資源簡介

13.4 電磁波的發現及應用
【學習目標】
1．了解電磁波的產生與傳播。
2．知道光是一種電磁波，以及電磁波在真空中的傳播速度。
3．知道波長與頻率、波速的關系
4．認識電磁波譜。
5．了解電磁波在科技、經濟、社會發展中的作用。
【任務一】麥克斯韋電磁場理論
1．變化的磁場產生電場
（1）變化的磁場能夠在周圍空間產生________，變化的電場能夠在周圍空間產生________。
（2）均勻變化的磁場產生_________的電場，均勻變化的電場產生_________的磁場。
（3）振蕩的（即周期性變化的）磁場產生同頻率的___________，振蕩的電場產生同頻率的___________。
2．變化的電場產生磁場
變化電場在周圍空間產生___________，變化磁場在周圍空間產生_________________，變化的電場和磁場成為一個完整的整體，這就是___________。
【 任務二】電磁波
1． 預言,交替產生的___________和___________向周圍空間的傳播形成電磁波。
2．電磁波____在真空中傳播，向周圍空間傳播能量。電磁波在真空中的傳播速度_______。
3．電磁波具有 ,電磁波是一種 .
4.1886年, 通過實驗捕捉到了電磁波,后來他又做了大量的實驗,證實了麥克斯韋的電磁場理論.
補充:電磁波的特點
(1)電磁波的傳播不需要介質。在真空中傳播速度等于光速(c＝3×108 m/s)。
(2)電磁場儲存電磁能，電磁波的發射過程就是輻射能量的過程。
(3)只有周期性變化的電場和磁場相互激發才能形成電磁波。
(4)電磁波是電磁場在空間中的傳播，電磁場是一種客觀存在的物質——場物質。
【 任務三】電磁波譜
1．波峰與波谷：在一列水波中，凸起的 叫作波峰；凹下的 叫作波谷。
2．波長、頻率與波速：如圖所示，鄰近的兩個 (或波谷)的距離叫作波長，波長用符號 來表示；波的頻率是在1 s內有多少次 (或波谷)通過，頻率用符號 來表示；波速是用來描述波傳播 的物理量，波速用符號 來表示。
3.電磁波譜按照波長由小到大的順序排列，電磁波可劃分為_______、______、_______、_______、_________和_________。電磁波的波長用λ表示，頻率用f表示，它們之間的關系是____________。
4.不同電磁波具有不同的_________，因此具有不同的特性，利用這些特性，電磁波在生產生活中有著廣泛的應用。
①無線電波中的中長短波：__________；
②無線電中的微波：_____________；
③紅外線：____________________；
④可見光：____________________；⑤紫外線：____________________；
⑥X射線：____________________；⑦γ射線：____________________。
【 鞏固練習】
1．以下與電磁波應用無關的是（　?。?br/>A．手機通信 B．微波爐加熱食物
C．雷達偵查 D．聽診器診察病情
2．手機通信是靠電磁波傳播信息的。從理論上預言電磁波存在和第一次用實驗證實電磁波存在的物理學家分別是（　?。?br/>A．安培　法拉第 B．麥克斯韋　法拉第
C．法拉第　赫茲 D．麥克斯韋　赫茲
3．電視機是常見的家用電器，電視機在換臺時，電視機遙控板發射的是（　?。?br/>A．電流 B．電子 C．聲波 D．電磁波
4．“神舟十三號”載人飛船于2021年10月16日凌晨成功發射，在軌運行6個月后于2022年4月16日返回地球。創造了中國載人航天任務的新紀錄。在發射與回收過程中，地面測控站對飛船進行跟蹤測量與控制時，傳輸信號所使用的是電磁波譜中的（　　）
A．紅外線 B．無線電波 C．紫外線 D．X射線
5．關于電磁波的波長，下面敘述中正確的是（ ）
A．頻率越高的電磁波，波長越短 B．電磁波的波長都是3×108 mm
C．頻率越低的電磁波，波長越短 D．電磁波的波長與頻率有關
6.第五代移動通信技術，簡稱， 將開啟萬物互聯時代：車聯網、物聯網、智慧城市、自動駕駛技術等將逐一實現。應用頻段的無線電波傳送信號，相比于現有的（頻段）而言，所應用的無線電波（　　）
A．在真空中的波長更長 B．在真空中的波長更短
C．在真空中的傳播速度更小 D．在真空中的傳播速度更大
7．北京廣播電臺發射“中波”段某套節目的信號、家用微波爐中的微波、VCD機中的激光（可見光）、人體透視用的X光，都是電磁波。它們的頻率分別為f1、f2、f3、f4。則( )
