《2015名师导学物理一轮课件 第十二章 光 电磁波与相对论12.4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015名师导学物理一轮课件 第十二章 光 电磁波与相对论12.4（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第 4节 电磁波与相对论 一、电磁场与电磁波 1 19 世纪 60 年代， _ _ _ 预言了电磁波的存在，并认为光是一种 _ _ _ ，此后赫兹证实了电磁波的存在 2 麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生 _ _ _ ，变化的电场能够在周围空间产生 _ _ _ 3 电磁场：变化的 _ _ _ 产生电场，变化的_ _ _ 产生磁场，周期性变化的电场和 _ _ _的磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是 _ _ _ 麦克斯韦 电磁波 电场 磁场 磁场 电场 周期性变化 电磁场 4. 电磁波 (1) 形成：周期性 _ _ _ 和周期性 _ _ _ 从产生的区域由近及远地
2、向周围空间传播出去，就形成了 _ _ _ (2) 特点 电磁波在真空 中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向_ _ _ ，因此电磁波是 _ _ _ 电磁波的传播 _ _ _ 介质，在真空中也能传播在真空中的波速为 c _ _ _ m/s. 波速波长和频率的关系： _ _ _ 变化的电场 变化的磁场 电磁波 垂直 横波 不需要 108 c f 特别提醒： 电磁波不同于机械波，机械波传播必须有介质，而电磁波传播不需介质，机械波的波速仅取决于介质，而电磁波的波速与介质及波的频率 均有关系 (3) 发射和接收 为有效发射电磁波，振荡电路必须有足够高的频率，并且是开放的；要
3、利用电磁波传递信号需要对电磁波进行调制，调制有 _ _ _ 和 _ _ _ 两种方法 接收电磁波时，先要调谐使 _ _ _ 产生电谐振，再通过检波 “ 检 ” 出高频电流中所携带的信号 (4) 电磁波的应用：广播、电视、雷达、无线通信等 调幅 调频 接收电路 (5)电磁波谱 电磁波谱 特性 应用 真空中波长 递变规律 无线电波 容易发生衍射 通信和广 播 大于 1 外线 热效应 红外线遥 感 小于 1 于 700 见光 引起视 觉 照明等 700 紫外线 化学效应、荧光效应、能杀菌 灭菌消毒、防伪 5 70 穿透能 力强 医用透视、 安检 射线 穿透能力很强 工业探伤、医用治疗 小于 0 01
4、 、相对论简介 1 狭义相对论的两个基本假设 (1) 狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是 _ _ _ (2) 光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是 _ _ _ 2. 空间与时间的相对性 (1) 长度的相对性： l 一条沿自身长度方向运动的杆，其长度 ( l ) 总比杆静止时的长度 ( _ _ _ 相同的 相同的 小 (2) 时间的相对性： t 1 中 是与高速列车相对 _ _ _ 的观察者测得的两事件的时间间隔， t 是地面上观察者观察到的两事件的 _ _ _ 3. 相对论质量： m _ _ _ ， m 为物体以速度 v 运动时的 _ _ _ ，由公式可以看出
5、随 v 的增加，物体的质量 _ _ _ 4. 质能方程： E _ _ _ 公式中 m 为物体的质量， E 为它具有的能量 静止 时间间隔 质量 质量 增大 题型一：对麦克斯韦电磁场理论的理解 例 1 关于电磁场理论，下列说法正确的是 ( ) A 电场 一定产生磁场，磁场一定产生电场 B 变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场 C 均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 D 周期性变化的电场一定产生周期性变化的磁场 【解析】 变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，稳定的电场不产生磁场，稳定的磁场不产生电场，故 A 错误；均匀变化的电场产生稳定的 磁场，均匀变化的磁场产生稳定的
6、电场，故 B 、 C 错误；周期性变化的电场一定产生周期性变化的磁场，故 D 正确 【 答案 】 D 【方法与知识感悟】 对麦克斯韦电磁场理论的理解 题型二：电磁波波谱分析及应用 例 2 下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上 (1) X 光机， _ (2) 紫外线灯， _ (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 D X 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，易发生衍
7、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 题型三：狭义相对论 例 3 (2013 江苏 ) 如图所示，两艘飞船 A 、 B 沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为 v
