电磁波的发现
什么是电磁波？
什么是电磁波？电磁波是指由电场和磁场相互作用而产生的一种波动现象。
在物理学中，电磁波是无中介物质的传输方式，可以在真空中传播，而且根据频率的不同有不同的形态，如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，广泛应用于通信、医学、化学、物理等领域。
下面将从以下几个方面详细介绍电磁波的相关知识。
一、电磁波的发现和理论基础电磁波最早产生于19世纪初，当时英国物理学家詹姆斯•克拉克•麦克斯韦通过数学模型预测并证实了电磁波的存在，也是因为他的工作，才有了我们今天的通信技术和现代科学。
麦克斯韦理论是电磁波的理论基础，主要指出电荷分布的变化在空间中形成电场，变化的磁场也能在空间中形成感生电场，两者相互作用最终形成电磁波，在物理学研究中有着广泛的应用。
二、电磁波的分类及应用1. 无线电波无线电波是电磁波的一种，指频率处于3 kHz~3000 GHz 的电磁波，广泛应用于通信、雷达、导航、广播和电视等领域。
其频率和波长相反，频率越高，波长越短，是信息传输的主要手段。
2. 微波微波是波长约为1mm~30cm 的高频电磁波，广泛用于微波炉、通信、雷达、医学和化学等领域。
由于能够轻易穿透不同的材料，微波广泛应用于不同的加热和烘干场合。
3. 可见光可见光是电磁波的一种，包含红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色，每种颜色都对应着不同频率和波长，因此可见光也是信息传输和显示的重要媒介，广泛应用于照明领域。
4. 紫外线紫外线是波长在200 nm~400 nm的电磁波，它能够杀灭细菌和病毒，因此被广泛用于医学和卫生领域。
紫外线还有可能导致皮肤损伤，在日常生活中要避免长时间接触。
三、电磁波的危害尽管电磁波在生活中有着广泛的应用，但也存在着一定的危害。
长期接触较强的电磁波会对人体健康产生一定的影响。
较高频率的电磁波，如紫外线和X射线，对人体健康的危害更加严重。
因此，在使用电动设备和电子设备时，需要注意使用和保护自身。
总之，电磁波是一种无处不在的物理现象，无论是我们的通信、导航、医学和科学研究，都无法离开它。
物理学中的电磁波理论
物理学中的电磁波理论人们一直对电磁波的原理感到兴趣，特别是在物理学中。
电磁波，作为与光、电视、无线电通信等有关的一种物理现象，被广泛研究。
本文将介绍电磁波的发现、定义、性质以及应用。
一、电磁波的发现在历史上，人类对电磁波的认知发生了两个大的进展。
首先是电和磁之间的关系的发现，这是由安培（Ampere）和法拉第（Faraday）在19世纪初实验中得出的结论。
然后是光波的性质由夏斯特尼（Huygens）在17世纪揭示。
关于光波的性质可以用麦克斯韦（Maxwell）在19世纪中期提出的电磁波理论来描述。
麦克斯韦成功地将两个领域的知识联系起来，形成了电磁波的概念。
他的理论解释了光为什么能够在真空中传播，并通过计算发现了光速传播的真实值，即光速。
二、电磁波的定义电磁波是由电场和磁场产生的波动，它们的性质与光的性质相似。
电磁波可以通过振荡电荷或振荡电流在空气或其他媒介中传播。
电的振荡会产生电场，磁的振荡会产生磁场。
当这两种振荡叠加在一起时，它们将形成电磁波波的形式。
电磁波的振幅（震幅）是电场和磁场的强度，并且是垂直于彼此的。
三、电磁波的性质1. 电磁波可以在真空中传播，这意味着电磁波可在没有物理媒介的情况下传播，如在太空中。
2. 电磁波的波长（λ）和频率（ν）成反比例关系。
波长越短，频率越高。
这就是著名的波长频率公式：c = λν，其中c是真空中的光速度。
这个公式表明电磁波的速度和波长与频率有关。
3. 电磁波是横波，意味着振动（原子间的物理振动）是垂直于电磁波传播方向的。
4. 光的颜色取决于波长。
可见光是人眼可见的一种电磁波。
其波长从380 nm到750 nm。
从紫色到红色依次排列。
紫色有最短的波长，红色有最长的波长。
超过750 nm的红外线和低于380 nm 的紫外线是不可见的。
四、电磁波的应用电磁波的应用范围非常广泛。
下面是几个例子：1. 无线通信和电话：移动通讯和电话使用无线电波传导语音和数据。
数字电视和调频广播也是利用电磁波进行传输。
高中物理电磁波知识点
高中物理电磁波知识点电磁波，是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。
电磁波是高中物理选修中的知识点。
以下是店铺为你整理的高中物理电磁波知识点，希望能帮到你。
