师：同学们大家好！上一节课，我们学习了从古到今的信息记录以及传递方式。从狼烟烽火到电话的发明，人类信息的传递进入了一个崭新的时代。不过，电话传递信息必须在信息的收发者之间架设电线，这样一来，满世界都会布满电线。有没有一种更为方便的信息传递方式呢？像手机与手机之间并没有导线连接，笔记本电脑、蓝牙耳机和手机一样都没有电线，它们之间是如何进行信息传递的呢？要实现无线上网，家里必须要有个路由器，大家知道路由器的作用是什么吗？我们平时说手机没有信号了，这个信号指的是什么信号？2022 年 10 月 12 日，天宫课堂第三课开始，宇航员远在太空，他们的声音以及授课的内容是依靠什么传递回地球的呢？今天我们要介绍一种比电流更为方便的信息载体——电磁波。
也许大家没听说过电磁波，但可能听说过X光片、红外遥控、紫外杀菌、微波通信和无线电收音机，这些都与电磁波有关。电磁波的种类很多，它包括伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。大家知道这些电磁波在生活中有哪些应用吗？比如伽马射线，可能大家没听过，但听说过放疗吧？在医学上，我们可以利用伽马射线给脑部患有肿瘤的病人做手术。伽马射线是放射性物质的原子核中释放出来的一种射线，具有很高的能量，能够杀死癌细胞，这就是我们常说的放疗。
同学们对X射线应该比较熟悉，常听说有人骨折了，要到医院去拍片子，用的就是X光。它具有很高的穿透能力，做CT、磁共振也是利用它。X光在工业上还可以探测金属内部有无缺陷。紫外线是我们比较熟悉的一种射线，阳光中就含有紫外线，能将我们的皮肤晒黑或者晒伤。它还有很强的荧光效应和杀菌消毒作用。医院的病房和手术室常利用紫外线来消毒，利用紫外线还可以治疗皮肤病、硬骨病等等。黑光灯能够放射出人看不见的紫外线，对农业害虫具有很大的杀伤力。红外线具有热效应，任何生命体都在向外辐射红外线，包括同学们自己。疫情期间我们每天都要用到额温枪，大家知道额温枪的工作原理吗？额温枪能够接收到来自人体的红外线，从而测出我们的体温。夜视仪也能够接收到红外线。电视机、空调的遥控器发射的都是红外线。微波和无线电波，在生活、生产、军事上有着广泛的应用。我们的电视、广播、手机信号的传递是利用电磁波，雷达设备向外发射电磁波，利用反射回来的电磁波获取目标物体的相关信息。刚才我们大致介绍了几种电磁波的应用，大家知道电磁波是如何产生的吗？还记得奥斯特的实验吗？这个实验说明了什么？
生：通电导线周围存在磁场。
师：对，通电导线周围存在磁场。那么电磁波肯定与电和磁有关。通电导线周围存在磁场，通电导线周围有没有电磁波呢？电流周围的磁场可以通过小磁针来检测。用什么可以检测到电磁波呢？我们先来看一个实验，希望大家从实验中寻找以上问题的答案。
将石头扔进平静的水面，振动会产生水波，弹琴时琴弦的振动在空气中形成声波。那么我们熟悉的电磁波是怎么产生的呢？在实验中我们需要用到以下实验器材：收音机、钢尺、导线、灯泡、电池。打开收音机开关，调至MW波段，让收音机处在没有电台的位置。这时我们听到收音机里只有滋滋的声音。将电路的一端与钢尺相连，另一端在钢尺上滑动，这样就会产生连续的电流。仔细收听收音机的声音。
继续让收音机处在没有电台的位置，我们在钢尺上隔一小段距离贴上一段胶带，将电路另一端在有胶块的钢尺上滑动，这样就会产生时断时续的电流。仔细收听收音机的声音。
通过这两次实验，大家观察到了什么现象？
生：恒定的电流不能产生电磁波，而时断时续的电流能够产生电磁波。
师：非常好，时断时续的电流也就是变化的电流，所以我们可以得出这样的结论：变化的电流能够产生电磁波。声波、水波、电磁波都是一种波，我们常用波速、波长和频率来描述波的特征。波速也就是波的传播速度，它的单位与速度的单位一样，都是米每秒。比如我们熟悉的声波在空气中的传播速度是340米每秒，大家想一想，电磁波的传播速度应该是多少呢？大胆地猜测一下。
生：既然光是一种电磁波，那么电磁波的传播速度是不是与光速相同呢？
师：说得很好，电磁波的传播速度就等于光速，等于3×10?米每秒。我们知道声音的传播是需要介质的，电磁波的传播需要介质吗？
生：既然光也是电磁波，光能在真空中传播，电磁波应该也能够在真空中传播。
师：是这样的吗？你如何证明你的猜想呢？下面大家来观看一个实验，看一看与你的猜想是不是一致呢。
（实验展示：随着空气逐渐越来越少，声音也越来越小。当把真空罩中的空气抽完之后，拨打手机，手机依然能够接收到电磁波的信号。）
师：从刚才的实验我们看出，电磁波可以在真空中传播，它的传播不需要介质。在一列水波中有凸起的部分，也有凹下去的部分，我们将凸起的部分叫做波峰，凹下去的部分叫做波谷。相邻两个波峰或者波谷之间的距离叫做一个波长，波长的单位与长度的单位一致，都是米，波长用字母λ来表示。在声波中空气振动时疏密程度不同，相邻两个疏部或者密部之间的距离也是一个波长。
同学们，频率这个概念大家应该不陌生，在声波中我们就学过。回忆一下，频率在声波中是怎样定义的？
生：它是指声源每秒振动的次数。
师：对，在电磁波中我们可以这样定义，它是波周期性变化的次数与时间的比值，也就是1秒钟波发生的周期性变化的次数。频率可以用字母ν来表示，它的单位依然是赫兹，常用单位有千赫、兆赫以及吉赫。1千赫等于103赫兹，1兆赫等于10?赫兹，1吉赫等于10?赫兹。我们在波传播方向上的某一点，一秒钟有多少个波峰或者波谷通过该点，波的频率就是多少。比如一秒钟如果通过10个波峰或者波谷，波的频率就是10赫兹。波向前传播一个波长，就像人向前走一步一样。假如大人每步走0.5米，每秒向前走4步，那么大人的步行速度是多少呢？