聚焦电磁波和相对论简介
电磁波和相对论是现代物理学的两个基本领域。电磁波是一种由振荡的电场和磁场构成的波动，是电磁力的媒介。电磁波可以分为许多不同的频率和波长，从无线电波到gamma射线均属于电磁波的范畴。相对论是描述质点在高速运动时的物理学理论，是对于牛顿力学的一种补充，其中包括了时间和空间的相对性、质量与能量的等价性等概念。下面我们来具体了解一下电磁波和相对论的基本特征和应用。
一、电磁波
电磁波是由脉动的电场和磁场所组成的波动，它具有独特的波粒二象性。在空间传播的过程中，电磁波会沿着垂直于自身传播方向的方向上振荡，这个方向被称为电磁波的偏振方向。电磁波被广泛应用于通讯、医疗、卫星导航、遥感等领域。
根据电磁波的频率分布，可以将它们分为不同的类型。常见的电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和gamma射线。它们之间的区别在于波长和频率的不同。例如，无线电波的波长非常长，相应的频率非常低，而 X射线和gamma射线的波长非常短，频率非常高。
电磁波是一种非常重要的物理现象，它在众多领域得到了广泛应用。例如，电磁波在通讯和导航方面得到广泛应用。移动电话、电视和计算机都利用了无线电波传输数据。卫星导航也是利用电磁波进行定位的。电磁波还被广泛应用于医疗、遥感以及其他科学领域。
二、相对论
狭义相对论是描述质点在高速运动时的物理学理论。相对论中包含有关时间和空间的相对性、质量与能量的等价性等基本概念。相对论是将牛顿力学拓展到高速度和非静止的物体的理论框架。
2、相对论的主要概念
（1）光速不变原理：在各参照系之间，光速是不变的，无论另一个物体是在相对静止状态还是在牛顿力学下的运动状态。
（2）时间对于不同的参考系而言是不同的，运动的物体的时间会相对于静止的物体的时间变得更加缓慢。
（3）空间长度也是相对的。物体相对于参照系的运动状态决定了它被测量时的长度是不同的。
相对论的应用非常广泛。它被应用到了许多现代物理研究领域中。相对论理论被应用在高能物理实验室中，以使实验无误差或很小的误差，从而确认新的物理现象和粒子。此外，相对论也在卫星导航和计算机技术中得到了广泛应用。
总而言之，电磁波和相对论都是相当重要的物理学领域，它们在现代科技中得到了广泛的应用。电磁波为我们提供通讯、观察和科学事实的更好的方式，而相对论则为我们提供了一种更全面的物理理论体系。
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
聚焦电磁波和相对论简介 电磁波和相对论是现代物理学的两个基本领域。电磁波是一种由振荡的电场和磁场构成的波动，是电磁力的媒介。电磁波可以分为许多不同的频率和波长，从无线电波到gamma射线均属于电磁波的范畴。相对论是描述质点在高速运动时的物理学理论，是对于牛顿力学的一种补充，其中包括了时间和空间的相对性、质量与能量的等价性等概念。下面我们来具体了解一下电磁波和相对论的基本特征和应用。 一、电磁波 电磁波是由脉动的电场和磁场所组成的波动，它具有独特的波粒二象性。在空间传播的过程中，电磁波会沿着垂直于自身传播方向的方向上振荡，这个方向被称为电磁波的偏振方向。电磁波被广泛应用于通讯、医疗、卫星导航、遥感等领域。 根据电磁波的频率分布，可以将它们分为不同的类型。常见的电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和gamma射线。它们之间的区别在于波长和频率的不同。例如，无线电波的波长非常长，相应的频率非常低，而 X射线和gamma射线的波长非常短，频率非常高。 电磁波是一种非常重要的物理现象，它在众多领域得到了广泛应用。例如，电磁波在通讯和导航方面得到广泛应用。移动电话、电视和计算机都利用了无线电波传输数据。卫星导航也是利用电磁波进行定位的。电磁波还被广泛应用于医疗、遥感以及其他科学领域。 二、相对论 狭义相对论是描述质点在高速运动时的物理学理论。相对论中包含有关时间和空间的相对性、质量与能量的等价性等基本概念。相对论是将牛顿力学拓展到高速度和非静止的物体的理论框架。 2、相对论的主要概念 （1）光速不变原理：在各参照系之间，光速是不变的，无论另一个物体是在相对静止状态还是在牛顿力学下的运动状态。 （2）时间对于不同的参考系而言是不同的，运动的物体的时间会相对于静止的物体的时间变得更加缓慢。 （3）空间长度也是相对的。物体相对于参照系的运动状态决定了它被测量时的长度是不同的。