高中物理电磁波知识点一：电磁波的发现1、电磁场理论的核心之一：变化的磁场产生电场在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的(涡旋电场)◎理解:(1) 均匀变化的磁场产生稳定电场(2) 非均匀变化的磁场产生变化电场2、电磁场理论的核心之二：变化的电场产生磁场麦克斯韦假设:变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场◎理解: (1) 均匀变化的电场产生稳定磁场(2) 非均匀变化的电场产生变化磁场3、麦克斯韦电磁场理论的理解:恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡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,那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场;这个变化的磁场又在它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是相互联系着的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场5、电磁波：电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波.6、电磁波的特点：(1) 电磁波是横波,电场强度E 和磁感应强度B按正弦规律变化,二者相互垂直,均与波的传播方向垂直(2)电磁波可以在真空中传播,速度和光速相同. v=λf(3) 电磁波具有波的特性7、赫兹的电火花：赫兹观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象.，他还测量出电磁波和光有相同的速度.这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波。
高中物理电磁波知识点二：电磁振荡1.LC回路振荡电流的产生：先给电容器充电，把能以电场能的形式储存在电容器中。
(1)闭合电路，电容器C通过电感线圈L开始放电。
教法分析14.1 电磁波的发现
第十四章电磁波
第1节电磁波的发现
思路：
法拉第和其他前辈建立了若干关于电磁现象的实验定律
↓
麦克斯韦为这些规律做出了高度概括的数学表示
↓
麦克斯韦发现电磁规律并不完整，做出了一些假设最重要的是：变化的电场能够激发磁场
↓
得到了完整自恰的电磁理论
↓
预言电磁波的存在
↓
赫兹的实验证实了电磁波的存在
↓
电磁波的应用
无数事实证明麦克斯韦理论的正确性
↓
麦克斯韦的理论与经典时空观相矛盾，导致狭义相对论科学本质的教育，科学方法的教育。
P83变化的电场产生的磁场的方向
错误的
变化的电场产生的磁场的方向
电磁波的E和B同时达到最大值。
电磁波的发现
稳定磁场 变化磁场
不再激发
稳定电场
激 发
若是均匀变化 若非均匀变化
3、电磁波的特性： a.不需要传播介质,可以在真空中传播。 b.传播速度等于光速。 c.光是一种电磁波。
赫兹与电磁波
赫兹是一个伟大的物理学家。他于1894年逝世时， 年仅37岁，这无疑是物理学界的巨大损失。他从21岁 考人柏林大学直到不幸去世，进行科学研究不足15年， 然而却建立了永垂青史的功绩。 发现电磁波产生的巨大影响，连赫兹本人也没料 到。在他发现电磁波的第二年，有人问他，电磁波是 否可以用作无线电通讯，赫兹不敢肯定。赫兹研究电 磁波无意中丢下的种子，却很快在异地开花结果了。
正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由 电子做定向的移动，引起了感应电流。 （2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈 中还会有电流、电场吗？ 有电场、无电流。 （3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还 有电场吗？
有 ！
（4）总结：麦克斯韦认为线圈只不过用来显
示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场 同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍 存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。
韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音 带给我──“我是你忠实而又真诚的 法拉，充电到一个伏特，表示对你 的爱。-----麦克斯韦
一、伟大的预言
演示实验
装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间
