第第5講電磁波與相對論講電磁波與相對論麥克斯韋麥克斯韋預言預言橫橫赫茲赫茲 3. 信息的傳遞：_的發(fā)明揭開了電信的序幕，_的發(fā)現又實現了無線通信電磁波的頻率越高，相同時間內傳遞的信息量越_ 4. 攝像機和電視機1 s內傳送_幅畫面，由于視覺暫留，我們感覺到的便是活動的影像 5. 雷達是利用電磁波的_原理制成的，所以雷達用的是波長較短的_ 6. 電磁波譜：按電磁波的_或_大小的順序把各種波排列成譜太陽輻射的能量主要集中在_、_和_三個區(qū)域電報電報電磁波電磁波大大25反射反射微波微波波長波長頻率頻率可見光可見光紅外線紅外線紫外線紫外線 7. 伽利略相對性原理：_在任何慣性系中都是相同的 8. 狹義相對論的兩個基本假設 (1) _在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的 (2) _真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 9. 相對論的時空觀：經典物理學認為空間和時間之間_，相對論則認為空間和時間與物質的運動_力學規(guī)律力學規(guī)律狹義相對性原理狹義相對性原理光速不變原理光速不變原理沒有聯系沒有聯系有關有關 1. 恒定的電場不產生磁場 2. 恒定的磁場不產生電場 3. 均勻變化的磁場在周圍空間產生穩(wěn)定的電場 4. 均勻變化的電場在周圍空間產生穩(wěn)定的磁場 5. 周期性變化的電場產生周期性變化的磁場 6. 周期性變化的磁場產生周期性變化的電場麥克斯韋電磁場理論的基本思想麥克斯韋電磁場理論的基本思想 典題演示1下列關于電磁波的說法中，正確的是() A. 電磁波只能在真空中傳播 B. 電場隨時間變化時一定產生電磁波 C. 做變速運動的電荷可能會在空間產生電磁波 D. 麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在C 【解析】 電磁波是電磁場這種物質在空間的傳播，它既可在真空中傳播，也可在介質中傳播，A錯誤；當電場隨時間均勻變化時產生穩(wěn)定的磁場，穩(wěn)定的磁場不能再產生電場，就不能形成電磁波，B錯誤；做非勻變速運動的電荷會產生變化的磁場，變化的磁場在其周圍空間可能產生變化的電場電場、磁場交替產生，向外傳播的過程就形成了電磁波，C正確；麥克斯韋從理論上預言了電磁波的存在，赫茲通過實驗證實了電磁波的存在，D錯誤 電磁波與機械波的區(qū)別電磁波的特點電磁波的特點名稱項目電磁波機械波研究對象電磁現象力學現象產生由周期性變化的電場、磁場產生由質點(波源)的振動產生波的特點橫波縱波或橫波波速在真空中等于光速(很大)(c3108 m/s)在空氣中不大(如聲波波速一般為340 m/s)介質需要不需要介質(在真空中仍可傳播)必須有介質(真空中不能傳播)能量傳播電磁能機械能共同點 典題演示2(2016北京卷)下列說法中正確的是() A. 電磁波在真空中以光速c傳播 B. 在空氣中傳播的聲波是橫波 C. 聲波只能在空氣中傳播 D. 光需要介質才能傳播 【解析】 光波屬于電磁波，光波在真空中的速度也就是電磁波在真空中的速度，選項A正確空氣中的聲波是振源的振動造成空氣密度的變化而產生的，它存在密部和疏部，屬于縱波，選項B錯誤聲波不僅僅能在空氣中傳播，在固體、液體中都可以傳播，選項C錯誤光波屬于電磁波，電磁波是通過電磁場的交替變化傳遞的，不需要介質，選項D錯誤A 1. 電磁波譜的排列、產生機理、特性、用途可概括如下表電磁波譜電磁波譜波譜無線電波紅外線可見光紫外線X射線射線產生機理振蕩電路中自由電子運動原子外層電子受激發(fā)原子內層電子受激發(fā)原子核受激發(fā)特性波動性強熱效應引起視覺化學作用、熒光效應、殺菌貫穿作用強貫穿本領最強應用無線電技術加熱、遙感照明、攝影感光技術、醫(yī)用消毒檢查探測、醫(yī)用透視工業(yè)探傷、醫(yī)用治療 2. 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、衍射現象；波長較短的紫外線、X射線、射線等，穿透能力較強 3. 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X射線、X射線和射線都有部分重疊 典題演示3下列說法中正確的是() A. 只有物體溫度較高時，才能向外輻射紅外線 B. 紫外線的主要作用是化學作用 C. 