《物理第十三章思维导图》
一、绪论：电磁波
1. 电磁波的产生
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1.1 产生条件： 加速运动的电荷或交变电流
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1.1.1 加速运动：包括速度大小变化和速度方向变化
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1.1.2 交变电流：频率随时间变化的电流，产生变化的电场和磁场，互相激发形成电磁波
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1.2 麦克斯韦电磁场理论核心内容：
- 1.2.1 变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。
- 1.2.2 交变电场和交变磁场可以相互激发，以一定速度在空间传播，形成电磁波。
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1.3 产生装置：
- 1.3.1 振荡电路：由电感（L）和电容（C）组成的电路
- 1.3.2 振荡电流：周期性变化的电流，频率取决于电路的固有频率
2. 电磁波的特性
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2.1 电磁波的传播：
- 2.1.1 电磁波是一种波，具有波的特性。
- 2.1.2 电磁波是横波，电场和磁场方向相互垂直，且都与传播方向垂直。
- 2.1.3 电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。
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2.2 电磁波的速度：
- 2.2.1 在真空中，电磁波的速度等于光速，c ≈ 3.0 × 10^8 m/s。
- 2.2.2 电磁波在不同介质中的传播速度不同。
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2.3 电磁波的波长、频率和速度关系：
- 2.3.1 c = λf (c:波速, λ:波长, f:频率)
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2.4 电磁波的能量：
- 2.4.1 电磁波具有能量，可以传递能量。
- 2.4.2 电磁波的能量密度与电场强度和磁场强度的平方成正比。
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2.5 电磁波的衍射、干涉和偏振
- 2.5.1 衍射：电磁波能绕过障碍物继续传播的现象，波长越长，衍射现象越明显。
- 2.5.2 干涉：两列或多列电磁波相遇时，某些区域电场强度和磁场强度加强，某些区域减弱的现象。
- 2.5.3 偏振：横波振动方向与传播方向垂直，若电磁波的电场或磁场方向固定在某一方向上，就称为偏振光。只有横波才能发生偏振现象。
3. 电磁波谱
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3.1 定义： 电磁波按波长或频率顺序排列的图谱。
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3.2 分类：
- 3.2.1 无线电波：波长最长，频率最低，用于无线电通信。
- 3.2.2 微波：波长介于无线电波和红外线之间，用于微波炉、雷达等。
- 3.2.3 红外线：波长介于微波和可见光之间，具有热效应。
- 3.2.4 可见光：人眼可以感知的电磁波，波长范围约为 400 nm 到 760 nm。
- 3.2.5 紫外线：波长介于可见光和 X 射线之间，具有化学效应。
- 3.2.6 X 射线：波长介于紫外线和 γ 射线之间，具有很强的穿透能力，用于医疗诊断。
- 3.2.7 γ 射线：波长最短，频率最高，具有很强的穿透能力，由原子核反应产生，用于治疗癌症。
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3.3 电磁波谱的特点：
- 3.3.1 所有电磁波都具有相同的传播速度。
- 3.3.2 不同频率的电磁波具有不同的特性和应用。
二、电磁波的应用
1. 无线电通信
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1.1 原理： 利用无线电波传递信息。
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1.2 过程：
- 1.2.1 调制：将音频信号加载到高频载波上。
- 1.2.2 发射：通过天线将调制后的电磁波发射出去。
- 1.2.3 接收：接收天线接收电磁波信号。
- 1.2.4 解调：从接收到的电磁波中提取音频信号。
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1.3 应用： 无线电广播、电视、移动通信等。
2. 光纤通信
- 2.1 原理： 利用光在光导纤维中进行全反射来传递信息。
- 2.2 特点： 传输容量大、损耗小、抗干扰能力强。
- 2.3 应用： 长途通信、网络通信等。
3. 雷达
- 3.1 原理： 利用电磁波的反射来探测目标的位置和速度。
- 3.2 应用： 军事、气象、交通等。
4. 电磁波与健康
* 4.1 电磁辐射的影响
* 4.1.1 低频电磁场：家用电器，高压线，长期接触可能影响健康，但通常影响较小。
* 4.1.2 高频电磁波：手机，微波炉，可能引起组织升温，长期大剂量暴露可能造成损害。
* 4.2 防护措施
* 4.2.1 保持距离：远离强电磁辐射源。
* 4.2.2 使用防护设备：电磁屏蔽服等。