高二物理电磁波谱精选文档.ppt
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1、本讲稿第一页,共三十二页一一、麦克斯韦简介、麦克斯韦简介三三、电磁波谱、电磁波谱红外线红外线紫外线紫外线伦琴射线伦琴射线二、各种电磁波二、各种电磁波本讲稿第二页,共三十二页光的干涉现象光的干涉现象光的衍射现象光的衍射现象光是一种波光是一种波 19 19世纪中叶,光的波动说已经得到了公认,但是世纪中叶,光的波动说已经得到了公认,但是光波的本质到底是什么,是像水波?还是像声波呢光波的本质到底是什么,是像水波?还是像声波呢?19 19世纪世纪6060年代,麦克斯韦预言了电磁波的年代,麦克斯韦预言了电磁波的存在,并从理论上得出电磁波在真空中的传播存在,并从理论上得出电磁波在真空中的传播速度应为:速度应
2、为:光是一种电磁波光是一种电磁波光速光速本讲稿第三页,共三十二页 1 1、麦麦克克斯斯韦韦根根据据电电磁磁理理论论,发发现现电电磁磁波波的的波波速速与光速相同,提出了光是一种电磁波的假说与光速相同,提出了光是一种电磁波的假说 赫兹通过实验证实了光的电磁本质赫兹通过实验证实了光的电磁本质.光的电磁说把光学和电学统一起来了光的电磁说把光学和电学统一起来了关于光的电磁说的几点强调 本讲稿第四页,共三十二页 2 2、光的颜色是由电磁波的频率决定的、光的颜色是由电磁波的频率决定的 不同频率的色光在真空中波速相同,在介质中波速不同频率的色光在真空中波速相同,在介质中波速不同不同 同一色光在不同介质中,频率
3、(颜色)不变,波同一色光在不同介质中,频率(颜色)不变,波长和波速都要改变长和波速都要改变 在同一介质中,频率越高,波速越小在同一介质中,频率越高,波速越小关于光的电磁说的几点强调 本讲稿第五页,共三十二页 3 3、电磁波与机械波的比较、电磁波与机械波的比较:共同点:共同点:都能产生干涉和衍射现象;都能产生干涉和衍射现象;它们波动的频率都取决于波源的频率;它们波动的频率都取决于波源的频率;在不同介质中传播,频率都不变在不同介质中传播,频率都不变 关于光的电磁说的几点强调 本讲稿第六页,共三十二页 3 3、电磁波与机械波的比较、电磁波与机械波的比较:不同点:不同点:机机械械波波的的传传播播一一定
4、定需需要要介介质质,其其波波速速与与介介质质的的性性质质有关,与波的频率无关有关,与波的频率无关 而而电电磁磁波波本本身身就就是是一一种种物物质质,它它可可以以在在真真空空中中传传播播,也可以在介质中传播也可以在介质中传播 电电磁磁波波在在真真空空中中传传播播的的速速度度均均为为3.0103.0108 8m ms s,在在介介质质中中传传播播时时,波波速速和和波波长长不不仅仅与与介介质质性性质质有有关关,还还与频率有关与频率有关返回返回关于光的电磁说的几点强调 本讲稿第七页,共三十二页 (1831183118791879),英国),英国 物理学家物理学家,经典电磁理论的奠基人经典电磁理论的奠基
5、人 1831 1831年年6 6月月1313日出生于爱丁堡日出生于爱丁堡18471847年入爱丁堡年入爱丁堡大学听课,专攻数学他很重视实验,涉猎电化学、大学听课,专攻数学他很重视实验,涉猎电化学、光学、分子物理学以及机械工程等等他说:光学、分子物理学以及机械工程等等他说:“把数把数学分析和实验研究联合使用得到的物理科学知识,学分析和实验研究联合使用得到的物理科学知识,比之一个单纯的实验人员或单纯的数学家所具有的比之一个单纯的实验人员或单纯的数学家所具有的知识更加坚实、有益而牢固知识更加坚实、有益而牢固”麦克斯韦麦克斯韦本讲稿第八页,共三十二页 1850 1850年考入剑桥大学,年考入剑桥大学,
