4-3电磁场 电磁波相对论讲义

4-3电磁场电磁波相对论讲义

1、变化的磁场产生电场、

2、变化的电场产生磁场、

3、电磁场：变化的电场和磁场总是互相联系的，形成一个不可分离的统

一的场，这就是、电磁场考点精析麦克斯韦电磁场理论

1、均匀变化的磁场产生稳定的电场，不均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡磁场产生同频率的振荡电场、

2、均匀变化的电场产生稳定的磁场，不均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡电

场产生同频率的振荡磁场、温故自查

1、产生：变化的电场和磁场总是交替产生，由发生区域向

周围空间传播开去，就形成、变化的电磁波

2、特点(1)电磁波的传播不需要，但可以在介质中传播、(2)如下图所示，在电磁波中每处的电场强度和磁感应强度的方向总

是垂直的，并且都跟电磁波的传播方向垂直，所以电磁波是、(3)电磁波的波速等于光速，实际上，光就是特定频率范围内的电磁波、介质横波

3、波速：在真空中电磁波的波速与光速相同，在介质中传播速度小于光速、电磁波的波长、频率、波速三者之间的关系是：

λ＝、此式为真空中传播的电磁波各物理量之间的关系式、考点精析

1、电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播、

2、电

磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象、温故自查

1、概念(1)振荡电流：大小和方向发生周期性变化的电流、它是一种频率很高的、(2)振荡电路：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振荡电路是自感线圈和电容器组成的电路，简称、交变电流LC回路(3)电磁振荡：在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生变化，这种现象叫电磁振荡、(4)周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做，1s内完成的周期性变化的次数叫做频率、周期性周期

2、公式：(电磁振荡的周期和频率公式)

3、振荡过程如图所示、电路分析：甲图：电场能达到最大，磁场能为零，电路中电流i＝0甲→乙：电场能↓，磁场能↑，电路中电流i↑，电路中磁场能向电场能转化，叫放电过程、乙图：磁场能达到最大，电场能为零，电路中电流i达到最大、乙→丙：电场能↑，磁场能↓，电路中电流i↑，电路中磁场能向电场能转化，叫充电过程、丙图：电场能达到最大(与甲图的电场反向)，磁场能为零，电路中电流为零、丙→丁：电场能↓，磁场能↑，电路中电流i↓，电路中电场能向磁场能转化，叫放电过程、丁图：磁场能达到最大，电场能为零，回路中电流达到最大(方向与原方向相反)、丁→戊：电场能↑，磁场能↓，电路中电流i↓，电路中磁场能向电场能转化，叫反向充电过程、戊与甲是重合的，从而振荡电路完成了一个周期、考点精析

1、充电完毕(放电开始)：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i＝0、

2、放电完毕(充电开始)：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大、

3、充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电荷量在增加、从能量看：磁场能在向电场能转化、

4、放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电荷量在减少、从能量看：电场能在向磁场能转化、在振荡电流的形成过程中，几个主要物理量的变化情况是：(1)电容器电荷量Q、两极间电压U、电场能E电变化规律相同、(2)线圈中电流I、磁场能E 磁变化规律相同、(3)电容器放电时，Q、U、E电均减小，I、E磁则增大，放电结束时，Q、U、E电为零而I、E磁达最大，电容器充电时，情况相反、温故自查

1、基本概念：无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波、无线电波的波长从、根据波长(或频率)，通常将无线电波分成几个波段，每个波段的无线电波分别有不同的用途、几毫米到几千米

2、无线电波的发射无线电波的发射必须采用开放电路，如右图甲所示，开放电路由振荡器、、天线、等几部分组成、在发射用于通信等无线电波时，必须让电磁波随各种信号而改变，这一过程叫调制、使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅，使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频、互感线圈地线

3、无线电波的接收无线电波的接收必须采用调谐电路，如图乙所示，调谐电路由可变电容器、、天线、地线等几部分组成、

当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振、使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐、另外，要还原为原始的信号，还必须有检波等解调过程、电感线圈考点精析

1、调制与解调的区别：在无线传播技术中，首先将声音、图象信息通过声电转换、光电转换等方式转化为电信号，但这种电信号频率较低，不能用来直接发射电磁波，所以要把传递的低频信息加载到高频信息上，使电磁波的频率或振幅随各种信号而改变，使调频电磁波能够载着低频电信号发射和传播，这种方法叫调制、从接收到的调频振荡中分享出来所携带的信号的过程叫检波，也叫解调、

2、调幅与调频的区别：让高频电磁波的振幅随信号的强弱变化而变化的调制过程叫调幅、一般地，广播电台的中波、短波广播以及电视广播中的图象信号都是采用调幅波；让高频电磁波的频率随信号变化而变化的调制过程叫调频、一般的，广播电台的立体声广播以及电视广播中的伴音广播都是采用调频波的、温故自查

1、电视在电视的发射端，用摄像管将光信号转换为电信号，利用电信号对高频振荡进行调制然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去；在电视的接收端，通过调谐、检波、解调等过程将电信号送到显像管，再由显像管将电信号还原成图像、

2、雷达雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，是利用电磁波遇到障碍物后发生反射的现象工作的、电磁波是振荡器输出的高

频振荡电流通过感应耦合传输给开放电路、实现电磁波向四周的发射；在无线电技术中，用天线和地线组成的接收电路来接收电磁波、考点精析

1、电视系统是将图像和伴音信号转变为电信号，调制到高频电磁波上经过发射、接收，然后再还原成图像和伴音的装置、

2、雷达用的是微波波段，因为电磁波波长越短，传播的直线性越好，反射性能越强，所以雷达用的是微波波段、温故自查

1、电磁波按波长由大到小的顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线、

2、不同电磁波产生机理不同：无线电波由振荡电路中自由电子的周期性运动产生；可见光由原子的外层电子受激后产生；X射线由原子的内层电子受激后产生；γ射线是原子核受到激发后产生的、

3、不同电磁波的特性不同：无线电波易发生干涉和衍射、红外线有显著热作用；可见光可引起视觉反应；紫外线有显著的化学作用；X射线的穿透能力很强；γ射线的穿透能力更强、

4、各种电磁波的产生机理及性质电磁波产生机理特性应用无线电波LC电路中的周期性振荡波动性强无线电技术红外线原子的最外层电子受激发后产生的热作用显著，衍射性强加热，高空摄影，红外遥感可见光引起视觉产生色彩效应照明，摄影，光合作用紫外线化学、生理作用显著，能产生荧光效应日光灯，医疗上杀菌消毒，治疗皮肤病，软骨病等伦琴射线原子的内层电子受激发后产生的穿透本领很大医疗透视，工作探

