电磁波的传播与接收课件人教版选修.ppt

电磁波的传播与接收电磁波是人类科技发展的重要基础之一，广泛应用于无线通信、广播电视、医疗、军事等各个领域。本课件将深入探讨电磁波的性质、传播、接收等方面，并介绍不同种类电磁波的应用和特点。

电磁波的性质波粒二象性电磁波具有波的性质，可以反射、折射、衍射、干涉等，同时也具有粒子的性质，以光子形式传播能量。这种波粒二象性是电磁波的重要特征。横波电磁波是一种横波，其电场和磁场方向相互垂直，并且都垂直于传播方向。这种横波性质决定了电磁波的偏振现象。

电磁波的种类1无线电波：频率较低，主要用于广播、通信、雷达等。例如，调频广播、手机信号、卫星通信等都利用了无线电波。2微波：频率较高，主要用于微波炉、卫星通信、雷达等。例如，微波炉加热食物、卫星电视信号传输等都利用了微波。3红外线：波长较长，主要用于热成像、遥感、夜视等。例如，红外线夜视仪、红外线遥控器等都利用了红外线。4可见光：波长适中，是人类眼睛可以感知的光线。例如，阳光、灯光等都是可见光。5紫外线：波长较短，主要用于杀菌消毒、荧光灯等。例如，医院的紫外线灯、防伪标签等都利用了紫外线。6X射线：波长更短，主要用于医疗诊断、工业探伤等。例如，医院的X光机、机场安检仪等都利用了X射线。7γ射线：波长最短，主要用于放射治疗、核物理研究等。例如，肿瘤放射治疗、放射性同位素检测等都利用了γ射线。

电磁波的频谱无线电波包括长波、中波、短波、超短波等，主要用于广播、通信、雷达等。微波频率更高，主要用于微波炉、卫星通信、雷达等。红外线波长较长，主要用于热成像、遥感、夜视等。可见光波长适中，是人类眼睛可以感知的光线。紫外线波长较短，主要用于杀菌消毒、荧光灯等。X射线波长更短，主要用于医疗诊断、工业探伤等。γ射线波长最短，主要用于放射治疗、核物理研究等。

电磁波的传播无线电波微波红外线可见光紫外线X射线γ射线

电磁波在空间的传播1电磁波在真空中以光速传播，速度约为3×10^8m/s。2电磁波在真空中传播时不会发生衰减，可以传播很远的距离。3电磁波在真空中传播时不会受到任何介质的影响，其传播路径是直线。

电磁波在电介质中的传播速度减慢电磁波在电介质中传播速度会减慢，减慢的程度取决于电介质的介电常数。1波长改变电磁波在电介质中传播时，其波长也会发生变化，波长变短的程度取决于电介质的折射率。2能量损失电磁波在电介质中传播时，会因介质的吸收而损失能量，能量损失的程度取决于介质的吸收系数。3

电磁波在金属中的传播电磁波在金属中传播时，电场会使金属中的自由电子发生振动。自由电子的振动会产生新的电磁波，与入射电磁波发生干涉，导致入射电磁波在金属内部迅速衰减。因此，电磁波在金属中传播的距离非常短，金属具有良好的屏蔽电磁波的能力。

电磁波的反射和折射反射当电磁波遇到两种不同介质的分界面时，部分电磁波会被反射回去，反射的角度等于入射角。折射当电磁波从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生改变，这就是折射现象。折射角的大小取决于入射角和两种介质的折射率。

电磁波在自然环境中的传播1大气层大气层会对电磁波的传播造成影响，例如电离层会反射无线电波。2地面地面也会对电磁波的传播造成影响，例如地面反射、散射电磁波。3障碍物树木、建筑物等障碍物会阻挡电磁波的传播，造成信号衰减。

电离层对电磁波的影响1反射电离层会反射频率较低的无线电波，使其能够远距离传播。2吸收电离层会吸收频率较高的无线电波，导致信号衰减。3波动电离层的密度会随着太阳活动的变化而波动，影响无线电波传播的稳定性。

电磁波的散射1散射当电磁波遇到比波长小的障碍物时，会发生散射现象。散射的方向取决于障碍物的形状和大小。2瑞利散射当障碍物尺寸远小于波长时，发生的散射称为瑞利散射。瑞利散射会导致蓝天、夕阳等现象。3米散射当障碍物尺寸与波长相当时，发生的散射称为米散射。米散射会导致云、雾等现象。

电磁波的衍射衍射当电磁波遇到障碍物或孔洞时，会绕过障碍物或孔洞继续传播，这就是衍射现象。惠更斯原理惠更斯原理可以解释电磁波的衍射现象，认为波阵面上每一个点都可以看作新的子波源，这些子波源相互叠加，形成新的波阵面。衍射程度衍射的程度与波长和障碍物或孔洞的大小有关，波长越长，障碍物或孔洞越小，衍射现象越明显。

电磁波的干涉

电磁波的偏振线性偏振电磁波的电场矢量始终在同一个平面内振动，称为线性偏振。圆偏振电磁波的电场矢量在垂直于传播方向的平面上做圆周运动，称为圆偏振。椭圆偏振电磁波的电场矢量在垂直于传播方向的平面上做椭圆运动，称为椭圆偏振。

电磁波的能量1能量量子化电磁波的能量以光子的形式传播，每个光子的能量与电磁波的频率成正比，即E=hν，其中h是普朗克常数。2能量密度电磁波的能量密度是指单位体积内电磁波所携带的能量，与电磁波的强度成正比。3能量传递电磁波在传播过程中可以将能量传递给其他物