14.1.电磁波的发现

第十四章电磁波一、麦克斯韦的电磁场理论1、变化的磁场产生电场问题：闭合线圈放在磁场中如何产生电流?穿过闭合回路的磁通量发生变化环中产生感应电流的实质:环内产生了电场，电场驱使电子定向移动而产生了电流，电场的方向与电流方向相同。将金属环拿走，当磁场变化时的电场仍然存在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。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周期性变化的磁场产生同频率的振荡电场④非均匀变化的磁场产生变化的电场一、麦克斯韦的电磁场理论1、变化的磁场产生电场EtOBtOtBOEOt正弦曲线振荡磁场振荡电场E与B频率相同2、变化的电场产生磁场一、麦克斯韦的电磁场理论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周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场④非均匀变化的电场产生变化的磁场二、电磁场：变化的电场和变化的磁场是相互联系的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场。说明：①电磁场是特殊的物质形态，具有能量，能相互叠加②是空间立体的（麦克斯韦预言电磁波的存在）三、电磁波1、定义：变化的电场和变化的磁场交替产生，由发生区域向四周由近及远地传播，形成电磁波。2、电磁波的特点1）电磁波是横波：E⊥B⊥V波速：v=λ/T=λf3)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，v介C2）电磁波可以在真空中传播速度等于光速c=3×108m/s5）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。6）电磁波有能量。4)不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，f越高，v越小；f越低，v越大3、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）奠定了无线电技术基础赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波4.电磁波与机械波比较：1）传播条件：2）传播规律：3）传播本质：4）产生本质不同：机械波传播需要介质，而电磁波不需要介质也能传播。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。机械波传播的是机械能，电磁波传播的是电磁能。机械波是机械振动产生，电磁波是电磁振荡产生。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1、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（）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例与练均匀变化的磁场（电场）产生恒定的电场（磁场）D2、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中不正确的是（）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磁场D、振荡的电场在周围产生同频率的振荡磁场例与练振荡磁场（电场）产生同频率的振荡电场（磁场）D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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C、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方向互相垂直D、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象例与练电磁波是横波BCD4、比较电磁波和机械波，下列说法中正确的是（）A、电磁波和机械波都可以在真空中传播B、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式C、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射、偏振现象D、电磁波和声波都是纵波例与练机械波只能在介质中传播电磁波是横波，声波是纵波BC5、任何电磁波在真空中都具有相同的（）(A)频率(B)波长(C)波速(D)能量C非均匀变化的磁场变化电场若是均匀变化稳定磁场不再激发若非均匀变化变化磁场若是均匀变化稳定电场若非均匀变化电磁波形成示意图：电磁波的特性：a.不需要传播介质,可以在真空中传播。b.传播速度等于光速。c.光是一种电磁波。激发激发激发激发