度E 和磁感应强度 B按正弦规律变化,二者

相互垂直,均与波的传播方向垂。(2)电磁波可以在真空中传播,速度和光速相同。

(3) 电磁波具有波的特性

三、赫兹的电火花

1、赫兹的电火花实验原理图

2．实验原理：当开关K突然断开时，感应线圈两端产生高压，金属杆A、B两端的金属球间的空气被击穿而产生电火花，每跳出一次火花，就产生一次高频振荡电流，火花放电是间歇性的，因此发射电路就间歇性的发射出电磁波，接收金属线圈两端的金属球也跳出电火花，说明接收线圈接收到了电磁波。

3．实验结论：证明电磁波存在，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。

4、其它结论

赫兹观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象.

他还测量出电磁波和光有相同的速度.

这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论.

电磁波（谱）及其应用

⑴麦克斯韦计算出电磁波传播速度与光速相同，说明光具有电磁本质，提出光就是一种电磁波。

⑵电磁波谱

电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线

产生机理在振荡电路

中，自由电

子作周期性

运动产生

原子的外层电子受到激发产生

的

原子的内层电子

受到激发后产生

的

原子核受到

激发后产生

的

⑶电磁波的应用：

1、电视：电视信号是电视台先把影像信号转变为可以发射的电信号，发射出去后被接收的电信号通过还原，被还原为光的图象重现荧光屏。电子束把一幅图象按照各点的明暗情况，逐点变为强弱不同的信号电流，通过天线把带有图象

信号的电磁波发射出去。

2、雷达工作原理：利用发射与接收之间的时间差，计算出物体的距离。

3、手机：在待机状态下，手机不断的发射电磁

波，与周围环境交换信息。手机在建立连接的过程中

发射的电磁波特别强。

电磁波与机械波的比较：

共同点：都能产生干涉和衍射现象；它们波动的频率都取决于波源的频率；在不同介质中传播，频率都不变．

不同点：机械波的传播一定需要介质，其波速与介质的性质有关，与波的频率无关．而电磁波本身就是一种物质，它可以在真空中传播，也可以在介质中传

播．电磁波在真空中传播的速度均为3.0×108s

m，在介质中传播时，波速和波

长不仅与介质性质有关，还与频率有关．

不同电磁波产生的机理：无线电波是振荡电路中自由电子作周期性的运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发产生的；伦琴射线是原子内层电子受激发产生的；γ射线是原子核受激发产生的。

频率(波长)不同的电磁波表现出作用不同：红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感；紫外线主要作用是化学作用，可用来杀菌和消毒；伦琴射线有较强的穿透本领，利用其穿透本领与物质的密度有关，进行对人体的透视和检查部件的缺陷；γ射线的穿透本领更大，在工业和医学等领域有广泛的应用，如探伤，测厚或用γ刀进行手术。

二、例题

1．根据麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确的是（）

A．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场

B．均匀变化的电场将产生稳定的磁场，均匀变化的磁场将产生稳定的电场C．振荡的电场在周围空间产生振荡的磁场

D．开放的振荡电路产生的电磁波能传到更大的范围

2．电磁波由真空进入介质后，发生变化的物理量有（）

A．波长和频率 B．波速和频率

C．波长和波速 D．频率和能量

3．关于电磁波，以下说法中正确的是（）

A．电磁波本身就是物质，因此可在真空中传播

B．电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变

C．在真空中，频率高的电磁波波速较大

D．只要发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波立即消失