PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание

• 1 Учебники
• 2 Механика
  • 2.1 Кинематика
  • 2.2 Динамика
  • 2.3 Законы сохранения
  • 2.4 Статика
  • 2.5 Механические колебания и волны
• 3 Термодинамика и МКТ
  • 3.1 МКТ
  • 3. 2 Термодинамика
• 4 Электродинамика
  • 4.1 Электростатика
  • 4.2 Электрический ток
  • 4.3 Магнетизм
  • 4.4 Электромагнитные колебания и волны
• 5 Оптика. СТО
  • 5.1 Геометрическая оптика
  • 5.2 Волновая оптика
  • 5. 3 Фотометрия
  • 5.4 Квантовая оптика
  • 5.5 Излучение и спектры
  • 5.6 СТО
• 6 Атомная и ядерная
  • 6.1 Атомная физика. Квантовая теория
  • 6.2 Ядерная физика
• 7 Общие темы
• 8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
2. разработки уроков, тем;
3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
4. ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны

---

Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение

---

Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны

---

Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Фотометрия

Квантовая оптика

Квантовая оптика

Излучение и спектры

Излучение и спектры

СТО

СТО

---

Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы

---

Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ — Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

Конспект урока «Образование и распространение электромагнитных волн. Опыты Г. Герца. Скорость распространения, длина и частота электромагнитной волны»

Тема. Образование и распространение электромагнитных волн.

Опыты Г. Герца. Скорость распространения, длина и частота электромагнитной волны

Подготовила учитель физики

ГУ «Луганская школа I-III ступеней № 18»

Карасёва Ирина Дмитриевна

Цели урока:

Образовательные:

• познакомить учащихся с особенностями распространения электромагнитных волн;
• рассмотреть этапы создания теории электромагнитного поля и экспериментального подтверждения этой теории; познакомить с понятиями скорость и частота электромагнитной волны, длина волны.

Воспитательные:

ознакомить учащихся с интересными эпизодами биографии Г. Герца, М. Фарадея, Максвелла Д. К., Эрстеда Х.К., А.С. Попова;

Развивающие:

способствовать развитию интереса к предмету.

 

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Оборудование: ноутбук, мультимедийный проектор, презентация, видеоролик.

 

Ход урока

Организационный момент

Постановка цели урока

Образование и распространение электромагнитных волн
PPTX / 1.37 Мб

Сегодня мы познакомимся с особенностями распространения электромагнитных волн, отметим этапы создания теории электромагнитного поля и экспериментального подтверждения этой теории, остановимся на некоторых биографических данных. Тема сегодняшнего урока: «Образование и распространение электромагнитных волн. Опыты Г. Герца. Скорость распространения, длина и частота электромагнитной волны» (Слайд 1)

Актуализация опорных знаний

Для осуществления целей урока нам необходимо повторить некоторые вопросы:

Что такое волна, в частности механическая волна? (Распространение колебаний частиц вещества в пространстве)

Какие величины характеризуют волну? (длина волны, скорость волны, период колебаний и частота колебаний)

Какая математическая связь между длиной волны и периодом колебаний? (длина

 

волны равна произведению скорости волны и периода колебаний) (Слайд 2)

Изучение нового материала

Слайд 3. Электромагнитная волна во многом схожа с механической волной, но есть и различия. Основное отличие состоит в том, что для распространения этой волны не нужна среда. Электромагнитная волна — результат распространения переменного электрического поля и переменного магнитного полей в пространстве, т.е. электромагнитного поля.

Электромагнитное поле создается ускоренно движущимися заряженными частицами. Его наличие относительно. Это особый вид материи, является совокупностью переменных электрического и магнитного полей.

Электромагнитная волна — распространение электромагнитного поля в пространстве.

Рассмотрим график распространения электромагнитной волны.

Схема распространения электромагнитной волны представлена на рисунке. Необходимо запомнить, что вектора напряженности электрического поля, магнитной индукции и скорости распространения волны взаимно перпендикулярны.

Ханс Кристиан Эрстед (1820 г. ) (Слайд 4) — датский физик, непременный секретарь Датского королевского общества (с 1815 года). С 1806 года — профессор этого университета, с 1829 года одновременно директор Копенгагенской политехнической школы. Работы Эрстеда посвящены электричеству, акустике, молекулярной физике.

В 1820 году он обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку, что привело к возникновению новой области физики — электромагнетизма. Идея взаимосвязи между различными явлениями природы — характерна для научного творчества Эрстеда; в частности он один из первых высказал мысль, что свет представляет собой электромагнитное явление.