可見光比紅外線容易發(fā)生衍射現象 D. X射線在磁場中偏轉，穿透力較強，可用來進行人體透視 【解析】 一切物體都可以向外輻射紅外線，A錯誤；紫外線有顯著的生理作用，殺菌能力較強，紫外線有很強的熒光效應，可用來防偽，B正確；可見光的波長小于紅外線的波長，所以紅外線更容易發(fā)生衍射現象，C錯誤；X射線是電磁波，不帶電，不能在磁場中偏轉D錯誤B 1. “同時”的相對性 在一個參考系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個參考系看來是不同時的這里有一個結論：地面上認為同時的兩個事件，對于在沿著兩個事件發(fā)生地的連線上運動的觀察者來說，距離觀察者更遠的那個事件先發(fā)生狹義相對論狹義相對論大于大于c 1. (2016全國卷改編)關于電磁波，下列說法中正確的是() A. 電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關 B. 周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波 C. 利用電磁波傳遞信號可以實現無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸 D. 電磁波可以由電磁振蕩產生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失AB 【解析】 電磁波在真空中傳播速度不變，與頻率無關，選項A正確；電磁波由周期性變化的電場和變化的磁場互相激發(fā)得到，選項B正確；光是一種電磁波，光可在光導纖維中傳播，選項C錯誤；電磁波具有能量，電磁振蕩停止后，已形成的電磁波仍會在介質或真空中繼續(xù)傳播，選項D錯誤 2. (2016天津卷)我國成功研發(fā)的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星，它標志著我國雷達研究又創(chuàng)新的里程碑，米波雷達發(fā)射無線電波的波長在110 m范圍內，則下列有關該無線電波的說法中正確的是() A. 米波的頻率比厘米波頻率高 B. 和機械波一樣須靠介質傳播 C. 同光波一樣會發(fā)生反射現象 D. 不可能產生干涉和衍射現象C 【解析】 根據波速、波長與頻率的關系可知，波長越長的波，頻率越低，所以米波的頻率比厘米波的頻率低，A錯誤；米波和厘米波都是無線電波，傳播不需要介質，B錯誤；無線電波同光波一樣能夠發(fā)生反射、干涉和衍射現象，C正確，D錯誤 3. 下列說法中正確的是() A. 交通警察通過發(fā)射超聲波測量車速，利用了波的干涉原理 B. 電磁波的頻率越高，它所能攜帶的信息量就越大，所以激光可以比無線電波傳遞更多的信息 C. 單縫衍射中，縫越寬，衍射現象越明顯 D. 地面上測得靜止的直桿長為L，則在沿桿方向高速飛行的火箭中的人測得桿長應小于LBD 【解析】 交警通過發(fā)射超聲波測量車速，利用了多普勒效應，A錯誤；電磁波能攜帶的信息量與其頻率有關，頻率越高，能攜帶的信息量就越大，B正確；由發(fā)生明顯衍射條件知，C錯誤；根據愛因斯坦相對論可知，運動的物體長度變短，D正確 4. 屬于狹義相對論基本假設的是：在不同的慣性系中() A. 真空中光速不變 B. 時間間隔具有相對性 C. 物體的質量不變 D. 物體的能量與質量成正比 【解析】 狹義相對論的兩條假設分別是：在任何慣性系中真空中的光速不變和一切物理規(guī)律相同Ac大于大于 【解析】 光在不同的慣性參考系中都是相同的，地面上的人看到光的傳播速度為c.由于火車向前運動，光傳到前壁運動的距離大于光傳到后壁的距離，則光傳到前壁的時間大于傳到后壁的時間 6. (2016揚州中學4月質量監(jiān)測)在利用單擺測重力加速度的實驗中，若擺長為L，周期為T，則重力加速度的計算公式為g_；按照狹義相對論的觀點，若火箭以相對地面的速度v “迎著”光束飛行，設光速為c，則火箭上的觀察者測出的光速為_c 7. (2016南京、鹽城、連云港二模)如圖(a)所示，豎直墻上掛著一面時鐘，地面上靜止的觀察者A觀測到鐘的面積為S，另一觀察者B以0.8c(c為光速)平行y軸正方向運動，觀察到鐘的面積為S，則S_(填“大于”“等于”或“小于”)S.時鐘與觀察者有不同相對速度的情況下，時鐘的頻率也是不同的，它們之間的關系如圖(b)所示A觀察者觀察到時鐘的周期是2.0s，則B觀察者觀察到時鐘的周期約為_s.大于大于3.30.2