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第三章电磁振荡电磁波第2节电磁场和电磁波第3节电磁波谱电磁波的应用第三章电磁振荡电磁波1.理解麦克斯韦电磁理论的基本假设及其重要意义．(重点＋难点)2.知道电磁场和电磁波及电磁波在真空中的速度．3.知道电磁波谱，知道常见电磁波的应用．(重点)一、麦克斯韦电磁理论的两个基本假设1．变化的磁场能够在周围空间产生电场：磁场随时间变化快，产生的电场____，磁场随时间变化________时，产生变化的电场，稳定的磁场周围不产生电场，电场的产生有两种方式：由电荷产生或由变化的磁场产生．2．变化的电场能够在周围空间产生磁场：电场随时间变化快，则产生的磁场____；若电场随时间的变化不均匀，则会产生变化的磁场，______的电场周围不产生磁场．强不均匀强稳定二、电磁场如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间引起变化的磁场，不均匀变化的磁场又在它周围空间引起变化的电场…于是，______的电场和______的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场．变化变化三、电磁波1．定义：变化的电场和磁场__________而形成的电磁场在空间由近及远的传播称为电磁波．2．电磁波的速度(1)麦克斯韦指出了光的电磁本质，他预言了电磁波的速度等于______．(2)波长λ、波速v和周期T、频率f的关系．λ＝______＝vf.交替产生光速vT四、麦克斯韦理论在物理发展史上的意义麦克斯韦电磁理论是继牛顿建立经典力学体系之后的又一次对自然现象认识的伟大综合，它为深入研究物质的电磁结构及客观性质提供了理论基础，统一了人们对电磁和光现象的认识，为电和磁的利用开辟了理论前景．五、电磁波谱电磁波的应用1．电磁波谱：将各种电磁波按______或______的大小顺序排列起来，就构成了电磁波谱，通常人们按_____将电磁波谱划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线六个波段．2．无线电波：波长从几毫米到几十千米的电磁波是无线电波．无线电波可用于通信和广播．3．红外线：波长位于微波和可见光之间的电磁波，不能引起人的视觉；______物体都在不停地辐射红外线，且温度越高，辐射的红外线越____，红外线的主要作用是________．波长频率用途所有强热效应4．紫外线：波长比可见光中的紫光波长还短，不能引起人的视觉；一切高温物体都能够发射紫外线，主要作用：__________．5．X射线(伦琴射线)：波长比紫外线的波长还短，它的______能力很强，作用是用于检查工件内部是否有砂眼、裂纹等缺陷，也可检查人体内部器官．6．γ射线：是比X射线波长______的电磁波，来自宇宙射线或某些放射元素衰变的过程．穿透能力比X射线更____．杀菌消毒穿透更短强电磁波与机械波一样都需要传播介质吗？提示：电磁波的传播不需要介质.对麦克斯韦电磁场理论的理解1．变化的磁场产生电场：如图所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路(导体环)是否存在无关，导体环的作用只是用来显示电流的存在．2．变化的电场产生磁场：根据麦克斯韦电磁场理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间，变化的电场周围也要产生磁场，如图所示．3．麦克斯韦电磁场理论重在变化(1)变化的磁场产生电场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振荡(即非均匀变化)的磁场产生同周期振荡的电场.(2)变化的电场产生磁场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振荡(即非均匀变化)的电场产生同周期振荡的磁场.在变化的磁场中形成的电场，其电场线是闭合的，和静电场中电场线不同.关于电磁场理论，下列说法正确的是()A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场[解析]根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，故A选项错误；均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，故B、C错误，D正确．[答案]D在理解麦克斯韦的电磁场理论时，要注意静电场不产生磁场，静磁场也不产生电场．还要注意根据电场(或磁场)的变化情况来确定所产生的是什么样的磁场(或电场)．对电磁波和电磁波谱的认识1．电磁波是横波：在传播方向上的任一点E和B随时间做正弦规律变化，E与B彼此垂直且与传播方向垂直．2．电磁波的传播不需要介质：电磁波在真空中的传播速度跟光速相同，即c＝3×108m/s.3．电磁波具有波的共性：能产生干涉、衍射等现象，电磁波与物质相互作用时，能产生反射、吸收、折射等现象．4．电磁波传播的过程也就是电磁能量传播的过程．5．电磁波的波速、波长与频率的关系：c＝λf或λ＝cf.6．对电磁波谱的认识电磁波谱产生机理特征主要应用真空中的波长/m频率/Hz无线电波振荡电路中自由电子周期性运动产生的波动性强，易发生衍射等无线电技术10－31010电磁波谱产生机理特征主要应用真空中的波长/m频率/Hz红外线原子外层电子受激发而产生的热效应强红外线遥感10－3～10－71012～1015可见光引起视觉照明、摄影10－71015紫外线化学效应强，荧光效应强，能杀菌医用消毒10－7～10－91015～1017电磁波谱产生机理特征主要应用真空中的波长/m频率/HzX射线原子内层电子受激发而产生的贯穿性强检查、探测、医用透视10－8～10－121016～1020γ射线原子核受激发而产生的贯穿本领最强工业探伤、医用治疗10－111019(1)同一种电磁波在不同介质中传播时频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变，在介质中的速度都比真空中速度小；(2)不同电磁波在同一种介质中传播时，传播速度不同．(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是()A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线[解析]X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确．在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D错误．[答案]AB电磁理论与力学的结合(多选)如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速度v0沿逆时针方向匀速转动．若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球的带电荷量不变，那么()A．小球对玻璃圆环的压力不断增大B．小球受到的磁场力不断增大C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动D．磁场力对小球一直不做功[思路点拨]带电小球在变化的磁场中不仅受洛伦兹力，还要受由变化的磁场产生的感应电场的电场力，因此，应用楞次定律判断出感应电场的方向是解决问题的关键所在．[解析]因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功．由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向．在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动．小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力N和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力．考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力N和洛伦兹力F不一定始终在增大．磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功．[答案]CD这是一道力、电综合题，其中许多物理量是相互关联又相互制约的，如变化的磁场产生电场，F电改变带电小球的运动状态，运动状态的改变又带F洛的变化，继而又带来弹力N的变化等．