第十二章第五節(jié)電磁波 相對論簡介

1、第五節(jié)電磁波相對論簡介第五節(jié)電磁波相對論簡介 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 一、電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收一、電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收 1麥克斯韋電磁場理論麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生：變化的磁場產(chǎn)生_，變化的，變化的 電場產(chǎn)生電場產(chǎn)生_ 2電磁場電磁場：變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個(gè)：變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個(gè) 完整的整體，這就是電磁場完整的整體，這就是電磁場 3電磁波電磁波：電磁場：電磁場(電磁能量電磁能量

2、)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電 磁波磁波 (1)電磁波是橫波，在空間傳播電磁波是橫波，在空間傳播_介質(zhì)介質(zhì) (2)真空中電磁波的速度為真空中電磁波的速度為_ m/s. (3)電磁波能產(chǎn)生干涉、衍射、反射和折射等現(xiàn)象電磁波能產(chǎn)生干涉、衍射、反射和折射等現(xiàn)象 電場電場 磁場磁場 不需要不需要 3.0108 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 4電磁波的發(fā)射電磁波的發(fā)射 (1)發(fā)射條件：足夠高的發(fā)射條件：足夠高的_和和_ (2)調(diào)制分類：調(diào)幅和調(diào)頻調(diào)制分類：調(diào)幅和調(diào)頻 5電磁波的接收電磁波的接收 (1)調(diào)諧：使

3、接收電路產(chǎn)生調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生_的過程的過程 (2)解調(diào)解調(diào):使聲音或圖像信號從使聲音或圖像信號從_中還原出來的過程中還原出來的過程 頻率頻率開放電路開放電路 電諧振電諧振 高頻電流高頻電流 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 C 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 二、電磁波譜二、電磁波譜 無線電波、紅外線、可見光、紫外線、無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X 射線、射線、射線等合射線等合 起來構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜起來構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜，如圖所示如圖

4、所示 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 A 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 三、相對論的簡單知識三、相對論的簡單知識 1狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè)狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè) (1)狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物 理規(guī)律理規(guī)律 都是都是_ (2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系 中都是中都是 _，光速與光源、觀測者間的相對運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系，光速與光源、觀測

5、者間的相對運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系 相同的相同的 相同的相同的 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 大于大于 3相對論質(zhì)能關(guān)系相對論質(zhì)能關(guān)系 用用m表示物體的質(zhì)量，表示物體的質(zhì)量，E表示它具有的能量，則愛因斯表示它具有的能量，則愛因斯 坦質(zhì)能方程為：坦質(zhì)能方程為：E_. mc2 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 ABC 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 考點(diǎn)一對電磁場理論和電磁波的理解考點(diǎn)一對電磁場理論和電

6、磁波的理解 對電磁場理論和電磁波的理解對電磁場理論和電磁波的理解 1對麥克斯韋電磁場理論的理解對麥克斯韋電磁場理論的理解 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 2對電磁波的理解對電磁波的理解 (1)電磁波是橫波電磁電磁波是橫波電磁波的電場波的電場 E、磁場、磁場 B、傳播方向、傳播方向 v 三三 者兩兩垂直者兩兩垂直，如圖所示如圖所示 (2)電磁波與機(jī)械波不同電磁波與機(jī)械波不同， 機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì) 有關(guān)有關(guān)，電磁波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)和頻率均有關(guān)電磁波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)和頻率均

7、有關(guān) 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 A 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 解析解析 (1)如果電場如果電場(或磁場或磁場)是均勻變化的是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場產(chǎn)生的磁場(或或 電場電場)是恒定的是恒定的，不能產(chǎn)生新的電場不能產(chǎn)生新的電場(磁場磁場)，因而不能產(chǎn)生電因而不能產(chǎn)生電 磁波磁波，A 正確正確，C 錯(cuò)誤；電磁波的傳播速度跟介質(zhì)有關(guān)錯(cuò)誤；電磁波的傳播速度跟介質(zhì)有關(guān)，頻頻 率由波源決定率由波源決定，同一頻率的電磁波在不同介質(zhì)中波長不等同一頻率的電磁波在

