电磁波的发现及应用

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伟大的预言家

麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论的研究。1855-1864年,他建立了电磁场理论,将电学、磁学、光学统一起来,是19世纪物理学发展的最光辉的成果;1865年他预言了电磁波的存在。1871年由他负责建立起的卡文迪许实验室,作为“诺贝尔物理学奖获得者的摇篮”,发展成为举世闻名的学术中心之一,1873年出版的《论电和磁》。

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。

科学史上,称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来,是实现第一次大综合,麦克斯韦把电、光统一起来,是实现第二次大综合,因此与牛顿齐名。

电磁场

1.变化的磁场产生电场

(1)在变化的磁场中如果有闭合的回路,由于磁通量的变化产生了感应电流,表明变化的磁场产生了电场。

(2)变化的磁场中如果没有闭合回路,也同样会在空间产生电场。

2.变化的电场产生磁场:如果在空间有变化的电场,那么这个变化的电场也会产生磁场。

伟大的预言

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。

电磁波

1.定义: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。

2.特点:

(1)B、E、v三者两两垂直,是横波。

(2)在真空中,无需介质,v=c≈3.0×108m/s。

(3)具有波的特性:干涉、衍射,还可发生反射、折射和多普勒效应。

(4)传播中f不变。

(5)电磁波具有电磁能,向外辐射能量、传递信息。

3.电磁波与机械波的异同点

电磁波的实验证明

1865年,麦克斯韦预言;1888年,赫兹实验验证;赫兹的电火花实验,当感应圈两个金属球间有火花跳过时,立刻产生一个交变电磁场,形成电磁波在空间传播,经过导线环时激发出感应电动势,使得导线环中也产生了火花。

电磁波谱

1.可见光

在电磁波中,能够作用于人的眼睛并引起视觉的,只是一个很窄的波段,通常叫做可见光波长最短的是紫光,波长约为400nm波长,波长最长的是红光,波长约为770nm。

2.红外线

波长在770nm-106nm的电磁波,波长比红光的长,英国物理学家赫谢耳在1800年发现的。

显著特征:热效应

应用:用于烘干,夜视,遥感技术

3.紫外线

波长在5nm-400nm的电磁波,波长比紫光的短,德国物理学家里特在1801年发现的,一切高温物体(如太阳)发出的光中均含有大量的紫外线。

显著特征:化学效应

应用:消毒、荧光效应,诱杀害虫

4.x射线(伦琴射线)

波长比紫外线更短的光德国物理学家伦琴在1895年发现的。

显著特征:有较强的穿透作用

应用:用于人体透视,检查金属部件

此外还有比伦琴射线波长更短的电磁波,那就是γ射线,γ射线的穿透本领更大,在工业和医学等领域有广泛的应用,如探伤,测厚或用γ刀进行手术。

电磁波谱的产生机理

1.无线电波:振荡电路中自由电子的周期性运动产生的。

2.红外线、可见光、紫外线:原子外层电子受激发产生的。

3.伦琴射线:原子内层电子受激发产生的。

4.γ射线:原子核受激发产生的。

电磁波谱的排列、产生机理、特性、用途

高中物理知识点总结

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