第六章電磁現(xiàn)象與電磁波學(xué)習(xí)目標(biāo)STSE情境導(dǎo)學(xué)1.了解電磁波的基本特點(diǎn)及其發(fā)現(xiàn)過程，通過電磁波體會電磁場的物質(zhì)性.（重點(diǎn)）2.了解電磁波在電視廣播、雷達(dá)和移動電話的應(yīng)用.（難點(diǎn)）3.了解能量子假說.4.知道光子概念，能解釋光電效應(yīng)產(chǎn)生的原因.（重點(diǎn)）5.了解原子結(jié)構(gòu)的玻爾理論.（難點(diǎn)）中國航天員利根據(jù)量子理論，用電磁波在天我國建成了世空一號空間實(shí)界上首個全通驗(yàn)室上成功進(jìn)型量子通信網(wǎng)行了太空授課

絡(luò)

知識點(diǎn)一電磁波及其應(yīng)用1.電磁場與電磁波.(1)麥克斯韋提出了變化的電場會產(chǎn)生磁場，變化的磁場會產(chǎn)生電場.(2)變化的電場和變化的磁場構(gòu)成一個不可分離統(tǒng)一的場，我們把這個場稱為電磁場.(3)變化的電磁場在空間中傳播形成了電磁波.2.電磁場的物質(zhì)性.電磁場具備物質(zhì)的各類性質(zhì)，是物質(zhì)存在的基本形態(tài)之一.3.電磁波的應(yīng)用.(1)通常電視廣播使用微波傳送電視信號.(2)雷達(dá)是利用電磁波進(jìn)行測距、定位的儀器，雷達(dá)工作時使用的是微波.(3)無線電話、無線對講機(jī)、移動電話均是通過電磁波實(shí)現(xiàn)信號的發(fā)射與接收的.知識點(diǎn)二量子化現(xiàn)象1.光是一種電磁波.1888年，赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，并且證明了電磁波和光一樣具有反射、折射、干涉和衍射等性質(zhì).2.普朗克提出能量的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，而是一份一份地進(jìn)行.每一份能量等于hν，稱為能量子，其中h叫作普朗克常量.3.光子假說.(1)光電效應(yīng)：當(dāng)光照射到金屬上時，有時會有電子從金屬板逸出，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng).(2)光子能量與頻率的關(guān)系：ε＝hν.4.光的波粒二象性.(1)光電效應(yīng)說明光具有粒子性.(2)光的干涉、衍射說明光具有波動性.(3)光既具有波動性，又具有粒子性的性質(zhì)稱為光的波粒二象性.5.原子結(jié)構(gòu)的玻爾理論.(1)玻爾提出了氫原子中電子軌道量子化假說，即電子軌道半徑是量子化的，電子只能在某些特定的軌道上運(yùn)動；電子在不同軌道上具有不同的能量，這些量子化的能量值稱為能級.(2)量子學(xué)理論的建立，標(biāo)志著人類對微觀粒子運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)識有了新的突破.1.建立完整的電磁場理論并首先預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是（）A.法拉第B.奧斯特C.赫茲 D.麥克斯韋解析：麥克斯韋建立了電磁場理論并預(yù)言了電磁波的存在，故D正確.答案：D2.紅、黃、綠、藍(lán)四種單色光中，光子的能量最大的是（）A.紅光

B.黃光C.綠光 D.藍(lán)光

解析：藍(lán)光的頻率最大，根據(jù)光子能量的表達(dá)式ε＝hν知藍(lán)光的能量最大.答案：D學(xué)習(xí)小結(jié)1.結(jié)合電磁波在生活中的應(yīng)用體會電磁波的概念與特點(diǎn).2.能級概念比較抽象可以類比衛(wèi)星在不同軌道上的能量探究一麥克斯電磁理論1.電磁場的產(chǎn)生.如果在空間某處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)生變化的電場.變化的電場和變化的磁場相互聯(lián)系著，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場.2.對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)生恒定的電場不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場振蕩電場產(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【典例1】