Слайд 5. Гениальный ученый Майкл Фарадей был самоучкой. В школе получил только начальное образование, а затем в силу жизненных проблем работал и попутно изучал научно-популярную литературу по физике и химии. В 1821 году Майкл Фарадей узнал об открытии Эрстеда, которое заключалось в том, что электрическое поле создает магнитное поле. После обдумывания этого явления, Фарадей задался целью получить из магнитного поля электрическое поле и в качестве постоянного напоминания он носил в кармане магнит. Через десять лет он претворил свой девиз в жизнь. Превратил магнетизм в электричество: переменное магнитное поле создает переменный электрический ток.

Слайд 6. Ученый-теоретик Джеймс Клерк Максвелл вывел уравнения, которые носят его имя. Эти уравнения говорили о том, что переменные магнитное и электрическое поля создают друг друга. Из этих уравнений следует, что переменное магнитное поле создает вихревое электрическое поле, а оно создает переменное магнитное поле. Кроме того, в его уравнениях была постоянная величина  — это скорость света в вакууме. Т.е. из этой теории следовало, что электромагнитная волна распространяется в пространстве со скоростью света в вакууме. Поистине гениальная работа была оценена многими учеными того времени, а А. Эйнштейн говорил, что самым увлекательным во время его учения была теория Максвелла.

Для подтверждения гипотезы Максвелла о существова­нии электромагнитного поля необходимо было экспери­ментальное открытие электромагнитных волн.

Слайд 7. Еще будучи студентом, Герц защитил докторскую диссертацию на «отлично» и получил звание доктора. Ему было 22 года. Ученый успешно занялся теоретическими исследованиями. Изучая теорию Максвелла, он показал высокие экспериментальные навыки, создал прибор, который называется сегодня антенной, и с помощью передающей и приемной антенн осуществил создание и прием электромагнитной волны и изучил все свойства этих волн. Он понял, что скорость распространения этих волн конечна и равна скорости распространения света в вакууме. После изучения свойств электромагнитных волн он доказал, что они аналогичны свойствам света.

Слайд 8. Для получения электромагнитных волн Герц использовал простое устройство, называемое вибратором Герца. Это устройство представляет собой открытый колебательный контур. То есть разрезанный пополам прямой провод, половины которого заряжали до высокой разности потенциалов. В промежутке, называемом искровым, вспыхивала искра. Точно такой же вибратор на расстоянии 1-2 метра улавливал электромагнитную волну, получавшуюся от искры, и создавал в своем искровом промежутке искру. Только если размер искры в передатчике равен 5-7 мм, то в приемнике ее длина уже десятые доли мм. Рассмотреть такую искру можно только в темном помещении с помощью лупы.

Генрих Герц завершил огромный труд, начатый Фарадеем. Максвелл преобразовал представления Фарадея в математические формулы, а Герц превратил математические образы в видимые и слышимые электромагнитные волны. Слушая радио, просматривая телевизионные передачи, мы должны помнить об этом человеке. Не случайно единица частоты колебаний названа в честь Герца, и совсем не случайно первыми словами, переданными русским   физиком А.С. Поповым с помощью беспроводной связи, были «Генрих Герц», зашифрованные азбукой Морзе.

Измерив частоту ν гармонических колебаний в конту­ре и длину λ электромагнитной волны, Герц определил скорость электромагнитной волны:

v = λ·ν

Значение скорости электромагнитной волны, получен­ной в эксперименте Герца, совпало со значением скорос­ти электромагнитной волны по гипотезе Максвелла. Так представления Фарадея о существовании электрических и магнитных полей как физической реальности получили экспериментальное подтверждение.

Силовые линии электрического и магнитного полей в электромагнитной волне перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению рас­пространения волны.

Слайд 9. Русский учёный Александр Степанович Попов совершенствовал приемную и передающую антенну и вначале была осуществлена связь на расстоянии 250 м, затем на 600 м. И в 1899 году ученый установил радиосвязь на расстоянии 20 км, а в 1901 — на 150 км. В 1900 году радиосвязь помогла провести спасательные работы в Финском заливе.

В 1901 году итальянский инженер Г. Маркони осуществил радиосвязь через Атлантический океан.

