电磁波的发现课件

电磁波的发现电磁波的发现电磁波的发现学习目标：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。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。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。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，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。领会发现电磁波的物理意义。5.能区别机械波和电磁波。能区别机械波和电磁波。学习目标：伟大的预言伟大的预言麦克斯韦的电磁场理论要点麦克斯韦的电磁场理论要点伟大的预言伟大的预言 v1、变化的磁场产生电场变化的磁场产生电场v装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间装置如图所示，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。起感应电流使灯泡发光。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 总结总结：麦克斯韦认为麦克斯韦认为线圈线圈只不过用来只不过用来显显示电场的存在示电场的存在，线圈不存在时，线圈不存在时，变化的磁场变化的磁场同样在周围空间产生电场，同样在周围空间产生电场，这是一种普遍存这是一种普遍存在的现象在的现象!提醒：提醒：1.该电场是涡旋电场该电场是涡旋电场 2.电场线方向的确定仍用楞次定律（增反减同）电场线方向的确定仍用楞次定律（增反减同）总结：麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线恒定恒定的磁场不产生电场的磁场不产生电场均匀变化均匀变化的磁场产生的磁场产生恒定恒定的电场的电场周期性变化的磁场（振荡的磁场）周期性变化的磁场（振荡的磁场）产生产生同频同频率率的的周期性变化的电场（振荡的电场）周期性变化的电场（振荡的电场）非均匀变化的磁场非均匀变化的磁场产生变化的电场产生变化的电场1 1、变化的磁场产生电场、变化的磁场产生电场（衍生要点如下）（衍生要点如下）恒定的磁场不产生电场1、变化的磁场产生电场2变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场 自然规律总是统一的、和谐的，并具有对自然规律总是统一的、和谐的，并具有对称的美！称的美！麦克斯韦经过反复思考麦克斯韦经过反复思考提出提出假设：假设：变化的电场在空变化的电场在空间产生磁场间产生磁场。提醒：磁场方向的确定仍提醒：磁场方向的确定仍用安培定则（右手螺旋定用安培定则（右手螺旋定则）则）2变化的电场产生磁场 麦克斯韦经过反复思考提出2 2、变化的电场产生磁场、变化的电场产生磁场（衍生要点如下）（衍生要点如下）恒定恒定的电场不产生磁场的电场不产生磁场均匀变化均匀变化的电场产生的电场产生恒定恒定的磁场的磁场周期性变化的电场（振荡的电场）周期性变化的电场（振荡的电场）产生产生同频同频率率的的周期性变化的磁场（振荡的磁场）周期性变化的磁场（振荡的磁场）非均匀变化的电场非均匀变化的电场产生产生变化的磁场变化的磁场2、变化的电场产生磁场恒定的电场不产生磁场二电磁场二电磁场v1、电磁场、电磁场v麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果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，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间产生新的周期性变化的电场。可见，。可见，变化的电场和变化的磁场总是相互联系，交变化的电场和变化的磁场总是相互联系，交替产生，替产生，形成了一个不可分割的统一体，这形成了一个不可分割的统一体，这就是电磁场就是电磁场。二电磁场1、电磁场2、电磁波、电磁波 麦麦克克斯斯韦韦的的预预言言：变变化化的的电电场场和和变变化化的的磁磁场场交交替替产产生生，由由近近及及远远地地向向周周围围传传播播，形形成了成了电磁波。电磁波。并由此断定：光就是电磁波！