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1、走向高考 物理,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 高考总复习,机械振动与机械波 光 电磁波与相对论,第十二章,第4讲 电磁波与相对论,第十二章,1掌握麦克斯韦电磁场理论,知道电磁波是横波。 2了解电磁波的产生、传播、发射和接收,熟记电磁波谱。 3了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论。,1变化的磁场产生电场。 2变化的电场产生磁场。 3电磁场:变化的电场和磁场总是互相联系的,形成一个不可分离的统一的场,这就是_。,麦克斯韦电磁场理论,电磁场,电磁波,1产生:变化的电场和_磁场总是交替产生,由发生区域向周围空间传播开去,就形成_。 2特点 (1)电磁波的传播不需要_,但可以在介质中传播。
2、(2)如下图所示,在电磁波中每处的电场强度和磁感应强度的方向总是垂直的,并且都跟电磁波的传播方向垂直,所以电磁波是_。,变化的,电磁波,介质,横波,(3)电磁波的波速等于光速,实际上,光就是特定频率范围内的电磁波。,无线电波的发射和接收,1基本概念:无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波。无线电波的波长从_。根据波长(或频率),通常将无线电波分成几个波段,每个波段的无线电波分别有不同的用途。,几毫米到几十千米,2无线电波的发射 无线电波的发射必须采用开放电路,如图甲所示,开放电路由振荡器、_、天线、_等几部分组成。 在发射用于通信等无线电波时,必须让电磁波随各种信号而改变,这一过程叫调制。使高频
3、振荡的振幅随信号而改变叫做调幅,使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频。,互感线圈,地线,3无线电波的接收 无线电波的接收必须采用调谐电路,如图乙所示,调谐电路由可变电容器、_、天线、地线等几部分组成。 当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路产生的振荡电流最强,这种现象叫电谐振。使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。另外,要还原为原始的信号,还必须有检波等解调过程。,电感线圈,1电磁波按波长由大到小的顺序为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。 2不同电磁波产生机理不同:无线电波由振荡电路中自由电子的周期性运动产生;可见光由原子的外层电子受激后产生;X射线由原子的内
4、层电子受激后产生;射线是原子核受到激发后产生的。 3不同电磁波的特性不同:无线电波易发生干涉和衍射。红外线有显著热作用;可见光可引起视觉反应;紫外线有显著的化学作用;X射线的穿透能力很强;射线的穿透能力更强。,电磁波谱,4各种电磁波的产生机理及性质,1时间的相对性 (1)同时的相对性:在一个惯性参考系中“同时”发生的两个事件,在另一个惯性参考系中可能是不同时的,即同时是相对的。 (2)时间间隔的相对性:当从地面观察以速度v前进的火车时,车上的时间进程变慢了,不仅时间变慢了,物理、化学过程和生命的过程都变慢了,这称为时间膨胀。 关系式为:_,相对论,2空间的相对性 长度的相对性:相对地面以速度v
5、运动的物体,从地面上看,沿着运动方向上的长度变短了,速度越大,变短的越多。 关系式为:_,(5)使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制。( ) (6)接收电路产生电谐振的过程叫作调幅。 ( ) (7)解调是调制的逆过程。( ) 答案:(1) (2) (3) 电磁波可以脱离“波源”而独立存在。 (4) (5) (6) 接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。 (7),答案:D 解析:根据麦克斯韦的电磁场理论,只有变化的电场才能产生磁场,均匀变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场。分析可知,D正确。,答案:B 解析:要产生电磁波,必须要有变化的磁场与变化的电场,即电磁场,电磁场在介质中
6、传播产生电磁波,A错误。通过电磁波可以实现各种通信,B正确。“B超”是利用了超声波的反射原理,C错误。车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用X射线实现成像的,D错误。,答案:BCD 解析:要有效发射电磁波必须采取高频开放电路,故A错B正确;根据电谐振原理,C正确;接收电磁波中携带的信号,必须要检波,D对。,1电磁波与机械波的区别,电磁波,(2)目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内。请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题。 雷达发射电磁波的波长范围是多少? 能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离? 解析:(1)如果电场(或磁场)是均匀变化的,产生的磁
