高考物理总复习 第十四章 电磁波 相对论简介课件 新人教版选修34
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高考物理一轮总复习 选修部分 第14章 电磁波 相对论简介课件(选修3-4)
运动没有关系。
2．相对论的质速关系
(1)物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度 m0
间有如
下关系： m＝
1－vc2
。
(2)物体运动时的质量 m 总要 大于 静止时的质量 m0。
3．相对论质能关系 用 m 表示物体的质量，E 表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E＝ mc2 。
3．电磁波：电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波。 (1)电磁波是横波，在空间传播 不需要 介质。
(2)v＝λf 对电磁波 同样适用 。 (3)电磁波能产生反射、折射、 干涉 和衍射等现象。
4．发射电磁波的条件 (1)要有足够高的 振荡频率 ； (2)电路必须开放 ，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。 5．调制：有 调幅和调频 两种方法。
8．电磁波的应用 电视和雷达。 知识点 2 电磁波谱 Ⅰ 1.定义 按电磁波的波长从长到短分布是 无线电波 、红外线、可见光、紫外线、X 射线和 γ 射线，形成电磁 波谱。
2．电磁波谱的特性、应用
电磁
频率
波谱
/Hz
无线
电波
<3×1011
真空中 波长/m
>10－3
红外线 1011～1015 10－3～10－7
2．[对电磁波的理解]下列关于电磁波的说法正确的是( ) A．电磁波必须依赖介质传播 B．电磁波可以发生衍射现象 C．电磁波不会发生偏振现象 D．电磁波无法携带信息传播
解析 电磁波的传播可以不需要介质，也可以在介质中传播，A 选项是错误的。电磁波也是横波，具 有横波的任何特性，可以发生干涉、衍射、偏振等现象，B 选项正确，C 选项错误。电磁波可以携带信息 传播，D 选项错误。
二、对点激活 1．[电磁波的应用]关于电磁波，下列说法正确的是( ) A．雷达是用 X 光来测定物体位置的设备 B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 D．均匀变化的电场可以产生恒定的磁场
高考物理一轮复习第14章光电磁波相对论简介第1讲光的折射全反射课件
答案 6×108 m/s
答案
解析 作出入射点和出射点的法线，如图所示，由几何关系有
r1＝θ＋α r2＝r3 r4＝β α＋β＝r2＋r3 又 n＝ssiinnrr21＝ssiinnrr43 r1＝60° 得 r4＝60°，β＝60° α＝r1－θ＝30° 由 α＋β＝r2＋r3 得：r2＝r3＝45°
即 n＝ssiinn6405°°＝ 26，v＝nc＝ 6×108 m/s。
解析
考点 2 全反射现象的理解和应用
1.发生全反射的条件 (1)光必须从光密介质进入光疏介质； (2)入射角必须大于或等于临界角。 2．全反射的理解 (1)如果光从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生 全反射现象。 (2)光的全反射遵循光的反射定律，光路是可逆的。
(1)玻璃球冠的折射率； (2)该光线在玻璃球冠中的传播时间(不考虑光线在玻璃球冠中的多次 反射)。
(1)要求玻璃球冠的折射率，需________________。 提示：先画光路图，再利用几何关系找出入射角和折射角
(2)要想求光线在玻璃球冠中的传播时间需要先求________________。 提示：传播距离和传播速度
1.对折射率的理解 (1)公式 n＝ssiinnθθ12中，光不论是从真空射入介质，还是从介质射入真空， θ1 都是指真空中的光线与法线间的夹角，θ2 都是指介质中的光线与法线间 的夹角。 (2)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中 传播速度的大小，v＝nc。 (3)折射率由介质本身的性质和入射光的频率共同决定，与入射角的大 小无关。
解得 n＝ 3。
(2)由几何关系可得，在 N 点反射后的光线过 O 点垂直 BM 从球冠的 Q
点射出
该光线在球冠中的传播距离 s＝R＋cosR30°＋Rtan30°
答案
解析 作出入射点和出射点的法线，如图所示，由几何关系有
r1＝θ＋α r2＝r3 r4＝β α＋β＝r2＋r3 又 n＝ssiinnrr21＝ssiinnrr43 r1＝60° 得 r4＝60°，β＝60° α＝r1－θ＝30° 由 α＋β＝r2＋r3 得：r2＝r3＝45°
即 n＝ssiinn6405°°＝ 26，v＝nc＝ 6×108 m/s。
解析
考点 2 全反射现象的理解和应用
1.发生全反射的条件 (1)光必须从光密介质进入光疏介质； (2)入射角必须大于或等于临界角。 2．全反射的理解 (1)如果光从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生 全反射现象。 (2)光的全反射遵循光的反射定律，光路是可逆的。
(1)玻璃球冠的折射率； (2)该光线在玻璃球冠中的传播时间(不考虑光线在玻璃球冠中的多次 反射)。
(1)要求玻璃球冠的折射率，需________________。 提示：先画光路图，再利用几何关系找出入射角和折射角