8、( v 接近光速 c ) 地面上测得它们相距为 L, 则 A 测 得两飞船间的距离_( 选填 “ 大于 ” 、 “ 等于 ” 或 “ 小于 ” ) L . 当B 向 A 发出一光信号， A 测得该信号的速度为_ 【解析】 两飞船相对于观察者运动时，其尺寸会变小，而 B 飞船相对 A 飞船静止，测得距离不变，故填“ 大于 ” 光速对任何参考系均不变，故填 “ 光速 ” ( 或 “ c ” ) 【 答案 】 大于 c(或光速 ) 1 (1) 麦克斯韦电磁理论的内容是： _ _ _ (2) 电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是 _ _ _ 的，并和该处电磁波的传播方向_ _ _ ，这说明
9、电磁波是 _ _ _ 波 (3) 目前雷达发射的电磁波频率多在 200 1 000 范围内，请回答下列问题 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？ 变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场 垂直 垂直 横 【解析】 (1) 麦克斯韦电磁理论的内容是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场 (2) 电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是垂直的，并和该处电磁波的传播方向垂直，这说明电磁波是横波 ( 3 ) 由 v f 可得： 1 108200 106m 1 . 5 m ， 2 1081 000 106m 0.3 m ，故雷达发射的电磁波波长范围为
10、 0.3 m 1.5 m. 电磁波测距的原理就是通过发射和接收的时间间隔来确定距离，所以可根据 x 12定和目标间的距离 2 ( 多选 ) 下列说法正确的是 ( ) A 无线电波没有偏振现象 B 测定某恒星特定元素发出的光的频率，对比地球上该元素的发光 频率，可以推算该恒星远离地球的速度 C 相对论认为真空中的光速在不同惯性参考系中是不相同的 D 狭义相对论原理指 出，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 【解析】 无线电波属于横波，有偏振现象， A 项错误；根据多普勒效应，当观察者和波源的距离发生变化时，观察者接收到的波的频率将发生变化，所以根据某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上
11、该元素的发光频率，可以推算该恒星远离地球的速度， 对论认为：在不同惯性参考系中，光速是不变的，一切物理规律 都是相同的， C 错、 D 对 3 下列说法正确的是 ( ) A 根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场 B 为了从高频电流中取出所携带的声音信号就要进行解调 C 无论振荡电路的振荡频率高低，都能有效地发射电磁波 D 只要有电场和磁场，就能产生电磁波 B 【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论可知，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，所以 A 选项错误；为了从高频电流中取出所携带的声音信号就要 进行解调，所以 B 选项正确；只有当振荡电路的振荡频率足够高时，才能有效
12、地发射电磁波， C 选项错误；若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场、磁场都均匀变化均不能产生电磁波， D 选项错误 【巩固基础】 1 下列说法正确的是 ( ) A 各种波均会发生偏振现象 B 用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹 C 声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度 D 电磁波按波长由长到短的顺序是：红外线、无线电波、 射线、紫外线 B 2 磁场的磁感应强度 B 随时间 t 变化的四种情况如图所示，其中能产生电场的有 _ _ _ 图示的磁场，能产生持续电磁波的有 _ _ _ 图示的磁场 【解析】 根据麦克斯韦电磁场理 论，有如下分析：A 图的磁场是恒定的，
13、不能产生新的电场，更不能产生电磁波； B 图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波； 产生恒定的电场，而恒定的电场不能再产生磁场，不能产生电磁场，因此不能产生持续的电磁波； D 图所示磁场是周期性变化的，能产生周期性变化的电场，能产生电磁波 3 电磁波包含了 射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到 短的排列顺序是 ( ) A 无线电波、红外线、紫外线、 射线 B 红外线、无线电波、 射线、紫外线 C 射线、红外线、紫外线、无线电波 D 紫外线、无线电波、 射线、红外线 【解析】 在电磁波家族中，按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X 射线、 射线等，所以 A 项对 A 4 ( 多选 ) 下列说法正确的是 ( ) A 爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设是：在不同的惯性参考系中物理规律不同，在不同的惯 性参考系中真空
