高中物理 14.5《電磁波譜》課件 新人教版選修3-4.ppt

第十四章 電磁波,第五節(jié) 電磁波譜,一、麥克斯韋簡介,三、電磁波譜,紅外線,紫外線,倫琴射線,二、各種電磁波,光的干涉現(xiàn)象,光的衍射現(xiàn)象,光是一種波,19世紀中葉，光的波動說已經(jīng)得到了公認，但是光波的本質(zhì)到底是什么，是像水波？還是像聲波呢？,19世紀60年代，麥克斯韋預言了電磁波的存在，并從理論上得出電磁波在真空中的傳播速度應為：,光是一種電磁波,1、麥克斯韋根據(jù)電磁理論，發(fā)現(xiàn)電磁波的波速與光速相同，提出了光是一種電磁波的假說 赫茲通過實驗證實了光的電磁本質(zhì). 光的電磁說把光學和電學統(tǒng)一起來了,關于光的電磁說的幾點強調(diào),2、光的顏色是由電磁波的頻率決定的 不同頻率的色光在真空中波速相同，在介質(zhì)中波速不同 同一色光在不同介質(zhì)中，頻率（顏色）不變，波長和波速都要改變 在同一介質(zhì)中，頻率越高，波速越小,關于光的電磁說的幾點強調(diào),3、電磁波與機械波的比較: 共同點： 都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象； 它們波動的頻率都取決于波源的頻率； 在不同介質(zhì)中傳播，頻率都不變,關于光的電磁說的幾點強調(diào),3、電磁波與機械波的比較: 不同點： 機械波的傳播一定需要介質(zhì)，其波速與介質(zhì)的性質(zhì)有關，與波的頻率無關 而電磁波本身就是一種物質(zhì)，它可以在真空中傳播，也可以在介質(zhì)中傳播 電磁波在真空中傳播的速度均為3.0×108ms，在介質(zhì)中傳播時，波速和波長不僅與介質(zhì)性質(zhì)有關，還與頻率有關,關于光的電磁說的幾點強調(diào),（18311879），英國物理學家,經(jīng)典電磁理論的奠基人.1831年6月13日出生于愛丁堡1847年入愛丁堡大學聽課，專攻數(shù)學他很重視實驗，涉獵電化學、光學、分子物理學以及機械工程等等他說：“把數(shù)學分析和實驗研究聯(lián)合使用得到的物理科學知識，比之一個單純的實驗人員或單純的數(shù)學家所具有的知識更加堅實、有益而牢固”,麥克斯韋,1850年考入劍橋大學， 1854年以優(yōu)異成績畢業(yè)并 獲得了學位，留校工 作1856年起任蘇格 蘭阿伯丁的馬里沙耳學院 的自然哲學講座教授，直到1874年經(jīng)法拉第舉薦，自1860年起任倫敦皇家學院的物理學和天文學教授1871年起負責籌劃卡文迪什實驗室，隨后被任命在劍橋大學創(chuàng)辦卡文迪什實驗室并擔任第一任負責人1879年11月5日麥克斯韋因患癌癥在劍橋逝世，終年僅48歲,麥克斯韋一生從事過多方面的物理學研究工作，最杰出的貢獻是在經(jīng)典電磁理論方面在劍橋讀書期間，麥克斯韋在讀法拉第的電學實驗研究時，被書中的新穎見解所吸引，他敏銳地領會到了法拉第的“力線”和“場”的概念的重要性他注意到全書竟然無一數(shù)學公式，說明法拉第的學說還缺乏嚴密的理論形式在老師威廉·湯姆孫的啟發(fā)和幫助下，決心用自己的數(shù)學才能來彌補法拉第工作的這一缺陷,麥克斯韋,18551856,論法拉第力線,18611862,論物理力線,1865,電磁場的動力學理論,18651873,電磁理論,（18311879）,麥克斯韋的電磁場理論從超距作用過渡到以場為基本變量，是科學認識的一個革命性變革，根據(jù)研究，麥克斯韋大膽斷言：光本身就是電磁波,18861888年間赫茲做了一系列實驗證實了電磁波的存在，并且測出了實驗中的電磁波頻率和波長，從而計算出電磁波的傳播速度，發(fā)現(xiàn)電磁波的速度確實與光速相同，證明了光的電磁說的正確性這樣麥克斯韋的電磁場理論就把電、磁、光學規(guī)律統(tǒng)一起來，完成了人類認識史上的一次“大綜合”,紅外線,在電磁波中，能夠作用于人的眼睛并引起視覺的，只是一個很窄的波段，通常叫做可見光。其中波長最短的是紫光，波長約為400nm波長最長的是紅光，波長約770nm. 波長更長的光不能引起視覺，叫做紅外線，紅外線的波長范圍很寬. 約為 770nm106 nm,紅外線,一切物體,都在輻射紅外線. 物體溫度越高,輻射的紅外線越強. 物體溫度越高,輻射的紅外線波長越短. 