,第5讲 电磁振荡与电磁波 相对论,一、电磁场 1麦克斯韦电磁场理论,2电磁场：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变 化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场,(1)变化的磁场在空间产生的电场，与自由电荷激发的静电场不同，它的电场线是闭合的，它的存在与空间有无导体、有无闭合电路无关 (2)均匀变化的磁场产生稳定的电场“均匀变化”指的是在相等的时间内磁感应强度的变化量相同，即磁感应强度对时间的变化率恒定,二、电磁波的形成和传播特点 1电磁波：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地 向周围传播开去，就形成电磁波 2麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验成功 地证实了电磁波的存在,3电磁波的特点 (1)电磁波在空间传播不需要介质； (2)电磁波是横波； (3)电磁波传播电磁场的能量 (4)电磁波能发生反射、折射、干涉、衍射现象 4电磁波在真空中的传播速度为3.0108 m/s.,5电磁波与机械波的区别,(1)同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变，在介质中的速度都比在真空中的速度小 (2)不同电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同，频率高则波速小 (3)在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度都相同，即等于光速,三、电磁振荡 1振荡电流和振荡回路 (1)振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电 流 (2)振荡电路：产生振荡电流的电路,2LC振荡电路 (1)电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量q、 电路中的电流i、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着，这种现象就是电磁振荡 (2)电磁振荡的周期和频率： T2 f (T为LC电路的周期，L为线圈自感系数，C为电容器电容),(1)在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性变化 (2)对于确定的LC电路，其周期和频率不发生变化,四、无线电波的发射和接收 1发射 (1)调制：使电磁波随各种信号而改变的技术 (2)调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变 (3)调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变,2接收 (1)电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的 频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强 (2)调谐：使接收电路产生电谐振的过程 (3)检波或解调：从接收到的高频电流中“检”出所携带 的信号，使声音或图象还原出来的过程叫解调调幅波 的解调也叫检波检波是调制的逆过程,五、电磁波谱的分析应用,(1)频率和波长不同的电磁波，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、射线等，穿透能力较强 (2)在电磁波谱中，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射线和射线都有重叠，但它们产生的机理不同,六、相对论简介 1经典的相对性原理 (1)如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参 考系叫惯性系，相对于这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,2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,3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m0之间有如下关系： m (2)物体运动时的质量m总要大于静止时的质量m0.,回旋加速器中被加速的粒子，在速度增大后质量增大，因此做圆周运动的周期变大，它的运动与加在D形盒上的交变电压不再同步，回旋加速器粒子的能量受到了限制,(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_，这就说明电磁波是_波,(3)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz到1000 MHz的范围内请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题： 雷达发射电磁波的波长范围是多少？ 能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？,熟记麦克斯韦理论及电磁波的特点，记准电磁波 vf这一关系，理解雷达工作原理.,解题指导 (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)由vf可得： 1 1.5 m， 2 0.3 m. 故波长范围是0.3 m1.5 m. 雷达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 确定和目标间的距离,答案 见解题指导,一个原来静止的电子，经过100 V的电压加速后它的动能是多少？质量改变了百分之几？速度是多少？这时能不能使用公式Ek m0v2?,利用相对论中的质能方程来计算电子速度改变后质量的改变.公式Ek= mv2适用于物质速度较小（远小于光速）时动能的计算.,解题指导 加速后电子的动能是 EkeU1.61019100 J1.61017 J 因为Ekmc2mec2 所以mme 因此 把数值代入，得 2.0104，即质量改变了0.02%.,这说明在100 V电压加速后，电子的速度与光速相比仍然 很小，因此可以用Ek mev2这个公式 由Ek mev2得电子的速度 v m/s5.9106 m/s. 这个速度虽然达到了百万米每秒的数量级，但仅为光速的2%.,答案 1.61017 J 0.02% 5.9106 m/s 能,