第十五章相对论简介 15. 1 相对论的诞生 一、经典的相对性原理 1.惯性系与非惯性系 (1)惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系就叫惯性系。 地面参考系是惯性系,相对于它做匀速运动的汽车、轮船作为参考系也是惯性系。 (2)非惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中不成立,这个参考系就叫非惯性系。 我们坐在加速的车厢里,以车厢为参考系观察到路边的树木、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力作用,但事实上房屋、树木所受的合力为零,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,也就是说在非惯性系中力学规律不相同。 2.伽利略相对性原理 表述1:力学规律在任何惯性系中都是相同的。 表述2:在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动。 表述3:任何惯性参考系都是平权的。 二、相对性原理与电磁规律 1.相对性原理与电磁规律之间的矛盾 (1)麦克斯韦的电磁理论得出的电磁波的速度不涉及参考系,也就是说在不同的参考系中光速不变。 (2)根据相对性原理,在不同的参考系中观测到的光速应与参考系有关。 在经典力学中如果某一惯性系相对另一个惯性系的速度为v,在此惯性系中有一物体速度为c，那么,此物体相对于另一惯性系的速度是 c+ v吗?根据伽利略相对性原理,答案是肯定的。实验现象表明，不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是恒定的． 2.迈克耳孙一莫雷实验 (1)实验装置如图所示 (2)实验内容: 转动干涉仪,在水平面内不同方向进行光的干涉实验,干涉条纹并没有预期移动。 (3)实验结论: 光沿任何方向传播时,相对于地球的速度相同。可见光和电磁波的运动不服从伽利略相对原理.任何参照系中测得的光在真空的速率都应该是3×108m/s。
第十四章电磁波相对论简介 1．当代人类的生活和电磁波紧密相关，关于电磁波，下列说法正确的是() A．只要把带电体和永磁体放在一起，就会在周围空间产生电磁波B．电磁波在传播过程中，其波速始终保持不变 C．电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波 D．微波炉内所产生的微波不是电磁波，而是波长很短的机械波解析变化的磁场、电场才能产生电磁波，A错误；电磁波的传播速度与介质有关，B错误；电磁波能够携带信号，用于通讯，C正确；微波炉内的微波是波长较短的电磁波，D错误． 答案 C 2．下列关于紫外线的几种说法中，正确的是() A．紫外线是一种紫色的可见光 B．紫外线的频率比红外线的频率低 C．紫外线可使钞票上的荧光物质发光 D．利用紫外线可以进行电视机等电器的遥控 解析本题考查紫外线的性质，能力要求Ⅰ级．紫外线是不可见光．其频率比可见光、红外线都高，紫外线的主要作用是化学作用、荧光效应，所以A、B选项错，C选项对；电视机等电器的遥控是利用红外线，所以D选项错． 答案 C 3．关于电磁波，下列说法中正确的是() A．在真空中，频率高的电磁波传播速度较大 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一停止，产生的电磁波立即消失 解析任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是c，故A、B都错．电磁波由真空进入介质，波速变小，而频率不变，C正确；变化的电场、磁场由变化区域向外传播就形成电磁波，发射电路的电磁振荡停止时，虽不再发射电磁波，但已发射出的电磁波还要继续传播，故D错． 答案 C 4．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中() A．真空中光速不变 B．时间间隔具有相对性 C．物体的质量不变 D．物体的能量与质量成正比 解析狭义相对论的两条假设分别是：在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同． 答案 A 5．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 解析在电磁波家族中，按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，所以A项对． 答案 A
第十二章相对论简介 §12.1 狭义相对论的历史背景§12.1.1 麦克斯韦方程建立引起的问题 §12.1.2 菲索与迈克耳孙—莫雷实验 §12.1.3 关于相对性原理的思考 第十二章相对论简介 §12.1 狭义相对论的历史背景 §12.1.1 麦克斯韦方程建立引起的问题 1865年麦克斯韦预言了电磁波的存在. 机械波的传播介质是弹性连续介质. 电磁波的传播介质？——以太(Aether) 麦克斯韦方程不具备伽利略变换的不变性. 以太是否存在？ §12.1.2 菲索与迈克耳孙——莫雷实验 由经典理论,由B处分成的两束光回至B处时间差为