(2)要想求光线在玻璃球冠中的传播时间需要先求________________。 提示：传播距离和传播速度
1.对折射率的理解 (1)公式 n＝ssiinnθθ12中，光不论是从真空射入介质，还是从介质射入真空， θ1 都是指真空中的光线与法线间的夹角，θ2 都是指介质中的光线与法线间 的夹角。 (2)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中 传播速度的大小，v＝nc。 (3)折射率由介质本身的性质和入射光的频率共同决定，与入射角的大 小无关。
解得 n＝ 3。
(2)由几何关系可得，在 N 点反射后的光线过 O 点垂直 BM 从球冠的 Q
点射出
该光线在球冠中的传播距离 s＝R＋cosR30°＋Rtan30°
高考物理一轮复习 第4单元 光的波动性 电磁波 相对论
10－7
引起视觉
照相、摄影
化学效应、
10－7～10－9 ________、 医用消毒、防伪
能杀菌
10－8～10－11 贯穿性强
检查、医用透视
<10－11 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗
递变 规律
• 三、相对论
• 1．狭义相对论的基本假设
• (1)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同 的．惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个 参考系叫做惯性系．相对一个惯性系做匀速直线运动的另一 个参考系也是惯性系．
选考部分
选修3－4 振动与波动 光学 相对论
• 第4单元 光的波动性 电磁波 相对论
理清教材
•网控基础点 提炼命题源
读读教材
• 一、光的波动性 • 1．光的干涉 • (1)定义 • 在两列光波的叠加区域，某些区域的光被________， 出现亮纹，某些区域的光被________，出现暗纹，且 ________和________互相间隔的现象叫做光的干涉现象． • (2)条件 • 两列光的________，且具有恒定的相位差，才能产生 稳定的干涉现象． • (1)加强 减弱 加强 减弱 (2)频率相等
2.(1)
Δτ 1－vc2 (2)l0
3.
m0 1－vc 2
1－vc 2
练练基础
┃题组一┃ 光的波动性
• 1．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩 色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这 两种现象( ) • A．都是光的衍射现象 • B．都是光的干涉现象 • C．前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象 • D．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象
• (4)薄膜干涉
• 利用薄膜(如肥皂液薄膜)________反射的光相遇而形成 的．图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度 ________．
高中物理专题复习《选修3-4 电磁波 相对论简介》全章教学精品学案(课件)
(3)发射和接收 ①为有效发射电磁波，振荡电路必须有足够高的频率，并且 是开放的；要利用电磁波传递信号需要对电磁波进行调制， 调制有调幅和调频两种方法． ②接收电磁波时，先要调谐使接收电路产生电谐振，再通过 检波“检”出高频电流中所携带的信号． (4)电磁波的应用：广播、电视、雷达、无线通信等． 注意：①麦克斯韦根据他提出的电磁场理论预言了电磁波的 存在以及在真空中波速等于光速c，而后赫兹用实验证实了 电磁波的存在． ②电磁波和机械波有本质的不同，机械波的传播需要介质， 其波速仅与介质有关；电磁波可以在真空中传播，其波速与 介质和波频有关．
5. 质能方程：E＝mc2 公式中m为物体的质量，E为它具有的能量． 6. 广义相对论简介 (1)广义相对论的两个基本原理 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)广义相对论的几个结论 ①光线弯曲． ②时空弯曲． ③引力红移．
照明、摄影 医用消毒、 防伪 检查零件缺 陷、医用透视 工业探伤、 医用治疗
10 7 － 10 7 ～10
－ －9
1015 10 ～ 1017 1016～ 1019 >1019
15
10 8 ～10
－11
－
衍 射 能 力 减 弱
<10
11
－
直 线 传 播 能 力 增 强
三、相对论简介
1. 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. 空间与时间的相对性 (1)长度的相对性： ，即一条沿自身长度方向运动的杆， 其长度 (l) 总比杆静止时的长度 (l0) 小．
2014届高三物理一轮复习课件14.1电磁波相对论简介(人教版选修3-4)
1.变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其 传播Ⅰ 2.电磁波的产生、发射和接收Ⅰ 3.电磁波谱Ⅰ 4.狭义相对论的基本假设Ⅰ 5.质速关系、质能关系Ⅰ 6.相对论质能关系式Ⅰ
1.了解麦克斯韦的电磁场理论． 2.了解电磁波的产生、发射、传播和接收． 3.掌握电磁波谱的排列顺序、特性及应用． 4.知道光是一种电磁波． 5.了解相对论的基本假设，能用相对论知识分析一些简单问题.