8、不同介質(zhì)中波長不等， 由由 vf 知在不同介質(zhì)中波的傳播速度不同知在不同介質(zhì)中波的傳播速度不同，B 錯(cuò)誤；電磁錯(cuò)誤；電磁 波在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播波在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，D 錯(cuò)誤錯(cuò)誤 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 (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. 故雷達(dá)發(fā)射電磁波的波長范圍是故雷達(dá)發(fā)射電磁波的波長范圍是 0.3 m1.5 m. 電磁波測距的原理就是通過發(fā)射和接收電磁波的時(shí)間間電磁波測距的

9、原理就是通過發(fā)射和接收電磁波的時(shí)間間 隔來確定距離隔來確定距離，所以可根據(jù)所以可根據(jù) xvt 2 確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離 答案答案(2)0.3 m1.5 m 能能 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 A 解析解析: 根據(jù)麥克斯韋電磁理論根據(jù)麥克斯韋電磁理論，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的 磁場磁場，A 錯(cuò)誤電磁波的傳播不需要介質(zhì)錯(cuò)誤電磁波的傳播不需要介質(zhì)，各種頻率的電磁各種頻率的電磁 波在真空中的傳播速度都等于光速波在真空中的傳播速度都等于光速，D 正確正確 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)

10、械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 電磁波的特性及電磁波的應(yīng)用電磁波的特性及電磁波的應(yīng)用 電磁電磁 波譜波譜 頻率頻率 /Hz 真空中波長真空中波長 /m 特性特性應(yīng)用應(yīng)用 遞變遞變 規(guī)律規(guī)律 無線無線 電波電波 紅外紅外 線線 可見可見 光光 紫外紫外 線線 X射線射線 射線射線 10 3 波動(dòng)性強(qiáng)易發(fā)生波動(dòng)性強(qiáng)易發(fā)生 衍射衍射 無線電技術(shù)無線電技術(shù) 1011 1015 10 3 10 7 熱效應(yīng)熱效應(yīng)紅外遙感紅外遙感 1015 10 7 引起視覺引起視覺照明、攝影照明、攝影 1015 1017 10 7 10 9 化學(xué)效應(yīng)、熒光化學(xué)效應(yīng)、熒光 效應(yīng)、滅菌

11、消毒效應(yīng)、滅菌消毒 醫(yī)用消醫(yī)用消 毒、防偽毒、防偽 1016 1019 10 8 10 11 貫穿本領(lǐng)強(qiáng)貫穿本領(lǐng)強(qiáng) 檢查、醫(yī)用檢查、醫(yī)用 透視透視 1019L. 根據(jù)狹義相對論的基本假設(shè)根據(jù)狹義相對論的基本假設(shè)，光信號的速度為光速光信號的速度為光速 c. 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引 第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對論 慣性系慣性系 S 中有一邊長為中有一邊長為 l 的正方形的正方形(如圖如圖 A 所所 示示) 從相對 從相對 S 系沿系沿 x 方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測 得此正方形的圖象是得此正方形的圖象是( ) C 解析解析:根據(jù)相對性原理根據(jù)相對性原理， 當(dāng)正方形沿當(dāng)正方形沿 x 方向以接近光速勻速飛方向以接近光速勻速飛 行時(shí)行時(shí)，在運(yùn)動(dòng)方向上會出現(xiàn)長度收縮效應(yīng)在運(yùn)動(dòng)方向上會出現(xiàn)長度收縮效應(yīng)，而在垂直于而在垂直于運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 方向上則不會出現(xiàn)長度收縮效應(yīng)，故方向上則不會出現(xiàn)長度收縮效應(yīng)，故 C 正確正確 欄目欄目 導(dǎo)引導(dǎo)引