高中物理必修三 學(xué)習(xí)筆記 第十三章　4　電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用

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.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．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________和________互相聯(lián)系，所形成的不可分割的統(tǒng)一體．二、電磁波1．產(chǎn)生：_______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．特點(diǎn)：(1)電磁波________在真空中傳播．(2)電磁波的傳播速度等于________．(3)光在本質(zhì)上是一種電磁波．即光是以________形式傳播的一種電磁振動．三、電磁波譜電磁波的能量電磁波通信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)電磁波的波速c與波長λ、頻率f的關(guān)系是c＝________.(3)電磁波在真空中的速度c＝_____________________________________________.(4)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．(5)各種電磁波的特性①無線電波：用于________、衛(wèi)星通信、________等的信號傳輸．②紅外線：用來________________等．③可見光：照亮自然界，也可用于________．④紫外線：用于________．⑤X射線：用于診斷病情．⑥γ射線：可以摧毀____________________．2．電磁波的能量(1)光是一種電磁波，光具有能量．(2)電磁波具有________，電磁波是一種物質(zhì)．判斷下列說法的正誤．(1)變化的磁場可以產(chǎn)生電場，但變化的電場不能產(chǎn)生磁場．()(2)電磁波在空氣中可以傳播，在真空中不能傳播．()(3)光在真空中的速度與電磁波在真空中的速度相同，光是一種電磁波．()(4)無線電波、紅外線、可見光、紫外線都屬于電磁波．()一、麥克斯韋電磁場理論1．麥克斯韋電磁場理論(1)變化的磁場周圍會產(chǎn)生電場麥克斯韋提出，在變化的磁場周圍會激發(fā)出一種電場，不管有無閉合電路，變化的磁場激發(fā)的電場總是存在的，如圖所示．(2)變化的電場周圍會產(chǎn)生磁場麥克斯韋從場的觀點(diǎn)得出，即使沒有電流存在，只要空間某處的電場發(fā)生變化，就會在其周圍產(chǎn)生磁場．2．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例1(2021·南寧一中月考)關(guān)于麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是()A．電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場B．穩(wěn)定的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，穩(wěn)定的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場C．均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場D．周期性變化的電場周圍產(chǎn)生周期性變化的磁場，周期性變化的磁場周圍產(chǎn)生周期性變化的電場二、電磁波1．電磁波的形成周期性變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，形成電磁場，電磁場由近及遠(yuǎn)傳播，形成電磁波．2．電磁波的特點(diǎn)(1)在傳播方向上，任意一點(diǎn)的E和B都隨時間周期性變化，E和B相互垂直，且與電磁波的傳播方向垂直．如圖．(2)電磁波可以在真空中傳播．電磁波在真空中傳播速度等于光速c＝3×108m/s.(3)電磁場儲存電磁能，電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程．(4)只有周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)才能形成電磁波．(5)電磁波是電磁場在空間中的傳播，電磁場是一種客觀存在的物質(zhì)——場物質(zhì)．3．電磁波的波速對于電磁波，用λ表示電磁波的波長、f表示頻率、c表示波速，則有c＝λf.例2(多選)關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是()A．只要電場或磁場發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波B．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C．電磁波和機(jī)械波都依賴于介質(zhì)才能傳播D．電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的例3電磁波在真空中傳播的速度c＝3×108m/s，有一個廣播電臺的頻率f＝90.0MHz，這個電臺發(fā)射的電磁波的波長λ為()A．2.70m B．270mC．3.00m D．3.33m三、電磁波譜1．電磁波譜電磁波按波長由大到小排列順序?yàn)闊o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．它們共同構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜．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)部的缺陷例4下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)象．請將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上．(1)X光機(jī)，________.(2)紫外線燈，________.(3)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好．這里的“神燈”是利用________．A．紅外線具有顯著的熱效應(yīng)B．紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用C．紫外線具有殺菌消毒作用D．X射線具有很強(qiáng)的穿透力四、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，具有通常物質(zhì)所具有的質(zhì)量和能量等客觀屬性．(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，也可以實(shí)現(xiàn)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，具體的媒介有：光纖、電纜、電話線、網(wǎng)線等．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(2021·武漢市華中師大一附中期中)5G是“第五代移動通信技術(shù)”的簡稱，目前世界各國正大力發(fā)展5G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波通信頻率在3.0GHz以上的超高頻段和極高頻段，比目前4G及以下網(wǎng)絡(luò)(通信