变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引 起感应电流使灯泡发光。 ——法拉第发现的
（1）线圈中产生感应电流说明了什么？ 麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，
在发现电磁波不到6年，意大利的马可尼、俄 国的波波夫分别实现无线电传播，并很快投人实 际使用。其他利用电磁波的技术，也像雨后春笋 般相继问世。无线电报（1894年）、无线电广播 （1906年）、无线电导航（1911年）、无线电话 （1916年）、短波通讯（1921年）、无线电传真 （1923年）、电视（1929年）、微波通讯（1933 年）、雷达（1935年），以及遥控、遥感、卫星 通讯、射电天文学……它们使整个世界面貌发生 了深刻的变化。 赫兹关于电磁波的实验，为无线电技术的发 展开拓了新的道路，构成了现代文明的骨架，后 人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹。
电磁波与通信技术的发展
电磁波与通信技术的发展随着科技的迅速发展和人们对信息传递需求的不断增长，电磁波和通信技术在现代社会中扮演着至关重要的角色。
本文将探讨电磁波和通信技术的发展历程以及对社会的影响。
一、电磁波的发现与性质电磁波的概念最早由英国科学家麦克斯韦尔提出，他的电磁场理论揭示了电磁波的存在和基本性质。
电磁波是由变化的电场和磁场相互作用而产生的一种能量传输形式。
它具有波动性质，可以在真空中传播，且速度等于光速。
二、无线电通信的出现无线电通信是电磁波应用的典型范例之一。
1895年，意大利科学家马可尼首次实现了无线电通信，这标志着现代通信技术的开端。
随后，人们不断改进了发射设备和接收设备，无线电通信逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。
三、电视技术的革新电视技术的发展是通信技术的里程碑。
1927年，美国发明家菲罗·福尔克与约翰·贝尔即兴演示了第一套可行的电视系统。
从此以后，电视成为家庭娱乐的常客，同时也成为信息传递的重要途径。
随着技术的进步，电视的画质和音效不断改善，高清晰度和立体声成为标配。
四、移动通信的兴起移动通信技术的发展对现代社会产生了深远的影响。
20世纪80年代，蜂窝式电话系统开始进入市场，随后发展为手机技术。
手机的出现使得人们可以随时随地进行通信，极大地提高了信息的传递效率，并对人们的生活和工作方式产生了巨大的改变。
五、互联网的普及互联网的普及将信息的传递推向了全新的高度。
1990年代，随着互联网的商用化，人们可以通过电脑和手机连接到全球网络，实现信息的即时获取和共享。
互联网不仅改变了人们的生活方式，也改变了商业模式和社会结构。
六、光纤通信的革新光纤通信技术的发展极大地提高了数据传输的速度和容量。
光纤作为一种新兴的通信媒介，具有传输损耗小和抗干扰能力强的特点。
它不仅应用于长距离通信，也逐渐渗透到家庭和办公环境，真正实现了全光纤网络的目标。
七、5G时代的到来随着移动互联网的飞速发展，5G技术成为了新一代通信技术的代表。
13.4 电磁波的发现及应用+13.5 能量量子化
场理论，为无线电技术的发展开拓了道路。
二、电磁波谱
（一）电磁波的描述
1.频率(f)：1s内通过波峰(波谷)的次数
2.波速(v)：描述波传播快慢
3.三者的关系： = λ
（二）电磁波谱
波长
波峰
波谷
= λ
真空中的光速
三、电磁波的应用
（一）电磁波的能量
变化的磁场产生电场
变化的电场产生磁场
变化的电场和磁场相互联
系， 形成一个统一的电磁场
周期性变化的电场，会在空
间引起周期性变化的磁场；这
个变化的磁场又引起新的变化
的电场。于是变化的电场和变
化的磁场交替产生，由近及远
地传播光也是一种电磁波！
一、电磁波的发现
对麦克斯韦电磁场理论的理解：
除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。
这就为我们研究热辐射的问题带造成了困难。
一、热辐射
2、黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射
的物体叫做黑体。
特点：（1）不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波；
（2）黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度
有关，与材料和表面状况无关。
第十三章 电磁感应与电磁波
初步
13.4 电磁波的发现及应用
一、电磁波的发现
英国物理学家麦克斯韦系统地总结了
人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究
