新课标人教版选修1-1高中物理第四章电磁波及应用教案

第四章电磁波及应用

第一节电磁波的发现

【知识要点】

1．关于麦克斯韦电磁场理论

变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。如果电场或磁场的变化是均匀的，产生的磁场或电场是稳定的；如果电场是周期性（振荡）变化的，产生的磁场是同频率周期性变化的振荡。

2．关于电磁场和电磁波

电场和磁场本身就是一种物质，它们交替产生又相互联系，形成不可分割的统一体，并且由发生地向周围空间传播，形成电磁波，所以电磁波的传播有别于机械波，不需要介质，电磁波在真空中的传播速度跟光速相同，其值为C=3.00×108米/秒。

赫兹用实验证实了电磁波的存在。

【典例分析】

【例1】根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法中错误的是．

A．变化的电场可产生磁场

B．均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场

C．振荡电场能够产生振荡磁场

D．振荡磁场能够产生振荡电场

【解析】麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场，而变化的磁场能产生电场；产生的场的形式由原来的场的变化率决定，可由原来场随时间变化的图线的切线斜率判断，确定．

可见，均匀变化的电场的变化率恒定，产生不变的磁场，B说法错误；其余正确．

【例2】如下图4-1中磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情

图4－1

况，如图所示，其中能产生电场的有________图示的磁场，能产生持续电磁波的有________图示的磁场。

【解析】根据麦克期韦电磁场理论，A图的磁场是恒定的，不能产生新的电场，更不能产生电磁波；B.C图中的磁场都是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能再产生磁场，不能产生向外传播的电磁场，因此不能产生持续的电磁波；D图所示磁场是周期性变化的，能产生周期性变化的电场，能产生电磁波。[答案] B.C ；D

【基础训练】

1．建立完整的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是（）

A.法拉第

B.赫兹

C.麦克斯韦

D.安培

2.下列哪些现象是由于所产生的电磁波而引起的（）

A.用室内天线接收微弱电视信号时，人走过时电视机画面发生变化

B.用天线接收电视信号时，汽车开过时电视机画面发生变化

C.把半导体收音机放到开着的日光灯旁听到的噪声

D.在边远地区用无线电话机通话，有时会发生信号中断的现象

3．以下有关在真空中传播的电磁波的说法正确的是（）A．频率越大，传播的速度越大

B．频率不同，传播的速度相同

C．频率越大，其波长越大

D．频率不同，传播速度也不同

4.关于电磁场的理论，下面说法中正确的是（）

A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的

B.变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的

C.均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的

D.振荡电场周围产生的磁场也是振荡的

5.按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（）

A.恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场

B.变化的电场周围产生磁场

C.均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场

D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场

6.比较电磁波和机械波，下列说法正确的是( )

A.电磁波可以在真空中传播，机械波的传播要依赖于介质

B.电磁波在任何介质中传播速率都相同，机械波只在同一种介质中传播速率才相同

C.电磁波和机械波都不能产生干涉

D.电磁波和机械波都能产生衍射

7.当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将（）

A.减小

B.增大

C.不变

D. 以上都不对

8．央电视台曾做过关于“深度撞击”探测器撞击坦普尔彗星的特别报道，使得人们坐在家中同样可以享受这一史无前例的探索之旅。在直播电视画面上可看到工程人员欢呼的时刻为13时57分零秒。已知撞击时，彗星距离地球1.336亿公里，只计电磁波从彗星传到地球的时间，忽略电视信号在地球上的传播时间，估算撞击器与彗星的撞击时刻为（）

A．13时49分35秒

B．13时57分零秒

C．13时42分10秒

D．14时04分零秒

9.从地球向月球发射电磁波，经过2.56s收到它的反射波，月球、地球之间的距离是 km.

第二节电磁波谱

【知识要点】

1．波长.波速和频率及关系

波长：相邻的波峰或波谷的距离，用“λ”表示。

频率：在一秒钟内有多少次波峰或波谷通过。用“ƒ”表示，波的频率始终等于波源的振动频率，也是所有质点的振动的频率。

波速：水波不停地向远方传播，用来描述传播快慢的物理量叫波速，

用“υ”表示。

三者关系：波速=波长×频率，即υ=λƒ

2.电磁波谱

电磁波按频率从小到大的顺序在电磁波谱中的排列为：长波.中波.短波.微波.无线电波.红外线.可见光.紫外线.X射线.γ射线

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LC电路中

自由电子

的周期性

运动原子的外层电子受到激发原子的内

层电子受

到激发

原子核受

到激发

特性波动性强热作用强感光性强化学作用穿透力强穿透力最

强

用途通讯广播

导航红外探测

红外遥感

照明日光灯.杀

菌消毒等

透视.探测探测.治疗

2．电磁波的能量

电磁波是一种物质，它是客观存在的真实物质，是一种物质存在的另一种形式。电磁波具有能量，以电磁场的形式存在，也就是说电磁场的能量通过电磁波来传播。

【典例分析】

【例1】在真空中传播的波长为15米的电磁波，进入某一介质中传播时，若传播速度为米/秒，该电磁波在介质中的波长是多少？

【解析】应用关系式．

因电磁波在介质中传播其频率不变，其波长比：

，

则有：