《高考物理月刊專版 專題11 光學綜合 電磁波 相對論簡介課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理月刊專版 專題11 光學綜合 電磁波 相對論簡介課件（29頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、一、電磁場一、電磁場1麥克斯韋電磁場理論麥克斯韋電磁場理論2電磁場：電磁場：變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場，變變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場，變 化的電場和變化的磁場總是相互聯系的，形成一個不可分離化的電場和變化的磁場總是相互聯系的，形成一個不可分離 的統(tǒng)一體，這就是電磁場的統(tǒng)一體，這就是電磁場 (1)變化的磁場在空間產生的電場，與自由變化的磁場在空間產生的電場，與自由電荷激發(fā)的靜電場不同，它的電場線是閉合的，它的存在電荷激發(fā)的靜電場不同，它的電場線是閉合的，它的存在與空間有無導體、有無閉合電路無關與空間有無導體、有無閉合電路無關(2)均勻變化的磁場產生穩(wěn)定的電場均勻變化的磁場

2、產生穩(wěn)定的電場“均勻變化均勻變化”指的是指的是在相等的時間內磁感應強度的變化量相同，即磁感應強度在相等的時間內磁感應強度的變化量相同，即磁感應強度對時間的變化率恒定對時間的變化率恒定二、電磁波的形成和傳播特點二、電磁波的形成和傳播特點1電磁波：變化的電場和變化的磁場交替產生，由近及遠地電磁波：變化的電場和變化的磁場交替產生，由近及遠地 向周圍傳播開去，就形成電磁波向周圍傳播開去，就形成電磁波2麥克斯韋從理論上預言了電磁波的存在，赫茲用實驗成功麥克斯韋從理論上預言了電磁波的存在，赫茲用實驗成功 地證實了電磁波的存在地證實了電磁波的存在3電磁波的特點電磁波的特點 (1)電磁波在空間傳播不需要介質；

3、電磁波在空間傳播不需要介質； (2)電磁波是橫波；電磁波是橫波； (3)電磁波傳播電磁場的能量電磁波傳播電磁場的能量 (4)電磁波能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射現象電磁波能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射現象4電磁波在真空中的傳播速度為電磁波在真空中的傳播速度為3.0108 m/s.5電磁波與機械波的區(qū)別電磁波與機械波的區(qū)別區(qū)別區(qū)別電磁波電磁波機械波機械波研究對象研究對象電磁現象電磁現象力學現象力學現象產生產生由周期性變化的電場、由周期性變化的電場、磁場產生磁場產生由質點由質點(波源波源)的振動產生的振動產生波的特點波的特點橫波橫波縱波或橫波縱波或橫波波速波速在真空中等于光速在真空中等于光速(很大很大

4、)在空氣中很小在空氣中很小(如聲波為如聲波為/s)介質需要介質需要不需要介質不需要介質(在真空在真空中仍可傳播中仍可傳播)必須有介質必須有介質(真空中不能傳播真空中不能傳播)能量傳播能量傳播電磁能電磁能機械能機械能 (1)同一電磁波在不同介質中傳播時，頻率不同一電磁波在不同介質中傳播時，頻率不變變(頻率由波源決定頻率由波源決定)，波速、波長發(fā)生改變，在介質中的速度，波速、波長發(fā)生改變，在介質中的速度都比在真空中的速度小都比在真空中的速度小(2)不同電磁波在同一介質中傳播時，傳播速度不同，頻率高不同電磁波在同一介質中傳播時，傳播速度不同，頻率高則波速小則波速小(3)在真空中傳播時，不同頻率的電磁

5、波的速度都相同，即等在真空中傳播時，不同頻率的電磁波的速度都相同，即等于光速于光速三、電磁振蕩三、電磁振蕩1振蕩電流和振蕩回路振蕩電流和振蕩回路 (1)振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電 流流 (2)振蕩電路：產生振蕩電流的電路振蕩電路：產生振蕩電流的電路2LC振蕩電路振蕩電路 (1)電磁振蕩：在電磁振蕩：在LC振蕩電路中，電容器極板上的電荷量振蕩電路中，電容器極板上的電荷量q、 電路中的電流電路中的電流i、電容器里的電場強度、電容器里的電場強度E、線圈里的磁感應、線圈里的磁感應強強 度度B，都在周期性地變化著，這種現象就是電磁振蕩，都在周期性