k 为曳引系数, 0 高考物理近代物理知识点之相对论简介图文解析 一、选择题 1．用相对论的观点判断，下列说法错误的是() A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变 B．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的 C．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些 D．当物体运动的速度v?c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计 2．关于科学家在物理学上做出的贡献，下列说法正确的是 A．奥斯特发现了申磁感应现象B．爱因斯坦发现了行星运动规律 C．牛顿提出了万有引力定律D．开普勒提出了狭义相对论 3．下列说法中正确的是( ) A．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是不同的 B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场 C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽 D．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率 4．为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需有多大的速度( )． A．6.0×108m/s B．3.0×108m/s C．2.6×108m/s D．1.5×108m/s 5．已知电子的静止能量为0.511MeV，若电子的动能为0.25MeV，则它所增加的质量m 与静止质量0m的比值近似为（） A．0.1B．0.2 C．0.5D．0.9 6．牛顿把天体运动与地上物体的运动统一起来，创立了经典力学。随着近代物理学的发展，科学实验发现了许多经典力学无法解释的事实，关于经典力学的局限性，下列说法正确的是 A．火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理 B．由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论来解决 C．经典力学适用于宏观、低速运动的物体 D．经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体 7．如图所示，在一个高速转动的巨大转盘上放着、、三个时钟，下列说法正确的是（） 高考经典课时作业13-3 电磁波、相对论简介 （含标准答案及解析） 时间：45分钟分值：100分 1．当代人类的生活和电磁波紧密相关，关于电磁波，下列说法正确的是() A．只要把带电体和永磁体放在一起，就会在周围空间产生电磁波 B．电磁波在传播过程中，其波速始终保持不变 C．电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波 D．微波炉内所产生的微波不是电磁波，而是波长很短的机械波 2．关于电磁波的发射和接收，下列说法正确的是() A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路 B．信号频率比较低，不能直接用来发射电磁波 C．当接收电路的固有频率与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 D．要使电视机的屏幕上有图象，必须要有检波过程 3．(2013·山东潍坊模拟)有关电磁波和声波，下列说法错误的是() A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质 B．由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大 C．电磁波是横波，声波也是横波 D．由空气进入水中传播时，电磁波的波长变短，声波的波长变长 4．雷达是运用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内，已知真空中光速c＝3.0×108 m/s.下列说法正确的是() A．电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生 B．电磁波可由周期性变化的电场或磁场产生 C．雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3 m至1 m之间 D．雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定 5．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中() A．真空中光速不变 B．时间间隔具有相对性 C．物体的质量不变 D．物体的能量与质量成正比 6．在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的() ①一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速； ②质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变； ③惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相 对静止的时钟走得慢些． A．①③是正确的B．①②是正确的 C．①②③是正确的D．②③是正确的 7．如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为() A．0.4c B．0.5c C．0.9c D．1.0c 光学 电磁波和相对论 1、折射现象：光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生改变的现象． 2、折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比． 表达式：sin θ1 sin θ2 ＝n 12，式中n 12是比例常数. 注：在光的折射现象中，光路是可逆的． 3、折射率：光从真空（或空气）射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦与折射角r 的正弦比值。反映了光在介质中的偏折程度，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． 定义式：n ＝sin θ1 sin θ2，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． 计算式：n ＝c v ，因为v 2018年高考物理一轮复习考点通关练考点49 光的干涉、衍射和偏振现象电磁波相对论简介 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018年高考物理一轮复习考点通关练考点49 光的干涉、衍射和偏振现象电磁波相对论简介）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为2018年高考物理一轮复习考点通关练考点49 光的干涉、衍射和偏振现象电磁波相对论简介的全部内容。 考点49 光的干涉、衍射和偏振现象电磁波相对论简介考点名片 考点细研究：(1）光的干涉、衍射和偏振现象；(2）电磁波及其传播、电磁波的产生、发射和接收、电磁波谱；(3)狭义相对论的基本假设等.其中考查到的如:2016年全国卷Ⅱ第34题（1）、2016年北京高考第14题、2016年天津高考第1题、第2题、2016年江苏高考第12题B(1）、2015年浙江自选第13题（1）、2015年全国卷Ⅱ第34题（1)、2015年北京高考第20题、2015年上海高考第10题、2014年天津高考第1题、2014年浙江高考第18题、2014年江苏高考第12题B（1）、2014年四川高考第2题、2014年大纲卷第17题、2014年安徽高考第20题。 备考正能量：光的干涉、衍射和偏振现象是高考的重要考点,预计今后试题仍以选择题、填空题为主，试题难度不大。 一、基础与经典 1．能产生干涉现象的两束光是（) A．频率相同、振幅相同的两束光 B．频率相同、相位差恒定的两束光 C．两只完全相同的灯泡发出的光 D．同一光源的两个发光部分发出的光 答案B 解析由产生干涉条件可知A、C选项错误,B选项正确；即使是同一光源的两个部分发出的光，由于相位差随时间不同而改变，所以也不会发生干涉（激光光源除外)。通常把一束光一分为二来获得相干光源,故D选项错误;对于D选项，也可以以日光灯为例来说明，日光灯下没有干涉现象的出现，说明不符合干涉条件。 2．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．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象 C．前者是光的干涉现象,后者是光的衍射现象 D．都是光的粒子性的表现 答案C 解析两玻璃板间将形成空气薄膜，光照射在空气薄膜上下表面的反射光发生干涉,由于是白光,产生了彩色干涉条纹。