高三物理总复习 12.3电磁波 相对论课件 鲁科版.ppt

第三节电磁波相对论 一 电磁场与电磁波1 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 2 电磁场变化的电场在周围空间产生磁场 变化的磁场在周围空间产生电场 变化的电场和磁场成为一个完整的整体 这就是电磁场 基础知识梳理 电场 磁场 3 电磁波电磁场 电磁能量 由近及远地传播形成电磁波 1 电磁波是 波 在空间传播 介质 2 真空中电磁波的速度为 m s 二 无线电波的发射与接收1 无线电波的发射 1 要向外发射无线电波 振荡电路必须具有如下特点 第一 要有 的频率 第二 采用 电路 使电场和磁场分散到尽可能大的空间 横 不需 3 0 108 足够高 开放 2 利用无线电波传递信号 要求发射的无线电波随信号而改变 使无线电波随各种信号而改变叫 常用的调制方法有 和 两种 使高频振荡的振幅随信号而改变叫做 经过调幅以后发射出去的无线电波叫做 使高频振荡的频率随信号而改变叫做 经过调频以后发射出去的无线电波叫做调频波 调制 调幅 调频 调频 调幅波 调幅 2 无线电波的接收 1 当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率 时 激起的振荡电流 这就是电谐振现象 2 使接收电路产生电谐振的过程叫做 能够调谐的接收电路叫做 电路 3 从经过调制的高频振荡中 检 出调制信号的过程 叫做 检波是调制的逆过程 也叫做 相同 最强 调谐 调谐 检波 解调 三 电磁波谱1 电磁波谱 按照电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱叫做电磁波谱 按波长由长到短排列的电磁波谱为无线电波 红外线 可见光 紫外线 x射线 射线 2 无线电波 波长大于 频率小于300ghz 的电磁波是无线电波 主要用于通信和广播 1mm 3 红外线 红外线是一种光波 波长比无线电波 比可见光 所有物体都会发射 红外线的主要作用是 可用于勘测地热 寻找水源 监视森林火情 预报风暴和寒潮等 4 可见光 波长在 到 之间 5 紫外线 紫外线具有较高的能量 可以灭菌消毒 太阳光里有许多紫外线 人体接受适量的紫外线照射 能促进钙的吸收 短 长 红外线 发热 700nm 400nm 6 x射线和 射线 1 x射线能够穿透物质 在医学上 可用于人体内脏透视 在工业上 可用于检查金属零件内部的缺陷 2 射线具有很高的能量 能够破坏生命物质 在医学上可以摧毁病变细胞治疗癌症 射线的穿透能力很强 可用于探测金属内部的缺陷 四 相对论1 经典相对性原理 1 牛顿运动定律在某个参考系中成立 这个参考系叫 相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系 2 伽利略相对性原理力学规律在任何惯性系中都是 惯性系 相同的 2 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 一切物理定律都是 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 光速与光源 观测者间的相对运动 关系 相同的 相同的 没有 思考感悟回旋加速器是将粒子加速的仪器 能够借助它将粒子无限加速吗 提示 回旋加速器中被加速的粒子 在速度增大后质量增大 因此做圆周运动的周期变大 它的运动与加在d形盒上的交变电压不再同步 回旋加速器粒子的能量受到了限制 故不可能无限制加速 课堂互动讲练 一 电磁场与电磁波的理解1 电磁场理论分析总结 3 电磁波与机械波的比较 名师点睛 1 同一电磁波在不同介质中传播时 频率不变 频率由波源决定 波速 波长发生改变 在介质中的速度都比在真空中速度小 2 电磁波可以脱离 波源 而独立存在 电磁波发射出去以后 产生电磁波的波源停止发射后 在空间的电磁波仍继续传播 即时应用1 2009年高考山东卷 声波和电磁波均可传递信息 