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暑假预习 | 高考物理必备考点:电磁波谱知识点总结!

一、电磁波的发现

1、电磁场理论的核心之一:

变化的磁场产生电场

在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的(涡旋电场)

● 理解:

(1) 均匀变化的磁场产生稳定电场

(2) 非均匀变化的磁场产生变化电场

2、电磁场理论的核心之二:

变化的电场产生磁场

麦克斯韦假设:变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场

● 理解:

(1)均匀变化的电场产生稳定磁场

(2)非均匀变化的电场产生变化磁场

3、麦克斯韦电磁场理论的理解:

恒定的电场不产生磁场

恒定的磁场不产生电场

均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场

均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场

振荡电场产生同频率的振荡磁场

振荡磁场产生同频率的振荡电场

4、电磁场:

如果在空间某区域中有周期性变化的电场,那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场;这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场,变化的电场和变化的磁场是相互联系着的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场

5、电磁波:

电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波

6、电磁波的特点:

(1) 电磁波是横波,电场强度E 和磁感应强度 B按正弦规律变化,二者相互垂直,均与波的传播方向垂直

(2)电磁波可以在真空中传播,速度和光速相同. v=λf

(3) 电磁波具有波的特性

7、赫兹的电火花:

赫兹观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象.他还测量出电磁波和光有相同的速度.这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论,赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波。

二、电磁振荡

1、LC回路振荡电流的产生:

先给电容器充电,把能以电场能的形式储存在电容器中。

(1)闭合电路,电容器C通过电感线圈L开始放电。由于线圈中产生的自感电动势的阻碍作用。放电开始瞬时电路中电流为零,磁场能为零,极板上电荷量最大。随后,电路中电流加大,磁场能加大,电场能减少,直到电容器C两端电压为零。放电结束,电流达到最大、磁场能最多。

(2)由于电感线圈L中自感电动势的阻碍作用电流不会立即消失,保持原来电流方向,对电容器反方向充电,磁场能减少,电场能增多。充电流由大到小,充电结束时,电流为零。接着电容器又开始放电,重复(1)、(2)过程,但电流方向与(1)时的电流方向相反。

2、有效的向外发射电磁波的条件:

(1)要有足够高的振荡频率,因为频率越高,发射电磁波的本领越大。

(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,才有可能有效的将电磁场的能量传播出去。

3、采用什么手段可以有效的向外界发射电磁波?

改造 振荡电路——由闭合电路成开放电路

三、电磁波的发射和接受

1、电谐振:

当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强,这种现象叫做电谐振。

2、调谐:

使接收电路产生电谐振的过程。通过改变电容器电容来改变调谐电路的频率。

3、检波:

从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号

四、电磁波与信息化社会

1、电视

简单地说:电视信号是电视台先把影像信号转变为可以发射的电信号 ,发射出去后被接收的电信号通过还原,被还原为光的图象重现荧光屏。电子束把一幅图象按照各点的明暗情况,逐点变为强弱不同的信号电流,通过天线把带有图象信号的电磁波发射出去。

2、雷达工作原理

利用发射与接收之间的时间差,计算出物体的距离。

3、手机

在待机状态下,手机不断的发射电磁波,与周围环境交换信息。手机在建立连接的过程中发射的电磁波特别强。

五、电磁波谱

1、光的电磁说

(1)麦克斯韦计算出电磁波传播速度与光速相同,说明光具有电磁本质

(2)电磁波谱

● 波长从大到小排列顺序为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。各种电磁波中,除可见光以外,相邻两个波段间都有重叠。

● 各种电磁波的产生机理分别是:无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的;红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的;伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的;γ射线是原子核受到激发后产生的。

(3)光谱

①观察光谱的仪器,分光镜

②光谱的分类,产生和特征

2、发射光谱 连续光谱 产生 特征

(1)由炽热的固体、液体和高压气体发光产生的 由连续分布的,一切波长的光组成

(2)明线光谱 由稀薄气体发光产生的 由不连续的一些亮线组成

(3)吸收光谱 高温物体发出的白光,通过物质后某些波长的光被吸收而产生的 在连续光谱的背景上,由一些不连续的暗线组成的光谱

3、光谱分析:

一种元素,在高温下发出一些特点波长的光,在低温下,也吸收这些波长的光,所以把明线光波中的亮线和吸收光谱中的暗线都称为该种元素的特征谱线,用来进行光谱分析。

4、电磁波与机械波的比较:

(1)共同点: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;在不同介质中传播,频率都不变.

(2)不同点: 机械波的传播一定需要介质,其波速与介质的性质有关,与波的频率无关.而电磁波本身就是一种物质,它可以在真空中传播,也可以在介质中传播.电磁波在真空中传播的速度均为3.0×108m/s,在介质中传播时,波速和波长不仅与介质性质有关,还与频率有关.

5、不同电磁波产生的机理

无线电波是振荡电路中自由电子作周期性的运动产生的.

红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发产生的.

伦琴射线是原子内层电子受激发产生的.

γ射线是原子核受激发产生的.

频率(波长)不同的电磁波表现出作用不同.

红外线主要作用是热作用,可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感;

紫外线主要作用是化学作用,可用来杀菌和消毒;

伦琴射线有较强的穿透本领,利用其穿透本领与物质的密度有关,进行对人体的透视和检查部件的缺陷;

γ射线的穿透本领更大,在工业和医学等领域有广泛的应用,如探伤,测厚或用γ刀进行手术.

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