第四章电磁波及其应用。
第一节电磁波的发现。
典型例题。例1】麦克斯韦电磁场理论的主要内容是什么？
解析】变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围产生磁场．
均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场．这里的“均匀变化”指在相等时间内磁感应强度（或电场强度）的变化量相等，或者说磁感应强度（或电场强度）对时间变化率一定．
不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场。
例2】根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法中错误的是．
a、变化的电场可产生磁场。
b、均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场。
c、振荡电场能够产生振荡磁场。
d、振荡磁场能够产生振荡电场。
解析】麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场，而变化的磁场能产生电场；产生的场的形式由原来的场的变化率决定，可由原来场随时间变化的图线的切线斜率判断，确定．
可见，均匀变化的电场的变化率恒定，产生不变的磁场，b说法错误；其余正确．
例3】能否用实验说明电磁波的存在？
解析】赫兹实验能够说明电磁波的存在。依照麦克斯韦理论，电扰动能辐射电磁波。赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理，设计了一套电磁波发生器。
赫兹将一感应线圈的两端接于产生器二铜棒上。当感应线圈的电流突然中断时，其感应高电压使电火花隙之间产生火花。瞬间后，电荷便经由电火花隙在锌板间振荡，频率高达数百万周。
由麦克斯韦理论，此火花应产生电磁波，于是赫兹设计了一简单的检波器来探测此电磁波。他将一小段导线弯成圆形，线的两端点间留有小电火花隙。因电磁波应在此小线圈上产生感应电压，而使电火花隙产生火花。
所以他坐在一暗室内，检波器距振荡器10米远，结果他发现检波器的电火花隙间确有小火花产生。
基础练习。一、选择题（选6题，填3题，计3题）
1、电磁场理论是谁提出的（ ）
a、法拉第 b、赫兹 c、麦克斯韦 d、安培。
2、电磁场理论是哪国的科学家提出的（ ）
a、法国b、英国 c、美国d、中国。
3、电磁场理论预言了什么（ ）
a、预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场。
b、预言了变化的电场能够在周围产生磁场。
c、预言了电磁波的存在，电磁波在真空中的速度为光速。
d、预言了电能够产生磁，磁能够产生电。
4、关于电磁场的理论，下面说法中正确的是（ ）
a、变化的电场周围产生的磁场一定是变化的。
b、变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的。
c、均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的。
d、振荡电场周围产生的磁场也是振荡的。
5、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（ ）
a、恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场。
b、变化的电场周围产生磁场。
c、均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场。
d、均匀变化的电场周围产生稳定的磁场。
6、电磁波能够发生一下现象（ ）
a、发射 b、折射 c、干涉 d、衍射。
二、填空题。
7、变化的磁场能够在周围空间产生变化的电场能够在周围产生。
8、电磁波填“可以”或“不可以”）在真空中传播。
9证实了麦克斯韦的预言。
三、计算题。
10、麦克斯韦电磁场理论的两大基本要点是什么？
11、已知电磁波传播的速度为3×108，某演唱会现场通过卫星用电磁波传输信号，已知现场到收音机用户总路程为7200公里，则信号传播过来所需的时间是多少？
12、简述电磁波的产生过程。
答案：1、c 2、b 3、c 4、d 5、bd 6、abcd 7、电场磁场。
8、可以 9、赫兹 10、（1）不仅电荷能够产生电场，变化的磁场也能产生电场；（2）不仅电流能够产生磁场，变化的电场也能产生磁场.4×10－2 12、 变化的电（磁）场产生变化的磁（电）场，然后产生的变化磁（电）场又产生变化的电（磁）场，由近及远的传播，便形成了电磁波。
能力提升。一、选择题（选3题，填1题，计1题）
1、关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）
