選修3-4

第十四章電磁波第一節(jié)電磁波的發(fā)現機械波由機械振動產生，電磁波又是如何產生的？法拉第發(fā)現電磁感應現象那年，麥克斯韋在蘇格蘭愛丁堡附近誕生，從小就表現出了驚人的數學和物理天賦，他從小熱愛科學，喜歡思考，1854年從劍橋大學畢業(yè)后，精心研讀了法拉第的著作，法拉第關于“場”和“力線”的思想深深吸引了麥克斯韋，但麥克斯韋也發(fā)現了法拉第定性描述的弱點，那就是不能定量的描述電場和磁場的關系。因此，這位初出茅廬的科學家決定用他的數學才能來彌補。韋伯穿過一個又一個歐姆。把回音帶給我──“我是你忠實而又真誠的法拉，充電到一個伏特，表示對你的愛。——麥克斯韋1860年初秋，麥克斯韋特意去拜訪法拉第法拉第鼓勵麥克斯韋：“你不應停留在數學解釋我的觀點”，而應該突破它。

實驗變化的磁場產生電場分析：麥克斯韋認為變化的磁場在線圈中產生電場，正是這種電場(渦旋電場)在線圈中驅使自由電子做定向的移動，引起了感應電流。變化的磁場產生電場現象：變化的電場周圍小磁針發(fā)生擺動實驗變化的電場產生磁場分析：電荷運動時，周圍的小磁針擺動，說明小磁針所在處產生了另一個磁場，使小磁針發(fā)生擺動，這個磁場是由電荷運動在周圍空間產生的變化電場引起的。變化的電場產生磁場一、偉大的預言1、麥克斯韋的電磁場理論（1）

變化的磁場產生電場（2）變化的電場產生磁場（3）

周期性變化的電場周圍產生周期性變化的磁場（4）周期性變化的磁場周圍產生周期性變化的電場根據這兩個基本論點，麥克斯韋推斷：如果在空間某域中有周期性變化的電場，那么，它就在空間產生周期性變化的磁場；這個變化的磁場又引起新的周期性變化的電場……。于是，變化的電場和變化的磁場交替產生，由近及遠地向周圍傳播。BBEEEE二、電磁波1、電磁場由近及遠的傳播，就形成電磁波2、電磁波的特點：（1）電磁波是橫波（E、B、v三矢量相互垂直）（區(qū)別于機械波：機械波既有橫波也有縱波）（2）電磁波在真空中以光速傳播C＝3×108m/s（3）電磁波的傳播不需要介質（區(qū)別機械波：機械波的傳播需要介質，不能在真空中傳播）（4）V＝f對一切波都適用（5）電磁波在同一介質中的速度與頻率有關（聲波速度只由介質決定）三、赫茲的電火花赫茲觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等現象，他還通過測量證明，電磁波在真空中具有與光相同的速度C麥克斯韋預言了電磁波赫茲證實了電磁波的存在實驗：赫茲的電火花現象：當感應圈兩個金屬球間有火花跳過時，導線環(huán)兩個小球間也跳過了火花。有關趣聞插曲：比赫茲實驗早七年，一位叫戴維的人也接收到了電磁波信號，他隨即向英國皇家協(xié)會會長G·斯托克斯匯報，但斯托克斯認為這只是普通的電磁感應現象，戴維過于迷信權威，對于這一天賜良機未與重視，使發(fā)現被埋沒了。第二節(jié)電磁振蕩一、電磁振蕩的產生【演示實驗】演示1實驗演示：右圖所示。將電鍵K扳到1，給電容器充電，然后將電鍵扳到2，此時可以見到G表的指針來回擺動。G1k21、

幾個概念：（1）電磁振蕩：電場能和磁場能同時隨時間作周期性變化

（3）振蕩電路：能產生振蕩電流的電路，其中最簡單的振蕩電路叫LC振蕩電路。（2）振蕩電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流

