PAGE5-一、電磁波的發(fā)覺學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)1.理解麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論．(重點(diǎn))2．知道電磁波是如何形成的．(難點(diǎn))3．知道赫茲試驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展中的貢獻(xiàn)．4．駕馭電磁波的傳播速度．(重點(diǎn))一、麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論1．改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)(1)在改變的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合的電路，由于穿過電路的磁通量發(fā)生改變，電路里會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．這個(gè)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是改變的磁場(chǎng)在空間產(chǎn)生了電場(chǎng)．(2)即使在改變的磁場(chǎng)中沒有閉合電路，也同樣在空間產(chǎn)生電場(chǎng)．2．改變的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)改變的電場(chǎng)也相當(dāng)于一種電流，也在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，即改變的電場(chǎng)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)．3．麥克斯韋不僅預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了電、磁、光現(xiàn)象在本質(zhì)上的統(tǒng)一．二、電磁波及赫茲的火花試驗(yàn)1．電磁場(chǎng)(1)假如在空間某區(qū)域有不勻稱改變的電場(chǎng)，那么這個(gè)改變的電場(chǎng)就在空間引起改變的磁場(chǎng)，這個(gè)改變的磁場(chǎng)又會(huì)引起新的改變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)……于是，改變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地傳播，形成電磁波．(2)特點(diǎn)①電磁波可以在真空中傳播．②電磁波的傳播速度等于光速．③光在本質(zhì)上是一種電磁波．④光是以波動(dòng)形式傳播的一種電磁振動(dòng)．2．赫茲的火花試驗(yàn)(1)赫茲首先捕獲到電磁波，在以后的一系列試驗(yàn)中，證明白電磁波與光具有相同的性質(zhì)．他還測(cè)得，電磁波在真空中具有與光相同的傳播速度c.(2)赫茲證明白麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論．(3)赫茲被譽(yù)為無線電通信的先驅(qū)．后人為了紀(jì)念他，把頻率的單位定為赫茲．1．思索推斷(1)勻稱改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生勻稱改變的電場(chǎng)． (×)(2)勻稱改變的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)． (√)(3)穩(wěn)定的電場(chǎng)也能產(chǎn)生改變的磁場(chǎng)． (×)(4)電磁波的傳播不須要介質(zhì)． (√)(5)赫茲證明白麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論． (√)(6)電磁波的傳播不須要介質(zhì)，機(jī)械波的傳播也不須要介質(zhì)． (×)2．(多選)關(guān)于電磁場(chǎng)理論的敘述正確的是()A．改變的磁場(chǎng)四周肯定存在著電場(chǎng)，與是否有閉合電路無關(guān)B．周期性改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率改變的電場(chǎng)C．改變的電場(chǎng)和改變的磁場(chǎng)相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)統(tǒng)一的場(chǎng)，即電磁場(chǎng)D．電場(chǎng)四周肯定存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)四周肯定存在電場(chǎng)AB[改變的磁場(chǎng)四周產(chǎn)生電場(chǎng)，當(dāng)電場(chǎng)中有閉合回路時(shí)，回路中有電流．若無閉合回路，電場(chǎng)仍舊存在，A對(duì)；若形成電磁場(chǎng)必需有周期性改變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，B對(duì)，C、D錯(cuò)．]3．在下圖所示的四種磁場(chǎng)狀況中能產(chǎn)生恒定的感生電場(chǎng)的是()C[由電磁場(chǎng)理論，結(jié)合圖象，則有：A中磁場(chǎng)不變，則不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，故A錯(cuò)誤；B中磁場(chǎng)方向改變，而大小不變，則不會(huì)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，故B錯(cuò)誤；C中磁場(chǎng)隨著時(shí)間勻稱改變，則會(huì)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，故C正確；D中磁場(chǎng)隨著時(shí)間非勻稱改變，則會(huì)產(chǎn)生非勻稱改變的電場(chǎng)，故D錯(cuò)誤．]麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論的理解19世紀(jì)60年頭，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋總結(jié)前人對(duì)電磁規(guī)律的探討成果，建立了完善的電磁場(chǎng)理論，并預(yù)言了電磁波的存在，其主要內(nèi)容為：改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，改變的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，要正確理解這個(gè)理論須要明確以下幾點(diǎn)：1．改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)：勻稱改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，周期性改變的振蕩磁場(chǎng)能產(chǎn)生同周期性的振蕩電場(chǎng)，這條理論的基礎(chǔ)是法拉第的電磁感應(yīng)現(xiàn)象．2．改變的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)：勻稱改變的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，周期性改變的振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)，這一條是麥克斯韋的一個(gè)宏大的預(yù)言．3．不勻稱改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生改變的電場(chǎng)，不勻稱改變的電場(chǎng)產(chǎn)生改變的磁場(chǎng)．4．改變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互聯(lián)系，形成一個(gè)統(tǒng)一的場(chǎng)，就是電磁場(chǎng)，而電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地向四周空間傳播形成電磁波．5．電場(chǎng)、磁場(chǎng)的改變關(guān)系：【例1】有關(guān)電磁場(chǎng)理論的下列說法中，正確的是()A．任何改變的磁場(chǎng)都要在空間產(chǎn)生改變的電場(chǎng)B．任何電場(chǎng)都要在四周空間產(chǎn)生磁場(chǎng)C．任何改變的電場(chǎng)都要在四周空間產(chǎn)生磁場(chǎng)D．電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系著，形成一個(gè)不行分別的統(tǒng)一體，即電磁場(chǎng)思路點(diǎn)撥：依據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的內(nèi)容理解推斷．C[依據(jù)麥克斯韋理論，勻稱改變的磁場(chǎng)在四周空間產(chǎn)生的電場(chǎng)是穩(wěn)定的，故A錯(cuò)．同理，并不是任何電場(chǎng)都會(huì)在四周空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，故B錯(cuò)．電場(chǎng)和磁場(chǎng)并不總是相互聯(lián)系著的，例如，靜止電荷四周只有靜電場(chǎng)，靜止磁體四周只有穩(wěn)定的磁場(chǎng)．只有改變的電場(chǎng)和改變的磁場(chǎng)才能形成一個(gè)不行分別的統(tǒng)一體，即電磁場(chǎng)，故D錯(cuò)．]1．某閉合電路的電流或電壓隨時(shí)間改變的規(guī)律如圖所示，能放射電磁波的是()C[非勻稱改變的電場(chǎng)產(chǎn)生改變的磁場(chǎng)，非勻稱改變的磁場(chǎng)再產(chǎn)生改變的電場(chǎng)，從而形成電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地傳播，形成電磁波，故要求電流或電壓是改變的，但不能是勻稱改變的，C項(xiàng)正確．]電磁波的特點(diǎn)及其與機(jī)械波的區(qū)分1.電磁波的特點(diǎn)(1)電磁波是橫波，在傳播方向上，隨意一點(diǎn)的E和B都隨時(shí)間按正弦規(guī)律改變，E和B彼此垂直，且與電磁波的傳播方向垂直．(2)電磁場(chǎng)中儲(chǔ)存電磁能，電磁波的放射過程就是輻射能量的過程．(3)只有周期性改變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)才能形成電磁波．(4)電磁波可以在真空中傳播，因?yàn)殡姶挪ū旧砭褪且环N物質(zhì)——場(chǎng)物質(zhì)，所以傳播時(shí)不再須要其他介質(zhì)．任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都等于光在真空中的速度，即c＝3.0×108m/s，電磁波傳播雖然不須要介質(zhì)，但在其他介質(zhì)中的速度都比在真空中的小．(5)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象．①麥克斯韋不僅預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了電、磁、光現(xiàn)象在本質(zhì)上的統(tǒng)一．