伤γ射线原子核受激发后产生的穿透本领最强探伤，对生物组织的物理、化学作用，医疗上杀菌消毒考点精析

1、红外线辐射的应用所谓热辐射，主要就是指红外线辐射、红外线在生产和军事上有着重要应用、例如用红外线烘干油漆，干得快、质量好；由于坦克、舰艇、人体等一切物体都在不停地发射红外线，并且不同的物体所辐射的红外线，其波长和强度不同，故在夜间或浓雾天气可通过红外线探测器来接收信号，并用电子仪器对接收到的信号进行处理，或用对红外线敏感的照相底片进行远距离摄影和高空摄影，就可察知物体的形状和特征、这种技术称为红外线遥感、利用遥感技术可在飞机或卫星上勘测地形、地貌，监测森林火情和环境污染，预报台风、寒潮，寻找水源或地热等、此外，根据物质对红外线的吸收情况，可以研究物质的分子结构、

2、可见光在电磁波谱中，可见光只占很小的波段，即波长范围在400～760nm之间，这些电磁波能使人眼产生视觉、人眼所看见的不同颜色的光，实际上是不同波长的电磁波，白光则是各种颜色(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)的可见光的混合、波长最长的可见光是红光(λ＝630～760nm)，波长最短的光是紫光(λ＝400～430nm)、

3、紫外线在医疗上有其应用；许多昆虫对紫外线特别敏感，可用紫外灯来诱捕害虫；紫外线还会引起强烈的化学作用，使照相底片感光、另一方面，波长为290～

320nm的紫外线，对生命有害、臭氧对太阳辐射的紫外线的吸收能力极强，有95%以上可被它吸收、臭氧层在地球上方10～50km之

间，它是地球生物的保护伞、(1)紫外线具有化学作用，可利用紫外线杀菌消毒、(2)紫外线有显著的生理作用，能促进人体对钙的吸收，改善人的身体健康、(3)紫外线具有荧光作用，可以用来设计防伪措施、4、伦琴射线X射线又称伦琴射线(欲称X光)，是波长比紫外线更短的电磁波、它一般是由伦琴射线管产生的，也可由高速电子流轰击金属靶产生，它是由原子中的内层电子发射的、X射线具有很强的穿透能力，能使照相底片感光、使荧光屏发光、这种性质，在医疗上广泛用于透视和病理检查；工业上可作为工业探伤等无损检测的必要手段、由于X射线的波长与晶体中原子间距的线度相当，也常被用来分析晶体结构、5、γ射线γ射线是一种比X射线波长更短的电磁波、它的波长在0、3nm以下、它来自宇宙射线或是由某些放射性元素在衰变过程中放射出来的、γ射线的能量极高，穿透能力比X射线更强，也可用于金属探伤等、通过对γ射线的研究，还可帮助了解原子核的结构、此外，原子武器爆炸时，有大量γ射线放出、温故自查

1、经典相对性原理(1)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，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、(2)伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的、惯性系

2、狭义相对论的两个基本假设(1)爱因斯坦相对性原理：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、考点精析

1、惯性系和非惯性系的区别牛顿运动定律能够成立的参考系叫惯性系，匀速运动的汽车、轮船等作为参考系就是惯性系、牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系、例如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察路边的树木房屋向后方加速运动，根据牛顿运动定律，房屋树木应该受到不为零的合外力作用，但事实上没有，也就是牛顿运动定律不成立，这里加速的车厢就是非惯性系。

2、伽利略相对性原理和其他表述(1)在一个惯性参考系内进行任何力学实验都不能判断它是否在相对于另一个惯性参考系做匀速直线运动。(2)任何惯性系都是平权的、2、伽利略相对性原理和其他表述(1)在一个惯性参考系内进行任何力学实验都不能判断它是否在相对于另一个惯性参考系做匀速直线运动。(2)任何惯性系都是平权的、温故自查

1、时间的相对性(1)同时的相对性：在一个惯性参考系中“同时”发生的两个事件，在另一个惯性参考系中可能是不同时的，即同时是相对的、(2)时间间隔的相对性：当从地面观察以速度v前进的火车时，车上的时间进程变慢了，不仅时间变慢了，物理、化学过程和生命的过程都变慢了、这称为时间膨胀、

2、空间的相对性(1)长度的相对性：相对地面以速度v运动的物体，从地面上看，沿着运动方向上的长度变短了，速度越大，变短的越多、(2)相对论速度叠加公式：以高速火车为例，车对地的速度为v，车上的人以u′的速度沿火车前进的方向相对火车运动，则人

对地的速度若人相对火车反向运动，u′取负值、根据此式，若u′＝c，则u＝c，那么c在任何惯性系中都是相同的、考点精析

1、经典物理学时空观与相对论时空观的区别经典物理学认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间是没有联系的、而相对论则认为空间和时间与物质的运动状态有关、在一个确定的参考系中观察，运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关、相对论更具有普遍性，经典物理学时空观是相对论在低速运动时的特例、

2、“同时”的相对性理解狭义相对论的时空观认为：同时是相对的，即在一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中不一定是同时的、用爱因斯坦列车加以说明：如下图所示，火车以v匀速直线运动，车厢中央有一闪光灯发出光信号，光信号到车厢前壁为事件1，到后壁为事件2；地面为S系，列车为S′系、在S′系中，A以速度v向光接近，B以速度v离开光，事件1与事件2同时发生、在S系中，光信号相对车厢的速度v1′＝c－v，v2′＝c＋v，事件1与事件2不是同时发生、即S′系中同时发生的两个事件，在S系中观察却不是同时发生的、因此，“同时”具有相对性、

3、长度收缩的理解观察者与被测物体有相对运动时，长度的测量值等于其原长的倍，即物体沿运动方向缩短了，这就是洛伦兹收缩(长度缩短)、(1)观察运动的物体其长度要收缩，收缩只出现在运动方向、固有长度值最大、如下图所示、(2)低速空间相对论效应可忽略、(3)长度收缩是相对

