2020高考物理二轮复习专题讲义光学专题099电磁振荡和电磁波Word版含答案

电磁振荡和电磁波一、电磁振荡电磁振荡：在振荡电路中，电容器极板上的电量，通过线圈的电流及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡。1．对LC振荡过程的认识。电磁振荡：在振荡电路中，电容器极板上的电量，通过线圈的电流及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡。（1）从电磁振荡的表象上看：LC振荡过程实际上是通过线圈L对电容器C充、放电的过程。（2）从物理本质上看：LC振荡过程实质上是磁场能和电场能之间通过充、放电的形式相互转化的过程。2．LC振荡过程中规律的表达。在LC振荡过程中，磁场能及与磁场能相关的物理量（如线圈中电流强度、线圈电流周围的磁场的磁感强度、穿过线圈的磁通量等）和电场能及与电场能相关的物理量（如电容器的极板间电压、极板间电场的电场强度、极板上电量等）都随时间做周期相同的周期性变化。这两组量中，一组最大时，另一组恰最小；一组增大时，另一组正减小。这一特征正是能的转化和守恒定律所决定的。LC振荡过程中线圈L中的振荡电流i（与磁场能相关）和电容器C的极板间交流电压u（与电场能相关）的变化曲线分别如图中的（a）、（b）所示。3．LC振荡过程一个周期内的几个特殊状态振荡电路的状态时刻t=04Tt2TtTt43t=T电容器极板上的电量最大零最大零最大振荡电流ii=0正向最大i=0反向最大i=0电场能最大零最大零最大磁场能零最大零最大零0tit1t2t3t40tut1t2t3t4i=0i=0i=0i=Imi=Im1K2εCLG4.LC振荡电路的周期公式LCT2（1）L对T的影响：L越大，振荡过程中因自感现象产生的自感电动势就越大，楞次定律中所说的“阻碍”作用也就将越大，从而延缓着振荡电流的变化，使振荡周期T变长。（2）C对T的影响：C越大，振荡过程中无论是充电阶段将C充至一定电压，或是放电阶段一定电压下的C中的电放完，其时间都应当相应地变长，从而使振荡周期T变长。二、电磁波1．麦克斯韦电磁场理论的要点（1）变化的磁（电）场将产生电（磁）场。（2）变化的磁（电）场所产生的电（磁）场取决于磁（电）场的变化率。具体地说，均匀变化的磁（电）场将产生恒定的电（磁）场，非均匀变化的磁（电）场将产生变化的电（磁）场，周期性变化的磁（电）场将产生周期相同的周期性变化的电（磁）场。（3）变化的磁场和变化的电场互相联系着，形成一个不可分离的统一体——电磁场。2、电磁波英国物理学家麦克斯韦提出的电磁场理论预言了电磁波的存在，德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在.电磁场和电磁波的概念：变化的电场和变化的磁场相联系的统一体叫电磁场；电磁场的传播就是电磁波.（1）电磁波在真空中的传播速度：8103光cvm/s；电磁波的传播不需要介质.（2）电磁波的周期T，频率f，波长λ以及它们与波速的关系：fTv/，T、f由波源确定，不因介质而变化，而v、λ在不同的介质中其值不同；同一介质中的电磁波频率越高波长越短.3.电磁波的特点：（1）电磁波是物质波，传播时不需要介质，可在真空中传播.（2）电磁波是横波，电场方向和磁场方向都与传播方向垂直.（3）电磁波与物质相互作用时，能发生反射、吸收、折射现象.（4）电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象.（5）电磁波在介质中波速减小，遵循波长、波速、频率的关系.（6）电磁波向外传播的是电磁能.三、光的电磁说和电磁波谱1、光的电磁说——光在本质上是一种电磁波光的干涉与衍射充分地表明光是一种波，光的偏振现象又进一步表明光是横波。麦克斯韦对电磁理论的研究预言了电磁波的存在，并得到电磁波传播速度的理论值3.11×108m/s，这和当时测出的光速3.15×108m/s非常接近，在此基础上麦克斯韦提出了光在本质上是一种电磁波，这就是所谓的光的电磁说。赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出其波长与频率，进而得到电磁波的传播速度，用实验证实了光的电磁说。光作为电磁波的一种，与其他的电磁波共同构成电磁波谱。对于电磁波谱，应了解其排布情况、产生机理及实际用途。2、电磁波谱电磁波种类无线电波红外线可见光紫外线伦琴射线γ射线频率（Hz）104～3×10121012～3.9×10143.9×1014～7.5×10147.5×1014～5×10163×1016～3×10203×1019以上真空中波长（m）3×104～10—43×10-4～7.7×10—77.7×10—7～4×10—74×10—7～6×10—910—8～10—1210—11以下观察方法无线电技术利用热效应激发荧光利用贯穿本领照相底片感光（化学效应）核技术产生机理LC电路中自由电子的的振荡原子的外层电子受到激发原子的内层电子受到激发原子核受到激发用途通讯，广播，导航加热烘干、遥测遥感，医疗，导向等照明，照相，加热日光灯，黑光灯手术室杀菌消毒，治疗皮肤病等检查探测，透视，治疗等探测，治疗等3A．上海音乐台播出的电波频率为105.7×106Hz，此电波的周期是s，在真空中的波长为m。答：9.46×10－9、2.8418．电磁辐射对人体有很大危害，可造成失眠、白细胞减少、免疫功能下降等。按照有关规定，工作场所受电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过0.5W/m2。若某小型无线电通讯装置的电磁辐射功率是1.0W，则至少距该装置多远以外才是安全的？（A）A.0.4m以外B.0.8m以外C.1.0m以外D.1.2m以外37、（8分）【物理－物理3－4】麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波．⑴一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图1所示，求该光波的频率．解：⑴设光在介质中的传播速度为v，波长为λ，频率为f，则vfncv解得：ncf从波形图上读出波长m1047，代入数据解得Hz10514f9、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。右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是（D）A．2.5～3.5μmB．4～4.5μmC．5～7μmD．8～13μm012345678Ex/(10－7m)图1