熱輻射-即紅外線輻射,熱傳遞方式之一,利用靈敏的紅外線探測器接收物體發(fā)出的紅外線，用電子儀器對收到的信號進行處理，就可以知道被測物體的信息,紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外線來加熱物體和進行紅外線遙感,紅外線技術的應用,注意: 烤箱中的紅光,不是紅外線,紅外線是看不見的.,紅外線感應防盜報警器 它是將紅外線遙感探測技術和無線數(shù)碼遙控技術結(jié)合的高科技新型產(chǎn)品，利用人體所產(chǎn)生的微弱紅外線而觸發(fā)。當有人試圖進入它的探測范圍時，它就會發(fā)出警報聲，直到人離開才停止。,紅外線反射型檢測傳感器 它是一種一體化的紅外線發(fā)射、接收器件，內(nèi)部包含紅外線發(fā)射、接收及信號放大與處理電路，能夠以非接觸的形式檢測出前方一定范圍內(nèi)的人體或物體。工作穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良，可廣泛應用于各種自動檢測、報警和控制等裝置中。如：光電計數(shù)器，接近式照明開 關，自動干手器，自控 水龍頭，感應門鈴，倒 車告警電路,紅外線水份計 利用紅外線照射加溫功能,使被測試樣本內(nèi)的水份蒸發(fā)散失,自動換算其含水率,適用于各形式的產(chǎn)品水份測定, 依其功能特性可分為上皿天平式、電子天平式、陶瓷熱管式及最新研發(fā)產(chǎn)品-微量水份計,紅外溫度變送器 它是一個非接觸測量系統(tǒng)，根據(jù)紅外輻射的測量原理，由一個濾鏡和紅外探測器(熱電偶堆)組成。使用時對準目標物體，能測量物體的溫度,紫外線,紫外線也是不可見光，他的波長比紫光還短，大約為5nm40nm紫外線有熒光作用，有些物質(zhì)受到紫外線照射時可以發(fā)出可見光 紫外線可以促使人體合成維生素D，有助于人體對鈣的吸收，所以兒童經(jīng)常曬太陽能夠預防缺鈣引起的佝僂病，但是過多的紫外線會使皮膚粗糙，甚至誘發(fā)皮膚癌 紫外線能夠殺滅多種細菌，可以用紫外線進行消毒,注意：紅外線與紫外線人眼都是看不到的,畫面上可以清晰的看到錢幣上的防偽標記,紫外線,注意: 消毒燈、驗鈔機燈看起來是淡藍色的。這不是紫外線。紫外線看不見。消毒燈、驗鈔機燈除發(fā)出紫外線外，還發(fā)出少量紫光和藍光,倫琴射線,波長比紫外線更短的光叫做倫琴射線，也叫X射線.是德國物理學家倫琴在1895年發(fā)現(xiàn)的他的穿透能力很強，能使包在黑紙里的照像底片感光，下圖是產(chǎn)生X射線的裝置，叫做X射線管：,1、K是陰極,2、A是陽極 （也叫對陰極）,此外還有比倫琴射線波長更短的電磁波，那就是射線，我們將在以后學習,按頻率由小到大（波長由大到?。┡帕行纬傻碾姶挪ㄗV是：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、射線 這些頻率不同的電磁波本質(zhì)是相同的它們的行為服從共同的規(guī)律， 但是他們產(chǎn)生的機理不同，因而具有不同的特性在觀察方法和應用上也有所不同,關于電磁波譜的幾點強調(diào),1不同電磁波產(chǎn)生的機理 無線電波是振蕩電路中自由電子作周期性的運動產(chǎn)生的 紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的 倫琴射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)的 射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的,關于電磁波譜的幾點強調(diào),2、頻率(波長)不同的電磁波表現(xiàn)出作用不同 紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外線來加熱物體和進行紅外線遙感； 紫外線主要作用是化學作用，可用來殺菌和消毒； 倫琴射線有較強的穿透本領，利用其穿透本領與物質(zhì)的密度有關，進行對人體的透視和檢查部件的缺陷； 射線的穿透本領更大，在工業(yè)和醫(yī)學等領域有廣泛的應用，如探傷，測厚或用刀進行手術,關于電磁波譜的幾點強調(diào),利用紅外線檢測人體的健康狀態(tài)，本圖片是人體的背部熱圖，透過圖片可以根據(jù)不同顏色判斷病變區(qū)域,返回,紅外線檢視器是利用紅外線能穿透顏料的特性，揭示顏料層下隱藏的資料利用紅外線發(fā)射器、接收器及屏幕顯示器，油畫上炭筆初稿稿及已往曾經(jīng)進行過的修復工作都能一一呈現(xiàn)于眼前,返回,紅外線衛(wèi)星云圖顯示一九九九年九月十六日臺風約克于清晨靠近香港時,中心的風眼清晰可見 ,行星狀星云NGC 7027的紅外線照片,返回,