4電磁波的發現及應用[學習目標]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，掌握電磁波波長、頻率、波速之間的關系(重點)。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用，了解電磁波的能量(重點)。一、電磁場1．麥克斯韋電磁場理論(1)變化的磁場產生電場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生變化，電路中會產生________________。這個現象的實質是變化的磁場在空間產生了________。②即使在變化的磁場中沒有閉合電路，也同樣會在空間產生________。(2)變化的電場產生磁場變化的電場就像導線中的電流一樣，會在空間產生______，即______的電場產生磁場。2．電磁場：變化的電場和磁場互相聯系，所形成的不可分割的統一體。例1(多選)下列關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B．周期性變化的磁場產生同頻率變化的電場C．變化的電場和穩定的磁場相互關聯，形成一個統一的場，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生電場恒定的電場不產生磁場均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產生變化的電場不均勻變化的電場在周圍空間產生變化的磁場周期性變化的磁場在周圍空間產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生，由近及遠地向周圍傳播，形成電磁波。(2)電磁波可以在________中傳播，因為電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互“激發”，不需要傳播介質。說明：電磁波傳播雖然不需要介質，但它也可以在其他介質如光纖中傳播，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：1886年，德國科學家赫茲通過實驗捕捉到了____________，證實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系(1)波速＝波長×頻率，即c＝λf。(2)頻率由波源決定，與介質無關，而波長、波速的大小與介質有關，所以同一電磁波在不同介質中傳播時，頻率不變，波速、波長發生改變。(3)不同頻率的電磁波在同一介質中傳播時，傳播速度不同。(1)麥克斯韋首先預言了電磁波的存在，赫茲最先用實驗證實了電磁波的存在。()(2)電磁波依賴于介質才能傳播。()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，綠燈表示準許通行，黃燈表示警示，紅燈發出的紅光頻率為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為：____________、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用無線電波大于1mm波動能力強通信、廣播、射電望遠鏡紅外線760～106nm熱作用強烘干、紅外遙感、測溫、夜視儀可見光400～760nm感光性強照明、照相紫外線10～400nm化學作用、熒光作用消毒、熒光效應、促使人體合成維生素DX射線0.001～10nm較強的穿透能力透視人體、檢查金屬零件的質量γ射線小于10－3nm穿透能力最強醫學上的γ刀技術、探測金屬內部的缺陷(1)過強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，醫學上常用它進行人體透視檢查。()(3)紫外線和X射線都可以使感光底片感光。()例3某廣播電臺發射“中波”段某套節目的訊號，家用微波爐中的微波，VCD機中的激光(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關于電磁波譜及對一些應用的解釋，下列說法中不正確的是()A．X射線對生命物質有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變B．紫外驗鈔機是利用紫外線的化學作用C．紅外遙感技術利用了一切物體都在不停地輻射紅外線的特點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)電磁波是物質存在的一種特殊形式電磁波和我們學過的電場、磁場一樣，是一種特殊的物質，不是由分子、原子所組成的，與通常的實物不同，但它是客觀存在的。(2)電磁波具有能量從場的觀點來看，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、手機、GPS、無線鼠標等。(2)傳輸特點電磁波的頻率越高，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·江西省銅鼓中學高二階段測試)5G，即第五代移動通信技術，采用3300～5000MHz頻段，相比于現有的4G(即第四代移動通信技術，1880～2635MH