②赫茲用試驗(yàn)證明白電磁波的存在，并探討了電磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象，證明白電磁波與光具有相同的性質(zhì)，測(cè)出了電磁波在真空中的傳播速度與光速c相同．2．電磁波與機(jī)械波的比較電磁波機(jī)械波探討對(duì)象電磁現(xiàn)象力學(xué)現(xiàn)象產(chǎn)生由周期性改變的電場(chǎng)、磁場(chǎng)產(chǎn)生由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生縱、橫波橫波縱波或橫波波速在真空中等于光速波速由傳播介質(zhì)確定，在空氣中很小(如聲波為340m/s)是否需要介質(zhì)不須要介質(zhì)(在真空中仍可傳播)必需有介質(zhì)(真空中不能傳播)【例2】(多選)電磁波和聲波相比較，下列說法正確的是()A．電磁波的傳播不須要介質(zhì)，聲波的傳播須要介質(zhì)B．由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波速度變小，聲波速度變大C．由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波波長(zhǎng)變小，聲波波長(zhǎng)變大D．電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度，都是由介質(zhì)確定的，與頻率無關(guān)思路點(diǎn)撥：波速公式形式相同，但波速不同，波傳播過程中頻率不變．ABC[此題考查電磁波和聲波的區(qū)分，可從它們的特點(diǎn)上分析，A、B符合物理事實(shí)所以正確．依據(jù)v＝λf，電磁波速度變小，頻率不變，波長(zhǎng)變小；聲波速度變大，頻率不變，波長(zhǎng)變大，所以C正確．電磁波在介質(zhì)中的速度，與介質(zhì)有關(guān)，也與頻率有關(guān)，在同一介質(zhì)中頻率越大，波速越小，所以D錯(cuò)誤．][留意事項(xiàng)](1)電磁波和機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率都不變，但機(jī)械波的傳播須要介質(zhì)，而電磁波的傳播不須要介質(zhì)．(2)v＝λf是機(jī)械波和電磁波都能用的公式．2．(多選)下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是()A．只要電場(chǎng)和磁場(chǎng)發(fā)生改變，就能產(chǎn)生電磁波B．電磁波的傳播須要介質(zhì)C．停止放射電磁波，放射出去的電磁波仍能獨(dú)立存在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CD[要想產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，改變的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))產(chǎn)生的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))必需是非勻稱改變的，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤；電磁波是物質(zhì)波，電磁波的傳播可以不須要介質(zhì)而在真空中傳播，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電磁波可以脫離“波源”而獨(dú)立存在，C選項(xiàng)正確；電磁波可以使電荷移動(dòng)，說明電磁波具有能量，電磁波傳播的過程，也就是能量傳播的過程，所以D選項(xiàng)正確．]1．第一個(gè)用試驗(yàn)驗(yàn)證電磁波客觀存在的科學(xué)家是()A．法拉第 B．奧斯特C．赫茲 D．麥克斯韋C[麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用試驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在，故C正確．]2．關(guān)于電磁場(chǎng)，下列說法中不正確的是()A．在一個(gè)磁鐵旁放一帶電體，則兩者四周空間就形成了電磁場(chǎng)B．電磁場(chǎng)既不同于靜電場(chǎng)，也不同于靜磁場(chǎng)C．電磁場(chǎng)中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)是不行分割的一個(gè)統(tǒng)一體D．電磁場(chǎng)中的電場(chǎng)的改變頻率和磁場(chǎng)的改變頻率是相同的A[電磁場(chǎng)是改變的電場(chǎng)和改變的磁場(chǎng)形成的不行分割的統(tǒng)一場(chǎng)，而不是靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)簡(jiǎn)潔的復(fù)合．所以選項(xiàng)A錯(cuò)．]3．(多選)下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是()A．電磁波由電磁場(chǎng)發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播B．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為cC．電磁波在真空中傳播時(shí)，傳播速度為cD．光是一種電磁波ACD[電磁波由電磁場(chǎng)發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播，電磁波在真空中的傳播速度為c，故選項(xiàng)A、C、D正確．]4．關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說法正確的是(