Слайд 10. Основные свойства электромагнитных волн:

1.  Источником электромагнитных волн (ЭМВ) служат электрические

заряды, движущиеся с ускорением

2.   ЭМВ могут распространяться не только в веществе, но и в вакууме

3.   ЭМВ является поперечной

4.   Электромагнитные волны в вакууме распространяются со

скоростью света

Свет — электромагнитная волна. Вычисленная на основании гипотезы Максвелла скорость электромагнитной волны совпала с наблюдаемой в опытах скоростью света. Это совпадение позволило предположить, что свет является одним из видов электромагнитных волн.

 

5. Закрепление изученного материала (слайд 11)

1. Что такое электромагнитная волна?

2. Кто создал теорию электромагнитной волны?

3. Кто изучил свойства электромагнитных волн?

Как зависит длина волны от частоты колебания? (обратно пропорционально)

Что произойдет с длиной волны, если период колебания частиц увеличится в 2 раза? (увеличится в 2 раза)

Как изменится частота колебания излучения при переходе волны в более плотную среду? (не изменится)

Что является причиной излучения электромагнитной волны? (заряженные частицы, движущиеся с ускорением)

 

6. Итог урока (слайд 12)

Электромагнитная волна представляет собой распространение в про­странстве с течением времени переменных (вихревых) электрических и маг­нитных полей.

Электромагнитные волны излучаются колеблющимися зарядами, при этом существенно, что скорость движения таких зарядов меняется со временем, т. е. они движутся с ускорением.

Электромагнитное поле излучается заметным образом не только при колебании заряда, но и при любом быстром изме­нении его скорости. Причем интенсивность излучения волны тем больше, чем больше ускорение, с которым движется заряд.

Векторы Е и В в электромагнитной волне перпендикулярны друг другу и перпендикулярны направлению распространения волны. Электромагнитная волна является поперечной.

Электромаг­нитные волны экспериментально получены Герцем.

ЭМВ возникают при ускоренном движении заряженных частиц. 

Скорость распространения ЭМВ вычисляется по формуле: v = λ·ν. (Слайд 13)

 

6. Домашнее задание: §§ 45, 46 (читать), конспект (учить)

электромагнетизм — Почему электромагнитные волны распространяются со скоростью света?

Задай вопрос

спросил 1 год, 3 месяца назад

Изменено 1 год, 3 месяца назад

Просмотрено 1к раз

$\begingroup$

Я хочу доказать, что электромагнитные волны распространяются со скоростью света.

Я бы начал с этого уравнения: —

$$c= \lambda\nu$$

Мне сказали, что этот факт доказывает, что все электромагнитные волны распространяются со скоростью света. Я не понимаю, почему умножение длины волны на частоту дает вам скорость. Возьмем пример и найдем скорость $\gamma$-лучей.

Я не хотел бы использовать приведенную выше формулу, потому что она кажется мне нелогичной.

Вместо этого я бы использовал:-

$$\vec{v}=\frac{\vec{s}}{t}$$

Здесь я бы сделал несколько предположений.

$$\vec{s}=\lambda$$

Но я не могу понять, каким должен быть мой $t$. Но, используя приведенную выше формулу и тот факт, что скорость будет равна скорости света, я могу сказать, что: —

$$t=\lambda c$$

Но проблема в том, что я не хочу использовать вышеуказанное формула или факт.

Так кто-нибудь может доказать, что:-

$c=\лямбда\nu$

А как можно найти скорость света по формуле средней скорости как я написал выше без использования $c=\lambda\nu$ и ЭМ волны распространяются со скоростью света.

Еще одна вещь, как мы можем показать, что электромагнитные волны распространяются со скоростью света, используя факт $c=\lambda\nu$.

• электромагнетизм
• электромагнитное излучение
• скорость света

$\endgroup$

7

$\begingroup$

Короче говоря, электромагнитные волны распространяются со скоростью света, потому что $c\equiv\frac{1}{\sqrt{\mu_0\varepsilon_0}}$. Эта величина получается из волнового уравнения, полученного путем объединения закона индукции Фарадея и закона замыкания Ампера. Если вы хотите узнать больше, вы можете прочитать эту страницу Википедии.

Однако, если вам интересно почему в другом смысле, то учтите, что свет и ЭМ волны это одно и то же, поэтому по определению мы можем назвать скорость распространения ЭМ волн скоростью света.

$\endgroup$

1

$\begingroup$

$c = \lambda f$ — хороший способ измерить скорость света и узнать, с какой скоростью он движется. Но вопрос о том, почему свет должен двигаться с такой скоростью или с любой заданной скоростью, является более глубоким вопросом.