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）的速度等于光速（真空中）2、电磁波 麦克斯韦的预言：变化的电场和变化2 2、电磁波的特点电磁波的特点1 1）电磁波）电磁波是横波是横波 （EBV EBV）2 2)计算满足：计算满足：v=v=/T=/T=f f4)4)电磁波的电磁波的频率由振源决定频率由振源决定，同一电磁波在不同，同一电磁波在不同介质中传播，介质中传播，v v和和变化，变化，f 不变。不变。v v介介CC3 3）电磁波在）电磁波在真空真空中中传播速度传播速度等于光速等于光速c c=310=310 8 8m/sm/s6 6）电磁波具有波的共性，能发生）电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应射、多普勒效应和和偏振偏振现象。现象。7 7）电磁波有）电磁波有能量能量。5)5)不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，即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。速度与介质、波的频率都有关系。V=C/n V=C/n f f越高越高,n,n越大越大,v,v越小；越小；f f越低，越低，n n越小越小,v v越大越大2、电磁波的特点1）电磁波是横波（EBV）)计三赫兹的电火花三赫兹的电火花v1 1、麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对、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。公认的真理，这是赫兹的功劳。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2 2、赫兹赫兹用用实验证实实验证实电磁波的存在：电磁波的存在：令人振奋的电火花令人振奋的电火花1 1）观察到了电磁波的反射）观察到了电磁波的反射,折射折射,干涉干涉,偏振和偏振和衍射等现象衍射等现象.2 2）还测量出光的）还测量出光的和和f f，算出电磁波和光有相，算出电磁波和光有相同的速度同的速度.3 3）赫兹发现了赫兹发现了电磁波，电磁波，为电磁理论提供了实验依据为电磁理论提供了实验依据4）奠定了无线电技术基础奠定了无线电技术基础2、赫兹用实验证实电磁波的存在：令人振奋的电火花1）观察到了4.4.电磁波与机械波比较：电磁波与机械波比较：1 1）传播条件：）传播条件：2 2）传播规律：）传播规律：3 3）传播本质：）传播本质：4 4）产生本质：）产生本质：机械波传播机械波传播需要介质需要介质，而电而电磁波磁波不需要介质不需要介质也能传播。也能传播。都遵循都遵循“V=f=/T”V=f=/T”这个关这个关系式；且电磁波也能发生反射、系式；且电磁波也能发生反射、折射、衍射、干涉等现象。折射、衍射、干涉等现象。机械波传递的是机械波传递的是机械能机械能，电磁波传播的是电磁波传播的是电磁能。电磁能。机械波是机械波是机械振动产生机械振动产生，电磁波是电磁波是电磁振荡产生电磁振荡产生。4.电磁波与机械波比较：机械波传播需要介质，而电都遵循“V=四、麦克斯韦的电磁场理论的意义四、麦克斯韦的电磁场理论的意义1 1、实现了电磁光的统一，被认为实现了电磁光的统一，被认为是是1919世纪科学史上最伟大的统一世纪科学史上最伟大的统一2 2、实现了从经典物理学向现代物实现了从经典物理学向现代物理学的重大转折理学的重大转折四、麦克斯韦的电磁场理论的意义1、实现了电磁光的统一，被练习练习1 1：某空间中出现了如图虚线所示某空间中出现了如图虚线所示的一组闭合的电场线，这可能是的一组闭合的电场线，这可能是()A.在中心在中心O有一静止有一静止的点电荷的点电荷B.沿沿AB方向有一方向有一段通有恒定电流的直段通有恒定电流的直导线导线C.沿沿BA方向的磁场方向的磁场在减弱在减弱D.沿沿AB方向的磁场在减弱方向的磁场在减弱练习1：某空间中出现了如图虚线所示的一组闭合的电场线，这可练习练习2：.用麦克斯韦的电磁场理论用麦克斯韦的电磁场理论判断，下图中表示电场判断，下图中表示电场(或磁场或磁场)产生磁产生磁场场(或电场或电场)的正确图象是的正确图象是()练习2：.用麦克斯韦的电磁场理论判断，下图中表示电场(或磁小结：小结：1.麦克斯韦关于光的电磁场理论的要麦克斯韦关于光的电磁场理论的要点：点：2.电磁波的特性：电磁波的特性：3.电磁波与机械波的异同：电磁波与机械波的异同：小结：