老师
同学们好,这节课我们将继续回顾人们对光的本性的认识过程。上一节课我们讲到在 17 世纪的时候,以牛顿为代表的威力说占主导。到了 19 世纪,随着科学家观察到光的干涉和光的衍射等现象,光的波动说得到了认可。光是波,光是什么性质的波?通过上一单元的复习,我们了解到库伦、奥斯特、安培法拉第等众多物理学家对电磁现象的研究,使人们认识到殿与祠之间有着紧密的相互联系,他们还可以互相转化,电荷的周围有电场,电流的周围有磁场,变化的磁场还可以产生电的作用。既然电和磁有这么紧密的联系,能不能用一种理论把这些都统一起来? 19 世纪末,英国物理学家麦克斯维将前人对电磁规律的研究成果做了系统的总结,建立了经典电磁场理论。我们可以用这个示意图来简单的说明,如果在空间某个区域有周期性变化的电场,那么它就在空间引起了周期性变化的磁场。我们用字母 b 来表示磁场,这个变化的磁场又会引起新的变化的电场。我们用字母 e 来表示电场,于是变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远的向周围传播。
老师
一个伟大的寓言诞生了,空间可能存在电磁波。 x 维还推算出电磁波在真空中的传播速度等于光速。他提出了光是电磁波的假设,但是理论是否正确需要实验来检验。遗憾的是,麦克斯韦英年早逝,没有看到实验对电磁场理论的证实。后来赫兹做了一系列的实验,证实了电磁波的存在。它还测出了电磁波的频率和波长,算出了电磁波的波速,证明了光的电磁缩的正确性。如图所示的装置可以用来掩饰电磁波的发射和接收。
老师
光是电磁波,除了可见光,电磁波谱里还有哪些成员?各种电磁波有什么作用?这是一张电磁波谱,从图上我们可以看出波长从短到长有噶玛射线、 x 射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波。可见光可以引起视觉紫外线能激发荧光作用,常在医学上用来杀菌,还可以用来防伪。这 4 张图分别对应了不同的电磁波的不同的作用,同学们,你能说一说吗?
老师
第一张图是红外线的热成像,最近广泛使用的测温枪,它的原理就与红外线有关。第二张图中这位女士正准备接受伽马刀手术。第三张图由于 x 射线具有穿透性,医学上可以作为医疗检查的手段,机场用它来进行安检,透视查验行李。最后一张图是无线电波,它常被用于通信。到了 19 世纪末,人们普遍认为光的本性已经被彻底认识清楚了,光就是电磁波。尽管这时人们所说的波已经不同于早期的机械波了,但是还是可以说,关于光的查看隐藏内容