高中物理-电磁波

高中物理选修3-4第4单元电磁波的重要知识点，希望对大家有帮助！

电磁波

电磁波的发现

伟大的预言

麦克斯韦电磁场理论

英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁波现象成果的基础上，建立了完整的电磁场理论，可定性表述为：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场

恒定的电场不产生磁场

恒定的磁场不产生电场

均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场

均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场

不均匀变化的磁场产生变化的电场

不均匀变化的电场产生变化的磁场

麦克斯韦对电磁波的预言（电磁波的产生）

如果在某区域中有周期性变化的电场，那么它在空间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......于是，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，形成了电磁波

电磁波

电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波

电磁波的速递等于光速，光的本质是电磁波

特点

电磁波是横波

电磁波的传播不需要介质

是一种具体的波，以场的形式存在

电磁波具有波的特性

能产生干涉、衍射等现象

与物质相互作用时，能发生反射、吸收、折射等现象

赫兹的电火花

赫兹通过实验证明了电磁波的存在

其他实验成果

观察到电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振现象

通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论

电磁振荡

电磁振荡的产生

振荡电流和振荡电路

振荡电流

大小和方向都做周期性迅速变化的电流

振荡电路

产生振荡电流的电路，最简单的振荡电路为LC振荡电路

电磁振荡的过程

电容器刚要开始放电的瞬间

电路没有电流

电容器两极板上的电荷最多

电容器的电场最强

电路里的能量全部都储存在电容器的电场中

电容器立即开始放电

放电电流不会，马上达到最大，由0逐渐增大

线圈的自感作用

电荷减少

到放电完毕

电容器极板没有电荷

放电电流达到最大值

电场逐渐减弱

线圈的磁场逐渐增强

电场能逐渐转化为磁场能

放电完毕的瞬间，电场能全部转化为磁场能

概要

电容器放电完毕时

电流会保持原来的方向继续流动，逐渐减少

与原来的反方向充电

电容器两极板带上相反的电荷，电荷逐渐增多

到反方向充电完毕的瞬间，电流减小为0，电容器极板上的电荷量达到最大值

线圈的磁场减弱

电容器里的电场逐渐增强

磁场能逐渐转化为电场能

到反方向充电完毕的瞬间，磁场能全部转化为电场能

概要

变化关系

同步同变

电容器中的

电量q

板间电压U

电场强度E

电场能E电

振荡线圈上的

振荡电流i

磁感应强度B

磁场能E磁

同步异变

电容器上的q、E、E电与线圈中的i、B、E磁

电磁振荡的周期和频率

周期T

电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间

频率f

1s内完成的周期性变化的次数





电磁波的发射和接收

电磁波的发射

有效地向外发射电磁波、振荡电路必须具备的

要有足够高的振荡频率

频率越高，发射电磁波的本领越大

振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间

采用开放电路

电磁波的调制

调制

在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术

分类

调幅

使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的技术

调频

使高频电磁波的频率随型号的强弱而改变的技术

电磁波的接收

接收原理

电磁波在传播是如果遇到导体，会使导体中产生感应电流

空中导体用来接收电磁波

电谐振和调谐

电谐振

当接收电路中的固有频率跟接收的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象

相当于机械振动中的共振

调谐

使接收电路中产生电谐振的过程

解调

使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程

调制的逆过程

也叫检波

无线电波

波长大于1mm（频率低于300GHz）的电磁波

按波长可以把无线电波分为若干波段，不同波段的无线电波的传播特点不同，发射、接收所用的设备和技术也不相同，用途也不同

电磁波与信息化社会

电视

能够传递活动的图像

摄像管：摄取景物的图像将其转换为电信号

调制和发射

天线接收高频信号，调谐，解调

显像管：还原出与摄像管荧光屏上相同的图像

雷达

用无线电波来测定物体位置的设备

利用的是电磁波遇到障碍物发生反射的性质

波长越短，传播的直线性越好，反射性越好

移动电话

功能

每一部移动电话都是一个无线电台

将用户的声音转变为高频电信号发射到空中

相当于一台收音机

捕捉空中的电磁波使用户接收到通话对方送来的信息

特点

体积小

发射功率不大

天线很简单，灵敏度不高

因此，它与其他用户的通话要靠较大的固定无限电台转接

因特网

世界上最大的计算机互联网

电磁波谱

把各种电磁波按波长或频率的大小顺序排列起来，就组成了电磁波谱

按波长从长到短依次顺序为

无线电波

主要用于通信和广播

红外线

不能引起人类的视觉

所有物体都发射红外线

热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强

主要用于加热、红外摄影

可见光

波长在760nm-370nm之间

分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色

不同颜色的光的波长不同

紫外线

波长在5nm-370nm之间

不能引起人的视觉

具有较高的能量

可用于灭菌消毒，防伪措施

X射线

伦琴射线

能够透过物质

用于检查人体内部器官

工业上可用于，检查金属零件内部的缺陷

γ射线

具有较高的能量，穿透能力强

用于医学上的治疗

工业上用于探测金属部件内部的缺陷

特性

共性

在本质上都是电磁波，遵循相同的规律

都遵循相同的公式，在真空中传播的速度都是光速

传播都不需要介质

都具有反射、折射、衍射、干涉的特性

个性

频率或波长不同

波长越长，越容易发生干涉、衍射现象

波长越短，穿透能力越强

同频率的电磁波在不同介质传播速度不同

不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小

产生机理不同

用途不同

电磁波传递能量

电磁波是一种物质

太阳辐射

不仅有可见光，还有无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线

能量主要集中在可见光、红外线、紫外线三个区域