电磁波谱教案范文一
第十四章 电磁波
一、本章知识脉络
二、本章要点追踪及典题例析
(一)电磁波的发现
1.麦克斯韦的电磁场理论
麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。
【例1】右图中，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设小球运动过程中的电量不变，那么( )
A.小球对玻璃环的压力不断增大
B.小球受到的磁场力不断增大
C.小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动
D.磁场力一直对小球不做功
分析：因为玻璃环所处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功，由楞次定律，判断电场方向为顺时针，在电场力的作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动。小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力：环的弹力N和磁场的洛仑兹力f，而且两个力的矢量和始终提供向心力，考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力和洛仑兹力不一定始终在增大。洛仑兹力始终和运动方向垂直，所以磁场力不做功。正确为CD。
2.电磁场：按照麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一场，称为电磁场。电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。
理解电磁场是统一的整体
根据麦克斯韦电磁场理论的两个要点：在变化的磁场的周围空间将产生涡漩电场，在变化的电场的周围空间将产生涡漩磁场.当变化的电场增强时，磁感线沿某一方向旋转，则在磁场减弱时，磁感线将沿相反方向旋转，如果电场不改变是静止的，则就不产生磁场.同理，减弱或增强的电场周围也将产生不同旋转方向的磁场.因此，变化的电场在其周围产生磁场，变化的磁场在其周围产生电场，一种场的突然减弱，导致另一种场的产生.这样，周期性变化的电场、磁场相互激发，形成的电磁场链一环套一环，如下图所示.需要注意的是，这里的电场和磁场必须是变化的，形成的电磁场链环不可能是静止的，这种电磁场是无源场(即：不是由电荷激发的电场，也不是由运动电荷-电流激发的磁场.)，并非简单地将电场、磁场相加，而是相互联系、不可分割的统一整体.在电磁场示意图中，电场E矢量和磁场B矢量，在空间相互激发时，相互垂直，以光速c在空间传播.
3.电磁波
变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁波。
(1)有效地发射电磁波的条件是：①频率足够高(单位时间内辐射出的能量P∝f 4);②形成开放电路(把电场和磁场分散到尽可能大的空间里去)。
(2)电磁波的特点：
①电磁波是横波。在电磁波传播方向上的任一点，场强E和磁感应强度B均与传播方向垂直且随时间变化，因此电磁波是横波。
②电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播。在真空中的波速为c=3.0×108m/s。
③波速和波长、频率的关系：c=λf
注意：麦克斯韦根据他提出的电磁场理论预言了电磁波的存在以及在真空中波速等于光速c，后由赫兹用实验证实了电磁波的存在
(3)电磁波和机械波有本质的不同。
(二)电磁振荡
1.振荡电路：大小和方向都随时间做周期性变儿的电流叫做振荡电流，能够产生振荡电流的电路叫振荡电路，LC回路是一种简单的振荡电路。
2.LC回路的电磁振荡过程：可以用图象来形象分析电容器充、放电过程中各物理量的变化规律，如图所示
3.LC回路的振荡周期和频率
注意：(1)LC回路的T、f只与电路本身性质L、C有关
(2)电磁振荡的周期很小，频率很高，这是振荡电流与普通交变电流的区别。
分析电磁振荡要掌握以下三个要点(突出能量守恒的观点)：
⑴理想的LC回路中电场能E电和磁场能E磁在转化过程中的总和不变。
⑵回路中电流越大时，L中的磁场能越大(磁通量越大)。
⑶极板上电荷量越大时，C中电场能越大(板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大)。
LC回路中的电流图象和电荷图象总是互为余函数(见右图)。
【例2】 某时刻LC回路中电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如右图所示。则这时电容器正在_____(充电还是放电)，电流大小正在______(增大还是减小)。
解：用安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上极板是正极板，所以这时电容器正在充电;因为充电过程电场能增大，
所以磁场能减小，电流在减小。
【例3】右边两图中电容器的电容都是C=4×10-6F，电感都是L=9×10-4H，左图中电键K先接a，充电结束后将K扳到b;右图中电键K先闭合，稳定后断开。两图中LC回路开始电磁振荡t=3.14×10-4s时刻，C1的上极板正在____电(充电还是放电)，带_____电(正电还是负电);L2中的电流方向向____(左还是右)，磁场能正在_____(增大还是减小)。
