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1、 第三章第三章 电磁波电磁波 相对论简介相对论简介 第三章第三章 电磁波电磁波 相对论简介相对论简介基基础础梳梳理理自自学学导导引引一、电磁场和电磁波一、电磁场和电磁波1麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论(1)理论内容：理论内容：变化的磁场产生电场；变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场(2)电磁场：变化的磁场产生电场，变电磁场：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和变化的电场产生磁场，变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场不可分离的统一体，这就是电磁场(2)电电磁磁波波的的产产生生：_由由
2、近近及及远地向周围传播形成电磁波远地向周围传播形成电磁波电磁场电磁场(3)特特 点点 ： 电电 磁磁 波波 传传 播播 不不 需需 要要_,在在真真空空传传播播的的速速度度最最大大c3108 m/s.电磁波是电磁波是_电磁波能产生干涉、衍射、反射和电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象折射等现象介质介质横波横波(4)电磁波的发射电磁波的发射发发射射条条件件：足足够够高高的的_和和_调制分类：调幅和调频调制分类：调幅和调频频率频率开放电路开放电路(5)电磁波的接收电磁波的接收调调谐谐：使使接接收收电电路路产产生生_的过程的过程解解 调调 ： 使使 声声 音音 或或 图图 象象 信信 号号 从从
3、_中还原出来的过程中还原出来的过程电谐振电谐振高频电流高频电流3电磁波谱电磁波谱电磁电磁波谱波谱特性特性应用应用真空中真空中波长波长/m频率频率/Hz递变递变规律规律无线无线电波电波波动性波动性强，易强，易发生衍发生衍射射无线无线电技电技术术10331011电磁电磁波谱波谱特性特性应用应用真空中真空中波长波长/m频率频率/Hz递变递变规律规律红外红外线线热效热效应应红外线红外线遥感遥感10310710111015可见可见光光引起引起视觉视觉照明、照明、摄影摄影1071015电磁电磁波谱波谱特性特性应用应用真空中真空中波长波长/m频率频率/Hz递变递变规律规律紫外紫外线线化学效应、化学效应、荧光
4、效应、荧光效应、能杀菌能杀菌医用医用消毒、消毒、防伪防伪10710910151017X射射线线贯穿贯穿性强性强检查、检查、医用医用透视透视108101110161019电磁电磁波谱波谱特性特性应用应用真空中真空中波长波长/m频率频率/Hz递变递变规律规律射射线线贯穿贯穿本领本领最强最强工业探工业探伤、医伤、医用用治疗治疗10111019二、狭义相对论简介二、狭义相对论简介1狭义相对论的两个基本假设狭义相对论的两个基本假设(1)在在不不同同的的惯惯性性参参考考系系中中，一一切切物物理理规律都是相同的规律都是相同的(2)在不同的惯性参考系中，真空中的在不同的惯性参考系中，真空中的光速都是相同的光速
5、都是相同的mc2要点透析直击高考要点透析直击高考一、麦克斯韦电磁场理论一、麦克斯韦电磁场理论1.变化的磁场产生感生电场变化的磁场产生感生电场变化的磁场产生电场包含三点内容：变化的磁场产生电场包含三点内容：(1)均匀变化的磁场产生恒定电场均匀变化的磁场产生恒定电场(2)非均匀变化的磁场产生变化的电场非均匀变化的磁场产生变化的电场(3)振荡的磁场产生同频率振荡的电场振荡的磁场产生同频率振荡的电场特别提醒：特别提醒：(1)感生电场与静电场不同感生电场与静电场不同, ,它它的电场线是闭合的的电场线是闭合的, ,而也叫涡旋电场而也叫涡旋电场, ,它它的存在与空间有无导体或者有无闭合电的存在与空间有无导体
