第十二章第五节电磁波 相对论简介

1、第五节电磁波相对论简介第五节电磁波相对论简介 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 一、电磁波的产生、发射和接收一、电磁波的产生、发射和接收 1麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生：变化的磁场产生_，变化的，变化的 电场产生电场产生_ 2电磁场电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个 完整的整体，这就是电磁场完整的整体，这就是电磁场 3电磁波电磁波：电磁场：电磁场(电磁能量电磁能量

2、)由近及远地向周围传播形成电由近及远地向周围传播形成电 磁波磁波 (1)电磁波是横波，在空间传播电磁波是横波，在空间传播_介质介质 (2)真空中电磁波的速度为真空中电磁波的速度为_ m/s. (3)电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象 电场电场 磁场磁场 不需要不需要 3.0108 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 4电磁波的发射电磁波的发射 (1)发射条件：足够高的发射条件：足够高的_和和_ (2)调制分类：调幅和调频调制分类：调幅和调频 5电磁波的接收电磁波的接收 (1)调谐：使

3、接收电路产生调谐：使接收电路产生_的过程的过程 (2)解调解调:使声音或图像信号从使声音或图像信号从_中还原出来的过程中还原出来的过程 频率频率开放电路开放电路 电谐振电谐振 高频电流高频电流 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 C 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 二、电磁波谱二、电磁波谱 无线电波、红外线、可见光、紫外线、无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、射线、射线等合射线等合 起来构成了范围广阔的电磁波谱起来构成了范围广阔的电磁波谱，如图所示如图

4、所示 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 A 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 三、相对论的简单知识三、相对论的简单知识 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)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物 理规律理规律 都是都是_ (2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系 中都是中都是 _，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系，光速与光源、观测

5、者间的相对运动没有关系 相同的相同的 相同的相同的 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 大于大于 3相对论质能关系相对论质能关系 用用m表示物体的质量，表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯表示它具有的能量，则爱因斯 坦质能方程为：坦质能方程为：E_. mc2 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 ABC 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 考点一对电磁场理论和电磁波的理解考点一对电磁场理论和电

6、磁波的理解 对电磁场理论和电磁波的理解对电磁场理论和电磁波的理解 1对麦克斯韦电磁场理论的理解对麦克斯韦电磁场理论的理解 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 2对电磁波的理解对电磁波的理解 (1)电磁波是横波电磁电磁波是横波电磁波的电场波的电场 E、磁场、磁场 B、传播方向、传播方向 v 三三 者两两垂直者两两垂直，如图所示如图所示 (2)电磁波与机械波不同电磁波与机械波不同， 机械波在介质中传播的速度与介质机械波在介质中传播的速度与介质 有关有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均

7、有关 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 A 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 解析解析 (1)如果电场如果电场(或磁场或磁场)是均匀变化的是均匀变化的，产生的磁场产生的磁场(或或 电场电场)是恒定的是恒定的，不能产生新的电场不能产生新的电场(磁场磁场)，因而不能产生电因而不能产生电 磁波磁波，A 正确正确，C 错误；电磁波的传播速度跟介质有关错误；电磁波的传播速度跟介质有关，频频 率由波源决定率由波源决定，同一频率的电磁波在不同介质中波长不等同一频率的电磁波在

8、不同介质中波长不等， 由由 vf 知在不同介质中波的传播速度不同知在不同介质中波的传播速度不同，B 错误；电磁错误；电磁 波在同种均匀介质中才能沿直线传播波在同种均匀介质中才能沿直线传播，D 错误错误 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 (2)由由 cf 可得：可得：1 c f1 3.0108 200106 m 1.5 m， 2 c f2 3.0108 1 000106 m 0.3 m. 故雷达发射电磁波的波长范围是故雷达发射电磁波的波长范围是 0.3 m1.5 m. 电磁波测距的原理就是通过发射和接收电磁波的时间间电磁波测距的

9、原理就是通过发射和接收电磁波的时间间 隔来确定距离隔来确定距离，所以可根据所以可根据 xvt 2 确定雷达和目标间的距离确定雷达和目标间的距离 答案答案(2)0.3 m1.5 m 能能 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 A 解析解析: 根据麦克斯韦电磁理论根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的电场产生稳定的均匀变化的电场产生稳定的 磁场磁场，A 错误电磁波的传播不需要介质错误电磁波的传播不需要介质，各种频率的电磁各种频率的电磁 波在真空中的传播速度都等于光速波在真空中的传播速度都等于光速，D 正确正确 栏目栏目 导引导引 第十二章机

10、械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 电磁波的特性及电磁波的应用电磁波的特性及电磁波的应用 电磁电磁 波谱波谱 频率频率 /Hz 真空中波长真空中波长 /m 特性特性应用应用 递变递变 规律规律 无线无线 电波电波 红外红外 线线 可见可见 光光 紫外紫外 线线 X射线射线 射线射线 10 3 波动性强易发生波动性强易发生 衍射衍射 无线电技术无线电技术 1011 1015 10 3 10 7 热效应热效应红外遥感红外遥感 1015 10 7 引起视觉引起视觉照明、摄影照明、摄影 1015 1017 10 7 10 9 化学效应、荧光化学效应、荧光 效应、灭菌

11、消毒效应、灭菌消毒 医用消医用消 毒、防伪毒、防伪 1016 1019 10 8 10 11 贯穿本领强贯穿本领强 检查、医用检查、医用 透视透视 1019L. 根据狭义相对论的基本假设根据狭义相对论的基本假设，光信号的速度为光速光信号的速度为光速 c. 栏目栏目 导引导引 第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论 惯性系惯性系 S 中有一边长为中有一边长为 l 的正方形的正方形(如图如图 A 所所 示示) 从相对 从相对 S 系沿系沿 x 方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测 得此正方形的图象是得此正方形的图象是( ) C 解析解析:根据相对性原理根据相对性原理， 当正方形沿当正方形沿 x 方向以接近光速匀速飞方向以接近光速匀速飞 行时行时，在运动方向上会出现长度收缩效应在运动方向上会出现长度收缩效应，而在垂直于而在垂直于运动运动 方向上则不会出现长度收缩效应，故方向上则不会出现长度收缩效应，故 C 正确正确 栏目栏目 导引导引