2013届高考物理一轮复习第十三章 光学与电磁波、 相对论简介 13.3 电磁波 相对论简介课件

第3节电磁波相对论简介一、电磁场与电磁波1．电磁场理论分析总结2．电磁场变化的电场和变化的磁场总是相互不可分离的统一体，这就是电磁场．3．电磁波的传播及波长、频率、波速(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)．(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小．(3)v＝λf，f是电磁波的频率，即为发射电磁波的LC振荡电路的频率f＝12πLC，改变L或C即可改变f，从而改变电磁波的波长λ.4．电磁波与机械波的区别(1)电磁波的传播不需要介质，在真空中所有电磁波的波速都相同，等于光速．(2)不同电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同，频率高的波速小．(3)对确定的LC电路，其周期和频率不发生变化．二、电磁振荡的规律1．产生原因电容器的充、放电作用和线圈的自感作用．2．实质电场能与磁场能的相互转化．3．具体表现两组物理量的此消彼长，周期性变化，循环往复．(1)电容器的电荷量q，电势差U，场强E，线圈的自感电动势E自．(2)电路中的电流i，线圈内的磁感应强度B.分别如图甲、乙．放电过程：q减小、i增大充电过程：q增大、i减小．放电完毕：q＝0、i最大充电完毕：q最大、i＝0.(1)充电时，电流流入电容器正极．放电时，电流由电容器正极流出．(2)LC回路中的电场能与电容器上的电荷量对应，磁场能与线圈中的电流对应．三、电磁波谱及各种电磁波的应用(1)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、γ射线等，穿透能力较强．(2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线、X射线和γ射线都有重叠，但它们产生的机理不同．四、相对论的简单知识1．狭义相对论的基本假设(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．(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相同的．2．时间和空间的相对性(1)时间间隔的相对性：Δt＝Δτ1－vc2.(2)长度的相对性：l＝l01－vc2.3．相对论的三个结论：(1)速度变换公式：u＝u′＋v1＋u′vc2.(2)相对论质量：m＝m01－vc2.(3)质能方程：E＝mc2.4．广义相对论(1)基本原理①广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的．②等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．(2)广义相对论的预言与证实①时间变慢．②光线弯曲．③引力红移．由相对论质量m＝m01－vc2知回旋加速器中被加速的粒子速度增大，粒子的质量增大，从而使它做圆周运动的周期发生变化，不再与D形盒上的交变电压同步．这样不会使粒子的速度无限增大．对电磁波的理解及应用[例1](1)麦克斯韦理论的内容是：__________________.(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是_____的，并和该处电磁波的传播方向________，这就说明电磁波是________波．(3)目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题．①雷达发射电磁波的波长范围是多少？②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？[思路点拨]熟记麦克斯韦理论及电磁波的特点，记准电磁波v＝λf这一关系，理解雷达简单原理．[解析](1)麦克斯韦电磁理论的内容是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是垂直的，并和该处电磁波的传播方向垂直，这说明电磁波是横波．(3)①由c＝λf可得：λ1＝cf1＝3.0×108200×106m＝1.5m，λ2＝cf2＝3.0×1081000×106m＝0.3m.②电磁波测距的原理就是通过发射和接收的时间间隔来确定距离，所以可根据x＝12ct确定和目标间的距离．[答案]见解析狭义相对论的简单应用[例2](1)一列火车以速度v匀速行驶，车头、车尾各有一盏灯，某时刻路基上的人看见两灯同时亮了，那么车厢中的人看见的情况是什么呢？(2)一张宣传画是边长为5m的正方形，一高速列车以2×106m/s速度接近此宣传画，在司机看来，这张宣传画是什么样子？(3)远方的一颗星以0.8c的速度离开地球，在地球上测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？[思路点拨]解答该题应注意以下三点：(1)同时的相对性．(2)长度的相对性．(3)时间间隔的相对性．[解析](1)由同时的相对性可知车头的灯先亮．(2)l＝l01－vc2＝5×1－2×1083×1082m≈3.7m在垂直运动方向没有相对性，所以看到的是一张3.7×5m2的宣传画．(3)因为Δt＝Δτ1－vc2，所以Δτ＝Δt·1－vc2，Δt＝5昼夜，v＝0.8c，所以Δτ＝5×1－0.82＝3(昼夜)[答案](1)车头的灯先亮(2)3.7×5m2的画(3)3昼夜