成果，其中有库仑、安培、奥斯特、 法
拉第等人的奠基之功，更有他本人的创
造性工作。在此基础上，他最终建立了
经典电磁场理论。
一、电磁波的发现
（一）麦克斯韦的预言：
二、能量子
1、概念：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的
《电磁波的发现》高中物理教案
《电磁波的发现》高中物理教案一、教学目标1. 让学生了解电磁波的产生、传播和应用，理解电磁波在现代科技领域中的重要性。
2. 通过对电磁波的研究，提高学生的科学素养，培养学生的创新意识和实践能力。
3. 引导学生通过观察、实验、分析等方法，探究电磁波的性质，培养学生的团队合作精神和交流能力。
二、教学内容1. 电磁波的产生：介绍电磁波的产生原理，引导学生了解电磁波的频率、波长和能量等基本特性。
2. 电磁波的传播：讲解电磁波在真空和介质中的传播规律，引导学生掌握电磁波传播的速度和衰减等知识。
3. 电磁波的应用：介绍电磁波在通信、雷达、医学等方面的应用，引导学生了解电磁波在现代科技领域的重要性。
4. 电磁波的发现历程：讲述电磁波的发现过程，引导学生了解科学家们的研究方法和思维过程。
5. 电磁波实验：安排一次实验课，让学生通过实验观察电磁波的性质，培养学生的实践能力。
三、教学方法1. 采用讲授法，讲解电磁波的基本概念、产生、传播和应用等方面的知识。
2. 采用实验法，让学生通过实验观察电磁波的性质，培养学生的实践能力。
3. 采用讨论法，引导学生就电磁波的发现历程和应用等方面进行探讨，培养学生的团队合作精神和交流能力。
四、教学准备1. 准备相关教案、课件和教学视频，以便进行课堂教学。
2. 准备实验器材，安排实验课的场地和时间。
3. 准备课后作业，巩固学生对电磁波知识的理解和掌握。
五、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习状态。
2. 课后作业：检查学生完成作业的情况，评估学生对电磁波知识的掌握程度。
3. 实验报告：评估学生在实验课上的表现，了解学生对电磁波实验技能的掌握情况。
4. 小组讨论：观察学生在讨论中的表现，评估学生的团队合作精神和交流能力。
六、教学步骤1. 导入新课：通过回顾电磁学基础知识，引导学生进入电磁波的学习。
2. 讲解电磁波的产生：介绍麦克斯韦方程组，解释电磁波的产生原理。
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电场和磁场的变化关系
激 非均 发 变 化 匀变 电 化磁 场 场
均 匀 变 化 非 均 匀 变 化
激 发
稳 定 磁 场
激 发 变
化 磁 场
稳 激 定 均匀变化 发 电 场
不 再 激 发
非均匀变化
二、电磁波的特点： 1．电磁波是横波．电磁波在真 空中传播时，它的电场强度E与 磁感应强度B相互垂直，而且二 者均与波的传播方向垂直．如图 所示．
《电磁波的发现》
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伟大的预言 一、麦克斯韦的电磁场理论要点——伟大的预言
• 1、变化的磁场产生电场
• 装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间 变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引 起感应电流使灯泡发光。 • ——法拉第发现的
z.x.x.k
• （1）线圈中产生感应电动势说明了什么？ • 麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场， 正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由 电子做定向的移动，引起了感应电流。 • （2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈 中还会有电流、电场吗？ • 有电场、无电流。 • （3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还 有电场吗？
• （3）振荡的(即周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场，
振荡的电场产生同频率的振荡磁场。 • （4）变化的电场和变化的磁场总是相互联系着，形成一个 不可分离的统一体，这就是电磁场，向周围空间传播这就是 电磁波。
麦克斯韦电磁场理论的理解:
① 恒定的电场不产生磁场 ② 恒定的磁场不产生电场 ③ 均匀变化的电场在周围空间产生恒 定的磁场 ④ 均匀变化的磁场在周围空间产生恒 定的电场 ⑤ 振荡电场产生同频率的振荡磁场 ⑥ 振荡磁场产生同频率的振荡电场