1011～ 1015
10－3～ 10－7
热效应
红外线 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、
能杀菌
医用消毒、 防伪
X 射线
1016～ 1019
10－8～ 10－11
贯穿性强
检查、医用 透视
γ 射线 ＞1019 ＜10－11
二、电磁波谱及电磁波特性 1．电磁波谱 按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫 外线、X 射线和 γ 射线，形成电磁波谱．
2．电磁波谱的特性、应用
电磁 频率 真空中 特性
波谱 /Hz 波长/m
应用
递变 规律
无线 电波
＜3×
＞10－3
波动性强， 无线电技术
1011
易发生衍射
红外线
考向三 狭义相对论的简单应用 (1)你站在一条长木杆的中央附近，并且
看到木杆落在地上时是两头同时落地．所以，你认 为这木杆是平着落到了地上．而此时飞飞同学正以接近光速的速度 从木杆前面掠过，如图所示．她看到( )
A．两端同时落地 B．A 端比 B 端先落地 C．B 端比 A 端先落地 D．木杆是向右倾斜着落地的
1.了解麦克斯韦的电磁场理论． 2.了解电磁波的产生、发射、传播和接收． 3.掌握电磁波谱的排列顺序、特性及应用． 4.知道光是一种电磁波． 5.了解相对论的基本假设，能用相对论知识分析一些简单问题.
1011～ 1015
10－3～ 10－7
热效应
红外线 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、
能杀菌
医用消毒、 防伪
X 射线
1016～ 1019
10－8～ 10－11
贯穿性强
检查、医用 透视
γ 射线 ＞1019 ＜10－11
二、电磁波谱及电磁波特性 1．电磁波谱 按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫 外线、X 射线和 γ 射线，形成电磁波谱．
2．电磁波谱的特性、应用
电磁 频率 真空中 特性
波谱 /Hz 波长/m
应用
递变 规律
无线 电波
＜3×
＞10－3
波动性强， 无线电技术
1011
易发生衍射
红外线
考向三 狭义相对论的简单应用 (1)你站在一条长木杆的中央附近，并且
看到木杆落在地上时是两头同时落地．所以，你认 为这木杆是平着落到了地上．而此时飞飞同学正以接近光速的速度 从木杆前面掠过，如图所示．她看到( )
A．两端同时落地 B．A 端比 B 端先落地 C．B 端比 A 端先落地 D．木杆是向右倾斜着落地的
高考物理一轮复习课件选修34第十四章第四讲光的波动性电磁波相对论
④换用不同的滤光片，测量其他色光的波长． (3)数据处理：用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离 l，由公式 λ＝dlΔx 计 算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值． 四、电磁场、电磁波、电磁波谱 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__．
解析：衍射现象是波特有的现象，故电磁波能发生衍射现象，A 错误．遥 控器是通过发出的红外线脉冲信号遥控电视机的，B 错误．根据多普勒效 应，当天体相对地球运动时，我们接收到来自天体的电磁波频率发生变化， 根据其变化可判断遥远天体相对地球的运动速度，C 正确．光在真空中的 速度是定值，在任何惯性系中测出的数值应相同，D 错误．
6．电磁波谱
电磁 特性
波谱/m
规律
波动性强，易
无线电波
无线电技术
发生衍射
＞10－3
＜3×1011
红外线 热效应 红外线遥感 10－3～10－7 1011～1015
可见光 引起视觉 照明、摄影 10－7
1015
电磁 特性
波谱
真空中
递变
应用
频率/Hz
波长/m
规律
化学效应、荧光
2．下列现象中，属于光的衍射的是( ) A．雨后天空出现彩虹 B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C．海市蜃楼现象 D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹
解析：彩虹是光的色散现象，海市蜃楼是光的折射、全反射现象，肥皂 膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象，A、C、D 错误．通过狭缝观察日 光灯看到彩色条纹是单缝衍射现象，B 正确．
A．甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑” B．甲图为“泊松亮斑”，乙图是小孔衍射的图样 C．丙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样 D．丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝干涉图样
选修34光电磁波相对论简介精品PPT课件
变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场 电磁波的产生、发射及接收电磁波及其传播 电磁波谱 (考纲要求 Ⅰ)
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．电磁场 变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产 生电场，变化的电场和磁场总是相互联系成为一个完整 的整体，这就是电磁场．
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判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．
(1)各种波均会发生偏振现象．
()
(2)用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹．
()
(3)光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物的现象． ( )
答案 (1)× (2)√ (3)√
梳理深化 · 强基固本
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()
(3)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定增大． ( )
(4)已知介质对某单色光的临界角为 C，则该介质的折射率等于
1 sin
C.
()
答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)√
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光的干涉、衍射和偏振现象 (考纲要求 Ⅰ)
1. 光的干涉和衍射比较
内容 现象
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(2)表达式：ssiinn θθ12＝n12，式中 n12 是比例常数．
3．折射率
(1)物理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明
光从真空射入到该介质时_偏__折__大__，反之偏折小． sin θ1
(2)定义式：n＝__s_in__θ__2_，不能说n与sin θ1成正比，与sin θ2 成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的_频__率__决定．
高考物理一轮复习 4.3 电磁波 相对论简介课件 新人教版选修34
答案 D
第二十一页，共41页。
考点二 电磁场和电磁波 例 2.(1) 麦 克 斯 韦 电 磁 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________，这就是 说明电磁波是________波． (3)目前雷达发射的电磁波频率多在 200 MHz 至 1 000 MHz 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？
第十二页，共41页。
2．相对论中五个公式
名称
公式
时间间隔的 相对性
(时钟变慢)
长度的相对 性
(长度缩短)
Δt＝ Δτ
1－vc2 l＝l0 1－vc2
理解
与运动物体相对静止的观察 者经历时间 Δτ，地面上的观察 者看到运动物体经历时间 Δt
沿长度方向运动的物体，观察 到其长度为 l
第十三页，共41页。
f＝2π
1 ，改变 LC
L
或
C
即可改变
f，从而改变电
磁波的波长 λ.
