电磁波的发现讲解

四、麦克斯韦的电磁场理论的意义
1、 实现了电磁光的统一，被认为 是19世纪科学史上最伟大的统一
2、 实现了从经典物理学向现代物 理学的重大转折
练习1：某空间中出现了如图虚线所示 的一组闭合的电场线，这可能是( )
A.在中心O有一静止 的点电荷
B.沿AB方向有一 段通有恒定电流的直 导线
C.沿BA方向的磁场 在减弱
D.沿AB方向的磁场在减弱
练习2：.用麦克斯韦的电磁场理论
判断，下图中表示电场(或磁场)产生磁
场(或电场)的正确图象是(
)
小结：
1.麦克斯韦关于光的电磁场理论的要 点：
2.电磁波的特性： 3.电磁波与机械波的异同：
电磁波谱：
电磁波的频率范围很广。按电磁波的波长或频率 大小的顺序把他们排列成谱，叫做电磁波谱。
伟大的预言
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。
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，这是一种普遍存 在的现象!
无线电波 红外线
（λ>1mm）
大
（1mm>λ>700nm）
λ 可见光（赤橙黄绿蓝靛紫）（700nm>λ>400nm）
紫外线
（400nm>λ>5nm）
X射线和γ射线
（5nm>λ）
小
红外线
是一种光波， λ比无线电波短，比可见光长。所有物体 都辐射红外线。主要作用是热作用。人眼看不见红外线。
利用红外线测量体温
2、电磁波
麦克斯韦的预言：变化的电场和变化的 磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形 成了电磁波。
并由此断定：光就是电磁波！电磁波 的速度等于光速（真空中）
2、 电磁波的特点
1）电磁波是横波 （E⊥B⊥V ）
2 ) 计算满足：v=λ/T=λf
3）电磁波在真空中传播速度
等于光速 c=3×10 8m/s
A、振荡的磁场在周围产生恒定的电场
B、振荡的磁场在周围产生均匀变化的 电场
C、振荡的电场在周围产生不同频率的 振荡振率磁荡的场磁振场荡（电电场场（）磁产场生）同频
D、振荡的电场在周围产生同频率的振 荡磁场
例与练
BCD
3、关于电磁波，下列说法中正确的是
A、均匀变化的电场和均匀变化的磁场 互相激发，由产生处向远处传播形成 电磁波
令人振奋的电火花
4.电磁波与机械波比较： 1）传播条件：机械波传播需要介质，而电
磁波不需要介质也能传播。
2）传播规律：都遵循“V=λf=λ/T”这个关 系式；且电磁波也能发生反射、 折射、衍射、干涉等现象。
3）传播本质：机械波传递的是机械能， 电磁波传播的是电磁能。
4）产生本质：机械波是机械振动产生， 电磁波是电磁振荡产生。
电磁波的能量
电场是电荷 周围客观存 在的物质
磁场时客观 存在的物质
电磁波是客观存在的物质
电磁波具有能量。
四、太阳辐射
太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线，同时还 有X射线、γ射线、无线电波。太阳辐射的能量集中 在可见光、红外线和紫外线三个区域内，如下图。 波长在黄绿光附近，辐射的能量最强。
奥斯特 电流的磁效应
法拉第 电磁感应现象
麦克斯韦是英国物理学家经典电磁理论的 奠基人。 1831年6月13日出生于爱丁堡。 15岁那年他的一篇关于卵形曲线画法的论 文发表在《爱丁堡皇家学会会刊》上，比 笛卡尔的方法还简便。 16岁进入爱丁堡大学听课，专攻数学，很 重视实验。 19岁考入剑桥大学，23岁以优异的成绩毕 业，并留校工作。 29岁起任伦敦皇家学院物理学和天文学教 授。 1871年起负责筹划卡文迪许实验室。 1879年因癌症逝世，终年48岁。
[分析与解答]： 根据题意可知，必须先求出地球同步卫星的
高度h ，设同步卫星距离地球球心为.