解：先由周期公式求出 =1.2π×10-4s， t=3.14×10-4s时刻是开始振荡后的 。再看与左图对应的q-t图象(以上极板带正电为正)和与右图对应的i-t图象(以LC回路中有逆时针方向电流为正)，图象都为余弦函数图象。在 时刻，从左图对应的q-t图象看出，上极板正在充正电;从右图对应的i-t图象看出，L2中的电流向左，正在增大，所以磁场能正在增大。
(三)无线电波的发射和接收
1.无线电波：无线电技术中使用的电磁波
2.无线电波的发射：如图所示。
①调制：使电磁波随各种信号而改变
②调幅和调频
3.无线电波的接收
①电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振。
②调谐：使接收电路产生电谐振的过程。调谐电路如图所示。通过改变电容器电容来改变调谐电路的频率。
③检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。
(四)电磁波的应用
广播、电视、雷达、无线通信等都是电磁波的具体应用。
雷达：无线电定位的仪器，波位越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能强，多数的雷达工作于微波波段。缺点，沿地面传播探测距离短。中、长波雷达沿地面的探测距离较远，但发射设备复杂。
【例4】 一台收音机，把它的调谐电路中的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一较高频率的电台信号。要想收到该电台信号，应该______(增大还是减小)电感线圈的匝数。
解：调谐电路的频率和被接受电台的频率相同时，发生电谐振，才能收到电台信号。由公式 可知，L、C越小，f越大。当调节C达不到目的时，肯定是L太大，所以应减小L，因此要减小匝数。
【例5】 某防空雷达发射的电磁波频率为f=3×103MHZ，屏幕上尖形波显示，从发射到接受经历时间Δt=0.4ms，那么被监视的目标到雷达的距离为______km。该雷达发出的电磁波的波长为______m。
解：由s= cΔt=1.2×105m=120km。这是电磁波往返的路程，所以目标到雷达的距离为60km。由c= fλ可得λ= 0.1m
(五)电磁波谱
按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱，叫电磁波谱。按波长从长到短的顺序排列，依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
电磁波谱教案范文二
教学要求
1.了解电磁波谱的构成，知道各波段的电磁波的主要作用及应用。
2.知道电磁波具有能量，是一种物质。
3.了解太阳辐射。
过程与方法
通过查阅与电磁波谱中各种频段波的应用相关的资料，培养学生收集信息，加工处理信息的能力。
引入新课
电磁波的范围很广。我们通常所说的，无线电波、光波各种射线，如红外线、紫外线、X射线、γ射线等，都是电磁波。我们把各种电磁波按照波长或频率大小的顺序排列成谱，就叫电磁波谱。这节课来学习电磁波谱中各种电磁波的特点和主要作用。
一、光的电磁说
19世纪初，光的波动说获得很大成功，逐渐得到人们公认。
但是当时人们把光波看成象机械波，需要有传播的媒介，曾假设在宇宙空间充满一种特殊物质“以太”，“以太”应具有的性质，一是很大的弹性(甚至象钢一样)二是极小的密度(比空气要稀薄得多)，然而各种证明“以太”存在的实验结果都是否定的，这就使光的波动说在传播媒介问题上陷入了困境。
19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦提出电磁场的理论，预见了电磁波的存在，并提出电磁波是横波，传播的速度等于光速，根据它跟光波的这些相似性，指出“光波是一种电磁波”-----光的电磁说。
1888年赫兹用实验证实了电磁波的存在，测得它传播的速度等于光速，与麦克斯韦的预言符合得相当好，证实了光的电磁说是正确的。
二、电磁波谱
1、电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱
2、范围：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、r射线合起来构成了范围广阔的电磁波谱。
3、性质：从无线电波到r射线，都是本质相同的电磁波，它们的行为服从共同的规律，另一方面由频率或波长的不同而又表现出不同的特性，如波长越长的无线电波，很容易表现出干涉、衍射等现象，随波长越来越短的可见光、紫外线、X射线、r射线要观察到它们的干涉、衍射现象、就越来越困难了。
三、无线电波
1、产生：产生于振荡电路中。
2、波长范围：波长大于1mm
3、特性：传播过程中波动性明显
4、主要应用：无线电技术
四、红外线
1、发现过程：
1800年英国物理学家赫谢耳用灵敏温度计研究光谱各色光的热作用时，把温度计移至红光区域外侧，发现温度更高，说明这里存在一种不可见的射线，后来就叫做红外线。(用棱镜显示可见谱)
2、特点：最显著的是热作用。
一切物体都在不停地辐射红外线， 物体温度 越高，辐射的红外线越强.