第六页，共41页。
二、电磁振荡 1．振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流， 它是一种频率很高的交变电流． 2．振荡回路：能够产生振荡电流的电路．最简单的振荡 电路，就是 LC 回路．LC 振荡电路是由自感线圈和电容器组 成的电路，简称 LC 回路． 3．电磁振荡：由振荡电路产生振荡电流的过程中，电容 器极板上的电荷、通过电线圈的电流、跟电流和电荷相联系的 磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫做电磁振荡．
答案 B
第三十七页，共41பைடு நூலகம்。
第二十一页，共41页。
考点二 电磁场和电磁波 例 2.(1) 麦 克 斯 韦 电 磁 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________，这就是 说明电磁波是________波． (3)目前雷达发射的电磁波频率多在 200 MHz 至 1 000 MHz 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？
第十二页，共41页。
2．相对论中五个公式
名称
公式
时间间隔的 相对性
(时钟变慢)
长度的相对 性
(长度缩短)
Δt＝ Δτ
1－vc2 l＝l0 1－vc2
理解
与运动物体相对静止的观察 者经历时间 Δτ，地面上的观察 者看到运动物体经历时间 Δt
沿长度方向运动的物体，观察 到其长度为 l
第十三页，共41页。
f＝2π
1 ，改变 LC
L
或
C
即可改变
f，从而改变电
磁波的波长 λ.
第六页，共41页。
二、电磁振荡 1．振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流， 它是一种频率很高的交变电流． 2．振荡回路：能够产生振荡电流的电路．最简单的振荡 电路，就是 LC 回路．LC 振荡电路是由自感线圈和电容器组 成的电路，简称 LC 回路． 3．电磁振荡：由振荡电路产生振荡电流的过程中，电容 器极板上的电荷、通过电线圈的电流、跟电流和电荷相联系的 磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫做电磁振荡．
答案 B
第三十七页，共41பைடு நூலகம்。
高三物理高考总复习课件：选修34 第4讲光的波动性、电磁波、相对论
• 光的偏振现象证明光是________(填“横波”
各或个方“向纵波”)．
强度
• 2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的 光，包括在垂直于传播方向上沿__________ 振动的光，而且沿各个方向振动的光波的 ________都相同，这种光叫作自然光．
• 四、电磁波的产生 • 1．麦克斯韦电磁场理论：变化电场的磁场产生
第4讲 光的波动性、电磁波、相对 论
【考纲解读】1.理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现
亮暗条纹的条件；2.理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的
条件；3.知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用；4.
了解电磁波和相对论的相关知识．
•考点O 讲堂梳理自查
• 一、光的干涉 • 1．定义：在两列光波的叠加区加域强，某些区
• 2．衍射现象说明“光沿直线传播”只是一 种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得 多时，光才可以看作是沿直线传播的．
•模拟精选 ·组合专练
• 热点题组一 光的干涉 • 1．(多选)(2017年荆门月考)如图所示，一束
白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法正确的 是( ) • A．人从右侧向左看，可看到彩色条纹 • B．人从左侧向右看，可看到彩色条纹 • C．彩色条纹水平排列 • D．彩色条纹竖直排列 • 【答案】BC
4．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜) _前___后___表__面__反射的光相遇而形成 的．图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度__相___同___．
• 二、光的衍射
• 1．光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏
离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫
作光的衍射．
小
• 2．光发相生差明不显多衍射现象的条件：当孔或障 碍物的尺寸比光波波长________，或者跟光 波波长___________时，光才能发生明紫 显的 衍射现红象．
高中物理 第十四章 电磁波 章末总结课件 新人教版选修34
传播(chuánbō)的(填“能”“不能”或
“不确定”)；在从空气进入水的过程中，机械波的传播(chuánbō)
速度将 ，电磁波的传播(chuánbō)速度将 (填“增大”“减
小”或“不变”).
第二十六页，共27页。
12 3
解析 电磁波的能量随波的频率的增大而增大；电磁波的 传播不需要(xūyào)介质，可以在真空中传播，而机械波不 能在真空中传播；从空气进入水的过程中，机械波的传播 速度增大，而电磁波的传播速度减小. 答案 增大 不能 能 增大 减小
C错.
振荡电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期，D对.