的，K系认为静止在K′系中的尺收缩，反之，K′系认为静止在K 系中的尺收缩、温故自查

1、相对论质量：以速度v高速运动的物体的质量m和静止时的质量m0有如下关系：

2、质能方程：爱因斯坦质能方程E＝mc

2、那么物体运动时的能量E和静止时的能量E0的差就是物体的动能，即Ek＝E－E0、代入质量关系：

命题规律根据麦克斯韦电磁理论，判断是否产生电磁波、[考例1] 如图所示的LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强，则此时(

)

A、a点电势比b点高

B、电容器两极板间场强正在减小

C、电路中电场能正在增大

D、线圈中感应电动势正在减小[解析] 根据安培定则，线圈中的电流从b到a，此时电流正在增强，表明电容器正在放电，所以下板带正电，上板带负电、a点电势比b点低，电容器两极板间场强正在减小，电场能在减小，电流放电变慢，线圈中感应电动势变小、[答案] BD[总结评述] 本题中判断感应电动势的大小变化有两种方法：一种是根据感应电动势的大小等于电容器两极板间的电压来判断，另一种方法就是根据电流的变化快慢来判断、根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法中正确的是(

)

A、在电场周围一定产生磁场，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

C、均匀变化的电场周围一定产生同频率振荡的磁场

D、振荡的电场在周围空间一定产生同频率振荡的磁场[解析]

(1)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)均匀变化的磁场(电场)能够在周围空间产生稳定的电场(磁场)、(3)振荡的磁场能够在周围空间产生同频率的振荡电场；振荡的电场能够在周围空间产生同频率的振荡磁场、由上述规律可知D选项正确、[答案] D命题规律考查雷达的工作原理及应用、[考例2] (xx上海理科)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、如图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、5μm～

3、5μm

B、4μm～

4、5μm

C、5μm～7μm

D、8μm～13μm[解析] 由图可知，8μm～13μm的波段被水和二氧化碳吸收得较少，能够接收到，故D正确、[答案] D某雷达工作站，发射电磁波的波长为λ＝20cm，每秒脉冲数n＝5000，每个脉冲持续时间t＝0、02μs，问电磁波的频率为多少？最大的侦察距离是多少？[解析] 由于电磁波的波长、频率和波速之间满足关系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v＝

3、0108m/s，因此f＝＝

1、5109Hz，即电磁波频率为

1、5109Hz、雷达工作时发射电磁脉冲，每个脉冲持续t＝0、02μs，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＝1/5000s＝200μs,0、02μs(脉冲持续时间可以略去不计)，所以s＝vΔt/2＝3104m、[答案]

15、109Hz 3104m命题规律考查时间相对性、空间相对性的简单计算、[考例3] 在6000m的高空大气层中产生了一个π介子，以速度v＝0、998c飞向地球，π介子在自身静止参照系中的寿命为Δτ＝210－6s，问在地球上的观察者和π介子静止参照系中的观察者看来，π介子能否到达地球、[解析] 在地球参

照系，根据时间间隔的相对性有：\地球上的观察者得到π介子的寿命为飞行距离：d＝vΔt＝

9、48103m>6000m∴π介子可以到达地球在π介子静止参照系，根据长度的相对性π介子到地球的距离为∴π介子可以到达地球[答案] 可以一枚静止时长30m的火箭以3km/s的速度从观察者的身边掠过，火箭上的人测得火箭的长度为多少？如果火箭的速度为光速的二分之一时，观察者测得火箭的长度为多少？[解析] 火箭相对于火箭上的人是静止的，所以不管火箭的速度是多少，火箭上的人测得的火箭长与静止时相同，为l0＝30m、如果火箭的速度为v＝，地面观察者测地面观察者测得的火箭长l 为

[答案] 30m 26m命题规律考查质能方程的简单应用、[考例4] 一电子(m0＝

9、110－31kg)以0、99c的速率运动、问：(1)电子的总能量是多大？(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？[解析] (1)电子的总能量为：(3108)2J≈

5、810－13J(2)电子的经典力学动能为Ek＝ m0v2＝ m0(0、99c)2相对论的动能为：Ek′＝E－E0＝mc2－m0c2[答案] (1)

5、810－13J (2)0、08[总结评述] 质能方程E＝mc2表明物体具有的总能量与它的质量之间存在正比关系，运动物体动能为总能量与静止时的能量差，即Ek＝E－E0＝mc2－m0c

2、联合国将xx年定为“国际物理年”，以纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献、对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，以下看法中正确的是(

)

A、E＝mc2表明物体的能量与其质量成正比

B、E＝mc2中的E表示发生核反应过程中释放的核能

C、根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能

D、ΔE＝Δmc2表示发生的质量亏损Δm转变为能量ΔE释放出来[解析] 爱因斯坦质能方程E＝mc2表明物体的能量与它的质量之间存在正比关系，并不是指核反应过程中释放的核能，故A 正确，B错误、ΔE＝Δmc2中的Δm不一定是指质量亏损，也可能是增加的质量，它描述的是Δm与ΔE的对应关系、故C正确，D错误、[答案] AC

电磁场与电磁波实验报告-2

电磁场与电磁波实验报告

实验一电磁场参量的测量 实验目的 1、在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性互相垂直。 2、熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长，并确定电磁波 的相位常数和波速 实验原理 两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同（或相反）方向传播时，由于初始相位不同发生干涉现象，在传播路径上可形成驻波场分布。本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间内电磁波波长的值，再由2，f 得到电磁波的主要参量：和等。 本实验采取了如下的实验装置 设入射波为E i E）e j，当入射波以入射角!向介质板斜投射时，则在 分界面上产生反射波E r和折射波E t。设介质板的反射系数为R,由空气进入 介质板的折射系数为T o，由介质板进入空气的折射系数为T c，另外，可动板 P r2和固定板P r1都是金属板，其电场反射系数都为-1。在一次近似的条件下,