a、电磁波既能在媒质中传播，又能在真空中传播。
b、只要有变化的电场，就一定有电磁波存在。
c、电磁波在真空中传播时，频率和波长的乘积是一个恒量。
d、振荡电路发射电磁波的过程也是向外辐射能量的过程。
2、以下电场能产生电磁波的为（ ）
a、 n/c b、 n/s
c、 n/c d、 n/c
3、比较电磁波和机械波，下列说法正确的是( )
a、电磁波可以在真空中传播，机械波的传播要依赖于介质。
b、电磁波和声波都是纵波。
c、电磁波是横波。
d、电磁波在有的介质中是横波，在有的介质中是纵波。
二、填空题。
4、如果电场的变化如图所示，则产生的磁场随时间变化的图形如何？
三、计算题。
5、简述赫兹实验的原理。
答案：1、acd 2、b 3、ac 4、
5、将两段共轴的黄铜杆作为振荡偶极子的两半，a、b中间留有空隙，空隙两边杆的端点上焊有一对光滑的黄铜球。将振子的两半联接到感应圈的两极上，感应圈间歇地在a、b之间产生很高的电势差。当黄铜球间隙的空气被击穿时，电流往复振荡通过间隙产生电火花。
由于振荡偶极子的电容和自感均很小，因而振荡频率很高，从而向外发射电磁波。但由于黄铜杆有电阻，因而其上的振荡电流是衰减的，故发出的电磁波也是衰减的，感应圈以每秒的频率一次又一次地使间隙充电，电偶极子就一次一次地向外发射减幅振荡电磁波。探测电磁波则是利用电偶极子共振吸收的原理来实现的。
第二节电磁波谱。
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，下列说法中不正确的是（ ）
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．
基础练习。选6题，填3题，计4题）
一、选择题。
1、所有的电磁波在真空中具有相同的( )
a.频率b.波长c.波速d.能量。
2、当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将( )
a.减小b.增大c.不变d.以上都不对。
3、关于电磁波的传播速度，下列说法正确的是( )
a.电磁波的频率越高，传播速度越大。
b.电磁波的波长越大，传播速度越大。
c.电磁波的能量越大，传播速度越大。
d.电磁波的传播速度与传播介质有关。
4、对于声波、无线电波和红外线，以下说法正确的是( )
a.都能在真空中传播。
b.都能发生反射。
c.都能发生干涉。
d.都是本质上相同的波，只是频率不同而已。
5、在电磁波传播过程中，不变的物理量是。
a、频率b、波长。
c、振幅d、波速。
6、对于声波、无线电波和红外线，以下说法正确的是（ ）
a．都能在真空中传播 b．都能发生反射。
c．都能发生干涉 d．都是本质上相同的波，只是频率不同而已。
二、填空题。
7、麦克斯韦从理论上预言电磁波在真空中的传播速度等于的速度，其数值为。
8、一无线电发射机，辐射无线电波的波长为λ。现要使其辐射波长为2λ的无线电波，且振荡电路中的电感不变，则电路中的电容应变为原来的倍。
9、 某电台发射500khz的电磁波，则此电磁波的波长是 m；若距该电台6000km远处有一无线电接受机，则从发射台发出的信号经 s可被接受机收到。若该电台发射频率为800khz的电磁波，则经 s信号可被接受机收到。
三、计算题。
10、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2×108米/秒，该电磁波在介质中的波长是多少？
11.从地球向月球发射电磁波，经过2.56s收到它的反射波，月球、地球之间的距离是 km.
12、你有几种测量凸透镜焦距的方法。
答案：1、c 2、c 3、d 4、bc 5、a 6、bc
7、光在真空中传播，3×108m/s倍.02
m.68×105
12、（1）将太阳光聚焦法，测量光斑到凸透镜的距离。
2）利用凸透镜的成像原理找焦距，方法是在光具座上找到物体成等大像的位置，则此时物距的一半就是焦距。
物像共扼法；凸透镜与平面镜结合法等。
能力提升。选3题，填1题，计1题）
一、填空题。
1、任何电磁波在真空中传播时，都具有相同的（ b ）
a、波长 b、波速 c、周期 d、频率。
2、关于激光的应用问题，以下说法正确的是（c）
a．光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号来进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息。
b．计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光是相干光的特点来进行的。
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