而从狭缝观察得到彩色条纹是光的衍射现象,C选项正确。 高二物理选修3-4教案 相对论简介 教学目的： 1．了解相对论的诞生及发展历程 2．了解时间和空间的相对性 3．了解狭义相对论和广义相对论的内容 教学重点：时间和空间的相对性、狭义相对论和广义相对论 教学难点：时间和空间的相对性 教学过程： 一、狭义相对论的基本假设 牛顿力学是在研究宏观物体的低速〔与光速相比〕运动时总结出来的.对于微观粒子，牛顿力学并不适用，在这一章中我们还将看到，对于高速运动，即使是宏观物体，牛顿力学也不适用. 19世纪后半叶，关于电磁场的研究不断深入，人们认识到了光的电磁本质.我们已经知道，电磁波是以巨大的速度传播的，因此在电磁场的研究中不断遇到一些矛盾，这些矛盾导致了相对论的出现. 相对论不仅给出了物体在高速运动时所遵循的规律，而且改变了我们对于时间和空间的认识，它的建立在物理学和哲学的发展史上树立了一座重要的里程碑. 经典的相对性原理 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. 我们引用伽利略的一段话，生动地描述了一艘平稳行驶的大船里发生的事情.“船停着不动时，你留神观察，小虫都以等速向各方向飞行，鱼向各个方向随意游动，水滴滴进下面的罐中；你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不比向另一方向用更多的力.你双脚齐跳，无论向哪个方向跳过的距离都相同.当你仔细观察这些事情之后，再使船以任何速度前进，只要运动是匀速的，也不忽左忽右地摆动，你将发现，所有上述现象丝毫没有变化.你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动〞通过这段描述以及日常经验，人们很容易相信这样一个论述：力学规律在任何惯性系中都是相同的.这个论述叫做伽利略相对性原理.相对性原理可以有不同的表述.例如还可以表述为：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；或者说，任何惯性系都是平权的. 在不同的参考系中观察，物体的运动情况可能不同，例如在一个参考系中物体是静止的，在另一个参考系中看，它可能是运动的，在不同的参考系中它们运动的速度和方向也可能不同.但是，它们在不同的惯性系中遵从的力学规律是一样的，例如遵从同样的牛顿运动定律、同样的运动合成法那么…… 光速引起的困难 自从麦克斯韦预言了光的电磁本质以及电磁波的速度以后，物理学家们就在思考，这个速度是对哪一个参考系说的？如果存在一个特殊的参考系O，光对这个参考系的速度是c，另一个参考系O′以速度v沿光传播的方向相对参考系O运动，那么在O′中观测到的光速就应该是c-v，如果参考系O′逆着光的传播方向运动，在参考系O′中观测到的光速就应该是c+v. 电磁场与相对论 电磁场和相对论是现代物理学中两个重要的概念和理论， 它们对我们理解宇宙的运作方式起着举足轻重的作用。本文将探讨电磁场和相对论的基本概念，以及它们之间的关联。 首先，我们来介绍电磁场。电磁场是由电荷和电流产生的 物理场所引起的现象。在我们日常生活中，我们经常遇到电磁场的体现，比如光、电和磁。电磁场是由电磁波传播而产生的，其特征是具有电场和磁场相互垂直且互相作用的性质。电磁波的传播速度是光速，即299,792,458米每秒，也是相对论的一 个关键概念。 现在我们来谈谈相对论。相对论是由阿尔伯特·爱因斯坦在20世纪初提出的一种物理学理论，用以描述高速物体的运动 以及引力的作用。相对论基于两个基本原理：相对性原理和光速不变原理。相对性原理指出，物理定律在所有惯性参考系中都是相同的。光速不变原理则认为光在真空中的速度是恒定不变的，无论观察者是否以高速运动。 相对论对电磁场有着深远的影响。根据相对论的观点，时 间和空间是相互关联的，构成了时空的统一实体。相对论通过著名的洛伦兹变换来描述高速物体的运动，并且指出了电磁场的行为受到运动物体速度的影响。相对论还揭示了质量与能量之间的等价关系，即著名的质能方程E=mc²，其中E表示能量，m表示物体的质量，c表示光速。 相对论的另一个重要结果是时间的相对性。由于相对论的 时间膨胀效应，当物体接近光速时，时间似乎变慢了。这也是为什么当我们观察到远离地球的天体时，我们实际上是在观察到过去的事件。相对论对于我们理解宇宙的演化和时间的本质提供了新的视角。 电磁场与相对论的关联体现在电磁场方程的变换。相对论 引入了施瓦茨希尔德表述，这是一种对电磁场方程做出改进的数学形式。施瓦茨希尔德方程在空间和时间之间建立了一种统一的框架，强调了它们的相对性。通过施瓦茨希尔德方程，我们能够更好地理解电磁场在不同参考系中的行为，以及电磁场的引力效应。 