高中物理《电磁波的发现》文字素材 新人教版选修3-4

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1、电磁波电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在380至780纳米之间，称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。电磁波简介　　电磁波（Electromagneticwave)：（又称：电磁辐射、电子烟雾）是能量的一种。定义　　从科学的角度来说，电磁波是能量的

2、一种，凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，除光波外，人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。产生　　电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面，变化的电场会产生磁场（即电流会产生磁场），变化的磁场则会产生电场。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场[1]，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。性质　　电磁波频率低时，主要借由有形的导电体才能传递。原因是在低频的电振荡中，磁电之间的

3、相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去；电磁波频率高时即可以在自由空间内传递，也可以束缚在有形的导电体内传递。在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。举例来说，太阳与地球之间的距离非常遥远，但在户外时，我们仍然能感受到和煦阳光的光与热，这就好比是“电磁辐射借由辐射现象传递能量”的原理一样。　　电磁波为横波。电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变，其强

4、度与距离的平方成反比，波本身带动能量，任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。　　其速度等于光速c（每秒3×10八次方）。在空间传播的电磁波，距离最近的电场（磁场）强度方向相同，其量值最大两点之间的距离，就是电磁波的波长λ，电磁每秒钟变动的次数便是频率f。三者之间的关系可通过公式c=λf。　　通过不同介质时，会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。电磁波的传播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空中波以及天波。波长越长其衰减也越少，电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。机械波与电磁波都能发生折射、反射、衍射、干涉,因为所有的波都具有波粒两象性.折射、反射属于粒子性

5、；衍射、干涉为波动性。能量　　电磁波的能量大小由坡印廷矢量决定，即S=E×H,其中s为坡印庭矢量，E为电场强度，H为磁    场强度。E、H、S彼此垂直构成右手螺旋关系；即由S代表单位时间流过与之垂直的单位面积的电磁能，单位是W／m²。　　电磁波具有能量，电磁波是一种物质。电磁波的计算　　c=λf　　c：光速(这是一个常量，约等于3×10^8m/s)单位：m/s　　f：频率(单位：Hz,1MHz=1000kHz=1×10^6Hz)　　λ：波长（单位：m）电磁波的发现　　1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁波理论。他断定

6、电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速度。1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。之后，1898年，马可尼又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。电磁波谱　　按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话，它们是工频电磁波、无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。以无线电的波长最长，宇宙射线的波长最短。　　    无线电波3000米～0.3毫米。（微波0.1~100厘米）　　红外线0.3毫米～0.75微米。（其中：

7、近红外为0.76~3微米，中红外为3~6微米，远红外为6~15微米，超远红外为15~300微米）　　可见光0.7微米～0.4微米。　　紫外线0.4微米～10毫微米　　X射线10毫微米～0.1毫微米　　γ射线0.1毫微米～0.001毫微米　　高能射线小于0.001毫微米　　传真（电视）用的波长是3～6米；雷达用的波长更短，3米到几毫米。电磁辐射　　广义的电磁辐射通常是指电磁波频谱而言。狭义的电磁辐射是指电器设备所产生的辐射波，通常是指红外线以下部分。　　电磁辐射是传递能量的一种方式，辐射种类可分为三种：　　游离辐射　　有热效应的非游离辐射