A．f1＞f2＞f3＞f4 B．f1＜f2＜f3＞f4
C．f1＜f2＜f3＜f4 D．f1＞f2＞f3＜f4
13.5能量量子化
【學習目標】
1.了解熱輻射和黑體輻射的概念。
2.知道能量量子化是研究微觀世界的基本觀點。
3.知道能量子的概念，會用公式和進行計算，了解能量子的概念及其提出的科學過程。
4.了解能級的概念。
【任務一】熱輻射與黑體
熱輻射
（1）概念：一切物體都在輻射電磁波，且輻射與物體的______ 有關，所以叫熱輻射。
（2）特點：溫度升高時，熱輻射中波長較__________的成分越來越強。
2．黑體∶
（1）定義∶某種物體能夠____吸收入射的各種波長的電磁波而不發生反射，這種物體就叫作____。
（2）黑體輻射的特點∶黑體輻射電磁波的強度按____的分布只與黑體的____有關。
【 任務二】能量子
3.能量子：(1)1900年，德國物理學家_______提出能量量子化假說：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量的整數倍，即：，1，2，3，…，n，這個不可再分的最小能量值叫做 。
(2)能量子的大小為____________ 為_____________為 。
能量的量子化∶在微觀世界中能量是_____的，或者說微觀粒子的能量是____的。這種現象叫能量的量子化。
(4)愛因斯坦認識到了普朗克能量子假設的意義，他把能量子假設進行推廣，認為電磁場本身就是不連續的。也就是說，光本身就是有一個個不可分割的能量子組成的，這些能量子被叫做____________。
【 任務三】能級
(1)原子的能量是____________的。這些量子化的能量值叫做____________。
(2)通常情況下，原子處于能級_________的狀態，這是________的。氣體放電管中的原子受到高速運動的電子的撞擊，有可能躍遷到________能量狀態。這些狀態的原子是__________的，會自發地向能量___________能級躍遷放出光子，
(3)原子從高能態向低能態躍遷時放出的光子的能量,等于前后兩個能級之差，由于原子的能級是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的發射光譜只有一些分立的亮線。
【 鞏固練習】
1．量子化的觀點最早是由誰提出來的（　?。?br/>A．愛因斯坦 B．密立根 C．普朗克 D．盧瑟福
2．關于能量量子化，下列說法正確的是（　?。?br/>A．能量子假設最早是由愛因斯坦提出來的
B．微觀粒子的能量是不連續的，只能是某一最小能量值的整數倍
C．電磁波的波長越長，其能量子越大
D．能量子假說與宏觀世界中對能量的認識相矛盾，因而它一定是錯誤的觀點
3．已知某種單色光的波長為λ，在真空中光速為c，普朗克常量為h，則電磁波輻射的能量子ε的值為(　　)
A．h B． C． D．以上均不正確
4.人眼對綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530 nm的綠光時，只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。普朗克常量為6.63×10－34 J·s，光速為3.0×108 m/s，則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是(　　)
A．2.3×10－18 W　　B．3.8×10－19 W C．7.0×10－10 W D．1.2×10－18 W
5．(多選)2006年度諾貝爾物理學獎授予了兩名美國科學家，以表彰他們發現了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化。他們的出色工作被譽為是宇宙學研究進入精密科學時代的起點。下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關的說法正確的是(　　)
A．微波是指波長在10－3 m到10 m之間的電磁波
B．微波和聲波一樣都只能在介質中傳播
C．黑體的熱輻射實際上是電磁輻射
D．普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說

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