除了施瓦茨希尔德方程，相对论还提出了电磁场的张量形式，即电磁张量。电磁张量是一个四维张量，描述了电磁场在时空中的性质。相对论中的洛伦兹群对电磁张量的变换有着重要影响，它使我们能够以不同的参考系观察电磁场并保持其基本性质不变。 综上所述，电磁场与相对论是现代物理学中两个不可分割 的概念，它们相互联系，相互影响。电磁场的产生和传播遵循相对论的规律，而相对论说明电磁场会受到运动物体速度的影响。通过相对论的视角，我们可以更深入地理解电磁场的行为，并揭示它们在时空中的本质。这些理论的应用与研究不仅推动着科学的进步，也为我们对宇宙的奥秘有了更深刻的认识。 嗦夺市安培阳光实验学校高二物理相对论简介 【本讲主要内容】 相对论简介 相对论的基本假设 时间和空间的相对性 相对论其它三个结论 【知识掌握】 【知识点精析】 相对论的两个基本假设： 经典相对性原理：（伽利略相对性原理） 光速引起困难： 电磁波和光速以哪个参考系说的。 一般物体v很小，C-V和c+v与C相差很小，无论光源相对观察者怎样运动，光速都相同。所以特殊参考系0是否存在？ 问题：是放弃麦克斯韦电磁理论，还是否定特殊参考系存在。 相对论两个基本假设： 1.在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的（爱因斯坦相对性原理） 2.真空中的光速在不同参考系中都是相同的（光速不变原理） 同时的相对性： 经典物理学家认为是同时的。 按爱因斯坦的两个基本假设是：（同时是相对的） 一. 时间是相对的。为Uo MY 底板发光射到车顶小镜上。 在车上看：往返时间△t* 在车下看：往返时间At 车下人看：时间变慢了：物理、化学过程、生命、时钟、化学反应，新陈 代谢也变慢了。 车上人：没觉得慢。 ・••时间是相对的。 二. 长度是相对的 时空相对性实验证实： 太阳宇宙深处高层大气波级射线其中有卩子 1971年用链原子钟放在喷气式飞机上与地面基准钟对照，实验结果证实时空相对性。 相对论时空观： 经典物理学认为：空间和时间是脱离物质存在的，是绝对的，空间与时间 也没有联系。 相对论认为：有物质才有空间、时间，空间、时间与物质运动状态是有关 的，时间、空间都是物质。 相对论其它三个基本假设： 一.相对论速度叠加公式：U=rTu'v 1+—— c2 V 是车对地面速度，U 是沿车前进方向人相对火车速度，人相对地面速度 按经典理论％=按相对论u 要小，若『,V 与C 差不多时才会观察到 相对论简介 爱因斯坦第一假设 全部狭义相对论主要基于爱因斯坦对宇宙本性的两个假设。 第一个可以这样陈述： 所有惯性参照系中的物理规律是相同的 此处唯一稍有些难懂的地方是所谓的“惯性参照系〞。举几个例子就可以解释清楚： 假设你正在一架飞机上，飞机水平地以每小时几百英里的恒定速度飞行，没有任何颠簸。一个人从机舱那边走过来，说：“把你的那袋花生扔过来好吗？〞你抓起花生袋，但突然停了下来，想道：“我正坐在一架以每小时几百英里速度飞行的飞机上，我该用多大的劲扔这袋花生，才能使它到达那个人手上呢？〞 不，你根本不用考虑这个问题，你只需要用与你在机场时相同的动作〔和力气〕投掷就行。花生的运动同飞机停在地面时一样。 你看，如果飞机以恒定的速度沿直线飞行，控制物体运动的自然法那么与飞机静止时是一样的。我们称飞机内部为一个惯性参照系。〔“惯性〞一词原指牛顿第一运动定律。惯性是每个物体所固有的当没有外力作用时保持静止或匀速直线运动的属性。惯性参照系是一系列此规律成立的参照系。 另一个例子。让我们考查大地本身。地球的周长约40，000公里。由于地球每24小时自转一周，地球赤道上的一点实际上正以每小时1600公里的速度向东移动。然而我敢打赌说Steve Young在向Jerry Rice〔二人都是橄榄球运发动。译者注〕触地传球的时候，从未对此担忧过。这是因为大地在作近似的匀速直线运动，地球外表几乎就是一个惯性参照系。因此它的运动对其他物体的影响很小，所有物体的运动都表现得如同地球处于静止状态一样。 实际上，除非我们意识到地球在转，否那么有些现象会是十分费解的。〔即，地球不是在沿直线运动，而是绕地轴作一个大的圆周运动〕 例如：天气〔变化〕的许多方面都显得完全违反物理规律，除非我们对此〔地球在转〕加以考虑。另一个例子。远程炮弹并非象他们在惯性系中那样沿直线运动，而是略向右〔在北半球〕或向左〔在南半球〕偏。〔室外运动的高尔夫球手们，这可不能用于解释你们的擦边球〕对于大多数研究目的而言，我们可以将地球视为惯性参照系。但偶尔，它的非惯性表征将非常 选修3-4综合 一、相对论简介 1、狭义相对论的两个假设 （1）在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。