接收喇叭处的相干波分别为E M RT o T c E oi e j 1，RT o T c E^e j 2 这里 1 2L ri L r3 L ri ；2 2L「2 L“2L M 2 L L r3 L2；其中L L2 L i|。 又因为为定值，L2则随可动板位移而变化。当P r2移动L值，使P r3有零 指示输出时，必有E M与E r2反相。故可采用改变P r2的位置，使尺3输出最大或零指示重复出现。从而测出电磁波的波长和相位常数。下面用数学式 来表达测定波长的关系式。 在P r3处的相干波合成为E r E M E「2 e j 1 e j2 j 1 2 / 或写成E r2RT0T c E0i cos 2 e 2（1-2） 式中 1 2 2 L 为了测量准确，一般采用P3零指示法，即cos 20 或（2n 1），n=0,1,2…… 这里n表示相干波合成驻波场的波节点（E r 0 ）数。同时，除n=0以外的n值，又表示相干波合成驻波的半波长数。故把n=0时E r 0驻波节点为参考节点的位置L。 2 又因 2 — L （1-3） 2 故2n 1 2 — L 或 4 L （2 n 1）（1-4）由（1-4）式可知，只要确定驻波节点位置及波节数，就可以确定波长的值。当n=0的节点处L。作为第一个波节点，对其他N值则有： n=1, 4 L 4L1 L0 2 ,对应第二个波节点，或第一个半波长数。

光学 电磁波 相对论 练习题

光学 电磁波 相对论 练习题 1．两束单色光A 、B 的波长分别为A λ、B λ，且A λ>B λ，则______（选填“A”或“B”）在水中发生全反射时的临界角较大．用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到______（选填“A”或“B”）产生的条纹间距较大． 【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷） 【答案】 A A 2．如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O 点)，然后用横截面为等边三角形 ABC 的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC 边上。D 位于AB 边上，过D 点做AC 边的垂线交AC 于F 。该 同学在D 点正上方向下顺着直线DF 的方向观察。恰好可以看到小标记的像；过O 点做AB 边的垂线交直线 DF 于E ；DE =2 cm ，EF =1 cm 。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射) 【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国III 卷） 【答案】 【解析】试题分析 本题考查折射定律、光在三棱镜中传播及其相关的知识点。 解析过D 点作AB 边的发现 ，连接OD ，则 为O 点发出的光纤在D 点的入射角；设该光线在D 点的折射角为β，如图所示。根据折射定律有 考点定位】光的折射，全反射，几何光学 【名师点睛】本题考查的知识点较多，涉及光的折射、全反射、光电效应方程、折射率与波长的关系、横波和纵波的概念等，解决本题的关键是能通过光路图判断出两种光的折射率的关系，并能熟练利用几何关系。 4．【2017·新课标Ⅱ卷】（10分）一直桶状容器的高为2l ，底面是边长为l 的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD ′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D 点射出的两束光线相互垂直，

(人教版)2020年高考物理一轮复习 第十六章 光与电磁波 相对论简介 第3讲 电磁波学案

第3讲电磁波 板块一主干梳理·夯实基础 【知识点1】变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场电磁波的产生、发射、接收及其传播Ⅰ 1.麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 2．电磁场：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。 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、偏振和衍射等现象。 4．发射电磁波的条件 (1)要有足够高的振荡频率； (2)必须是开放电路，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。 6．电磁波的传播 (1)三种传播方式：天波、地波、空间波。 (2)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝3.0×108 m/s。 7．电磁波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相等时，接收电路中产生的振荡电流最强，这就是电谐振现象。 (2)使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路。 (3)从经过调制的高频振荡电流中还原出调制信号的过程叫作解调，解调是调制的逆过程，调幅波的解调也叫作检波。 8．电磁波的应用 电视、雷达和移动电话。 【知识点2】电磁波谱Ⅰ 1．定义 按电磁波的波长从长到短排列顺序是无线电波、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

【知识点3】 狭义相对论的基本假设'质速关系 爱因斯坦质能方程 Ⅰ 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，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。 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v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间有如下关系： m ＝ m 0 1－? ?? ??v c 2。 (2)物体运动时的质量m 总要大于静止时的质量m 0。

浙江大学-电磁场与电磁波实验(第二次).doc

本科实验报告 课程名称：电磁场与微波实验 姓名：wzh 学院：信息与电子工程学院 专业：信息工程 学号：xxxxxxxx 指导教师：王子立 选课时间：星期二9-10节 2017年 6月 17日 Copyright As one member of Information Science and Electronic Engineering Institute of Zhejiang University, I sincerely hope this will enable you to acquire more time to do whatever you like instead of struggling on useless homework. All the content you can use as you like. I wish you will have a meaningful journey on your college life. ——W z h 实验报告 课程名称：电磁场与微波实验指导老师：王子立成绩：__________________ 实验名称： CST仿真、喇叭天线辐射特性测量实验类型：仿真和测量 同组学生姓名： 矩形波导馈电角锥喇叭天线CST仿真 一、实验目的和要求 1. 了解矩形波导馈电角锥喇叭天线理论分析与增益理论值基本原理。 2．熟悉 CST 软件的基本使用方法。 3．利用 CST 软件进行矩形波导馈电角锥喇叭天线设计和仿真。 二、实验内容和原理 1. 喇叭天线概述 喇叭天线是一种应用广泛的微波天线,其优点是结构简单、频带宽、功率容量大、调整与使用方便。合理的选择喇叭尺寸,可以取得良好的辐射特性：相当尖锐的主瓣,较小副瓣和较高的增益。因此喇叭天线在军事和民用上应用都非常广泛,是一种常见的测试用天线。喇叭天线的基本形式是把矩形波导和圆波导的开口面逐渐扩展而形成的,由于是波导开口面的逐渐扩大,改善了波导与自由空间的匹配,使得波导中的反射系数小,即波导中传输的绝大部分能量由喇叭辐射出去,反

电磁波和相对论

电磁波和相对论 1．一艘太空飞船静止时的长度为30 m ，他以0.6c (c 为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是( ) A ．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m B ．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m C ．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c D ．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c 答案 B 解析 飞船上的观测者测得飞船的长度不变，仍为30 m ，由l ＝l 01－(v c )2

电磁场与电磁波点电荷模拟实验报告

重庆大学 电磁场与电磁波课程实践报告 题目：点电荷电场模拟实验 日期：2013 年12 月7 日 N=28

《电磁场与电磁波》课程实践 点电荷电场模拟实验 1.实验背景 电磁场与电磁波课程内容理论性强，概念抽象，较难理解。在电磁场教学中，各种点电荷的电场线成平面分布，等势面通常用等势线来表示。MATLAB 是一种广泛应用于工程、科研等计算和数值分析领域的高级计算机语言，以矩阵作为数据操作的基本单位，提供十分丰富的数值计算函数、符号计算功能和强大的绘图能力。为了更好地理解电场强度的概念，更直观更形象地理解电力线和等势线的物理意义，本实验将应用MATLAB 对点电荷的电场线和等势线进行模拟实验。 2.实验目的 应用MATLAB 模拟点电荷的电场线和等势线 3.实验原理 根据电磁场理论，若电荷在空间激发的电势分布为V ，则电场强度等于电势梯度的负值，即： E V =-? 真空中若以无穷远为电势零点，则在两个点电荷的电场中，空间的电势分布为： 1 212010244q q V V V R R πεπε=+=+ 本实验中，为便于数值计算，电势可取为

