1、赫兹与电磁波

　赫兹是一个短命的物理学家。他于1894年逝世时，年仅37岁，这无疑是物理学界的巨大损失。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世，进行科学研究不足15年，然而却建立了永垂青史的功绩。 　赫兹以前，由法拉第发现、麦克斯韦完成的电磁理论，因为未经一系列的科学实验证明，始终处于“预想”阶段。把天才的预想变成世人公认的真理，是赫兹的功劳。赫兹在人类历史上首先捕捉到电磁波，使假说变成现实。 　要获得电磁波，就必须建立一个辐射电磁波源，这个电磁波辐射源还应当有足够的功率。名师出高徒，赫兹的恩师赫尔姆霍茨是一位理论和实验俱佳的卓越物理学家。在他的指导和帮助下，赫兹很快制成了电磁波辐射源，当时它被称作赫兹振荡器。 　当实验设备基本备齐以后，赫兹投入了实验过程。这时，他作为卡尔斯鲁厄大学的年轻教授，每周需承担20几节课的教学任务，这使他只能从课余挤时间进行实验。 　这一天，赫兹正在上课。 　“今天的课就讲到这里，再见，先生们！”赫兹教授说完，急忙将几页记得密密麻麻的记录纸准备好，焦急地等待最后一个学生离开教室。到下一节课还有三个小时，这段时间应该好好的利用，再作一次实验。 　“卡尔，我们开始吧！”他呼唤一直等候他的技师。二人很快把教室讲台当成实验台。这里是赫兹作试验的唯一场所，因为卡尔斯鲁厄大学给他的地方太小了。 　赫兹习惯性地首先检查谐振器，将谐振器放到高振荡器有一。定距离的地方，使谐振器的平面与振荡器上放电器的轴相吻合。实验开始，赫兹和技师卡尔立刻忙碌起来，过了一个多小时，火花还是没有迸发出来。当把各种可能发生的情况，都进行检查后仍然毫无结果，他们疲惫不堪地坐在桌旁。 　赫兹已经记不得这是第几次失败了。从一开始实验，他就像与成功无缘似的，麦克斯韦预言过，电磁振荡波一样可以折射、反射，具有波的一切属性。 　在这个房间，他借助振荡器和谐振器已经证实了从电磁辐射源发出的电磁场，就是电磁波。可是，现在他想证明电磁波具有像光一样的反射性能，他打算把 反射的电磁波记录下来，然而却一直没有成功。 　冥思苦想，新的思路终于诞生了。经过调谐电磁辐射源的内部要素，加大每秒钟振荡的次数，赫兹终于证明了电磁波具有光一样的反射性能。在以后的工作中，赫兹悉心研究了电磁波的折射、干涉、偏振和衍射等现象，并且证明了它们的传播速度等于光速，这样，赫兹第一个证实了光从其本质上说也是一种电磁波的问题。 　1898年，赫兹在应邀担任波恩大学物理学教授的赴任途中，欣闻自己的著作《论电力射线》已经出版，感到无限欣慰。 　发现电磁波产生的巨大影响，连赫兹本人也没料到。在他发现电磁波的第二年，有人问他，电磁波是否可以用作无线电通讯，赫兹不敢肯定。赫兹研究电磁波无意中丢下的种子，却很快在异地开花结果了。 　在发现电磁波不到6年，意大利的马可尼、俄国的波波夫分别实现厂无线电传播，并很快投人实际使用。其他利用电磁波的技术，也像雨后春笋般相继问世。无线电报(1894年)、无线电广播(1906年)、无线电导航(1911年)、无线电话(1916年)、短波通讯(1921年)、无线电传真(1923年)、电视(1929年)、微波通讯(1933年)、雷达(1935年)，以及遥控、遥感、卫星通讯、射电天文学……它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。 　赫兹关于电磁波的实验，为无线电技术的发展开拓了新的道路，构成了现代文明的骨架，后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹。

(二)波的特征

1、波速(c)

　波传播的快慢叫波速，电磁波传播的速度等于光速，即c=3×10⁸m/s.

2、波长(λ)

　相邻两个波峰或波谷间的距离，如图：

　单位：m

3、频率(υ)

　单位时间内振动的次数。

　单位：Hz、kHz、MHz

　换算关系：1kHz＝103Hz　　1MHz＝103kHz＝106Hz

4、波长、波速与频率的关系

　数学表达式：c＝λυ。

　说明：电磁波的波速一定(在同种介质中)，电磁波的频率与波长成反比关系。

(一)电磁波谱：电磁波包括γ射线、x射线、紫外线、可见光、红外线、微波和光线电波等，描述波的特征量有波长、波速和频率。

第一节　　　　 让信息飞起来

引言：飞机上的飞行员与地面指挥员的对话不用电线；我们每天听收音机或看电视，也没有电线直接通向电台或电视台。可见，这些都不是用电线来传播电信号的，我们称作“无线电通信”。那么，无线电通信是怎样传输信号的呢？信息是怎样飞起来的呢？今天我们就来学习这方面的简单知识。

教学内容	教师活动	学生活动	备注
一、电磁波谱 　 　 　 二、波的特征 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 三、可见光的频率范围 　 　 　 　 　 　 四、课堂练习 　 　 　 　 　 五、课堂小结	1.提出问题：生活中你知道哪些电磁波？ 　 　 2.你知道电磁波有哪些应用吗？ 1.所有的波都具有波速、波长和频率，电磁波也一样，什么是电磁波的波速、波长和频率呢？ 2.介绍频率的单位，推导出：波速=波长×频率 1.引导学生观看课本图18－11得出可见光的频率范围。 2. 引导学生计算可见光的波长范围。 3.介绍：在真空中电磁波的波速一定，所以电磁波带的频率与波长成反比关系。波长越长，频率越低；反之，波长越长，频率越高。 课堂练习 1. 一种电磁波的波长是200m，它表示：()A．这种电磁波能传递的距离是200m　　B．这种电磁波1s能传播200m C．这种电磁波1s内出现200个波峰和波谷　 D．这种电磁波两个波峰之间的距离是200m 1.　　 我们在使用收音机来选台或换台时，常需旋动收音机上的某个旋纽，这实际上是调节() A．　 电流B．波长C．波速D．频率 3.所有的电磁波在真空中都具有相同的()A．波长B．频率C．波速D．周期 学生小结 课外作业：上网或查阅有关资料了解电磁波的应用和污染	学生回答熟悉的电磁波，如：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等。 讨论、交流、回答 　 　 学生观看图，讨论、交流、回答 　 　 　 　 学生观看图，回答 可见光的频率范围为0.4－0.7μm 学生计算 学生听讲 　 　 　 完成练习 　 　 　 　 　 　 　 　 学生小结 课外调查	本堂课要求学生积极参与，教师要调动学生的积极性，让学生积极讨论、交流、回答，所有板书由学生完成

2.知道光是电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。

难点：

波长、频率和波速的关系

重点：　　

1.知道波长、频率和波速的关系。了解波在信息传播中的作用。

3.了解波在信息传播中的作用。

2.知道光是电磁波。记住电磁波在真空中的传播速度。

1.知道波长、频率和波速的关系，可以进行简单的计算。