高中物理选修3-4光的电磁说电磁波谱.doc

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光的电磁说电磁波谱
教学目的：1、了解光的电磁说及建立过程；
2、了解各种电磁波在本质上是相同的。它们的行为服从共同的规律。由于频率不同而呈现出的不同特性。并熟悉它们的不同应用。
教学过程：
复习提问
光具有波动性，它是以什么实验事实为依据的？
导入新课
1、光的电磁说
19世纪初，光的波动说获得很大成功，逐渐得到人们公认。
但是当时人们把光波看成象机械波，需要有传播的媒介，曾假设在宇宙空间充满一种特殊物质“以太”，“以太”应具有的性质，一是很大的弹性（甚至象钢一样）二是极小的密度（比空气要稀薄得多），然而各种证明“以太”存在的实验结果都是否定的，这就使光的波动说在传播媒介问题上陷入了困境。
19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦提出电磁场的理论，预见了电磁波的存在，并提出电磁波是横波，传播的速度等于光速，根据它跟光波的这些相似性，指出“光波是一种电磁波”-----光的电磁说。
1888年赫兹用实验证实了电磁波的存在，测得它传播的速度等于光速，与麦克斯韦的预言符合得相当好，证实了光的电磁说是正确的。
2、电磁波谱
我们已知无线电波是电磁波，其波长范围以几十千米到几毫米，又已知光波也是电磁波，其波长不到1微米，可见电磁波是一个很大的家族，作用于我们眼睛并引起视觉的部分，只是一个很窄的波段，称可见光，在可见光波范围外还存在大量的不可见光，如红外线、紫外线等等。
（一）、红外线
发现过程：
1800年英国物理学家赫谢耳用灵敏温度计研究光谱各色光的热作用时，把温度计移至红光区域外侧，发现温度更高，说明这里存在一种不可见的射线，后来就叫做红外线。（用棱镜显示可见谱）
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。
（二）、紫外线
发现过程：
1801年德国的物理学家里特，发现在紫外区放置的照相底板感光，荧光物质发光。
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：
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。
照明和诱杀害虫的日光灯，黑光灯。
医院里病房和手术室的消毒。
治疗皮肤病，硬骨病。
（三）、伦琴射线
发现过程：1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时，发现阴极射线（高速电子流）射到玻璃壁上，管壁会发出一种看不见的射线，伦琴把它叫做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。
此外还有比伦琴射线波长更短的电磁波，如放射性元素放出的r射线
（四）、电磁波谱
无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、r射线合起来构成了范围广阔的电磁波谱。

从无线电波到r射线，都是本质相同的电磁波，它们的行为服从共同的规律，另一方面由频率或波长的不同而又表现出不同的特性，如波长越长的无线电波，很容易表现出干涉、衍射等现象，随波长越来越短的可见光、紫外线、X射线、r射线要观察到它们的干涉、衍射现象、就越来越困难了。

（五）、电磁波产生的机理
无线电波：产生于振荡电路中。
红外线：原子的外层电子受到激发后产生的
可见光：同线外线
紫外线：同红外线
伦琴射线：原子内层电子受到激发而产生的
r射线：原子核受到激发后产生的
巩固练习：
1、光的电磁说，解决了光的波动说在光波的（）上所遇到的困难，它把（）现象和（）现象统一起来，指出它们的一致性。
2、按频率大小排列的各种电磁波是（）。其中频率越（）的电磁波，就越容易出现干涉和衍射现象。