1212 q q V R R =+ 4.实验内容 应用MATLAB 计算并绘出以下电场线和等势线，其中q 1位于(-1,0,0)，q 2位于(1,0,0)，n 为个人在班级里的序号： (1) 电偶极子的电场线和等势线（等量异号点电荷对q 2:q 1 = 1，q 2为负电荷）； (2) 两个不等量异号电荷的电场线和等势线（q 2:q 1 = 1 + n /2，q 2为负电荷）； (3) 两个等量同号电荷的电场线和等势线； (4) 两个不等量同号电荷的电场线和等势线（q 2:q 1 = 1 + n /2）； (5) 三个电荷，q 1、q 2为(1)中的电偶极子，q 3为位于(0,0,0)的单位正电荷。、 n=28 （1） 电偶极子的电场线和等势线（等量异号点电荷对q 2:q 1 = 1，q 2为负电荷）； 程序1： clear all q=1; xm=2.5; ym=2; x=linspace(-xm,xm); y=linspace(-ym,ym); [X,Y]=meshgrid(x,y); R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2); R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2); U=1./R1-q./R2; u=-4:0.5:4; figure contour(X,Y,U,u,'--'); hold on plot(-1,0,'o','MarkerSize',12); plot(1,0,'o','MarkerSize',12); [Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));

高考物理一轮复习第十五单元光学电磁波相对论第2讲光的波动性电磁波相对论学案新人教版

第2讲光的波动性电磁波相对论 考纲考情核心素养 ?光的干涉、衍射和偏振现象Ⅰ ?电磁波的产生Ⅰ ?电磁波的发射、传播和接收Ⅰ ?电磁波谱Ⅰ ?狭义相对论的基本假设Ⅰ ?质能关系Ⅰ 实验:用双缝干涉测光的波长 ?光的衍射、光的干涉、光的偏振、电 磁波． ?麦克斯韦电磁理论、狭义相对论. 物理观念 全国卷5年3考 高考指数★★★★☆ ?用双缝干涉测光的波长.科学思维 知识点一光的干涉、衍射和偏振 1．光的干涉 (1)定义:在两列光波叠加的区域,某些区域相互加强,出现明条纹,某些区域相互减弱,出现暗条纹,且加强区域和减弱区域相互间隔的现象． (2)条件:两束光的频率相同、相位差恒定． (3)双缝干涉图样特点:单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时,中央为白色亮条纹,其余为彩色条纹． 2．光的衍射 (1)发生明显衍射的条件:只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象才会明显． (2)衍射条纹的特点(如图所示) 直观情景 3.光的偏振

(1)偏振现象:横波只沿某一特定方向振动,称为波的偏振现象． (2)自然光通过偏振片后,就得到了偏振光. 直观情景 知识点二 电磁场和电磁波 1．麦克斯韦电磁场理论与电磁场 如图所示:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场；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． 2．电磁波 (1)产生:电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波． (2)电磁波的性质 ①电磁波是横波(选填“纵波”或“横波”),在空间传播不需要介质． ②真空中电磁波的速度为光速． ③公式v ＝λf 对电磁波同样适用． ④电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象． 知识点三 相对论 1．狭义相对论的两个基本假设 (1)狭义相对论原理: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,光速和光源、观测者间的相对运动没有关系． 2．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v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间有如下关系:m ＝m 0 1－? ????v c 2. (2)物体运动时的质量总要大于静止时的质量m 0.

高中物理选修34第十四、十五章第55讲 电磁波 相对论简介

第55讲电磁波相对论简介 考情剖析 (注：①考纲要求及变化中Ⅰ代表了解和认识，Ⅱ代表理解和应用；②命题难度中的A代表容易，B代表中等，C代表难)

知识 整合 知识网络 基础自测 一、麦克斯韦电磁场理论 1．麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场(电场)能够在周围空间产生________________________________________________________________________ ________________； (2)均匀变化的磁场(电场)能够在周围空间产生稳定的__________； (3)振荡的磁场(电场)能够在周围空间产生同________的振荡电场(磁场)． 2．电磁场和电磁波：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，即为电磁场．__________由近及远的传播就形成了电磁波． 电磁波的特点： (1)电磁波是________________波．在传播方向的任一点E 和B 随时间作正弦规律变化，E 与B 彼此垂直且与传播方向垂直． (2)电磁波的传播速度v ＝λf ＝λ T ，在真空中的传播速度等于__________速．

(3)__________预言了电磁波的存在．__________证实了电磁波，测出了波长和频率，证实传播速度等于光速；验证电磁波能产生反射、折射、衍射和干涉． 3．对麦克斯韦电磁场理论的进一步理解 二、电磁波的发射 1．有效地向外发射电磁波的振荡电路应具备的特点： (1)要有足够高的振荡__________．理论的研究证明，振荡电路向外界辐射能量的本领与频率的四次方成正比； (2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的__________，才能有效地把电磁场的能量传播出来． 2．发射电磁波的目的：传递信息(信号) 把要传递的低频率电信号“加”到高频电磁波上，使电磁波随各种信号而改变叫做调制．其中，使高频振荡的电磁波振幅随信号而改变叫做__________；使高频振荡的电磁波频率随信号而改变叫做__________． 三、电磁波的传播 电磁波以横波形式传播，其传播不需要__________，传播方式有天波、地波和空间波(又称直线波)．传播速度和频率、波长的关系为__________． 四、电磁波的接收 使接收电路产生电谐振的过程叫做________________________________________________________________________．使声音或图像信号从高频电流中还原的过程，即调制的逆过程，叫做________________________． 五、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＝1 2πLC ，改变L或C即可改变f，从而改变电磁波的波长λ. 六、电磁波与机械波的比较