6、或者有无闭合电路无关路无关. .(2)变化的磁场所产生的感生电场的方向变化的磁场所产生的感生电场的方向可以利用楞次定律来判定可以利用楞次定律来判定. .2变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场包含三点内容：变化的电场产生磁场包含三点内容：(1)均匀变化的电场产生恒定磁场均匀变化的电场产生恒定磁场(2)非均匀变化的电场产生变化的磁场非均匀变化的电场产生变化的磁场(3)振荡的电场产生同频率振荡的磁场振荡的电场产生同频率振荡的磁场即时应用即时应用1某电路中电场随时间变化的图象如图某电路中电场随时间变化的图象如图31所示，能发射电磁波的电场是所示，能发射电磁波的电场是()图图31解析：
7、选解析：选D.由麦克斯韦电磁场理论知道由麦克斯韦电磁场理论知道,变化的电场可产生磁场，产生的磁场的变化的电场可产生磁场，产生的磁场的性质是由电场的变化情况决定的均匀性质是由电场的变化情况决定的均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡的电场化的电场产生变化的磁场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场，图产生同频率振荡的磁场，图A中电场不随中电场不随时间变化，不会产生磁场时间变化，不会产生磁场图图B和图和图C中电场都随时间均匀变化，中电场都随时间均匀变化，在周围空间产生稳定的磁场，这个磁在周围空间产生稳定的磁场，这个磁场不能再激发电场，所以不能
8、激起电场不能再激发电场，所以不能激起电磁波图磁波图D中电场随时间不均匀地变中电场随时间不均匀地变化，能在周围空间产生变化的磁场，化，能在周围空间产生变化的磁场，而此磁场的变化也是不均匀的，而此磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电一个不可分割的统一体，即形成电磁场，才能发射电磁波所以磁场，才能发射电磁波所以D正正确确二、电磁波与机械波的区别二、电磁波与机械波的区别机械波机械波电磁波电磁波对象对象研究力学现象研究力学现象 研究电磁现象研究电磁现象周期性周期性变化的变化的物理量物理量位移随时间和位移随时间和空间周期性变空间
9、周期性变化化电场电场E和磁感和磁感应强度应强度B随时随时间和空间周期间和空间周期性变化性变化机械波机械波电磁波电磁波传播传播传播需要介质，传播需要介质，波速与介质有波速与介质有关，与频率无关，与频率无关，分横波和关，分横波和纵波两种纵波两种传播无需介质，传播无需介质，在真空中波速总在真空中波速总是是c，在介质中传，在介质中传播时，波速与介播时，波速与介质及频率都有关质及频率都有关系，是横波系，是横波产生产生由质点由质点(波源波源)的振动产生的振动产生由周期性变化的由周期性变化的电场、磁场产生电场、磁场产生能量能量传播传播机械能机械能电磁能电磁能即时应用即时应用2(2012山东潍坊模拟山东潍坊模
10、拟)有关电磁波有关电磁波和声波，下列说法错误的是和声波，下列说法错误的是()A电电磁磁波波的的传传播播不不需需要要介介质质，声声波波的传播需要介质的传播需要介质B由空气进入水中传播时，电磁波由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变的传播速度变小，声波的传播速度变大大C电磁波是横波，声波也是横波电磁波是横波，声波也是横波D由空气进入水中传播时，电磁波由空气进入水中传播时，电磁波的波长变短，声波的波长变长的波长变短，声波的波长变长解析：选解析：选C.电磁波本身就是一种物电磁波本身就是一种物质，它的传播不需要介质，而声波质，它的传播不需要介质，而声波的传播需要介质，选项的传播需要
11、介质，选项A的说法正的说法正确；电磁波由空气进入水中时，传确；电磁波由空气进入水中时，传播速度变小，但声波在水中的传播播速度变小，但声波在水中的传播速度比其在空气中大，选项速度比其在空气中大，选项B的说的说法正确；法正确；电磁波的传播方向与电磁波的传播方向与E、B两个振动矢两个振动矢量的方向都垂直，是横波，而声波是纵量的方向都垂直，是横波，而声波是纵波，选项波，选项C说法错误；电磁波由空气进说法错误；电磁波由空气进入水中传播时，波速变小，波长变小，入水中传播时，波速变小，波长变小，而声波由空气进入水中传播时，波速变而声波由空气进入水中传播时，波速变大，波长变大，选项大，波长变大，选项D的说法正