• 2、赫兹的实验：
• 2、赫兹的实验：
一、 1．变化的磁场产生电场 2．变化的电场产生磁场 3．电磁场→传播→电磁波 4、电磁波不需介质，以光速传播。 二、赫兹证实： 1、电磁场、电磁波的存在。 2、电磁波能反射、折射、干涉、衍射和偏振等现 象，证明了电磁波与光具有相同的性质。
小结 麦克斯韦电磁场理论
【练习】
1．根据麦克斯韦电磁理论，下列说法中正确的是
A．变化的电场一定产生变化的磁场 B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 C．稳定的电场一定产生稳定的磁场 D．振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场。
答案:D
2.下列说法正确的是( AC )
A.恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场
B.稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场
C.均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定
的磁场
D.均匀变化的电场和磁场相互激发，形成由 近及远的电磁波
3.当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将 ( C )
A.减小 C.不变 B.增大 D.减小、增大和不变均有可能
4.关于电磁波的传播速度，以下叙述正确的是( D ) A.波长越长，传播速度越快 B.频率越高，传播速度越快 C.发射量越大，传播速度越快 D.所有电磁波在真空中的传播速度都一样大
• 有！
Z..x..x..k
• （4）总结：麦克斯韦认为线圈只不过用来显 示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场 同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍 存在的现象，跟闭合电路是否存ห้องสมุดไป่ตู้无关。
学科网
• 2．变化的电场产生磁场 • 既然变化的磁场能够在空间产生电场，那 么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？
二、电磁波的特点： 2．电磁波中的E和B这两个物理量 随时间和空间做周期性的变化． 3．电磁波的速度等于光速c！ 4．光的本质是电磁波． 5．电磁波能产生反射、折射、干涉、 偏振和衍射等现象．
三．赫兹的电火花 • 1、麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对 电磁场理论的证明。把天才的预言变成世人 公认的真理，这是赫兹的功劳。
麦克斯韦相信自然界规 律的统一与和谐，相信电场 与磁场具有对称之美。他大 胆地提出的相似和联系。经 过反复思考提出假设：变化 的电场也相当于一种电流， 也在空间产生磁场，即变化 的电场在空间产生磁场。
二．电磁场、电磁波
组卷网
• 1、电磁场 • 麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果 在空间某域中有周期性变化的电场，那么， 这个变化的电场就在它周围空间产生周期性 变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空 间产生新的周期性变化的电场……。可见， 变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形 成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。
2、电磁波
（ 1）变化的电场和变化的磁场交替产生，由 近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以 一定的速度传播的过程叫做电磁波。
（2）电磁波与机械波不同，不需要介质，可 以在真空中传播。电磁波的速度等于光速！ 光是以波动形式传播的一种电磁振动
• 3、电磁场和电磁波理论的理解 • （1）均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场， 产生稳定的磁场。这里的“均匀变化”指在相等时间内磁感 应强度(或电场强度)的变化量相等，或者说磁感应强度(或电 场强度)对时间变化率一定。 • （2）非均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电 场产生变化的磁场