高中物理 14.1《電磁波的發(fā)現(xiàn)》課件 新人教版選修3-.ppt

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第十四章電磁波 第一節(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn) 1 電磁場理論的核心之一 變化的磁場產(chǎn)生電場 實(shí)驗(yàn)為證 如右圖 交流電產(chǎn)生了周期變化的磁場 上面的線圈中產(chǎn)生電流使燈泡發(fā)光 討論 如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈 線圈中還有電場 電流嗎 線圈不存在時(shí) 線圈所處的空間還有電場嗎 若改成恒定的直流電 還有電場嗎 有電場 無電流 無 有 麥克斯韋認(rèn)為 在變化的磁場周圍產(chǎn)生電場 是一種普遍存在的現(xiàn)象 跟閉合電路是否存在無關(guān) 導(dǎo)體環(huán)只是用來顯示電流的存在 說明 在變化的磁場中所產(chǎn)生的電場的電場線是閉合的 渦旋電場 2 電磁場理論的核心之二 變化的電場產(chǎn)生磁場 洞察力 麥克斯韋確信自然規(guī)律的統(tǒng)一性與和諧性 相信電場和磁場的對稱美 事實(shí)和推理 如圖所示 在電容器充 放電的時(shí)候 不僅導(dǎo)體中的電流要產(chǎn)生磁場 而且在電容器兩極板間周期性變化著的電場周圍也要產(chǎn)生磁場 大膽的假說 變化的電場產(chǎn)生磁場 麥克斯韋電磁場理論的理解 恒定的電場不產(chǎn)生磁場恒定的磁場不產(chǎn)生電場均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場 非均勻變化磁場 激發(fā) 變化電場 均勻變化 激發(fā) 穩(wěn)定磁場 不在激發(fā) 非均勻變化 激發(fā) 變化磁場 均勻變化 激發(fā) 穩(wěn)定電場 非均勻變化 電場和磁場的變化關(guān)系 電磁場 如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場 那么這個(gè)變化的電場就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場 這個(gè)變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場 變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系著的 形成不可分割的統(tǒng)一體 這就是電磁場 3 偉大的預(yù)言 電磁波麥克斯韋推斷 如果在空間某區(qū)域有不均勻變化的電場 那么這個(gè)變化的電場就會在空間引起變化的磁場 這個(gè)變化的磁場又引起新的變化的電場 于是 變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生 由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播 一個(gè)偉大的預(yù)言誕生了 空間可能存在電磁波 二 電磁波的特點(diǎn) 1 電磁波是橫波 電磁波在真空中傳播時(shí) 它的電場強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直 而且二者均與波的傳播方向垂直 如圖所示 二 電磁波的特點(diǎn) 2 電磁波中的E和B這兩個(gè)物理量隨時(shí)間和空間做周期性的變化 3 電磁波的速度等于光速c 4 光的本質(zhì)是電磁波 5 電磁波能產(chǎn)生反射 折射 干涉 偏振和衍射等現(xiàn)象 三 電磁波的實(shí)驗(yàn)證明 1 赫茲的電火花實(shí)驗(yàn)原理圖 2 實(shí)驗(yàn)原理 當(dāng)開關(guān)K突然斷開時(shí) 感應(yīng)線圈兩端產(chǎn)生高壓 金屬桿A B兩端的金屬球間的空氣被擊穿而產(chǎn)生電火花 每跳出一次火花 就產(chǎn)生一次高頻振蕩電流 火花放電是間歇性的 因此發(fā)射電路就間歇性的發(fā)射出電磁波 接收金屬線圈兩端的金屬球也跳出電火花 說明接收線圈接收到了電磁波 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 證明電磁波存在 為麥克斯韋的電磁場理論奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 4 其它結(jié)論赫茲觀察到了電磁波的反射 折射 干涉 偏振和衍射等現(xiàn)象 他還測量出電磁波和光有相同的速度 這樣赫茲證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論