14.1 电磁波的发现 课件(精品).ppt

第十四章 电磁波 电磁波看不见、摸不着，怎么知道它真实存在呢？ zxxk 1、电磁波的发现 法拉第通过实验发现了电磁感应现象，并从直观的猜想提出了磁力线、场的假设，但是他一时无法用实验去证实，便将这个预言存入皇家学院地下室的文件柜里，专等知音者上门。 他于１８３２年３月存起这个预言以后，等了整整二十三年，也未见有一人上门，未听到一句能理解他的知心话。相反，倒是常有不少人，包括当时一些著名的物理学家，经常讽刺挖苦他。他只有靠发奋工作来消除这些烦恼。他在工作很疲倦的时侯，便靠在椅子上闭目养神，有时不由自主地想起了开普勒在发现三定律后说的那段话： 反正我是发现了，也许要到一百年以后才会有人理解。看来此生不会有人同我分享发现的欢乐，我只能忍受这种发现的孤独了。 一天，他正唉声叹气地翻着每天收到的一大摞学报、杂志，忽然眼前一亮，一篇论文的题目豁然映人眼帘：《论法拉第的力线》。他尤若饿汉拣着一块甜面包一样，一口气将那些文字连标点一起扫了个精光。这的确是一篇好论文，是专门阐述他的发现、他的思想的，而且妙就妙在文章将法拉第充满力线的场比做一种流体场，这就可以借助流体力学的成果来解释；又把力线概括为一个矢量微分方程，可借助数学方法来描述…… 麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。  韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音带给我──“我是你忠实而又真诚的法拉，充电到一个伏特，表示对你的爱。-----麦克斯韦 麦 克 斯 韦 一、伟大的预言 演示实验 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，引起感应电流使灯泡发光。 ——法拉第发现的 （1）线圈中产生感应电流说明了什么？ 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。 （2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？ 有电场、无电流。 （3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？ 有 ！ （4）总结：麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 1、变化的磁场产生电场 讨论与交流 磁现象和电现象有哪些相似之处？ 自然界中只有两种电荷（正电荷、负电荷） 自然界中也只有两种磁极（N极、S极） 电能生磁（奥斯特） 磁能生电（法拉第） 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？ 麦克斯韦相信自然界规律的统一与和谐，相信电场与磁场具有对称之美。他大胆地提出的相似和联系。经过反复思考提出假设：变化的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。学科网 麦克斯韦的理论依据 静止的电荷 静电场 电荷运动 电场变化 　产生磁场 利用场的观点来分析问题 形成电流 2、变化的电场产生磁场 二．电磁场、电磁波 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，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间产生新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。 B B E E E E ①电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波 ②电磁波传播的速度是光速。光是电磁波的一种。 ③电磁波在空间传播时，在任一位置上（或任一时刻）E、B、v三矢量相互垂直。电磁波是横波。 电磁波图景的分析： 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 2、电磁波形成示意图： 3、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 赫兹与电磁波 　　赫兹是一个伟大的物理学家。他于1894年逝世时，年仅37岁，这无疑是物理学界的巨大损失。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世，进行科学研究不足15年，然而却建立了永垂青史的功绩。 　　发现电磁波产生的巨大影响，连赫兹本人也没料到。在他发现电磁波的第二年，有人问他，电磁波是否可以用作无线电通讯，赫兹不敢肯定。赫兹研究电磁波无意中丢下的种子，却很快在异地开花结果了。 　　 　　在发现电磁波不到6年，意大利的马可尼、俄