说法中正确的是（ D ）
A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场 B、变化的磁场在周围产生变化的电场 C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变
化的电场 D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的
电场均生恒匀变定化的电的场磁（场磁（场电）场）产
例与练
2、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下
说法中正确的是（ D）
14.1《电磁波的发现》
学习目标：
1.了解发现电磁波的历史背景，领会所蕴含的科学精 神和科学研究方法。
2.了解麦克斯韦电磁场理论的两个要点，尝试用数学 的方法细化要点。
3.知道电磁场、电磁波的概念，体会它们得到物质性。
4.通过实验，体验赫兹证明电磁波存在的实验过程， 领会发现电磁波的物理意义。
5.能区别机械波和电磁波。
率的周期性变化的磁场（振荡的磁场） ④ 非均匀变化的电场产生变化的磁场
二．电磁场
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总是相互联系，交 替产生，形成了一个不可分割的统一体，这 就是电磁场。
B、电磁波和机械波都是传递能量的一 种形式

C、电磁电波磁波和是机横械波，波都能产生反射、干 涉、衍声射波、是偏纵波振现象
D、电磁波和声波都是纵波
5、任何电磁波在真空中都具有相同的 （C ）Fra bibliotek(A)频率
(B)波长
(C)波速
(D)能量
6．同步卫星可与地面传播无线电话， 则说完话后至少多长时间才能听到对方 的回话？（卫星到地球上两通话处的距 离都看作卫星高度，并设对方听完话后 立即回话。已知：地球质量为M，地球 半径为R，地球自转周期为T）
4 )电磁波的频率由振源决定，同一电磁波在不同
介质中传播，v和λ变化， f 不变。v介<C
5)不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，即 速度与介质、波的频率都有关系。 V=C/n f越高,n越大,v越小；f越低，n越小,v越大
6）电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、 衍射、多普勒效应和偏振现象。
7）电磁波有能量。
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。
2、赫兹用实验证实电磁波的存在：
1）观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和 衍射等现象. 2）还测量出光的λ和f，算出电磁波和光有相 同的速度. 3）赫兹发现了电磁波， 为电磁理论提供了实验依据 4） 奠定了无线电技术基础
自然规律总是统一的、和谐的，并具有对 称的美！
麦克斯韦经过反复思考 提出假设：变化的电场在空 间产生磁场。
提醒：磁场方向的确定仍 用安培定则（右手螺旋定 则）
2、变化的电场产生磁场 （衍生要点如下）
① 恒定的电场不产生磁场 ② 均匀变化的电场产生恒定的磁场 ③ 周期性变化的电场（振荡的电场）产生同频
小结
一、 麦克斯韦电磁场理论 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
二、电磁波谱
1、电磁波谱 ：按电磁波的波长或频率大小的 顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱
加热物体和进行红外线遥感； 紫外线主要作用是化学作用，可用来杀菌和消
毒； 伦琴射线有较强的穿透本领，利用其穿透本领
与物质的密度有关，进行对人体的透视和检查 部件的缺陷；
γ射线的穿透本领更大，在工业和医学等领域
有广泛的应用，如探伤，测厚或用γ刀进行手 术．
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例与练
1、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下
无线电波
λ＞1㎜的电磁波。用通信和广播。微波炉用的 也是无线电波。
电视塔能发射无线电波
利用微波加热
紫外线
波长范围在5---400nm的电磁波是紫外线。 紫外线具有较高的能量。
紫外线验钞
紫外线消毒
X射线和γ射线
波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线
X射线和γ射线的波长很短，具有很强的穿透性。
2、波长从大到小的顺序：无线电波、光波（红 外线、可见光、紫外线）、X射线、γ射线
三、电磁波的能量
电磁波有能量。电磁波是一种物质。 四、太阳辐射
太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三 个区域。黄绿光附近，辐射的能量最强。
关于电磁波谱的几点强调
3、频率(波长)不同的电磁波表现出作用不同． 红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来
红外线主要作 用是热作用，可以 利物遥体用感注红和红意外烤进外:线箱行线,红中红来外的加外线红热线是光看,不不是
见的.
红外线技
术的应用
红外线卫星云图
显示一九九九年九月 十六日台风约克于清 晨靠近香港时,中心 的风眼清晰可见 ．
利用红外线检测人体的健 康状态，本图片是人体的背 部热图，透过图片可以根据 不同颜色判断病变区域．
提醒：1.该电场是涡旋电场 2.电场线方向的确定仍用楞次定律（增反减同）
1、变化的磁场产生电场
（衍生要点如下）
① 恒定的磁场不产生电场 ② 均匀变化的磁场产生恒定的电场 ③ 周期性变化的磁场（振荡的磁场）产生同频
率的周期性变化的电场（振荡的电场） ④ 非均匀变化的磁场产生变化的电场
2．变化的电场产生磁场
B、振荡电场和振荡磁场互相激发，由 产生处向远处传播形成电磁波