§20--3 光的电磁说.

Presentation on theme: "§20--3 光的电磁说."— Presentation transcript:

1 §20--3 光的电磁说

2 光的干涉现象 光的衍射现象 光是一种波 光是一种电磁波
19世纪中叶，光的波动说已经得到了公认，但是光波的本质到底是什么，是像水波？还是像声波呢？ 光是一种电磁波 19世纪60年代，麦克斯韦预言了电磁波的存在，并从理论上得出电磁波在真空中的传播速度应为： ≈光速

3 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．
电磁波与机械波的比较: 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． 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．

4 麦克斯韦 麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831－1879），英国物理学家，经典电磁理论的奠基人．1831年6月13日出生于爱丁堡．1847年入爱丁堡大学听课，专攻数学．他很重视实验，涉猎电化学、光学、分子物理学以及机械工程等等．他说：“把数学分析和实验研究联合使用得到的物理科学知识，比之一个单纯的实验人员或单纯的数学家所具有的知识更加坚实、有益而牢固．” 1850年考入剑桥大学，1854年以优异成绩毕业并获得了学位，留校工作．1856年起任苏格兰阿伯丁的马里沙耳学院的自然哲学讲座教授，直到1874年．经法拉第举荐，自1860年起任伦敦皇家学院的物理学和天文学教授．1871年起负责筹划卡文迪什实验室，随后被任命在剑桥大学创办卡文迪什实验室并担任第一任负责人．1879年11月5日麦克斯韦因患癌症在剑桥逝世，终年仅48岁．

5 麦克斯韦一生从事过多方面的物理学研究工作，最杰出的贡献是在经典电磁理论方面．在剑桥读书期间，麦克斯韦在读法拉第的《电学实验研究》时，被书中的新颖见解所吸引，他敏锐地领会到了法拉第的“力线”和“场”的概念的重要性．他注意到全书竟然无一数学公式，说明法拉第的学说还缺乏严密的理论形式．在老师威廉·汤姆孙的启发和帮助下，决心用自己的数学才能来弥补法拉第工作的这一缺陷．

6 1855～1856 《论法拉第力线》 这是麦克斯韦用数学工具表达法拉第学说的开端 麦克斯韦 1861～1862 《论物理力线》 在这一文中的思想已经超过法拉第，不仅对各种电磁现象的联系，提供了统一的解释，而且挖掘出更深入的内在本质，这是麦克斯韦为电磁场理论建立迈出的关键性一步。 1865 《电磁场的动力学理论》 1865～1873 在实验事实及动力学的基础上构筑了一座全新的电磁学理论大厦。 《电磁理论》 被认为可以和牛顿的《自然哲学的数学原理》交相辉映．麦克斯韦的电磁理论成为经典物理学的重要支柱之一．

7 麦克斯韦的电磁场理论从超距作用过渡到以场为基本变量，是科学认识的一个革命性变革，根据研究，麦克斯韦大胆断言：光本身就是电磁波．
1886～1888年间赫兹做了一系列实验证实了电磁波的存在，并且测出了实验中的电磁波频率和波长，从而计算出电磁波的传播速度，发现电磁波的速度确实与光速相同，证明了光的电磁说的正确性．这样麦克斯韦的电磁场理论就把电、磁、光学规律统一起来，完成了人类认识史上的一次“大综合”．

8 二、电磁波谱 1、红外线 A、（真空中）波长数量级：10－6~10－2m 。 B、发现者：（英）赫歇耳（1800年） C、产生：
一切物体（包括大地、人体、农作物和车船）都在发射红外线，物体的温度越高，辐射的红外线越强（波长越短） D、特点： 最显著的是热作用 （1）红外线加热 E、应用： （2）红外摄影 （3）红外线成像

9 红外线技术的应用 利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，用电子仪器对收到的信号进行处理，就可以知道被测物体的信息
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 红外线技术的应用 详介

10 2、紫外线 A、（真空中）波长数量级：10－9~10－7m 。 B、发现者：（德）特里（1801年） C、产生： 任何高温物体发出的光中都含有紫外线。 D、特性： 化学作用，荧光效应，杀菌消毒作用。 E、应用： （1）紫外照相，可辨别出很细微差别 （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。

11 紫外线 画面上可以清晰的看到钱币上的防伪标记

12 伦琴射线 1、K是阴极 2、A是阳极 （也叫对阴极）
波长比紫外线更短的光叫做伦琴射线，也叫X射线是德国物理学家伦琴在1895年发现的．他的穿透能力很强，能使包在黑纸里的照像底片感光，下图是产生X射线的装置，叫做X射线管： 1、K是阴极 2、A是阳极 （也叫对阴极）

13 3、伦琴射线 A、波长很短 B、发现者：（德）伦琴（1895） C、产生条件： 高速电子流射到任何固体上，都会产生X射线。 D、特性：
穿透本领很强。 E、应用： 工业上金属探伤； 医疗上透视人体。

14

15 三、电磁波谱 1、频率由低到高（波长由长到短）将不同电磁波排成一列，其顺序为 无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线

16

17 利用红外线检测人体的健康状态，本图片是人体的背部热图，透过图片可以根据不同颜色判断病变区域．
利用红外线检测人体的健康状态，本图片是人体的背部热图，透过图片可以根据不同颜色判断病变区域．　 返回

18 红外线检视器是利用红外线能穿透颜料的特性，揭示顏料层下隐藏的资料．利用红外线发射器、接收器及屏幕显示器，油画上炭笔初稿稿及已往曾经进行过的修复工作都能一一呈现于眼前．　
返回

19 红外线卫星云图显示一九九九年九月十六日台风约克于清晨靠近香港时,中心的风眼清晰可见 ．
红外线卫星云图显示一九九九年九月十六日台风约克于清晨靠近香港时,中心的风眼清晰可见　． 返回

20 行星状星云NGC 7027的红外线照片 返回

21 “响尾蛇”是美国福特航宇通讯公司和雷锡恩公司从1949年
开始研制的一种近距空空导弹，于1953年试飞，自1956年起 开始装备部队。该弹编号为AIM—9AIM—9“响尾蛇”导弹是 世界上第一种红外寻的空空导弹。该弹采用鸭式气动布局， 舱面与弹翼前后呈X—X形配置；全弹由制导控制舱、引信与 战斗部、动力装置、弹翼和舵面所组成。各型号的“响尾蛇” 导弹，它们的气动布局和结构组成均无改变，主要是结构尺 寸稍有变化以及元器件性能的改进。除C型为雷达寻的外， 其他型号的AIM—9导弹都是红外寻的制导。 .

22 光是一种电磁波。 　　 电磁波谱由无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线和γ 射线结合形成了非常广阔的电磁波谱。 各种射线产生的机理不同，但本质上是相同的电磁波。

23 1． 提出了光是一种 ，这就是光的电磁说，它们在真空中的传播速度等于 并且传播时可以不依赖 ，1888年　　 用实验证实了 的存在，并且证明了 也跟光波一样具有
等性质。　　 2.关于红外线的来源和作用正确叙述有 A．一切物体都在不停地辐射红外线； B．红外线有很强的荧光效应和热作用； C．红外线是原子的外层电子受到激发后产生的　 D．红外线容易穿过云雾烟尘。

24 3．请按频率由小到大将电磁波谱的的排列下来（此题要记住）。
4．高墙外的人对墙喊话，高墙内的人只能听到声音，但看不到人这是因为 A．声波是机械波 B．光是电磁波 D．光波的波长很短 C．光速太大