6、地變化著，這種現象就是電磁振蕩 (2)電磁振蕩的周期和頻率：電磁振蕩的周期和頻率： T2 f (T為為LC電路的周期，電路的周期，L為線圈為線圈自感自感 系數，系數，C為電容器電容為電容器電容) (1)在電磁振蕩的過程中，電場能和磁場能發(fā)在電磁振蕩的過程中，電場能和磁場能發(fā)生周期性變化生周期性變化(2)對于確定的對于確定的LC電路，其周期和頻率不發(fā)生變化電路，其周期和頻率不發(fā)生變化四、無線電波的發(fā)射和接收四、無線電波的發(fā)射和接收1發(fā)射發(fā)射 (1)調制：使電磁波隨各種信號而改變的技術調制：使電磁波隨各種信號而改變的技術 (2)調幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變調幅：使高頻電磁波的振幅隨信號

7、的強弱而變 (3)調頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變調頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變2接收接收 (1)電諧振：當接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的電諧振：當接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的 頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強 (2)調諧：使接收電路產生電諧振的過程調諧：使接收電路產生電諧振的過程 (3)檢波或解調：從接收到的高頻電流中檢波或解調：從接收到的高頻電流中“檢檢”出所攜帶出所攜帶 的信號，使聲音或圖象還原出來的過程叫解調調幅波的信號，使聲音或圖象還原出來的過程叫解調調幅波 的解調也叫檢波檢波是調制的逆過程的解調也叫檢波檢波

8、是調制的逆過程五、電磁波譜的分析應用五、電磁波譜的分析應用電磁電磁波譜波譜特性特性應用應用真空中真空中波長波長/m頻率頻率/Hz遞變遞變規(guī)律規(guī)律無線無線電波電波波動性波動性強，易發(fā)強，易發(fā)生衍射生衍射無線電無線電技術技術10331011紅外線紅外線熱效應熱效應紅外線紅外線遙感遙感10310710111015可見光可見光引起視覺引起視覺照明、照明、攝影攝影1071015紫外線紫外線化學效化學效應、熒光應、熒光效應、能效應、能殺菌殺菌醫(yī)用消醫(yī)用消毒、防偽毒、防偽10710910151017X射線射線貫穿性強貫穿性強檢查、醫(yī)檢查、醫(yī)用透視用透視108101110161019射線射線貫穿本領貫穿本領最

9、強最強工業(yè)探工業(yè)探傷、醫(yī)用傷、醫(yī)用治療治療10111019 (1)頻率和波長不同的電磁波，表現出不同的特頻率和波長不同的電磁波，表現出不同的特性其中波長較長的無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射性其中波長較長的無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現象；波長較短的紫外線、現象；波長較短的紫外線、X射線、射線、射線等，穿透能力較強射線等，穿透能力較強(2)在電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長并沒有很明顯的在電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長并沒有很明顯的界線，如紫外線和界線，如紫外線和X射線、射線、X射線和射線和射線都有重疊，但它們產生射線都有重疊，但它們產生的機理不同的機理不同六、相對論簡介

10、六、相對論簡介1經典的相對性原理經典的相對性原理 (1)如果牛頓運動定律在某個參考系中成立，這個參如果牛頓運動定律在某個參考系中成立，這個參 考系叫慣性系，相對于這個慣性系做勻速直線運動考系叫慣性系，相對于這個慣性系做勻速直線運動 的另一個參考系也是慣性系的另一個參考系也是慣性系 (2)伽利略相對性原理：力學規(guī)律在任何慣性系中都伽利略相對性原理：力學規(guī)律在任何慣性系中都 是相同的是相同的2狹義相對論的兩個基本假設狹義相對論的兩個基本假設 (1)狹義相對性原理狹義相對性原理 在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的 (2)光速不變原理光速不變原理