6、18541854年以优年以优 异成绩毕业并获得了学位,留校工异成绩毕业并获得了学位,留校工 作作18561856年起任苏格兰阿伯丁的马年起任苏格兰阿伯丁的马 里沙耳学院的自然哲学讲座教授,直到里沙耳学院的自然哲学讲座教授,直到18741874年经法拉第举荐,自年经法拉第举荐,自18601860年起任伦敦皇家学院的年起任伦敦皇家学院的物理学和天文学教授物理学和天文学教授18711871年起负责筹划卡文迪什年起负责筹划卡文迪什实验室,随后被任命在剑桥大学创办卡文迪什实实验室,随后被任命在剑桥大学创办卡文迪什实验室并担任第一任负责人验室并担任第一任负责人18791879年年1111月月5 5日麦克斯
7、日麦克斯韦因患癌症在剑桥逝世,终年仅韦因患癌症在剑桥逝世,终年仅4848岁岁 本讲稿第九页,共三十二页 麦克斯韦一生从事过多方面的物理学研究工作,最麦克斯韦一生从事过多方面的物理学研究工作,最杰出的贡献是在经典电磁理论方面在剑桥读书期间,杰出的贡献是在经典电磁理论方面在剑桥读书期间,麦克斯韦在读法拉第的电学实验研究时,被书中麦克斯韦在读法拉第的电学实验研究时,被书中的新颖见解所吸引,他敏锐地领会到了法拉第的的新颖见解所吸引,他敏锐地领会到了法拉第的“力力线线”和和“场场”的概念的重要性他注意到全书竟然无的概念的重要性他注意到全书竟然无一数学公式,说明法拉第的学说还缺乏严密的理论形式一数学公式,
8、说明法拉第的学说还缺乏严密的理论形式在老师威廉在老师威廉汤姆孙的启发和帮助下,决心用自己汤姆孙的启发和帮助下,决心用自己的数学才能来弥补法拉第工作的这一缺陷的数学才能来弥补法拉第工作的这一缺陷 本讲稿第十页,共三十二页麦克斯韦麦克斯韦18551856论法拉第力线论法拉第力线 这是麦克斯韦用数学工具表达法拉第学说的开端这是麦克斯韦用数学工具表达法拉第学说的开端18611862论物理力线论物理力线 在这一文中的思想已经超过法拉第,不仅对各在这一文中的思想已经超过法拉第,不仅对各种电磁现象的联系,提供了统一的解释,而且挖种电磁现象的联系,提供了统一的解释,而且挖掘出更深入的内在本质,这是麦克斯韦为电
9、磁场掘出更深入的内在本质,这是麦克斯韦为电磁场理论建立迈出的关键性一步。理论建立迈出的关键性一步。1865电磁场的动力学理论电磁场的动力学理论 在实验事实及动力学的基础上构筑了一座全新在实验事实及动力学的基础上构筑了一座全新的电磁学理论大厦。的电磁学理论大厦。18651873电磁理论电磁理论 被认为可以和牛顿的自然哲学的数学原理被认为可以和牛顿的自然哲学的数学原理交相辉映麦克斯韦的电磁理论成为经典物理交相辉映麦克斯韦的电磁理论成为经典物理学的重要支柱之一学的重要支柱之一 (18311879)本讲稿第十一页,共三十二页 麦克斯韦的电磁场理论从超距作用过渡到以场麦克斯韦的电磁场理论从超距作用过渡到
10、以场为基本变量,是科学认识的一个革命性变革,根据为基本变量,是科学认识的一个革命性变革,根据研究,麦克斯韦大胆断言:研究,麦克斯韦大胆断言:光本身就是电磁波光本身就是电磁波 18861888年间赫兹做了一系列实验证实了电年间赫兹做了一系列实验证实了电磁波的存在,并且测出了实验中的电磁波频率和波磁波的存在,并且测出了实验中的电磁波频率和波长,从而计算出电磁波的传播速度,发现电磁波的长,从而计算出电磁波的传播速度,发现电磁波的速度确实与光速相同,证明了光的电磁说的正确性速度确实与光速相同,证明了光的电磁说的正确性这样麦克斯韦的电磁场理论就把电、磁、光学规这样麦克斯韦的电磁场理论就把电、磁、光学规律
11、统一起来,完成了人类认识史上的一次律统一起来,完成了人类认识史上的一次“大综合大综合”返回返回本讲稿第十二页,共三十二页红外线红外线 在电磁波中,能够作用于人的眼睛并引起视觉的,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。只是一个很窄的波段,通常叫做可见光。其中波长最短的是紫光,波长约为其中波长最短的是紫光,波长约为400400nmnm波长最长波长最长的是红光,波长约为的是红光,波长约为770770nm.nm.波长更长的光不能引起视觉,叫做红外线,红波长更长的光不能引起视觉,叫做红外线,红外线的波长范围很宽外线的波长范围很宽.约为约为 770 770nmnm
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