这个假设通常称为爱因斯坦相对性原理. （2）真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动没有关系。这个假设通常叫做光速不变原理 2、狭义相对论的几个结论 （1）时间间隔的相对性 经典物理学认为，某两个事件，在不同的惯性系中观察，它们发生的时间差，也就是它们的时间间隔，总是相同的.但是，从狭义相对论的两个基本假设出发，我们会看到，时间间隔是相对的. 运动的钟比静止的钟走得慢，即所谓的钟慢效应，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了。 （2）长度的相对性 在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，即所谓的尺缩效应，速度越大，差别也越大，当速度接近光速时，尺子缩成一个点。当杆沿着垂直于自身的方向运动时，测得的长度和静止时一样。 （3）相对论质量 物体以速度v 运动时的质量m 和它静止时的质量m 0之间有如下关系：c v m m =-=ββ2 01 微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量。 （4）质能方程 相对论另一个重要结论就是大家已经学过的爱因斯坦质能方程：E = mc 2 当物体运动的速度比光速小很多时， 2020222 02 202 2 1 2111v m c m )c v (c m c m mc E ⋅+=⋅+≈-= =β 1/2mv 2 就是通常讲的动能，可见牛顿力学是相对论力学在v < 激光是同种原子在同样的两个能级间发生跃迁生成的，其特性是： ⑴是相干光。由于是相干光，所以和无线电波一样可以调制，因此可以用来传递信息。光纤通信就是激光和光导纤维结合的产物。 ⑵平行度好。传播很远距离之后仍能保持一定强度，因此可以用来精确测距。激光雷达不仅能测距，还能根据多普勒效应测出目标的速度，对目标进行跟踪。还能用于在VCD 或计算机光盘上读写数据。 ⑶亮度高。能在极小的空间和极短的时间内集中很大的能量。可以用来切割各种物质，焊接金属，在硬材料上打孔，利用激光作为手术刀切开皮肤做手术，焊接视网膜。利用激光产生的高温高压引起核聚变。 10．关于光的本性说法中不正确．．． 的是 ( C ) A ．光是一种电磁波 B ．光的衍射现象说明光具有波动性 C ．任何频率的光只要强度足够大，都可以使金属产生光电效应 D ．γ射线是高能光子流，在通过电场过程中不会发生偏转 13．（选修3-4模块选做题，本题共12分） （1）（本题4分）判断以下说法的正误，在相应的括号内打“√”或“×” A ．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一 （ ） B ．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度（ ） C ．光在介质中的速度大于光在真空中的速度 （ ） D ．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场 （ ） 答：√××× …………………………（每个选项判断正确得1分，判断错误得0分） 13. (1)（6分）（选3—4） 判断以下说法的正误，在相应的括号内打“√”或“×” A ．光的偏振现象说明光是横波 （ ▲ ） B ．电磁波是振荡电路中电子的周期性运动产生的 （ ▲ ） C ．单摆做简谐运动的回复力大小总与偏离平衡位置的位移大小成正比 （ ▲ ） 第 5 课时电磁波相对论简介基础知识归纳 1。电磁波 (1)电磁波谱 无线电波红外线 可见 光 紫外 线 X射 线 γ射线 产生机理自由电 子做周 期性运 动 原子的外层电子受到激 发产生的 内层 电子 受到 激发 原子核 受到激 发 特性波动性 强 热效应 引起 视觉 化学 效应 穿透 力强 穿透力 最强 应用无线电 技术 遥感加 热 摄影 照明 荧光 杀菌 医用 透视 工业探 伤 变化波长：大→小 波动性：明显→不明显频率：小→大 粒子性：不明显→明显 （2)麦克斯韦电磁场理论包含两个要点: ①变化的磁场在周围空间产生电场; ②变化的电场在周围空间产生磁场。 电磁场与电磁波理论被赫兹用实验证实.麦克斯韦指出光也是电磁波，开创了人类对光的认识的新纪元. （3）电磁振荡 由振荡电路产生，电磁振荡的周期π2LC T ，完全由自身参数决定,叫做回路的固有周期。 电磁振荡的过程是电容器上的电荷量、电路中的电流、电容器中电场强度与线圈中的磁感应强度、电场能量与磁场能量等做周期性变化的过程。 (4)电磁波的发射与接收 ①有效地辐射电磁波，必须具备两个条件：一是开放电路，二是发射频率要高. ②把声音信号、图像信号转化为电信号，再把电信号加在回路产生的高频振荡电流上，这一过程叫做对电磁波进行调制,从方式上分为两种：调幅和调频。 ③有选择性地取出我们想要的电波，需要一个调谐电路，使该电路的固有频率和人们想要接收的电磁波频率相同，达到电谐振， 这一过程就是 调谐 ；从高频振荡电流中把信息取出来的过程叫做检波，这属于调制的逆过程，也叫 解调 。 ④电视、雷达大多利用微波段的电磁波。 2。相对论简介 （1)狭义相对论两个基本原理 ①狭义相对性原理： 所有惯性系中,物理规律都是相同的 ,或者说对于物理规律而言，惯性系是平等的。 ②光速不变原理: 相对于所有的惯性参考系,真空中的光速是相等的 . （2）同时性的相对性 在某一惯性系中同时发生的事件，在另一惯性系中不是同时发生的。这与我们的日常经验不符的原因是我们日常能够观测到的速度都远远小于光速。同时性的相对性直接导致了时间的相对性. (3)长度的相对性 同样的杆，在与杆相对静止的惯性系中测量出一个长度值，在与沿杆方向运动的惯性系中测量出的长度值不同,这直接导致了空间的相对性. (4）“钟慢尺缩"效应 Δt ＝Δτ/ 2 2/1c v -，l = l 0 22/1c v - 专题十六光学、电磁波、相对论简介 考点1 光的折射 1.[2021江苏南京高三调研]如图所示,一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光,关于这三束单色光,下列说法正确的是() A.单色光a的频率最大 B.单色光c在玻璃中的传播速度最大 C.单色光a从玻璃射向空气的全反射临界角最大 D.通过同一双缝产生的干涉条纹的间距,单色光c的最大 2.[2020吉林长春监测,多选]下列有关光现象的说法正确的是( ) A.在太阳光照射下,水面上的油膜出现彩色花纹是光的全反射现象 B.光导纤维丝内芯的折射率比外套的折射率大,光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 C.白光穿过玻璃砖,各单色光在玻璃砖中速度不相等,红光速度最大,紫光速度最小 D.露珠的晶莹透亮现象,是由光的全反射引起的 E.全息照相技术应用了光的衍射 3.[2020浙江台州适应性考试,多选]如图所示,Ox轴沿水平方向,Oy轴沿竖直向上方向.在x≥0,y≥0的矩形区域内存在某种分布范围足够广的介质.其折射率只随着y的变化而变化.有两束细光束a、b从O点射入介质,沿如图所示的路径传播.下列判断正确的是() A.此介质的折射率随着y的增大而增大 B.介质对a光的折射率比对b光的折射率大 C.产生海市蜃楼现象与上述现象的光学原理类似 D.细光束a在继续传播的过程中可能会发生全反射 4.[5分]如图,直径为d、长度L=5d的玻璃圆柱体,其中轴线为AB,一束光以入射角θ从A点射入,在侧面恰好发生全反射,经两次反射刚好传播到C点,已知光在真空中的传播速度为c,则该玻璃的折射率n=,入射角θ=,光从A传播到C的时间为. 5.[10分]在测定玻璃的折射率的实验中,某实验探究小组的同学测定一半圆柱形玻璃砖的折射率.张华同学提出用插针法测定,步骤如下: 图甲 A.如图甲所示,先在平铺的白纸上放半圆柱形玻璃砖,用铅笔画出直径所在的位置MN、圆心O 以及玻璃砖圆弧线(图中半圆实线); B.垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O; C.最后在玻璃砖圆弧线一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像; D.移走玻璃砖,作出与圆弧线对称的半圆虚线,过O点作垂直于MN的直线作为法线;连接O、P2、P1,交半圆虚线于B点,过B点作法线的垂线交法线于A点;连接O、P3,交半圆实线于C点,过C 点作法线的垂线交法线于D点. (1)测得AB的长度为l1,AO的长度为l2,CD的长度为l3,DO的长度为l4.计算玻璃砖折射率n的公式是n=(选用l1、l2、l3或l4表示). (2)在插大头针P3前,不小心将玻璃砖以过O点垂直纸面的线为轴逆时针转过一个很小的角度,则测得的玻璃砖折射率将(选填“偏大”“偏小”或“不变”). (3)如果用插针法测量玻璃三棱镜的折射率,要完成该实验至少需要根大头针. (4)为了减少实验误差,又方便操作,李辉同学设计了一个用刻度尺测半圆柱形玻璃砖折射率的实验,如图乙所示,他进行的主要步骤如下: 用刻度尺测玻璃砖的直径AB的长度d;先把白纸固定在木板上,将玻璃砖水平放置在白纸上,用笔描出玻璃砖的边界,将玻璃砖移走,标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC;将玻璃高考物理近代物理知识点之相对论简介图文解析
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