7、场(或电场)是恒定的,不能产生新的电场(磁场),因而不能产生电磁波,A正确,C错误;电磁波的传播速度跟介质有关,频率由波源决定,同一频率的电磁波在不同介质中波长不等,由vf知不同介质中波的传播速度不同,B错误;电磁波在同种均匀介质中才能沿直线传播,D错误。,名师归纳:电(磁)场的产生 变化的电场周围可以产生磁场,但此磁场可能稳定也可能变化,如果电场是均匀变化的,所产生的磁场将稳定不变(此磁场不会再产生电场),所以我们可以说“变化的电场产生磁场”,但不能说“变化的电场产生变化的磁场”。,答案:C,解析:电磁波在真空和介质中都可以传播,A错;均匀变化的电场不会产生电磁波,B错;做变速运动的电荷,形
8、成变化的磁场,如果电荷的运动满足一定的条件,则变化的磁场可以产生变化的电场,从而产生电磁波,C正确;麦克斯韦只是预言了电磁波的存在,赫兹第一次用实验证明了电磁波的存在,D错。,1红外线辐射的应用 所谓热辐射,主要就是指红外线辐射。红外线在生产和军事上有着重要应用。例如用红外线烘干油漆,干得快、质量好;由于坦克、舰艇、人体等一切物体都在不停地发射红外线,并且不同的物体所辐射的红外线,其波长和强度不同,故在夜间或浓雾天气可通过红外线探测器来接收信号,并用电子仪器对接收到的信号进行处理,或用对红外线敏感的照相底片进行远距离摄影和高空摄影,就可察知物体的形状和特征。,电磁波谱,这种技术称为红外线遥感。
9、利用遥感技术可在飞机或卫星上勘测地形、地貌,监测森林火情和环境污染,预报台风、寒潮,寻找水源或地热等。此外,根据物质对红外线的吸收情况,可以研究物质的分子结构。 2可见光 在电磁波谱中,可见光只占很小的波段,即波长范围在400760nm之间,这些电磁波能使人眼产生视觉。人眼所看见的不同颜色的光,实际上是不同波长的电磁波,白光则是各种颜色(红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫)的可见光的混合。波长最长的可见光是红光(630760nm),波长最短的光是紫光(400430nm)。,3紫外线 在医疗上有其应用;许多昆虫对紫外线特别敏感,可用紫外灯来诱捕害虫;紫外线还会引起强烈的化学作用,使照相底片感光。另一方面
10、,波长为290320nm的紫外线,对生命有害。臭氧对太阳辐射的紫外线的吸收能力极强,有95%以上可被它吸收。臭氧层在地球上方1050km之间,它是地球生物的保护伞。 (1)紫外线具有化学作用,可利用紫外线杀菌消毒。 (2)紫外线有显著的生理作用,能促进人体对钙的吸收,改善人的身体健康。 (3)紫外线具有荧光作用,可以用来设计防伪措施。,4伦琴射线 X射线又称伦琴射线(欲称X光),是波长比紫外线更短的电磁波。它一般是由伦琴射线管产生的,也可由高速电子流轰击金属靶产生,它是由原子中的内层电子发射的。X射线具有很强的穿透能力,能使照相底片感光、使荧光屏发光。这种性质,在医疗上广泛用于透视和病理检查;
11、工业上可作为工业探伤等无损检测的必要手段。由于X射线的波长与晶体中原子间距的线度相当,也常被用来分析晶体结构。,5射线 射线是一种比X射线波长更短的电磁波。它的波长在0.3nm以下。它来自宇宙射线或是由某些放射性元素在衰变过程中放射出来的。射线的能量极高,穿透能力比X射线更强,也可用于金属探伤等。通过对射线的研究,还可帮助了解原子核的结构。此外,原子武器爆炸时,有大量射线放出。,(3)理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用_。 A光的全反射 B紫外线具有很强的荧光作用 C紫外线具有杀菌消毒作用 DX射线的很强的贯穿力 E红外线具有显著的热效应 F红外线波长较长,易发
12、生衍射,解析:(1)X光机是用来透视人的体内器官的,因此需要具有较强穿透力的电磁波,但又不能对人体造成太大的伤害,因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线,选择D。 (2)紫外线灯主要是用来杀菌的,因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用,因此选择C。 (3)“神灯”又称红外线灯,主要是用于促进局部血液循环,它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热,血液循环加快因此选择E。 答案:(1)D (2)C (3)E,答案:B,解析:任何物体都在向外辐射红外线,温度越高辐射越强,导弹发射、汽车行驶时发动机温度很高,会辐射出强烈的红外线。车队离开后,空气中的热还没有马上散发掉,遥感照
13、相机还能探测到车队刚刚走过的轨迹。,1对“同时”的相对性的理解 (1)经典的时空观:在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察也是同时的。 (2)相对论的时空观:“同时”具有相对性,即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察就不一定是同时发生的。,对狭义相对论的理解,(2)参考系O相对于参考系O以速度v向右运动,人看到的光速应是多少? (3)参考系O相对于参考系O以速度v向左运动,人看到的光速又是多少? 解析:根据狭义相对论的一个基本假设:光速不变原理,可知光速是不变的,都应是c。 答案:(1)c (2)c (3)c,答案:D 解析:根据光速不变原理可知:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,故D正确。,