（多選）根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，以下說法中正確的是（）A.恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場B.變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場C.均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場D.均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場解析：對麥克斯韋電磁場理論全面正確的理解為：不變化的電場周圍不產(chǎn)生磁場；變化的電場周圍可以產(chǎn)生變化磁場，也可以產(chǎn)生不變化的磁場；均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場；周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場.變化的磁場產(chǎn)生電場的規(guī)律與以上類似，故B、D正確.答案：BD電場與磁場的關(guān)系均勻變化的電場（磁場）產(chǎn)生恒定的磁場（電場），不均勻變化的電場（磁場）產(chǎn)生變化的磁場（電場），周期性變化的電場（磁場）產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場（電場）.1.下列關(guān)于麥克斯韋的電磁場理論，說法正確的是（）A.在電場周圍空間一定存在磁場B.變化的磁場產(chǎn)生變化的電場C.均勻變化的電場產(chǎn)生均勻變化的磁場D.振蕩的磁場產(chǎn)生振蕩的電場解析：根據(jù)麥克斯韋電磁理論，變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，可知，恒定不變的電場周圍空間不產(chǎn)生磁場，A錯誤；根據(jù)麥克斯韋電磁理論，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場，可知，變化的磁場不一定產(chǎn)生變化的電場，B錯誤；根據(jù)麥克斯韋電磁理論，均勻變化的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，C錯誤；根據(jù)麥克斯韋電磁理論，振蕩的磁場周圍產(chǎn)生振蕩的電場，D正確.答案：D2.下列選項(xiàng)中的四種磁場的變化情況，能產(chǎn)生如圖所示電場的是（）解析：由圖可知，產(chǎn)生的電場為勻強(qiáng)電場，根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知，只有磁場隨著時間均勻變化，才會產(chǎn)生恒定的電場，故C正確，A、B、D錯誤.答案：C探究二對電磁波的理解1.電磁波的特點(diǎn).(1)電磁場中儲存電磁能，電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程.(2)只有周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)才能形成電磁波.(3)電磁波可以在真空中傳播，因?yàn)殡姶挪ū旧砭褪且环N物質(zhì)——場物質(zhì)，所以傳播時不再需要其他介質(zhì).(4)任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都等于光在真空中的速度，即c＝3.0×108m/s，電磁波傳播雖然不需要介質(zhì)，但在其他介質(zhì)中的速度都比在真空中的小.2.波長、頻率與波速之間的關(guān)系.波速＝波長×頻率，即v＝λf.(1)頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，波長、波速的大小與介質(zhì)有關(guān).所以同一電磁波在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變，波速、波長發(fā)生改變，在介質(zhì)中的速度都比在真空中速度小.(2)不同頻率的電磁波在同一介質(zhì)中傳播時，傳播速度不同.(3)在真空中傳播時，不同頻率的電磁波的速度都相同：v＝c.【典例2】波長為0.6μm的紅光，從10m外的交通信號燈傳到你的眼睛，大約需要多長時間？它的頻率是多少？（c＝3×108m/s）3.手機(jī)A的號碼手機(jī)B的號碼手機(jī)A撥打手機(jī)B時，手機(jī)B發(fā)出響聲并且來電顯示A的號碼若將手機(jī)A置于一透明真空罩中，再用手機(jī)B撥打手機(jī)A，則（）A.發(fā)出響聲，并顯示B的號.發(fā)出響聲，但不顯示B的號碼C.不發(fā)出響聲，但顯示B的號.既不發(fā)出響聲，也不顯示號碼解析：手機(jī)之間通信靠電磁波，可以在真空中傳播，但是在真空中聲波不能傳播，故不發(fā)出響聲，但顯示B的號C正確.答案：C4.關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法中不正確的是

