第十四章 第3课时 电磁波和相对论时空观-【直击双1流】2024高考物理一轮复习讲义

第 3 课时 电磁波和相对论时空观 一、电磁振荡(以 LC 振荡电路为例) (1) 产生:在 LC 振荡电路中,电容器不断地 充电和放电,就会使电容器极板上的电荷量 q、电 路中的电流 i、电容器内的电场强度 E、线圈内的 磁感应强度 B 发生周期性的变化,这种现象就是 电磁振荡。 (2) 周期和频率 周期:T = 2π LC 。 频率:f = 1 2π LC (其中 L 为自感系数,C 为 电容)。 二、电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生电场,变化 的电场能够在周围空间产生磁场。 2.对电磁波的理解 (1) 电磁场在空间由近及远地向周围传播, 形成电磁波。 (2) 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相同 (都等于光速)。 (3) 电磁波是横波。 电磁波的电场、磁场、 传播方向三者两两垂直,如图所示。 (4) 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.电磁波的发射与接收 (1) 发射电磁波需要开放的高频振荡电路, 并对电磁波根据信号的强弱进行调制(两种方 式:调幅、调频)。 (2) 接收电磁波需要能够产生电谐振的调 谐电路,再把信号从高频电流中解调出来,调幅 波的解调也叫检波。 4.电磁波谱分析及应用 电磁 波谱 频率 / Hz 真空中 波长 / m 特性 应用 递变 规律 无线 电波 < 3 × 1011 > 10 -3 波动性强, 易发生衍射 无线电技术 红外线 1011 ~ 1015 10 -3 ~ 10 -7 热效应 红外遥感 可见光 1015 10 -7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015 ~ 1017 10 -7 ~ 10 -9 化学效应、 荧光效应、 灭菌消毒 医用消毒、 防伪 X 射线 1016 ~ 1019 10 -8 ~ 10 -11 贯 穿 本 领强 检查、医用 透视 γ 射线 > 1019 < 10 -11 贯 穿 本 领 最强 工业探伤、 医用治疗 衍 射 能 力 减 弱 直 线 传 播 能 力 增 强↓ 三、相对论时空观 1.狭义相对论的两个基本假设 (1) 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.相对论时空观 (1) 时间延缓效应:如果相对于地面以 v 运 动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 571第十四章 光 学 　　　 物体完成某个动作的时间间隔为 Δτ,地面上的 人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时 间间隔为 Δt, 那么两者之间的关系是 Δt = Δτ 1 - ( v c ) 2 ,由于 1 - ( v c ) 2 < 1,所以总有 Δt > Δτ,此种情况称为时间延缓效应。 (2) 长度收缩效应:如果与杆相对静止的人 测得杆长是 l0,沿着杆的方向,以 v相对杆运动的 人测得杆长是 l, 那么两者之间的关系是 l = l0 1 - ( v c ) 2 ,由于 1 - ( v c ) 2 < 1,所以总有 l < l0,此种情况称为长度收缩效应。 例 1 (2023·江苏省南通市如皋市调研) 关 于电磁场和电磁波的说法正确是 (　 　 ) 　 　 A. 电场和磁场总是相互联系的,它们统称为 电场 B. 电磁场由发生的区域向远处的传播形成 电磁波 C. 在电场周围一定产生磁场,磁场周围一定 产生电场 D. 电磁波是一种波,声波也是一种波,理论 上它们是同种性质的波动 变化的电场和变化的磁场相互联系, 它们统称为电磁场,故 A 错误。 电磁场由发生的 区域向远处的传播形成电磁波,故 B 正确。 在变 化的电场周围一定产生磁场,变化的磁场周围一 定产生电场,故 C 错误。 电磁波是一种波,声波 也是一种波,但声波是机械波,它们是不同种性 质的波动,故 D 错误。 B 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 