热辐射----即红外线辐射，热传递方式之一
3、应用：红外摄影、红外遥感技术等
= 1 GB3 ① 红外线加热，这种加热方式优点是能使物体内部发热，加热效率高，效果好。
= 2 GB3 ② 红外摄影，(远距离摄影、高空摄影、卫星地面摄影)这种摄影不受白天黑夜的限制。
= 3 GB3 ③ 红外线成像(夜视仪)可以在漆黑的夜间能看见目标。
= 4 GB3 ④ 红外遥感，可以在飞机或卫星上戡测地热，寻找水源、监测森林火情，估计家农作物的长势和收成，预报台风、寒潮。
= 5 GB3 ⑤ 利用红外线检测人体的健康状态，本图片是人体的背部热图，透过图片可以根据不同颜色判断病变区域.
= 6 GB3 ⑥ 红外线检视器是利用红外线能穿透颜料的特性，揭示顏料层下隐藏的资料.利用红外线发射器、接收器及屏幕显示器，油画上炭笔初稿及已往曾经进行过的修复工作都能一一呈现于眼前.
4、波长范围：750nm～1×106nm
5、产生机理：原子的外层电子受到激发后产生的
五、可见光
1、波长范围：400nm～700nm
2、特性：能作用于眼睛并引起视觉
3、应用：照明、摄影等
4、可见光包括哪几种颜色的光?
5、天空为什么看起来是蓝色的?傍晚的阳光为什么比较红?
六、紫外线
1、发现过程：
1801年德国的物理学家里特，发现在紫外区放置的照相底板感光，荧光物质发光。
电磁波谱教案范文三
【教学目标】
(一)知识与技能
1.了解电磁波谱的构成，知道各波段的电磁波的主要作用及应用。
2.知道电磁波具有能量，是一种物质。
3.了解太阳辐射。
(二)过程与方法
通过查阅与电磁波谱中各种频段波的应用相关的资料，培养学生收集信息，加工处理信息的能力。
(三)情感、态度与价值观
体会电磁波的应用对现代社会的影响，明确不同的电磁波具有的不同用途和危害，感悟现代科技的正反两个方面，培养辩证唯物的价值观。
【教学重点】红外线、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用。
【教学难点】电磁波的能量。
【教学方法】教师引导，学生阅读讨论
【教学用具】投影仪，幻灯片。
【教学过程】
(一)引入新课
师：电磁波的范围很广。我们通常所说的，无线电波、光波各种射线，如红外线、紫外线、X射线、γ射线等，都是电磁波。我们把各种电磁波按照波长或频率大小的顺序排列成谱，就叫电磁波谱。这节课我们就来学习电磁波谱中各种电磁波的特点和主要作用。
(二)进行新课
1.电磁波谱
(投影)
师：请同学说出电磁波家族中，主要有哪些种类?波长最长的是什么?波长最短的是什么?他们主要在哪些方面有应用?
学生观察图谱，发表见解。
生：电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。波长最长的是无线电波中的长波。波长最短的是γ射线。
师：下面我们依次认识这些电磁波的特点和应用。
2.无线电波
教师提出问题，引导学生通过看书，讨论并回答问题(培养学生的阅读能力)
(1)无线电波的波长范围?(2)无线电波有哪些主要应用?
3.红外线
阅读教材，回答问题：
(1)红外线的波长介于哪两种电磁波之间?(2)红外线的主要特点是什么?
(3)红外线的主要应用有哪些?