Вы на правильном пути с $c = v = s/t$ и $s = \lambda$.

Свет — это волна, что-то легкое колеблется в воде. Водяные волны имеют гребни и впадины. ЭМ-волны имеют поля E с восходящим максимумом и нисходящим максимумом. В обоих случаях они продвигаются вперед.

Если вы будете стоять на месте и смотреть, как пролетают гребни, вы можете сосчитать их число в секунду. Это частота, $f = \nu/2 \pi$. Если вы видите, что $f$ гребней проходят за $1$ с, значит, время перехода волны от одного гребня к другому (длина волны 1 или $\lambda$) составляет $1/f$.

Итак,

$$c = s/t = \frac{\lambda}{1/f} = \lambda f$$

---

Это не доказательство того, что свет должен двигаться с принципиально важной скоростью. Это работает для всех видов волн, которые движутся с разными скоростями.

Чтобы понять, почему скорость света всегда должна быть одинаковой и почему это так важно для физики, см. Знаем ли мы, почему в нашей Вселенной существует ограничение скорости?. Как видите, многие люди ответили с разных точек зрения и на разных уровнях сложности.

$\endgroup$

5

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Разве «скорость света» не должна быть на самом деле «скоростью электромагнитных волн»?

спросил 4 года 3 месяца назад

Изменено 4 года, 2 месяца назад

Просмотрено 3к раз

$\begingroup$

Поскольку все электромагнитные волны распространяются со скоростью света… не должно ли это название быть «Скорость электромагнитной волны»?

• видимый свет
• электромагнитное излучение
• скорость света
• терминология

$\endgroup$

8

$\begingroup$

Скорость света является геометрическим свойством плоского пространства-времени. См. Что особенного в скорости света в вакууме? а также Второй постулат специальной теории относительности, чтобы узнать больше об этом. Любой безмассовый объект обязательно движется с этой скоростью, поэтому это относится не только к электромагнитному излучению, но и к гравитационным волнам.

Описание $c$ как скорости света во многом историческое, поскольку свет стал пониматься как электромагнитное излучение только после работы Максвелла, и, конечно, теории гравитационных волн пришлось ждать до Эйнштейна. Тем не менее, описание совершенно точное, поскольку скорость света действительно равна $c$, а описание является одновременно более кратким и элегантным, чем 9.0021 скорость распространения любого безмассового объекта .

$\endgroup$

$\begingroup$

Как экспериментатор, это зависит от вашего детектора! Все, что освещает ваш детектор, — свет. Иногда этим детектором является орлиный глаз или специальный рыбий глаз, который может видеть ультрафиолетовый свет.

Иногда человеческий глаз воспринимает видимый свет А иногда ночная камера для инфракрасного света или радар, чтобы увидеть глубину космоса с помощью радиочастотного света. Или, как упоминали другие, гравитационная волна, которая освещает и LIGO.

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Термин «скорость света» означает скорость электромагнитного излучения в пространстве, свободном от материи и других ненулевых точечных полей, также называемых квантово-электродинамическим (КЭД) вакуумом. Это также максимальная скорость энергомассообмена в инерциальной системе отсчета. С 1983 года было определено, что оно имеет точное значение c = 299792458 м/с. Как упомянул Джон Ренни, термин «скорость света» является историческим пережитком, который приобретает более богатое значение в современных теориях.

$\endgroup$

$\begingroup$

Конечно, Джон Ренни прав, но я хотел бы кое-что добавить.

1. классическая ЭМ волна состоит из стада фотонов, а КМ описание отлично работает вместе с классическим

2. фотоны всегда движутся со скоростью c в вакууме при локальном измерении

3. скорость электромагнитных волн c в вакууме при локальном измерении

4. ЭМ-волны имеют скорость в более плотных средах меньше с, потому что волновой фронт замедляется, но отдельные фотоны по-прежнему движутся со скоростью с, потому что они всегда перемещаются в вакууме между атомами в материале

5. поэтому исторически это называется скорость света

6. гравитационные волны распространяются с той же скоростью c в вакууме при локальном измерении

7. все, что не имеет массы покоя в соответствии с СТО, всегда будет двигаться с этой скоростью c в вакууме при локальном измерении

8. есть и другие частицы, такие как глюон, которые не имеют массы покоя и должны двигаться с этой скоростью, но они находятся в заключении

Теоретические глюоны движутся с одинаковой скоростью c.