电磁场及电磁波实验报告

电磁场与电磁波 实验报告 实验名称：有限差分法解电场边值问题 实验日期：2012年12月8日 姓名：赵文强 学号：100240333 XX工业大学（威海）

问题陈述 如下图无限长的矩形金属导体槽上有一盖板，盖板与金属槽绝缘，盖板电位为U0，金属槽接地，横截面如图所示，试计算此导体槽内的电位分布。 参数说明：a=b=10m, U=100v 实验要求 1)使用分离变量法求解解析解； 2)使用简单迭代发求解，设-10 =100.1,1 x y ε?=?= ，两种情况分别求解数值解； 3)使用超松弛迭代法求解，设-10 =100.1 x y ε?=?= ，确定?（松弛因子）。 求解过程 一、分离变量法求解 因为矩形导体槽在z方向为无限长，所以槽内电位函数满足直 角坐标系中的二维拉普拉斯方程。 22 22 (0,)0,(,)0(0) (,0)0,(,)(0) x y y a y y b x x b U x a ?? ?? ?? ?? += ?? ==≤≤ ==≤≤

根据边界条件可以确定解的形式： 1ππ(,)sin()sinh()n n n x n y x y A a a ?∞ ='=∑ 利用边界条件0(,)x b U ?=求解系数。 01 ππsin( )sinh()n n n x n b A U a a ∞ ='=∑ 01 πsin( )n n n x U f a ∞ ==∑ 0 0041,3,5,2πsin()d π 2,4,6,a n U n n x f U x n a a n ?=? ==??=? ? 011 πππsin()sinh()sin()n n n n n x n b n x A U f a a a ∞ ∞ =='==∑∑ 041,3,5,πsinh(π/) 'πsinh()02,4,6,n n U n f n n b a A n b n a ? =? ==??= ? 01,3,5, 4ππ(,)sin()sinh()πsinh(π/)n U n x n y x y n n b a a a ?∞ == ∑ 简单迭代法求解 二、 有限差分法 有限差分法（Finite Differential Method ）是基于差分原理的一种数值计算法。其基本思想：将场域离散为许多小网格，应用差分原理，将求解连续函数?的泊松方程的问题转换为求解网格节点上?的差分方程组的问题。 泊松方程的五点差分格式 )(4 1 4243210204321Fh Fh -+++=?=-+++?????????? 当场域中,0=ρ得到拉普拉斯方程的五点差分格式

北邮电磁场与电磁波实验报告

信息与通信工程学院 电磁场与电磁波实验报告 题目：校园信号场强特性的研究 姓名班级学号序号薛钦予2011210496 201121049621

一、实验目的 1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法； 2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律； 3.掌握在室内环境下场强的正确测量方法，理解建筑物穿透损耗的概念； 4.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系； 5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。 二、实验原理 1、电磁波的传播方式 无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接受者，只有处在发射信号的覆盖区内，才能保证接收机正常接受信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率，馈线及接头损耗，天线增益，天线架设高度，路径损耗，衰落，接收机高度，人体效应，接收机灵敏度，建筑物的穿透损耗，同播，同频干扰等。 电磁场在空间中的传输方式主要有反射﹑绕射﹑散射三种模式。当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时，发生反射。当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物体阻挡时发生绕射。当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体﹑且这些物体的分布较密集时，产生散射。散射波产生于粗糙表面，如小物体或其它不规则物体﹑树叶﹑街道﹑标志﹑灯柱。 2、尺度路径损耗 在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。大尺度平均路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接受功率之间的（dB）差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内或室外信道，平均接受信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛的使用。对任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为： ()[]()() =+（式1） 010log/0 PL d dB PL d n d d 即平均接收功率为： ()[][]()()()[]() =--=- Pr010log/0Pr010log/0 d dBm Pt dBm PL d n d d d dBm n d d （式2）其中，定义n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度，d0为近地参考距离，d为发射机与接收机之间的距离。公式中的横杠表示给定值d的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数－对数时，平均路径损耗或平均接收功率可以表示为斜率10ndB /10 倍程的直线。n依赖于特定的传播环境，例如在自由空间，n为2；当有阻挡物时，n比2大。

电磁波 相对论简介

第十四章 电磁波 相对论简介 课时作业39 电磁波 时间：45分钟 满分：100分 一、选择题(8×8′＝64′) 1．(2010·天津高考)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：电磁波在真空中传播速度最大，为c ＝3×108 m/s ，在介质中传播速度v ＝c n ，n 为介质折射率，选项B 错误；均匀变化的电场或磁场，不能产生电磁波，选项C 错误；电磁波在均匀介质中沿直线传播，选项D 错误． 答案：A 2．关于电磁波，下列说法中正确的是( ) A ．在真空中，频率越高的电磁波速度越大 B ．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大 C ．电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变 D ．只要发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波立即消失 解析：电磁波在真空中的传播速度都是光速，与频率、能量无关，而在介质中的传播速度要小于在真空中的传播速度．一旦电磁波形成了，电磁场就会向外传播，当波源的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会消失． 答案：C 3．关于γ射线，以下说法中正确的是( ) A ．比伦琴射线频率更高，穿透能力更强 B ．用来检测金属材料内部伤痕、裂缝、气孔等 C ．利用γ射线穿透力强制成金属测厚计来检测金属板的厚度 D ．“γ刀”是利用了γ射线的强穿透能力 解析：由于γ射线是一种比X 射线波长更短的电磁波，γ射线的能量极高，穿透能力比X 射线更强，也可用于金属探伤等，所以选项A 、B 、C 正确． 答案：ABC

电磁场与电磁波基础知识总结

第一章 一、矢量代数 A ?B =AB cos θ A B ?= AB e AB sin θ A ?(B ?C ) = B ?(C ?A ) = C ?(A ?B ) ()()()C A C C A B C B A ?-?=?? 二、三种正交坐标系 1. 直角坐标系 矢量线元x y z =++l e e e d x y z 矢量面元=++S e e e x y z d dxdy dzdx dxdy 体积元d V = dx dy dz 单位矢量的关系?=e e e x y z ?=e e e y z x ?=e e e z x y 2. 圆柱形坐标系 矢量线元=++l e e e z d d d dz ρ?ρρ?l 矢量面元=+e e z dS d dz d d ρρ?ρρ? 体积元dz d d dV ?ρρ= 单位矢量的关系?=??=e e e e e =e e e e z z z ρ??ρ ρ? 3. 球坐标系 矢量线元d l = e r d r + e θ r d θ + e ? r sin θ d ? 矢量面元d S = e r r 2sin θ d θ d ? 体积元 ?θθd d r r dV sin 2= 单位矢量的关系?=??=e e e e e =e e e e r r r θ? θ??θ 三、矢量场的散度和旋度 1. 通量与散度 =?? A S S d Φ 0 lim ?→?=??=??A S A A S v d div v 2. 环流量与旋度 =??A l l d Γ max n rot =lim ?→???A l A e l S d S 3. 计算公式 ????= ++????A y x z A A A x y z 11()z A A A z ?ρρρρρ?????= ++????A 22111()(s i n )s i n s i n ????= ++????A r A r A A r r r r ? θ θθθθ? x y z ? ????= ???e e e A x y z x y z A A A 1z z z A A A ρ?ρ?ρρ?ρ? ?? ??= ???e e e A