答案 ABD
第二十五页，共27页。
12 3
3.(电磁波与机械波的区别)机械波和电磁波都能传递能量，其中
电磁波的能量随波的频率的增大而 ；波的传播(chuánbō)及
其速度与电介质有一定的关系，在真空中机械波是
传播
(chuánbō)的，电磁波是
第九页，共27页。
一、麦克斯韦(mài kè sī wéi)的电磁场理论
解析 麦克斯韦的电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在 周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生 的电场(磁场)是稳定(wěndìng)的，若磁场(电场)的变化是振荡 的，产生的电场(磁场)也是振荡的，由此可判定正确选项为D项. 答案 D
麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点：(1)变化的磁场产生 电场，电场是否(shìfǒu)变化取决于磁场的变化情况；(2) 变化的电场产生磁场，磁场是否(shìfǒu)变化取决于电场 的变化情况.
第八页，共27页。
一、麦克斯韦(mài kè sī wéi)的电磁场理论
例1 关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的 是( ) A.稳定的电场产生稳定的磁场 B.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的 磁场产生均匀变化的电场 C.变化的电场产生的磁场一定是变化的 D.振荡的电场周围(zhōuwéi)空间产生的磁场也是振荡
人教版高中物理选修3-4第十四章电磁波 全单元课程同步课件精品
电磁波的发现
1
电磁波的发现为信息传播提供了无与伦比的速度,加快了现代生活的节奏.
1、麦克斯韦电磁场理论：
（1）变化的磁场产生电场；
2
1、麦克斯韦电磁场理论：
（2）变化的电场产生磁场。
3
推广： （1）均匀变化的磁场（或电场），会产生
恒定的电场（或磁场）。 （2）非均匀变化的磁场（或电场），会产
空中的传播速度，C=3×108m/s。
7
5.电磁波与机械波比较：
[传播条件]机械波传播需要介质，而电磁 波不需要介质也能传播。
[传播规律]都遵循“V=λf=λ/T”这个关 系式；且电磁波也能发生反射、折射、衍 射、干涉等现象。
[传播本质]机械波传播的是机械能，电磁 波传播的是电磁能。
8
6.赫兹的电火化
这个电场就会产生磁场。如果这个磁场也 是随时间变化的，那么这个磁场就会新的 电场。……这样下去，电磁场就会在空间 区域不断向外传播形成了电磁波。
6
4、电磁波的特点：
（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电 磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁 波是横波。
（2）电磁波在真空中的传播速度等于光在真
tx_41_002
9
tx_41_002
微弱的电火花闪烁着麦克斯韦理论的光辉，赫兹向 全世界宣告：电磁波发现了
10
例:根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是 （）
A、在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定 产生电场
B、在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在 变化的磁场周围一定产生变化的电场
生变化的电场（或磁场）。 [思考与讨论]：如果一个变化的电场会产
生一个变化的磁场，那么下面还要发生什 么现象呢？
4
1
电磁波的发现为信息传播提供了无与伦比的速度,加快了现代生活的节奏.
1、麦克斯韦电磁场理论：
（1）变化的磁场产生电场；
2
1、麦克斯韦电磁场理论：
（2）变化的电场产生磁场。
3
推广： （1）均匀变化的磁场（或电场），会产生
恒定的电场（或磁场）。 （2）非均匀变化的磁场（或电场），会产
空中的传播速度，C=3×108m/s。
7
5.电磁波与机械波比较：
[传播条件]机械波传播需要介质，而电磁 波不需要介质也能传播。
[传播规律]都遵循“V=λf=λ/T”这个关 系式；且电磁波也能发生反射、折射、衍 射、干涉等现象。
[传播本质]机械波传播的是机械能，电磁 波传播的是电磁能。
8
6.赫兹的电火化
这个电场就会产生磁场。如果这个磁场也 是随时间变化的，那么这个磁场就会新的 电场。……这样下去，电磁场就会在空间 区域不断向外传播形成了电磁波。
6
4、电磁波的特点：
（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电 磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁 波是横波。
（2）电磁波在真空中的传播速度等于光在真
tx_41_002
9
tx_41_002
微弱的电火花闪烁着麦克斯韦理论的光辉，赫兹向 全世界宣告：电磁波发现了
10
例:根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是 （）
A、在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定 产生电场
B、在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在 变化的磁场周围一定产生变化的电场
生变化的电场（或磁场）。 [思考与讨论]：如果一个变化的电场会产
生一个变化的磁场，那么下面还要发生什 么现象呢？
4
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若以飞船上的时钟计算：因为
Δt＝Δt′/ 1－v/c2， 所以得 Δt′＝Δt 1－v/c2＝2.87×108× 1－0.9992 s ＝1.28×107 s＝0.4 年． [答案] 39年 0.4年
(对应学生用书P232) 1．(2010·上海高考)电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线 电波等，按波长由长到短的排列顺序是( ) A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线 B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线 C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波 D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线 [解析] 本题考查电磁波谱．意在考查考生对电磁波谱的产生、特 征和应用的记忆和理解能力． [答案] A
三易发生 衍射
红外线
热效应
可见光 紫外线 X射线 γ射线
引起视觉
化学效应、 荧光效应、
能杀菌
穿透能力强
穿透能力 很强
应用 通信和
广播 红外线
遥感
照明等
灭菌消毒、 防伪
医用透视、 安检
工业探伤、 医用治疗
真空中波长
大于1 mm