且都具有波的共同特征 下列说法正确的是 a 声波的传播速度小于电磁波的传播速度b 声波和电磁波都能引起鼓膜振动c 电磁波都能被人看见 声波都能被人听见d 二胡演奏发出的是声波 而电子琴演奏发出的是电磁波 解析 选a 声波属于机械波 其传播需要介质 传播速度小于电磁波的传播速度 鼓膜的振动是空气的振动带动的 电磁波的传播不需要介质 人耳听不到电磁波 二胡和电子琴发出的都是声波 所以只有选项a正确 二 相对论的简单知识1 狭义相对论的两条基本原理 1 狭义相对性原理 物理规律 力学 电磁学 光学等 对于所有惯性系都具有相同的形式 2 光速不变原理 在任何惯性系中 光在真空中的速度恒为c 与光源的运动和观测者的运动无关 6 广义相对论 1 基本原理 广义相对性原理 在任何参考系 包括非惯性系 中 物理规律都是相同的 等效原理 匀加速参考系中的惯性力场与均匀引力场不可区分 2 广义相对论的预言与证实 时空弯曲 光线弯曲 引力红移 即时应用 2 2009年高考江苏卷 如图12 3 1所示 强强乘坐速度为0 9c c为光速 的宇宙飞船追赶正前方的壮壮 壮壮的飞行速度为0 5c 强强向壮壮发出一束光进行联络 则壮壮观测到该光束的传播速度为 图12 3 1 a 0 4cb 0 5cc 0 9cd 1 0c解析 选d 根据爱因斯坦相对论 在任何参考系中 光速是不变的 d项正确 经典题型探究 根据麦克斯韦电磁场理论 下列说法中正确的有 a 恒定的电场周围产生恒定的磁场 恒定的磁场周围产生恒定的电场b 变化的电场周围产生变化的磁场 变化的磁场周围产生变化电场c 均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场 均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场d 均匀变化的电场周围产生稳定的磁场 均匀变化的磁场周围产生稳定的电场 思路点拨 根据麦克斯韦电磁理论内容 抓住 变化 这一核心进行判断 解析 麦克斯韦的电磁场理论的核心内容是 变化的电场周围产生磁场 变化的磁场周围产生电场 对此理论全面正确的理解为 不变化的电场周围不产生磁场 变化的电场周围可以产生变化的磁场 也可以产生不变化的磁场 均匀变化的电场周围产生稳定的磁场 由变化的磁场产生电场的规律与以上类似 故正确答案为d 答案 d 规律总结 紧紧抓住麦克斯韦电磁场理论的要点 并深刻理解 不变化的电场周围不产生磁场 变化的电场周围一定产生磁场 但如果电场是均匀变化的 产生的磁场是恒定的 如果电场是周期性 振荡 变化的 产生的磁场将是同频率的周期性 振荡 变化的磁场 反之也成立 解答下列关于电磁波的问题 1 在如图12 3 2所示振荡电流的图象中 表示电容器充电过程的有 线圈中有最大电流的点为 电场能转化为磁场能的过程有 图12 3 2 2 列举下列三种电磁波的一种应用 红外线 紫外线 x射线 3 某居住地a位于某山脉的一边 山脉的另一边p处建有一无线电波发射站 如图12 3 3所示 该发射站可发送频率为400mhz的中波和频率为400khz的微波 已知无线电波在空气中的传播速度都为3 108m s 求 图12 3 3 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是衍射后到达居住地a处的 若两种波的接收效果不同 请说明哪一种波的接收效果更好 为什么 思路点拨 解答此题需应用以下几方面知识 1 lc振荡电路的工作过程和能量转化 2 各种波长范围的电磁波的应用 3 波长 频率 波速的关系和传播特点 答案 见解析 规律总结 1 电流跟磁场对应 电荷量跟电场对应 而电压跟电荷量变化趋向一致 故据图示电压的变化可得到磁场能的变化 由能量守恒得电场能的变化 再据电流与电场能的对应关系得电流的变化 2 频率和波长不同的电磁波 表现出不同的特性 其中波长较长的无线电波和红外线等 易发生干涉 衍射现象 波长较短的紫外线 x射线 射线等 穿透能力较强 惯性系s中有一