12、确，故的说法正确，故答案为答案为C.题题型型探探究究讲讲练练互互动动题型题型1 1电磁波的产生和传播电磁波的产生和传播例例1 (2010高考天津卷高考天津卷)下列关于电下列关于电磁波的说法正确的是磁波的说法正确的是()A均匀变化的磁场能够在空间产生电场均匀变化的磁场能够在空间产生电场B电磁波在真空和介质中传播速度相同电磁波在真空和介质中传播速度相同C只要有电场和磁场，就能产生电磁波只要有电场和磁场，就能产生电磁波D电磁波在同种介质中只能沿直线传播电磁波在同种介质中只能沿直线传播【解解析析】根根据据麦麦克克斯斯韦韦的的电电磁磁场场理理论论，变变化化的的电电场场产产生生磁磁场场，变变化化的的磁磁场
13、场产产生生电电场场，交交替替变变化化的的电电磁磁场场在在空空间间产产生生电电磁磁波波，所所以以选选项项A正正确确，C错错误误电电磁磁波波在在真真空空和和介介质质中中传传播播速速度度不不同同，故故选选项项B错错误误电电磁磁波波在在同同种种非非均均匀匀介介质质中中不沿直线传播，不沿直线传播，D选项错误选项错误【答案答案】A【思思维维提提升升】电电磁磁波波具具有有横横波波的的一一切特性，如干涉、衍射、偏振等切特性，如干涉、衍射、偏振等题型题型2 2电磁波的特性和波速公式电磁波的特性和波速公式例例2 解答下列关于电磁波的问题：解答下列关于电磁波的问题：(1)下列说法正确的是下列说法正确的是()A电磁波
14、传播不需要介质，机械波电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质传播需要介质B电电磁磁波波在在任任何何介介质质中中的的传传播播速速率率都都相相同同，机机械械波波在在同同一一介介质质中中的的传传播播速率相同速率相同C电电磁磁波波与与机机械械波波都都不不能能产产生生干干涉涉现象现象D电磁波与机械波都能产生衍射现电磁波与机械波都能产生衍射现象象(2) 某某居居住住地地A位位于于某某山山脉脉的的一一边边,山山脉脉的的另另一一边边P处处建建有有一一无无线线电电波波发发射射站站,如图如图32所示所示 图图32该发射站可发送频率为该发射站可发送频率为400 kHz的中的中波和频率为波和频率为400 MHz的微
15、波，已知无的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为线电波在空气中的传播速度都为3108m/s，求：，求：该中波和微波的波长各是多少；该中波和微波的波长各是多少；发射站发出的电磁波是经过干涉还发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地是衍射后到达居住地A处的？哪种波处的？哪种波到达到达A处的效果好些？处的效果好些？电电磁磁波波绕绕过过山山脉脉到到达达A处处，是是光光的的衍衍射射现现象象由由于于中中波波波波长长长长，衍衍射射现现象更明显，效果更好象更明显，效果更好【答案答案】(1)AD(2)见解析见解析题型题型3 3狭义相对论的简单应用狭义相对论的简单应用例例3 (1)一列火车以速度一列火
16、车以速度v匀速行驶，匀速行驶，车头、车尾各有一盏灯，某时刻路基车头、车尾各有一盏灯，某时刻路基上的人看见两灯同时亮了，那么车厢上的人看见两灯同时亮了，那么车厢中的人看见的情况是什么呢？中的人看见的情况是什么呢？(2)一一张张宣宣传传画画是是边边长长为为5 m的的正正方方形形,一一高高速速列列车车以以2108m/s速速度度接接近近此此宣宣传传画画,在在司机看来，这张宣传画是什么样子？司机看来，这张宣传画是什么样子？(3)远方的一颗星以远方的一颗星以0.8c的速度离开地球，的速度离开地球，在地球上测得它辐射出来的闪光按在地球上测得它辐射出来的闪光按5昼夜昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？为多大？在垂直运动方向上没有尺缩效应，所以司在垂直运动方向上没有尺缩效应，所以司机看到的是长为机看到的是长为3.7 m高为高为5 m的宣传画的宣传画【答案答案】(1)车头的灯先亮车头的灯先亮(2)3.75 m2的画的画(3)3昼夜昼夜【名师点评名师点评】在解决在解决“尺缩尺缩”、“时间膨胀时间膨胀”问题时，要分清静止问题时，要分清静止参考系和运动参考系参考系和运动参考系知知能能演演练练强强化化闯闯关关本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放
