步步高·2015高三物理总复习Word文档：第12章 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介 第5课时

第5课时 电磁波与相对论

考纲解读 1.掌握麦克斯韦电磁场理论，知道电磁波是横波.2.了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱.3.了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论．

1．[关于电磁波谱问题]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 答案 A

解析 电磁波的波长范围很广，按波长由长到短的顺序排列，其顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线．所以，A的排列顺序是正确的． 2．[相对论的理解]关于狭义相对论的说法，不正确的是

( )

A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的

B．狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动

无关

C．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系 D．狭义相对论任何情况下都适用 答案 D

解析 狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项A正确；狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c(光速不变原理)，与光源的运动无关，选项B正确；狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，故选项C正确，D错误．

1．电磁波的特性

(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的传播速

度是相同的(都等于光速)．

(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播时，其速度是不同的，频率越高，波速越小． (3)电磁波的频率f、波长λ和波速v的关系：v＝λf.

(4)电磁波是横波，具有波的特性，能产生干涉、衍射等现象． 2．电磁波的发射与接收

1(1)电磁振荡(LC电路)的周期T＝2πLC，频率f＝.

2πLC(2)发射电磁波的条件：①振荡电路要有足够高的频率．②振荡电路应采用开放电路． 发射电磁波需经过调制过程，调制的方法分为调频和调幅．接收电磁波需经过解调过程，解调是调制的逆过程． 3．狭义相对论

(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． 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＝Δτv1－?c?2

??

.

(3)长度的相对性l＝l0

v1－?c?2.

??u′＋v

(4)相对论的速度变换公式u＝.

u′v1＋2c(5)相对论质量m＝

. v1－?c?2

??m0(6)质能方程E＝mc2.

考点一 电磁波谱分析及电磁波的应用

电磁波谱 频率/Hz 真空中波长/m 特性 波动性强，应用 递变规律 无线电波 <3×10 11>10 －3易发生衍射 无线电技术 红外遥感 照明、摄影 医用消毒、防伪 检查、医用透视 工业探伤、医用治疗 衍射能力减弱 红外线 可见光 1011～1015 1015 103～107 －－热效应 引起视觉 化学效应、107 －紫外线 10～10 151710～10 荧光效应、灭菌消毒 －7－9直线传播能力增X射线 10～10 1619108～10－－贯穿本领强 11 γ射线 >10 19<10－11贯穿本领最强 特别提醒 1.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、γ射线等，穿透能力较强． 2．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γ射线都有重叠，但它们产生的机理不同． 例1 关于电磁波谱，下列说法正确的是

( )

A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波

B．紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康 C．X射线和γ 射线的波长比较短，穿透力比较强

D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线

解析 无线电波的波长长，易发生衍射现象，A正确．紫外线的频率比可见光高，B错．任何物体都能辐射红外线，D错．故选A、C. 答案 AC

突破训练1 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磁场 答案 D

解析 雷达是用微波测定物体的位置的设备，A错；使电磁波随各种信号而改变的技术

( )

叫调制，B错；使钞票上的荧光物质发出可见光的是紫外线，C错；根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场可以产生磁场，D正确． 考点二 对狭义相对论的理解

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．

2．光速的大小与选取的参考系无关，因为光速是从麦克斯韦方程组中推导出来的，无任何前提条件．

3．狭义相对论认为物体的质量m与物体的速度v有关，其关系式为m＝

m0v1－??2

c

. 例2 如图1所示，考虑几个问题：

图1

(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？ (2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？ (3)参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？ 解析 根据狭义相对论的一个基本假设：光速不变原理，可知光速是不变的，都应是c.

答案 (1)c (2)c (3)c 突破训练2 对于公式m＝

m0v1－?c?2

??，下列说法中正确的是

( )

A．公式中的m0是物体以速度v运动时的质量

B．当物体运动速度v>0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不再适用

C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速的速度运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动

D．通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的

运动时，不必考虑质量变化 答案 CD

解析 公式中的m0是物体的静止质量，在v远小于光速时，经典力学依然成立，故A、