振蕩電流和交流電區(qū)別：振蕩電流（高頻），交流電（低頻）2、適時補充能量，持續(xù)等幅振蕩C上電荷——電場能L上電流——磁場能電場能磁場能放電充電放電充電++ab++ba++iq(u)t二、振蕩過程分析及各物理量的變化文字綜述：充電完畢（充電開始）：電場能達到最大，磁場能為零，回路中感應電流i=0。放電完畢（放電開始）：電場能為零，磁場能達到最大，回路中感應電流達到最大。充電過程：電場能在增加，磁場能在減小，回路中電流在減小，電容器上電量在增加。從能量看：磁場能在向電場能轉化。放電過程：電場能在減少，磁場能在增加，回路中電流在增加，電容器上的電量在減少。從能量看：電場能在向磁場能轉化。如圖所示，表示LC振蕩電路某時刻的情況，以下說法正確的是[]A．電容器正在充電B．電感線圈中的磁場能正在增加C．電感線圈中的電流正在增大D．此時刻自感電動勢正在阻礙電流增大A.0.5～1s的時間內，電容器C正在充電B.0.5～1s的時間內，C的上板帶正電C.1～1.5s時間內，Q點比P點電勢高D.1～1.5s時間內，磁場能正在向電場能轉化如圖甲所示的LC振蕩電路中，通過P點的電流變化規(guī)律如圖乙，且把通過P點向右的電流方向規(guī)定為i的正方向，則AC三、電磁振蕩的周期和頻率：單位：秒、亨利、法拉例要使LC振蕩電路的周期增大一倍，可采用的辦法是[]A．自感系數L和電容C都增大一倍B．自感系數L和電容C都減小一半C．自感系數L增大一倍，而電容C減小一半D．自感系數L減小一半，而電容C增大一倍思考與討論例LC回路發(fā)生電磁振蕩時[]A．電容器兩板間電壓減小時，電路中電流減小B．電容器兩板間電壓減小時，電路中電流增大C．電容器兩板間電壓為0時，電路中電流最大D．電容器兩板間電壓為最大時，電路中電流為0第三節(jié)電磁波的發(fā)射和接收(調頻、調幅)調諧解調（檢波）（電諧振）調制電磁波的發(fā)射與接收全過程示意圖低頻電信號高頻載波信號調制發(fā)射調諧接收解調檢波還原電視臺通過電磁波，將精彩的電視節(jié)目展現給我們。電視機第四節(jié)、電磁波譜與信息化社會電磁波與我們的生活移動通信設備極大的方便了我們的聯系。電磁波與我們的生活收音機電磁波與我們的生活無線上網設備電磁波與我們的生活雷達設備在軍事、氣象等方面有廣泛的應用。通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星已經滲透到現代生活的各個領域。電磁波與我們的生活微波爐第五節(jié)、電磁波譜一、電磁波譜按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列成譜，叫做電磁波譜振蕩電路中自由電子作周期性運動產生的原子內層電子受激發(fā)產生原子核受激發(fā)產生原子外層電子受激發(fā)產生無線電波（通信和廣播）紅外線：熱作用，紅外遙感，一切物體,都在輻射紅外線可見光紫外線：化學效應，殺菌，鈣吸收，皮膚癌，熒光X射線：穿透，拍片γ射線：穿透，金屬探傷，放療紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外線來加熱物體和進行紅外線遙感紅外線技術的應用注意:

烤箱中的紅光,不是紅外線,紅外線是看不見的.

利用紅外線檢測人體的健康狀態(tài)，本圖片是人體的背部熱圖，透過圖片可以根據不同顏色判斷病變區(qū)域．

紅外線衛(wèi)星云圖顯示一九九九年九月十六日臺風約克于清晨靠近香港時,中心的風眼清晰可見．紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外線來加熱物體和進行紅外線遙感紅外線技術的應用注意:

烤箱中的紅光,不是紅外線,紅外線是看不見的.

利用紅外線檢測人體的健康狀態(tài)，本圖片是人體的背部熱圖，透過圖片可以根據不同顏色判斷病變區(qū)域．

紅外線衛(wèi)星云圖顯示一九九九年九月十六日臺風約克于清晨靠近香港時,中心的風眼清晰可見．紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外線來加熱物體和進行紅外線遙感紅外線技術的應用注意:

烤箱中的紅光,不是紅外線,紅外線是看不見的.

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