小于1 mm 大于700 nm 700 nm到 400 nm之间
2π LC
下列关于电磁波的说法正确的是( ) A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场 B．电磁波在真空和介质中传播速度相同 C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播 [解析] 如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是 恒定的，不能产生新的电场(磁场)，因而不能产生电磁波，A正确，C错 误；电磁波的传播速度跟介质有关，频率由波源决定，同一频率的电磁 波在不同介质里波长不等，由v＝λf知不同介质中波的传播速度不同，B 错误；波发生衍射现象时，不再沿直线传播，波发生明显衍射现象的条 件是：障碍物或孔的尺寸大小跟光的波长差不多或比波长还要小，D错 误．
A．你的质量在增加 B．你的心脏跳动在慢下来 C．你在变小 D．你永远不能由自身的变化知道你的速度 [答案] D
5．如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标的最小刻度对应的时间为 2×10－4 s．雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天线朝西方时， 屏上的波形如图乙．问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？
人马星座α星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.3×1016 m．设有 一宇宙飞船自地球往返于人马星座α星之间．若宇宙飞船的速度为0.999 c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间？如以飞船上的时 钟计算，往返一次的时间又为多少？
[解析] 以地球上的时钟计算 Δt＝xv＝02.9×994×.3×3×1011068 s＝2.87×108 s＝9 年
(对应学生用书P230) 一、电磁场与电磁波 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．电磁场 变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场， 变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是电磁场． 3．电磁波 电磁场(电磁能量)由近及远地传播形成电磁波． (1)电磁波是横波，在空间传播不需要介质． (2)真空中电磁波的速度为3×108 m/s.
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播 D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波 [解析] D中，电磁波是横波，不是纵波，其他选项的表述是正确 的． [答案] D
(对应学生用书P231) 题型一 电磁波谱及其应用 例1 (1)红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测 地面物体的状况．地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收 某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有 一部分能够通过大气层被遥感卫星接收．如下图所示为水和二氧化碳对 某一波段不同波长电磁波的吸收情况．由图可知，在该波段红外遥感大 致能够接收到的波长范围为( ) A．2.5 μm～3.5 μm B．4 μm～4.5 μm C．5 μm～7 μm D．8 μm～13 μm
题型二 狭义相对论的简单应用 例2 长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物体在运动 方向长度缩短了．一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90 m，相对地面以u ＝0.8c的速度在一观测站的上空飞过． (1)观测站的观测人员测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多 少？ (2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔为多少？
2．(2011·青岛月考)电磁波与声波比较( ) A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质 B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大 C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大 D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频 率无关 [解析] 可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析，选项 A、B 均与事实相符，所以 A、B 项正确；根据 λ＝vf ，电磁波速度变小，频率 不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以选项 C 正 确；电磁波在介质中的速度与介质有关，也与频率有关，所以选项 D 错 误．
(2)由于电磁波的波长、频率与波速之间满足关系v＝λf，真空中电 磁波的传播速度等于光速，一般在空气中传播，电磁波的传播速度就认 为等于光速c＝3.00×108 m/s，因此f＝c/λ＝1.5×109 Hz，即电磁波的频 率为1.5×109 Hz.
雷达工作时发射电磁脉冲，每个脉冲持续 t＝0.02 μs，在两个脉冲 时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电 磁脉冲重叠而影响测量，设最大侦察距离为 s，则 2s＝vΔt，而 Δt＝50100 s＝200 μs 0.02 μs(脉冲持续时间可以略去不计)，所以 s＝v2Δt＝3×104 m.
考纲要求
变化的磁场产生电场，变化
的电场产生磁场
Ⅰ
电磁波及其传播
Ⅰ
电磁波的产生、发射和接收
Ⅰ
电磁波谱、狭义相对论的基
本假设
Ⅰ
质速关系、质能关系 Ⅰ
相对论质能关系式
Ⅰ
考纲解读
本部分内容知识点琐碎 ，电磁波问题多联系前面波 的知识综合考查，相对论问 题多注重基础知识、基本公 式的考查，高考多以选择、 填空题形式出现.
(2)某雷达工作时，发射电磁波的波长为λ＝20 cm，每秒脉冲数n ＝5000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs，问该电磁波的频率为多少？最 大的侦察距离是多少？
[尝试解答] (1)由图可知，水对红外辐射吸收率最低的波长范围 是8 μm～13 μm；二氧化碳对红外辐射吸收率最低的波长范围是5 μm～ 13 μm.综上可知选D.
