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第十四章 電磁波,第一節(jié) 電磁波的發(fā)現(xiàn),1、電磁場理論的核心之一,變化的磁場產(chǎn)生電場,實驗為證,如右圖,交流電產(chǎn)生了周期變化的磁場,上面的線圈中產(chǎn)生電流使燈泡發(fā)光,討論:,如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈,線圈中還有電場、電流嗎? 線圈不存在時,線圈所處的空間還有電場嗎? 若改成恒定的直流電,還有電場嗎?,有電場,無電流,無,有,麥克斯韋認(rèn)為：在變化的磁場周圍產(chǎn)生電場,是一種普遍存在的現(xiàn)象,跟閉合電路是否存在無關(guān),導(dǎo)體環(huán)只是用來顯示電流的存在,說明:在變化的磁場中所產(chǎn)生的電場的電場線是閉合的 (渦旋電場),2、電磁場理論的核心之二:,變化的電場產(chǎn)生磁場,洞察力：麥克斯韋確信自然規(guī)律的統(tǒng)一性與和諧性，相信電場和磁場的對稱美．,事實和推理：如圖所示,在電容器充、放電的時候，不僅導(dǎo)體中的電流要產(chǎn)生磁場，而且在電容器兩極板間周期性變化著的電場周圍也要產(chǎn)生磁場. 大膽的假說：變化的電場產(chǎn)生磁場．,麥克斯韋電磁場理論的理解:,恒定的電場不產(chǎn)生磁場 恒定的磁場不產(chǎn)生電場 均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場 均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場 振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場 振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場,,非均勻變化磁場,,激發(fā),,變化電場,,均勻變化,,激發(fā),,穩(wěn)定磁場,,,不在激發(fā),,非均勻變化,,激發(fā),,變化磁場,,均勻變化,,激發(fā),,穩(wěn)定電場,,非均勻變化,,,,電場和磁場的變化關(guān)系,電磁場: 如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場,那么這個變化的電場就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場;這個變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場,……,變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系著的,形成不可分割的統(tǒng)一體,這就是電磁場,3．偉大的預(yù)言——電磁波 麥克斯韋推斷：如果在空間某區(qū)域有不均勻變化的電場，那么這個變化的電場就會在空間引起變化的磁場；這個變化的磁場又引起新的變化的電場……于是，變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播．一個偉大的預(yù)言誕生了——空間可能存在電磁波．,二、電磁波的特點： 1．電磁波是橫波．電磁波在真空中傳播時，它的電場強度E與磁感應(yīng)強度B相互垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直．如圖所示．,二、電磁波的特點： 2．電磁波中的E和B這兩個物理量隨時間和空間做周期性的變化． 3．電磁波的速度等于光速c！ 4．光的本質(zhì)是電磁波． 5．電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象．,三、電磁波的實驗證明,1、赫茲的電火花實驗原理圖,2．實驗原理：當(dāng)開關(guān)K突然斷開時，感應(yīng)線圈兩端產(chǎn)生高壓，金屬桿A、B兩端的金屬球間的空氣被擊穿而產(chǎn)生電火花，每跳出一次火花，就產(chǎn)生一次高頻振蕩電流，火花放電是間歇性的，因此發(fā)射電路就間歇性的發(fā)射出電磁波，接收金屬線圈兩端的金屬球也跳出電火花，說明接收線圈接收到了電磁波。 3．實驗結(jié)論：證明電磁波存在，為麥克斯韋的電磁場理論奠定了堅實的實驗基礎(chǔ)。,4、其它結(jié)論 赫茲觀察到了電磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等現(xiàn)象. 他還測量出電磁波和光有相同的速度. 這樣赫茲證實了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論.,