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1、第十四章电磁波 第一节电磁波的发现知识梳理图(学生用书P73)知识点1.电磁场2.电磁波及其特点3.赫兹实验情景设置(学生用书P73)现在我们收看电视､收听广播,都是接收的电磁波,那么电磁波是怎样产生的?深化探究(学生用书P73)一､电磁场19世纪60年代,英国的物理学家麦克斯韦在系统地总结前人研究电磁现象的成果的基础上,建立了完整的电磁场理论,预言了电磁波的存在.1.变化的磁场产生电场:(1)在变化的磁场中放一个闭合电路,电路里产生感应电流,如下图甲所示.(2)麦克斯韦对现象进行分析:回路中有感应电流产生,一定是变化的磁场产生的电场,自由电子在电场作用下发
2、生定向移动.(3)麦克斯韦第一条假设,即使在变化的磁场周围没有闭合电路,同样要产生电场,变化的磁场产生电场是一个普遍规律.如上图乙所示.2.变化的电场产生磁场麦克斯韦确定自然规律的统一性､和谐性,相信电场和磁场对称之美,既然变化的磁场能产生电场,变化的电场也会在空间产生磁场.在电容器充､放电时,两极板间存在一个变化的电场,那么这个变化的电场周围就产生了磁场,如下图所示.3.麦克斯韦电磁场理论的解释(1)恒定的电场不产生磁场.(2)恒定的磁场不产生电场.(3)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场.(4)均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场.(5)振荡的电场
3、产生同频率的振荡磁场.(6)振荡的磁场产生同频率的振荡电场.4.电磁场如果在空间某区域中有周期性变化的电场,那么这个周期性变化的电场就在它的周围空间产生周期性变化的磁场;这个周期性变化的磁场又在它的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都是相互联系着的,形成一个不可分割的统一体,这就是电磁场.二､电磁波1.电磁波的产生变化的电场和变化的磁场总是交替产生,并且由发生区域向周围空间传播,电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波.2.电磁波的特点(1)电磁波是横波,在传播方向上任一点的E和B随时间做正弦规律变化,E和B彼此垂直且与传播方向垂直.(2
4、)电磁波的传播不需要介质,在真空中的电磁波的传播速度跟光速相同,即c=3.00×108m/s.(3)电磁波具有波的共性,能产生干涉､衍射等现象,电磁波与物质相互作用时,能发生反射､吸收､折射等现象.3.电磁波的波速､波长与频率的关系电磁波在真空中的传播速度满足波速公式c=λf.(1)同一种电磁波在不同介质中传播时,频率不变(频率由波源决定),波速､波长发生改变.在介质中传播速度都比真空中小.(2)不同频率的电磁波在同一种介质中传播时,传播速度不同,频率越高波速越小,频率越低波速越大.三､赫兹实验麦克斯韦预言了电磁波的存在,但他没有看到科学实验对电磁波理论的证
5、明.把天才的预言变成世人公认的真理,是德国的科学家赫兹的功劳.(1)赫兹实验装置(2)赫兹观察到:当感应圈两个金属球间有火花跳过时,导线环两个小球间也跳过火花.据此实验,赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波.(3)在以后的实验中,赫兹观察到了电磁波的反射､折射､干涉､偏振和衍射,并通过测量证明电磁波在真空中速度为c.这样赫兹证实了麦克斯韦的电磁理论.(4)赫兹的实验为无线电技术的发展开拓了道路,后人为纪念他,把频率的单位定为赫兹.典例分析(学生用书P74)一､电磁波与机械波的比较例1:关于电磁波和机械波,下列说法正确的是()A.电磁波是由发生区域向远处传播,机
6、械波是振源的振动向远处传播B.电磁波的传播不需要介质,机械波传播需要介质C.机械波和电磁波本质是一致的D.它们都能发生反射､折射､干涉和衍射现象解析:机械波是由振动产生,传播需要介质,电磁波是由周期性变化的电场(或磁场)产生,传播不要介质,电磁波和机械波的本质是不同的,但它们都有波的特性,所以A､B､D选项正确.答案:ABD巩固练习1对于电磁波和机械波,下列说法正确的是()A.电磁波和声波都是纵波B.由空气进入水中传播时,电磁波的传播速度变小,声波的传播速度变大C.电磁波是横波,机械波可以是纵波D.机械波的传播速度由介质决定,而电磁波在介质中的传播速度,不仅
7、与介质有关,而且与电磁波的频率有关解析:电磁波是横波,而机械波中有些波可以是纵波,机械波的传播速度由介质决定,而电磁波在介质中的传播速度不仅与介质有关,还与电磁波的频率有关.故B､C､D选项正确.答案:BCD二､有关麦克斯韦电磁理论的问题例2:关于电磁理论,下列说法正确的是()A.在电场的周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,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.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场解析:根据麦克斯韦电磁理论,只有变化的电场才能产生磁场,均匀变化的电场产
8、生稳定的磁场,周期性变化的电场周围才能产生周期性变化