《光学电磁波相对论》考点解读

《光学电磁波相对论》考点解读 河北省鸡泽县第一中学057350吴社英 考纲展示 新的考试大纲几何光学对光导纤维、光的色散等考点为Ⅰ类要求，对光的折射考点为Ⅱ类要求；物理光学对光的本性学说、光的干涉、光的衍射、光的偏振、电磁波谱等考点为Ⅰ类要求。其中光的折射的应用要求较高。 考点解读 本单元内容为课标高考的选考内容，是选修模块3-4中的两部分重要内容之一，高考命题为了突出知识的覆盖面，该部分出题的可能性很大，涉及的考点也很多高考命题具有以下特点： 1. 突出对折射定律的考查：光的折射定律是本单元唯一的一个Ⅱ级考点，光的折射和全反射是高考命题热点光的折射、色散、全反射及光速和折射率的关系是高考考查的重点； 2 .注重联系实际、联系高科技：干涉现象、衍射现象、偏振现象等方面的知识与大学物理内容有千丝万缕的联系，且涉及较多物理学研究方法，薄膜干涉等知识容易和实际应用相结合命制相关试题既能考查基本知识,又能考查应用能力，应予以关注； 3.电磁波、相对论命题的可能性极小：这部分内容虽属于考纲内容，但从历年命题特点看，出题的可能性很小，这部分内容定性了解即可 考点一：对折射定律的理解和应用 1.在解决光的折射问题时，应根据题意分析光路，即作出光路图，找出入射角和折射角，然后应用公式来求解．找出临界光线往往是解题的关键． 2.分析全反射现象的问题时，先确定光是否由光密介质进入光疏介质、入射角是否大于等于临界角，若满足全反射的条件，则再由折射定律和反射定律来确定光的传播情况．例12009年10月6日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，将2009年诺贝尔物理学 奖授予英国华裔科学家高锟以及美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯．高锟在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性的成就．若光导纤维是由内芯和包层组成，下列说法正确的是() A．内芯和包层折射率相同，折射率都大 B．内芯和包层折射率相同，折射率都小 C．内芯和包层折射率不同，包层折射率较大 D．内芯和包层折射率不同，包层折射率较小 解析：为了使光线不射出来，必须利用全反射，而发生全反射的条件是光从折射率较大的光密介质进入折射率较小的光疏介质．且入射角大于等于临界角，因此，内 芯的折射率应大于包层的折射率，故选项D正确． 答案：D 变式练习 1．（08·宁夏·32）一半径为R的1/4球体放置在水平面 上，球体由折射率为3的透明材料制成。现有一束位于过

2020届高三物理总复习课时作业38 电磁波 相对论简介 新人教版

课时作业38 电磁波 相对论简介 时间：45分钟 满分：100分 一、选择题(8×8′＝64′) 1．(2020·天津高考)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：电磁波在真空中传播速度最大，为c ＝3×108 m/s ，在介质中传播速度v ＝c n ，n 为介质折射率，选项B 错误；均匀变化的电场或磁场，不能产生电磁波，选项C 错误；电磁波在均匀介质中沿直线传播，选项D 错误． 答案：A 2．关于电磁波，以下说法正确的是( ) A ．电磁波是能量存在的一种方式 B ．电磁波能够传递能量 C ．电磁波不是真实的物质 D ．微波炉就是用微波的能量来煮饭烧菜的 解析：场是一种看不见，摸不着，但真实存在的客观物质，电磁波是电磁场在周围空间中传播而形成的，所以也是一种客观物质，答案C 错误． 答案：ABD 3．关于γ射线，以下说法中正确的是( ) A ．比伦琴射线频率更高，穿透能力更强 B ．用来检测金属材料内部伤痕、裂缝、气孔等 C ．利用γ射线穿透力强制成金属测厚计来检测金属板的厚度 D ．“γ刀”是利用了γ射线的强穿透能力

解析：由于γ射线是一种比X射线波长更短的电磁波，γ射线的能量极高，穿透能力比X射线更强，也可用于金属探伤等，所以选项A、B、C正确．答案：ABC 4．关于电磁波的发射，下列说法中正确的是( ) A．各种频率的电磁振荡都能辐射电磁波，只是辐射的能量所占振荡总能量的比例不同罢了，振荡周期越大，越容易辐射电磁波 B．为了有效向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率C．为了有效向外辐射电磁波，振荡电路不需采用开放电路，但要提高振荡频率D．提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段，振荡电路开放的同时，其振荡频率也随之提高 解析：电磁波的发射应该采用开放电路，同时频率越高，发射范围越大． 答案：B 图1 5．一根10m长的梭镖以相对速度穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的．以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况？( ) A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它 B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来 C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖 D．所有这些都与观察者的运动情况有关 解析：如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全处在管子内部．然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子．假如你在梭镖和管子之间运动，运动的速度是在梭镖运动的方向上，而大小是其一半；那么梭镖和管子都相对于你运动，且速度的大小一样；你看到这两样东西都缩短了，且缩短的量相同．所以你看到的一切都是相对的——依赖于你的参考系．答案：D 6．如图2所示，一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，都被加

电磁场与电磁波实验报告

实验一 静电场仿真 1．实验目的 建立静电场中电场及电位空间分布的直观概念。 2．实验仪器 计算机一台 3．基本原理 当电荷的电荷量及其位置均不随时间变化时，电场也就不随时间变化，这种电场称为静电场。 点电荷q 在无限大真空中产生的电场强度E 的数学表达式为 2 04q E r r πε= （r 是单位向量） （1-1） 真空中点电荷产生的电位为 04q r ?πε= （1-2） 其中，电场强度是矢量，电位是标量，所以，无数点电荷产生的电场强度和电位是不一样的，电场强度为 122 101 4n i n i i i q E E E E r r πε==+++=∑ （i r 是单位向量） （1-3） 电位为 12101 4n i n i i q r ????πε==+++= ∑ （1-4） 本章模拟的就是基本的电位图形。 4．实验内容及步骤 （1） 点电荷静电场仿真 题目：真空中有一个点电荷-q ，求其电场分布图。