11、真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光 速與光源、觀測者間的相對運動沒有關系速與光源、觀測者間的相對運動沒有關系3相對論的質速關系相對論的質速關系 (1)物體的質量隨物體速度的增加而增大，物體以速物體的質量隨物體速度的增加而增大，物體以速 度度v運動時的質量運動時的質量m與靜止時的質量與靜止時的質量m0之間有如下關系：之間有如下關系： m (2)物體運動時的質量物體運動時的質量m總要大于靜止時的質量總要大于靜止時的質量m0. 回旋加速器中被加速的粒子，在速度增大后質回旋加速器中被加速的粒子，在速度增大后質量增大，因此做圓周運動的周期變大，它

12、的運動與加在量增大，因此做圓周運動的周期變大，它的運動與加在D形盒形盒上的交變電壓不再同步，回旋加速器粒子的能量受到了限制上的交變電壓不再同步，回旋加速器粒子的能量受到了限制 (1)麥克斯韋電磁理論的內容是麥克斯韋電磁理論的內容是 (2)電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是總是_的，并和該處電磁波的傳播方向的，并和該處電磁波的傳播方向_，這，這就說明電磁波是就說明電磁波是_波波 (3)目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在200 MHz到到1000 MHz的范圍內請回答下列關于雷達和電磁波的有關問題：的范圍內請回答下列關

13、于雷達和電磁波的有關問題： 雷達發(fā)射電磁波的波長范圍是多少？雷達發(fā)射電磁波的波長范圍是多少？ 能否根據雷達發(fā)出的電磁波確定雷達和目標間的距離？能否根據雷達發(fā)出的電磁波確定雷達和目標間的距離？熟記麥克斯韋理論及電磁波的特點，記準電磁波熟記麥克斯韋理論及電磁波的特點，記準電磁波vf這一關系，理解雷達工作原理這一關系，理解雷達工作原理. 解題指導解題指導(1)麥克斯韋電磁理論的內容是變化麥克斯韋電磁理論的內容是變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場的磁場產生電場，變化的電場產生磁場 (2)電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是垂直的，并和該處電磁波

14、的傳播方向垂直，這說明向總是垂直的，并和該處電磁波的傳播方向垂直，這說明電磁波是橫波電磁波是橫波 (3)由由vf可得：可得： 1 1.5 m， 2 0.3 m. 故波長范圍是故波長范圍是0.3 m1.5 m. 雷達測距的原理就是通過發(fā)射和接收的時間間隔來雷達測距的原理就是通過發(fā)射和接收的時間間隔來確定距離，所以可根據確定距離，所以可根據x 確定和目標間的距離確定和目標間的距離答案答案見解題指導見解題指導 一個原來靜止的電子，經過一個原來靜止的電子，經過100 V的電壓加的電壓加速后它的動能是多少？質量改變了百分之幾？速度是多少？速后它的動能是多少？質量改變了百分之幾？速度是多少？這時能不能使用

15、公式這時能不能使用公式Ek m0v2?利用相對論中的質能方程來計算電子速度改變后質利用相對論中的質能方程來計算電子速度改變后質量的改變量的改變.公式公式Ek= mv2適用于物質速度較?。ㄟh適用于物質速度較?。ㄟh小于光速）時動能的計算小于光速）時動能的計算. 解題指導解題指導加速后電子的動能是加速后電子的動能是 EkeU1.61019100 J1.61017 J 因為因為Ekmc2mec2 所以所以mme 因此因此 把數值代入，得把數值代入，得2.0104，即質量改變了，即質量改變了0.02%. 這說明在這說明在100 V電壓加速后，電子的速度與光速相比仍然電壓加速后，電子的速度與光速相比仍然 很小，因此可以用很小，因此可以用Ek mev2這個公式這個公式 由由Ek mev2得電子的速度得電子的速度 v m/s5.9106 m/s. 這個速度雖然達到了百萬米每秒的數量級，但僅為光速這個速度雖然達到了百萬米每秒的數量級，但僅為光速的的2%.答案答案 1.61017 J0.02%5.9106 m/s能能