(一)电磁波的发现
1、电磁波:变化的电场与变化的磁场是相互联系着的一个不可分离的统一体,即电磁场。而变化的电场和变化的磁场总是交替产生的,并且由产生的区域向周围空间传播,这就是电磁波。
2、电磁波与机械波的异同
电磁波的表现形式在很多方面跟机械波相类似,但必须注意它们本质的不同.电磁波是电磁现象,是靠电和磁的相互“感应”传播,电磁波是一种特殊的物质,在空间里传播的是电磁场,传播不需要介质,真空中也可传播.机械波是力学现象,要靠介质传播,在真空中不能传播,机械波在介质中传播的是运动.电磁波与机械波具有波动的共性.机械波是位移这个物理量随时间和空间做周期性的变化,电磁波则是E和B这两个物理量随时间和空间做周期性的变化.二者都能产生反射、折射、衍射和干涉等现象.
(二)电磁波谱
1、
其中c是电磁波的波速,
是电磁波的波长,
表示电磁波的频率。
2、无线电波:波长大于1mm(频率小于300000MHz)的电磁波
3、红外线:波长介于可见光与无限电波之间的电磁波
特点:最显著的是热作用
应用:
(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)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)红外线成像(夜视仪)可以在漆黑的夜间能看见目标。
(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。
4、可见光:波长范围在400~700nm之间的电磁波。
5、紫外线:波长范围在5~400nm之间的电磁波。
特性:主要作用是化学作用,还有很强的荧光效应,杀菌消毒作用。
应用:
(1)紫外照相,可辨别出很细微差别,如可以清晰地分辨出留在纸上的指纹。
(2)照明和诱杀害虫的日光灯,黑光灯。
(3)医院里病房和手术室的消毒。
(4)治疗皮肤病,硬骨病。
6、X射线与
射线
(1)X射线产生条件:高速电子流射到任体固体上,都会产生X射线。
特性:穿透本领很强。
应用:工业上金属探伤、医疗上透视人体。
(2)
射线是一种强电磁波,它的波长比X射线还要短,一般波长<0.001纳米。在原子核反应中,当原子核发生α、β衰变后,往往衰变到某个激发态,处于激发态的原子核仍是不稳定的,并且会通过释放一系列能量使其跃迁到稳定的状态,而这些能量的释放是通过射线辐射来实现的,这种射线就是
射线。
(三)电磁波的发射与接收
1、无线电波的发射:
调制:把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上,使电磁波随各种信号而改变叫做调制。
调幅:使高频振荡电流的振幅随调制信号而改变叫做调幅。
调频:使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频。

2、无线电波的接收
调谐:接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。
检波:从接收到的高频振荡中“检”出所携带的调制信号过程,叫做检波。检波是调制的逆过程,因此也叫解调。
典型例题:
例1、在真空中传播的波长为15米的电磁波,进入某一介质中传播时,若传播速度为
米/秒,该电磁波在介质中的波长是多少?
解析:
应用关系式
.
因电磁波在介质中传播其频率不变,其波长比:
,
则有:
米
例2、关于电磁波的传播,下列叙述正确的是( )
A.电磁波频率越高,越易沿地面传播
B.电磁波频率越高,越易直线传播
C.电磁波在各种媒质中传播波长恒定
D.只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波,就可把信号传遍全世界
解析:
电磁波频率越高,波长就越短,绕过地面障碍物的本领就越差,且地波在传播过程中的能量损失随频率的增高而增大,A错.随着电磁波频率的增大,粒子性越来越明显,其传播形式跟光相似,沿直线传播,B正确.电磁波在各种媒质中传播时,频率不变,但传播速度不等,波长不同,C错.由于同步通讯卫星相对于地面静止在赤道上空3600千米高的地方用它来作微波中继站,只要有三颗这样的卫星,就可以把微波讯号传遍全世界,D正确.答案为BD.
例3、关于电磁波在真空中传播速度,下列说法中正确的是( )
A.频率越高,传播速度越大
B.电磁波的能量越强,传播速度越大
C.波长越长,传播速度越大
D.频率、波长、强弱都不影响电磁波在真空中的传播速度
解析:
电磁波在真空中的波速与任何因素均无关——现代物理中称光速不变原理.在媒质中波速会变小.
答案:D.
例4、无线广播的中波段波长的范围是187m~560m,为了避免临近电台的干扰,两个电台的频率范围至少相差
Hz,则在此波段中最多容纳的电台数约为多少?
解析:
这是一道实例题,运用中波段波长范围,得到中波段频率范围,进而得到此波段中最多容纳的电台数。
,
根据
可以得到:
,
,
中波段频率范围是:
。
这样此波段中能容纳的电台数为:
例5、在我们生活的小区楼道内装有自动开关:晚上有人经过楼道时,开关自动接通;白天,不管是否有人经过,开关都是断开的,请你解释其原理。
解析:
这是因为在楼道内装有了声光控开关,在晚上,利用声音来控制开关,当人经过时,开关自动接通,而无人时,自动熄灭。而在白天,是利用光照强度来控制开关的,由于白天光照强度大,所以不管是否有人经过,开关都是断开的。
例6、有一架雷达搜寻到了目标,经1.4×10-4s后收到了回波,那么这个目标距雷达多远?
解析:
雷达是利用无线电波——电磁波来发现目标的,它能将一定频率的无线电波向空中发射出去,遇到目标后,电磁波被反射回,被雷达接收后在荧光屏上显示出来.因此,1.4×10-4s的时间是电磁波发射到目标并反射回原地共需时间.根据s=υt可求出目标距雷达的距离,这里t=
×1.4×10-4s.已知:t=
×1.4×10-4sυ=3×108m/s,求:S
解:
S=υt=3×108m/s×
×1.4×10-4s
=2.1×104m
答:目标距雷达的距离是2.1×104m.