2025年高中物理新教材同步 必修第三册 第13章　4　电磁波的发现及应用.pdfVIP

4电磁波的发现及应用

[学习目标]1.了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场的概念。2.知道电磁波的特点，掌握电

磁波波长、频率、波速之间的关系(重点)。3.知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解各

种电磁波的应用，了解电磁波的能量(重点)。

一、电磁场

1．麦克斯韦电磁场理论

(1)变化的磁场产生电场

①在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应

电流。这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。

②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生电场。

(2)变化的电场产生磁场

变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。

2．电磁场：变化的电场和磁场互相联系，所形成的不可分割的统一体。

例1(多选)下列关于电磁场理论的叙述正确的是()

A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关

B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场

C．变化的电场和稳定的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场

D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场

答案AB

解析变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，

电场仍然存在，A正确；周期性变化的磁场产生的电场一定也是周期性变化的，且频率相同，

B正确；周期性变化的电场和变化的磁场相互关联，形成电磁场，C错误；只有变化的电场

才能产生磁场，只有变化的磁场才能产生电场，D错误。

对麦克斯韦电磁场理论的理解

恒定的磁场不产生电场恒定的电场不产生磁场

均匀变化的磁场在周围空间产生均匀变化的电场在周围空间产生恒

恒定的电场定的磁场

不均匀变化的磁场在周围空间产不均匀变化的电场在周围空间产生

生变化的电场变化的磁场

周期性变化的磁场在周围空间产周期性变化的电场在周围空间产生

生同频率的周期性变化的电场同频率的周期性变化的磁场

二、电磁波

1．(1)麦克斯韦的伟大预言：周期性变化的电场引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又

引起新的变化的电场，这样变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形

成电磁波。

(2)电磁波可以在真空中传播，因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，不需要

传播介质。

说明：电磁波传播虽然不需要介质，但它也可以在其他介质如光纤中传播，且速度都比在真

空中的小。

(3)光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波在真空中的传播速度等于光

8

速，即c＝3×10m/s。

(4)赫兹的贡献：1886年，德国科学家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。

(5)电磁场中储存着能量，电磁波的发射过程就是辐射电磁能的过程。

2．波长、频率与波速之间的关系

(1)波速＝波长×频率，即c＝λf。

(2)频率由波源决定，与介质无关，而波长、波速的大小与介质有关，所以同一电磁波在不同

介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变。

(3)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。

(1)麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在。(√)

(2)电磁波依赖于介质才能传播。(×)

例2(2023·山东省鄄城一中高二期末)交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成，红灯表示禁止

14

通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示，红灯发出的红光频率为5×10Hz，从12m外的

8

交通信号灯传到你的眼睛，需要时间为t，这个距离为波长的n倍，光速c＝3×10m/s，则()

－87

A．t＝4×10s，n＝4×10