程序1: 负点电荷电场示意图 clear [x,y]=meshgrid(-10:1.2:10); E0=8.85e-12; q=1.6*10^(-19); r=[]; r=sqrt(x.^2+y.^2+1.0*10^(-10)) m=4*pi*E0*r; m1=4*pi*E0*r.^2; E=(-q./m1).*r; surfc(x,y,E);

负点电荷电势示意图 clear [x,y]=meshgrid(-10:1.2:10); E0=8.85e-12; q=1.6*10^(-19); r=[]; r=sqrt(x.^2+y.^2+1.0*10^(-10)) m=4*pi*E0*r; m1=4*pi*E0*r.^2; z=-q./m1 surfc(x,y,z); xlabel('x','fontsize',16) ylabel('y','fontsize',16) title('负点电荷电势示意图','fontsize',10)

专题17 光学 电磁波 相对论-2020年高考和模拟题物理分项汇编(解析版)

专题17 光学电磁波相对论1．（2020·江苏）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射 强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是 A．I增大，λ增大 B．I增大，λ减小 C．I减小，λ增大 D．I诚小，λ减小 【答案】B 【解析】黑体辐射的实验规律如图。 特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度I增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以λ减小。 故选B。 2．（2020·浙江）在的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。下列说法正确的是 A．当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线 B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线 C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的 D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的

【解析】AB ．凡是温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射，故人体一直都会辐射红外线，故A 错误， B 错误；CD ．人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高红外线强度越高，温度越低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度；红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的，故C 错误，D 正确。故选D 。 3．（2020·浙江）下列说法正确的是 A ．质子的德布罗意波长与其动能成正比 B ．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是α 射线 C ．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关 D ．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性 【答案】D 【解析】A ．由公式h p λ==，可知质子的德布罗意波长1p λ∝ ，λ∝，故A 错误；B ．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是γ射线，故B 错误；C ．由k E h W ν=?，当0h W ν=，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，故C 错误；D ．电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故D 正确。故选D 。 4．（2020·Ⅰ）如图所示，圆心为O 、半径为R 的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P 点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ = 60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c ，则 A ．玻璃砖的折射率为1.5 B ．OP R C D ．光从玻璃到空气的临界角为30°

高中物理：第14章电磁波相对论简介

第14章电磁波相对论简介 版块一 知识点1变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场'电磁波的产生、发射、接收及其传播Ⅰ 1.麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 2．电磁场：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。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。 6．电磁波的传播 （1）三种传播方式：天波、地波、空间波。 （2）电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝3.0×108 m/s。 7．电磁波的接收 （1）当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。 （2）使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路。 （3）从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫作检波，检波是调制的逆过程，也叫作解调。 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。 最强医用治疗 知识点3狭义相对论的基本假设质速关系、质能关系' 相对论质能关系式Ⅰ 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

电磁场与电磁波实验报告

中南大学信息科学与工程学院 课题名称： 电磁场与电磁波实验报告 信息科学与工程学院 通信工程1201 学 班 学 姓 院： 级： 号： 名： 0909120927 苏文强 指导老师： 陈宁

实验一电磁波反射实验 一实验目的 1. 掌握微波分光仪的基本使用方法； 2. 了解3cm 信号源的产生、传输及基本特性； 3. 验证电磁波反射定律。 二预习内容 电磁波的反射定律 三实验原理 微波与其它波段的无线电波相比具有：波长极短，频率很高，振荡周期极短 的特点。微波传输具有似光特性，其传播为直线传播。电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射。本实验以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即：反射电磁波位于入射电磁波和通过入射点的法线所决定的平面上反射电磁波和入射电磁波分别位于法线两侧；反射角θr 等于入射角θi。原理如图1.1所示。

图1.1 四实验内容与步骤 1. 调整微波分光仪的两喇叭口面使其互相正对，它们各自的轴线应 在一条直线上，指示两喇叭位置的指针分别指于工作平台的0-180 刻度处。将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线对正支座，拉起平台上四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。 2. 将反射全属板放到支座上，应使金属板平面与支座下面的小圆盘 上的90-90 这对刻线一致，这时小平台上的0 刻度就与金属板的法线方向一致。将金属板与发射、接收喇叭锁定，以保证实验稳定可靠。 3. 打开信号源开关，将三厘米固态信号源设置在:“电压”和“等幅”档。 4. 调节可变衰减器，使得活动臂上微安表的读数为满量程的80%左右。

高考真题汇总第十五章 光学 电磁波 相对论

第十五章光学电磁波相对论 2018年 【2018·北京卷】用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后 A. 干涉条纹消失 B. 彩色条纹中的红色条纹消失 C. 中央条纹变成暗条纹 D. 中央条纹变成红色 【答案】 D 【2018·天津卷】氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定 A. 对应的前后能级之差最小 B. 同一介质对的折射率最大 C. 同一介质中的传播速度最大 D. 用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能 【答案】 A 【解析】根据分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析折射 率的大小；根据判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应． 波长越大，频率越小，故的频率最小，根据可知对应的能量最小，根据可知对应的前后能级之差最小，A正确；的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据可知的传播速度最大，BC错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金属能发生光电效应，则不一定能，D错误．【2018·江苏卷】（多选）梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波．该电磁波______．

A. 是横波 B. 不能在真空中传播 C. 只能沿着梳子摇动的方向传播 D. 在空气中的传播速度约为3×108 m/ s 【答案】AD 【解析】摇动的梳子在空中产生电磁波，电磁波是横波，选项A正确；电磁波能在真空中传播，选项B错误；电磁波传播的方向与振动方向垂直，选项C错误；电磁波在空气中传播的速度约为光速，选项D正确。 【2018·江苏卷】两束单色光A、B的波长分别为Aλ、Bλ，且Aλ>Bλ，则______（选填“A”或“B”）在水中发生全反射时的临界角较大．用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到______（选填“A”或“B”）产生的条纹间距较大． 【答案】A A 【2018·全国I卷】如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____。若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°。 【答案】大于 【2018·北京卷】（1）静电场可以用电场线和等势面形象描述。 a．请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式； b．点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S?、S?到点电荷的距离分别为r?、