【课件】初识电磁波及其应用+初识光量子与量子世界+课件高一下学期物理鲁科版（2019）必修第三册.pptx

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1、 第五章 初识电磁场与电磁波 第三节初识电磁波及其应用 第四节初识光量子与量子世界1 了解电磁波，知道电磁场的物质性。2 了解电磁波的产生与传播以及在科技、经济、社会发展中的作用。3 知道光是一种电磁波，光的能量是不连续的。教学目标4初步了解微观世界的量子化特征。电磁波为信息的传递插上了翅膀。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。那么，电磁波是怎样发现的呢？新课引入一、电磁波的产生变化的磁场产生电流【分析】：麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。麦克斯韦经过反复思考提出假设：变化的

2、电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？一、电磁波的产生麦克斯韦根据自己的理论进一步预言变化的电场和磁场总是相互联系，形成一个不可分割的统一的“电磁场”，变化的电磁场向外传播，就形成了电磁波。周期性变化的电场电磁波的产生与传播示意图学科网原创一、电磁波的产生1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路。赫兹(H.R.Hertz.18571894)一、电磁波的产生令人振奋的电火花1.1901年，马可尼成功地进行了跨越大西洋的无线电通信，实现了人

3、类历史上第一次远距离无线电通信。1906年，美国物理学家费森登(R.Fessenden，18661932)进行了人类历史上第一次无线电广播。二、电磁波应用2.手机通话是靠一种特殊的无线通信系统来实现的。二、电磁波应用3.雷达是一种检测飞行器、船只等远距离物体位置的系统。二、电磁波应用病人在拍片或者做CT时陪同人员需要在门外等候，以避免电磁辐射带来的副作用，请问防辐射门属于电磁污染防护的哪个方面?三、电磁污染及防护提示：属于从电磁波的传播途径来进行防护。随着无线电技术、微波技术的迅速发展和普及，地面电磁辐射的密度和功率大幅度增加，电磁污染已成为一种威胁人类健康的无形污染。三、电磁污染及防护1.电

4、磁污染：电磁污染又称电磁波污染或射频辐射污染。干扰通信系统、电视信号，过量的电磁辐射对人的心脏、血液和眼睛等都有很大的危害。三、电磁污染及防护2.电磁防护：从物理学的角度看，可以从电磁波源，电磁波的传播途径及受辐射的人三个方面进行防护。例如，减小电磁波的发射功率，通过电缆或光缆传送电磁信号，屏蔽电磁波源，穿防护衣、戴防护头盔和防护眼镜等。【例1】现在车辆常安装GPS(全球卫星定位系统)接收器，可用来接收卫星发射的信号，实现对车辆的精确定位和导航。卫星向GPS接收器传送信息通过的是()A.激光 B.电磁波 C.红外线 D.紫外线解析GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导

5、航。卫星向GPS接收器传送信息依靠的是电磁波。故选B。答案B典例分析【例2】关于电磁波，下列说法正确的是()A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输解析电磁波在真空中传播速度等于光速与频率无关，A正确；电磁波是周期性变化的电场和磁场相互激发得到的，B正确；电磁波的传播方向与电场(E)方向、磁场(B)方向均垂直，C正确；光是一种电磁波，可在光缆中传输，D错误。答案ABC典例分析光 是什么？对光本性的认识，

6、人类经历了十分漫长的过程。17世纪牛顿的微粒说：光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀介质中以一定的速度传播。能解释光的反射等现象，不能解释光的互不干扰、同时发生的反射和折射、在介质中vc等问题。牛顿的微粒说四、光的量子化惠更斯的波动说与牛顿同时代的惠更斯则认为光是波，他开创了光的波动说：光是在空间传播的某种波。光的波动说能解释光的互不干扰、同时发生的反射和折射，但不能解释影子的形成、传播不需要介质等问题。四、光的量子化麦克斯韦的电磁说19世纪60年代麦克斯韦的电磁说：光是一种电磁波，具电磁本性.使波动理论发展到了相当完美的地步.根据有：电磁波速等于光速；传播不需要介质；不能完美地解释光电效应。

7、四、光的量子化爱因斯坦的光子说20世纪初爱因斯坦的光子说：光是不连续的，是一份一份的，每一份叫一个光子，E=h。注意，这完全不同于牛顿的“微粒”。爱因斯坦吸收了普朗克的量子思想，很好地解释了光电效应，又保留了电磁波的特征。四、光的量子化光的干涉和衍射说明光有波动性，光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面。光具有粒子性，又具有波动性，单独使用波或粒子的解释都无法完整描述光的所有性质。因此说光具有波粒二象性。四、光的量子化 一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。在研究热辐射的规律时，人们特别注意对黑体辐射的研究。五、初识量子世界 为了对黑体辐

8、射实验规律做出解释，德国物理学家普朗克用了六年的时间，在用经典理论无论如何都解释不了实验结果的情况下，他不得已提出了新的假说量子假说。普朗克(德国人 18581947)普朗克能量子假设1.辐射物体中包含大量振动着的带电微粒，它们的能量是某一最小能量的整数倍：E n n1，2，；2.叫能量子，简称量子，n 为量子数，它只取正整数能量量子化；3.辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量；4.对于频率为的谐振子，最小能量为：h。h 6.6261034 J s 普朗克常量能量经典 量子五、初识量子世界普朗克抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐射或吸收的能量

9、可以为任意值的旧观点，提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。这不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。1918年他荣获诺贝尔物理学奖。五、初识量子世界【例3】神光“”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400 J、波长0.35 m的紫外激光。已知普朗克常量h6.631034Js，则该紫外激光所含光子数为多少？答案4.231021(个)典例分析解析紫外激光的波长已知，由此可求得紫外激光能量子的值，再根据紫外激光发射的总能量为2 400 J

10、，即可求得紫外激光所含光子数。紫外激光能量子的值为【例4】根据爱因斯坦的“光子说”可知()A.“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B.只有光子数很多时，光才具有粒子性C.一束单色光的能量可以连续变化 D.光的波长越长，光子的能量越小典例分析解析“光子说”提出光子既有波长又有动量，是波动说和粒子说的统一，不同于牛顿的“微粒说”，故A错误；当光子数很少时，显示粒子性；大量光子显示波动性，故B错误；爱因斯坦的“光子说”提出在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，每个光子的能量为 E h，故光的能量是不连续的，故C错误；光的波长越大，频率越小，故能量Eh越小，故D正确。D一、电磁波的产生二、电磁波应用 三、电磁污染及防护四、光的量子化五、初识量子世界