4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解麥克斯韋電磁場理論，知道電磁場的概念。2.知道電磁波的特點(diǎn)，掌握電磁波波長、頻率、波速之間的關(guān)系(重點(diǎn))。3.知道電磁波譜中各種電磁波的排列順序，了解各種電磁波的應(yīng)用，了解電磁波的能量(重點(diǎn))。一、電磁場1．麥克斯韋電磁場理論(1)變化的磁場產(chǎn)生電場①在變化的磁場中放入一個閉合電路，由于穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中會產(chǎn)生________________。這個現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是變化的磁場在空間產(chǎn)生了________。②即使在變化的磁場中沒有閉合電路，也同樣會在空間產(chǎn)生________。(2)變化的電場產(chǎn)生磁場變化的電場就像導(dǎo)線中的電流一樣，會在空間產(chǎn)生______，即______的電場產(chǎn)生磁場。2．電磁場：變化的電場和磁場互相聯(lián)系，所形成的不可分割的統(tǒng)一體。例1(多選)下列關(guān)于電磁場理論的敘述正確的是()A．變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān)B．周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率變化的電場C．變化的電場和穩(wěn)定的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個統(tǒng)一的場，即電磁場D．電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場對麥克斯韋電磁場理論的理解恒定的磁場不產(chǎn)生電場恒定的電場不產(chǎn)生磁場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場周期性變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場周期性變化的電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場二、電磁波1．(1)麥克斯韋的偉大預(yù)言：周期性變化的電場引起____________變化的磁場，這個變化的磁場又引起新的變化的________，這樣變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成電磁波。(2)電磁波可以在________中傳播，因?yàn)殡姶挪ǖ膫鞑タ康氖请妶龊痛艌龅南嗷ァ凹ぐl(fā)”，不需要傳播介質(zhì)。說明：電磁波傳播雖然不需要介質(zhì)，但它也可以在其他介質(zhì)如光纖中傳播，且速度都比在真空中的小。(3)光的電磁理論：光是以波動形式傳播的一種電磁振動，電磁波在真空中的傳播速度等于________，即c＝3×108m/s。(4)赫茲的貢獻(xiàn)：1886年，德國科學(xué)家赫茲通過實(shí)驗(yàn)捕捉到了____________，證實(shí)了麥克斯韋的電磁場理論。(5)電磁場中儲存著能量，電磁波的發(fā)射過程就是輻射電磁能的過程。2．波長、頻率與波速之間的關(guān)系(1)波速＝波長×頻率，即c＝λf。(2)頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，而波長、波速的大小與介質(zhì)有關(guān)，所以同一電磁波在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變，波速、波長發(fā)生改變。(3)不同頻率的電磁波在同一介質(zhì)中傳播時，傳播速度不同。(1)麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最先用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。()(2)電磁波依賴于介質(zhì)才能傳播。()例2(2023·山東省鄄城一中高二期末)交通信號燈由紅燈、綠燈、黃燈組成，紅燈表示禁止通行，綠燈表示準(zhǔn)許通行，黃燈表示警示，紅燈發(fā)出的紅光頻率為5×1014Hz，從12m外的交通信號燈傳到你的眼睛，需要時間為t，這個距離為波長的n倍，光速c＝3×108m/s，則()A．t＝4×10－8s，n＝4×107B．t＝4×10－8s，n＝2×107C．t＝8×10－8s，n＝4×107D．t＝8×10－8s，n＝2×107三、電磁波譜1．電磁波譜(1)概念：按電磁波的________或________大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜。(2)各種電磁波按波長由大到小排列順序?yàn)椋篲___________、紅外線、____________、____________、X射線、γ射線。2．不同電磁波的特性和用途種類波長范圍特性應(yīng)用無線電波大于1mm波動能力強(qiáng)通信、廣播、射電望遠(yuǎn)鏡紅外線760～106nm熱作用強(qiáng)烘干、紅外遙感、測溫、夜視儀可見光400～760nm感光性強(qiáng)照明、照相紫外線10～400nm化學(xué)作用、熒光作用消毒、熒光效應(yīng)、促使人體合成維生素DX射線0.001～10nm較強(qiáng)的穿透能力透視人體、檢查金屬零件的質(zhì)量γ射線小于10－3nm穿透能力最強(qiáng)醫(yī)學(xué)上的γ刀技術(shù)、探測金屬內(nèi)部的缺陷(1)過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康。()(2)電磁波頻率最大的是γ射線，醫(yī)學(xué)上常用它進(jìn)行人體透視檢查。()(3)紫外線和X射線都可以使感光底片感光。()例3某廣播電臺發(fā)射“中波”段某套節(jié)目的訊號，家用微波爐中的微波，VCD機(jī)中的激光(可見光)，人體透視用的X光，都是電磁波，它們的頻率分別為f1、f2、f3、f4，則()A．f1＞f2＞f3＞f4 B．f1＜f2＜f3＜f4C．f1＜f3＜f2＜f4 D．f1＞f3＞f2＞f4例4關(guān)于電磁波譜及對一些應(yīng)用的解釋，下列說法中不正確的是()A．X射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變B．紫外驗(yàn)鈔機(jī)是利用紫外線的化學(xué)作用C．紅外遙感技術(shù)利用了一切物體都在不停地輻射紅外線的特點(diǎn)D．γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高四、電磁波的能量電磁波通信1．電磁波的能量(1)電磁波是物質(zhì)存在的一種特殊形式電磁波和我們學(xué)過的電場、磁場一樣，是一種特殊的物質(zhì)，不是由分子、原子所組成的，與通常的實(shí)物不同，但它是客觀存在的。(2)電磁波具有能量從場的觀點(diǎn)來看，電場具有電場能，磁場具有磁場能，電磁場具有電磁能，電磁波發(fā)射的過程就是輻射能量的過程，電磁波在空間傳播，電磁能就隨之一起傳播。2．電磁波通信(1)傳播途徑電磁波攜帶的信息，既可以有線傳播，也可以無線傳播。有線傳播利用金屬導(dǎo)線、光纖等有形媒介傳送信息，如臺式電腦、電話等。無線傳播僅利用電磁波而不通過線纜傳遞信息，如收音機(jī)、手機(jī)、GPS、無線鼠標(biāo)等。(2)傳輸特點(diǎn)電磁波的頻率越高，相同時間傳遞的信息量越大，由于光的頻率比無線電波的頻率高得多，因此光纜可以傳遞大量的信息。例5(2023·江西省銅鼓中學(xué)高二階段測試)5G，即第五代移動通信技術(shù)，采用3300～5000MHz頻段，相比于現(xiàn)有的4G(即第四代移動通信技術(shù)，1880～2635MH