电磁波不同于机械波，机械波传播必须有介质，而电磁波传播不 需介质，机械波的波速仅取决于介质，而电磁波的波速与介质及波的频 率均有关系．
二、无线电波的发射和接收 1．发射电磁波的条件： (1)要有足够高的频率； (2)电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空 间． 2．调制有调幅和调频两种方式，解调是调制的逆过程．
介质
不需要介质(在真空中仍 可传播)
必须有介质(真空中不能传播)
能量形式
电磁能
机械能
类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新 知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不 同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不 正确的是( )
A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适 用
[尝试解答] (1)观测站测得船身的长度为 L＝L0 1－u2/c2＝90 1－0.82 m＝54 m 通过观测站的时间间隔为
Δt＝Lu＝504.8mc ＝2.25×10－7 s (2)宇宙员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为 Δt＝Lu0＝900.8mc ＝ 3.75×10－7 s. [答案] (1)2.25×10－7 s (2)3.75×10－7 s
1－vc 2
6．质能方程 E＝mc2.
(对应学生用书P231) 要点一 对麦克斯韦电磁场理论与电磁波的理解 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解
2．对电磁波的理解 (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＝ 1 ，改变 L 或 C 即可改变 f，从而改变电磁波的波长 λ.
[答案] (1)D (2)1.5×109 Hz 3×104 m
关于电磁波，下列说法正确的是( ) A．雷达是用X光来测定物体位置的设备 B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出 可见光 D．变化的电场可以产生变化的磁场 [解析] 雷达是利用微波来定位的，A项错误：使电磁波随各种信 号而改变的技术叫做调制，B项错误；钞票是利用紫外线的荧光作用， C项错误；根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场会产生变化的磁场， D项正确． [答案] D
[答案] A
要点二 电磁波与机械波的区别
波别 项目
电磁波
机械波
研究对象
电磁现象
力学现象
产生
由周期性变化的电场、 磁场产生
由质点(波源)的振动产生
纵、横波
横波
纵波或横波
波速
(1)在真空中等于光速( 很大) (2)在透明介质中 的传播速度比真空中的 小，且频率越大，波速 越小
(1)在空气中很小(如声波为340 m/s) (2)在固体、液体中的传播 速度比在空气中的大，与频率无 关
四、相对论的简单知识
1．狭义相对论的基本假设
(1)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．
(2)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．
2．时间间隔的相对性 Δt＝
Δτ .
1－vc 2
3．长度的相对性 l＝l0 1－vc2.
Δt＝Δt′/ 1－v/c2， 所以得 Δt′＝Δt 1－v/c2＝2.87×108× 1－0.9992 s ＝1.28×107 s＝0.4 年． [答案] 39年 0.4年
(对应学生用书P232) 1．(2010·上海高考)电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线 电波等，按波长由长到短的排列顺序是( ) A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线 B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线 C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波 D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线 [解析] 本题考查电磁波谱．意在考查考生对电磁波谱的产生、特 征和应用的记忆和理解能力． [答案] A
三易发生 衍射
红外线
热效应
可见光 紫外线 X射线 γ射线
引起视觉
化学效应、 荧光效应、
能杀菌
穿透能力强
穿透能力 很强
应用 通信和
广播 红外线
遥感
照明等
灭菌消毒、 防伪
医用透视、 安检
工业探伤、 医用治疗
真空中波长
大于1 mm
小于1 mm 大于700 nm 700 nm到 400 nm之间
2π LC
下列关于电磁波的说法正确的是( ) A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场 B．电磁波在真空和介质中传播速度相同 C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播 [解析] 如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是 恒定的，不能产生新的电场(磁场)，因而不能产生电磁波，A正确，C错 误；电磁波的传播速度跟介质有关，频率由波源决定，同一频率的电磁 波在不同介质里波长不等，由v＝λf知不同介质中波的传播速度不同，B 错误；波发生衍射现象时，不再沿直线传播，波发生明显衍射现象的条 件是：障碍物或孔的尺寸大小跟光的波长差不多或比波长还要小，D错 误．
A．你的质量在增加 B．你的心脏跳动在慢下来 C．你在变小 D．你永远不能由自身的变化知道你的速度 [答案] D
5．如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标的最小刻度对应的时间为 2×10－4 s．雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天线朝西方时， 屏上的波形如图乙．问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？
人马星座α星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.3×1016 m．设有 一宇宙飞船自地球往返于人马星座α星之间．若宇宙飞船的速度为0.999 c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间？如以飞船上的时 钟计算，往返一次的时间又为多少？
[解析] 以地球上的时钟计算 Δt＝xv＝02.9×994×.3×3×1011068 s＝2.87×108 s＝9 年
(对应学生用书P230) 一、电磁场与电磁波 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．电磁场 变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场， 变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是电磁场． 3．电磁波 电磁场(电磁能量)由近及远地传播形成电磁波． (1)电磁波是横波，在空间传播不需要介质． (2)真空中电磁波的速度为3×108 m/s.