（）A.變化的電場周圍產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生變化的電場，兩者互相聯(lián)系，統(tǒng)稱為電磁場B.電磁場從發(fā)生區(qū)域由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁波C.電磁波是一種物質(zhì)，可在真空中傳播.所以，平時說真空沒有實(shí)物粒子，但不等于什么都沒有，還有“場”這種特殊物質(zhì)D.電磁波可在真空中傳播，也可在介質(zhì)中傳播解析：根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，非均勻變化的電場周圍產(chǎn)生變化的磁場，均勻變化的電場周圍產(chǎn)生的是穩(wěn)定的磁場，所以A項(xiàng)錯誤.答案：A探究三對光的波粒二象性的理解1.光的波動性：人們通過實(shí)驗(yàn)觀察到光能夠產(chǎn)生干涉和衍射等反映波動性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，英國物理學(xué)家麥克斯韋創(chuàng)立了經(jīng)典電磁理論并提出光是一種電磁波，這些都說明光具有波動性.2.光的粒子性：人們通過實(shí)驗(yàn)觀察到光電效應(yīng)現(xiàn)象，愛因斯坦用“光子”成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，說明光具有粒子性.3.光的波粒二象性：實(shí)驗(yàn)事實(shí)既證明了光具有波動性，又證明了光具有粒子性，所以光既具有波動性，又具有粒子性，就是說光具有波粒二象性.光的頻率越大，粒子性越強(qiáng)，波動性越弱，反之亦然.【典例3】對光的波粒二象性的說法，正確的是（）A.有的光是波，有的光是粒子B.光子與電子是同樣一種粒子C.光的波長越大，波動性越強(qiáng)，粒子性越弱D.光的波長越大，波動性越弱，粒子性越強(qiáng)解析：所有的光都具有波粒二象性，A錯誤；光子具有粒子性，不能說光是粒子，光具有波粒二象性，B錯誤；光的波長越大，能量越小，粒子性越弱，波動性越強(qiáng)，選項(xiàng)C正確.答案：C光的波動性與粒子性的判斷方法(1)大量光子易表現(xiàn)出波動性，個別光子易表現(xiàn)出粒子性.(2)光的頻率越低時，易表現(xiàn)為波動性，光的頻率越高時易表現(xiàn)為粒子性.5.（多選）1905年愛因斯坦提出了光量子理論，簡稱光子說，下列選項(xiàng)屬于光子說內(nèi)容的是（）A.光也是一種電磁波B.光在傳播過程中是不連續(xù)的，它由數(shù)值分立的能量子組成，這個能量子叫光子C.每個光子的能量為E＝hν，h為普朗克常量D.光的能量是連續(xù)不可分割的解析：光子說認(rèn)為光在某些方面會表現(xiàn)得像是由一些粒子（即一個個有確定能量和動量的“光子”）組成，故A項(xiàng)錯誤；光子說認(rèn)為光在傳播過程中是不連續(xù)的，它由數(shù)值分立的能量子組成，這個能量子叫光子，每個光子的能量為E＝hν，h為普朗克常量，故B、C兩項(xiàng)正確；光在傳播過程中，是不連續(xù)的，它由數(shù)值分立的能量子組成，簡稱光子，故D項(xiàng)錯誤.答案：BC6.對光的認(rèn)識，以下說法錯誤的是（）A.個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)出波動性B.光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的C.光表現(xiàn)出波動性時，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時，就不具有波動性了D.光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場合下光的波動性表現(xiàn)明顯，在另外某種場合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯解析：個別光子的行為表現(xiàn)出粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)出波動性；光與物質(zhì)相互作用時表現(xiàn)出粒子性，光的傳播規(guī)律表現(xiàn)出波動性，光的波動性和粒子性都是光的本質(zhì)屬性，光的波動性表現(xiàn)明顯時仍具有粒子屬性，因?yàn)椴▌有员憩F(xiàn)為粒子分布概率；光的粒子性表現(xiàn)明顯時仍具有波動性，因?yàn)榇罅苛Ｗ拥膫€別行為呈現(xiàn)出波動規(guī)律，故A、B、D正確，C錯誤.答案：C探究四玻爾原子模型的主要物理思想1.軌道量子化.軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值.2.能量量子化.電子在可能軌道上運(yùn)動時，盡管是變速運(yùn)動，但它并不釋放能量，原子是穩(wěn)定的.3.躍遷.原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為E2）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為E1）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定：【典例4】一個氫原子中的電子從一個半徑為ra的軌道自發(fā)地直接躍遷至另一半徑為rb的軌道，已知ra＞rb，則在此過程中（）A.原子發(fā)出一系列頻率的光子B.原子要吸收一系列頻率的光子C.原子要吸收某一頻率的光子D.原子要輻射某一頻率的光子解析：因?yàn)槭菑母吣芗壪虻湍芗壾S遷，所以應(yīng)放出光子，故B、C錯誤；“直接”從一能級躍遷到另一能級，只對應(yīng)某一能級差，故只能放出某一頻率的光子，故A錯誤，D正確.答案：D解決玻爾原子模型問題的兩個關(guān)鍵(1)電子繞核做圓周運(yùn)動時，不向外輻射能量.(2)原子輻射的能量與電子繞核運(yùn)動無關(guān)，只由躍遷前后的兩個能級差決定.7.（多選）根據(jù)玻爾理論，以下說法正確的是（）A.電子繞核運(yùn)動有加速度，就要向外輻射電磁波B.處于定態(tài)的原子，其電子做變速運(yùn)動，但它并不向外輻射能量C.原子內(nèi)電子的可能軌道是不連續(xù)的D.原子能級躍遷時，輻射或吸收光子的能量取決于兩個軌道的能量差解析：根據(jù)玻爾理論，電子繞核運(yùn)動有加速度