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播 D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波 [解析] D中，电磁波是横波，不是纵波，其他选项的表述是正确 的． [答案] D
(对应学生用书P231) 题型一 电磁波谱及其应用 例1 (1)红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测 地面物体的状况．地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收 某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有 一部分能够通过大气层被遥感卫星接收．如下图所示为水和二氧化碳对 某一波段不同波长电磁波的吸收情况．由图可知，在该波段红外遥感大 致能够接收到的波长范围为( ) A．2.5 μm～3.5 μm B．4 μm～4.5 μm C．5 μm～7 μm D．8 μm～13 μm
题型二 狭义相对论的简单应用 例2 长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物体在运动 方向长度缩短了．一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90 m，相对地面以u ＝0.8c的速度在一观测站的上空飞过． (1)观测站的观测人员测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多 少？ (2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔为多少？
2．(2011·青岛月考)电磁波与声波比较( ) A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质 B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大 C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大 D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频 率无关 [解析] 可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析，选项 A、B 均与事实相符，所以 A、B 项正确；根据 λ＝vf ，电磁波速度变小，频率 不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以选项 C 正 确；电磁波在介质中的速度与介质有关，也与频率有关，所以选项 D 错 误．
(2)由于电磁波的波长、频率与波速之间满足关系v＝λf，真空中电 磁波的传播速度等于光速，一般在空气中传播，电磁波的传播速度就认 为等于光速c＝3.00×108 m/s，因此f＝c/λ＝1.5×109 Hz，即电磁波的频 率为1.5×109 Hz.
雷达工作时发射电磁脉冲，每个脉冲持续 t＝0.02 μs，在两个脉冲 时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电 磁脉冲重叠而影响测量，设最大侦察距离为 s，则 2s＝vΔt，而 Δt＝50100 s＝200 μs 0.02 μs(脉冲持续时间可以略去不计)，所以 s＝v2Δt＝3×104 m.
考纲要求
变化的磁场产生电场，变化
的电场产生磁场
Ⅰ
电磁波及其传播
Ⅰ
电磁波的产生、发射和接收
Ⅰ
电磁波谱、狭义相对论的基
本假设
Ⅰ
质速关系、质能关系 Ⅰ
相对论质能关系式
Ⅰ
考纲解读
本部分内容知识点琐碎 ，电磁波问题多联系前面波 的知识综合考查，相对论问 题多注重基础知识、基本公 式的考查，高考多以选择、 填空题形式出现.
(2)某雷达工作时，发射电磁波的波长为λ＝20 cm，每秒脉冲数n ＝5000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs，问该电磁波的频率为多少？最 大的侦察距离是多少？
[尝试解答] (1)由图可知，水对红外辐射吸收率最低的波长范围 是8 μm～13 μm；二氧化碳对红外辐射吸收率最低的波长范围是5 μm～ 13 μm.综上可知选D.
电磁波不同于机械波，机械波传播必须有介质，而电磁波传播不 需介质，机械波的波速仅取决于介质，而电磁波的波速与介质及波的频 率均有关系．
二、无线电波的发射和接收 1．发射电磁波的条件： (1)要有足够高的频率； (2)电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空 间． 2．调制有调幅和调频两种方式，解调是调制的逆过程．
介质
不需要介质(在真空中仍 可传播)
必须有介质(真空中不能传播)
能量形式
电磁能
机械能
类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新 知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不 同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不 正确的是( )
A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适 用
[尝试解答] (1)观测站测得船身的长度为 L＝L0 1－u2/c2＝90 1－0.82 m＝54 m 通过观测站的时间间隔为
Δt＝Lu＝504.8mc ＝2.25×10－7 s (2)宇宙员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为 Δt＝Lu0＝900.8mc ＝ 3.75×10－7 s. [答案] (1)2.25×10－7 s (2)3.75×10－7 s
1－vc 2
6．质能方程 E＝mc2.
(对应学生用书P231) 要点一 对麦克斯韦电磁场理论与电磁波的理解 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解
2．对电磁波的理解 (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＝ 1 ，改变 L 或 C 即可改变 f，从而改变电磁波的波长 λ.
[答案] (1)D (2)1.5×109 Hz 3×104 m
关于电磁波，下列说法正确的是( ) A．雷达是用X光来测定物体位置的设备 B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出 可见光 D．变化的电场可以产生变化的磁场 [解析] 雷达是利用微波来定位的，A项错误：使电磁波随各种信 号而改变的技术叫做调制，B项错误；钞票是利用紫外线的荧光作用， C项错误；根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场会产生变化的磁场， D项正确． [答案] D
[答案] A
要点二 电磁波与机械波的区别
波别 项目
电磁波
机械波
研究对象
电磁现象
力学现象
产生
由周期性变化的电场、 磁场产生
由质点(波源)的振动产生
纵、横波
横波
纵波或横波
波速
(1)在真空中等于光速( 很大) (2)在透明介质中 的传播速度比真空中的 小，且频率越大，波速 越小
(1)在空气中很小(如声波为340 m/s) (2)在固体、液体中的传播 速度比在空气中的大，与频率无 关
四、相对论的简单知识
1．狭义相对论的基本假设
(1)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．
(2)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．
2．时间间隔的相对性 Δt＝
Δτ .
1－vc 2
3．长度的相对性 l＝l0 1－vc2.