202X年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題十五第2講光的波動性電磁波相對論課件

1、第2講光的波動性電磁波相對論考點 1光的干涉1.定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強，出現(xiàn)_條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)_條紋，且加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象.亮暗2.條件：兩束光的頻率_、相位差恒定.3.雙縫干涉圖樣特點：單色光照射時形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時，中央為_ 條紋，其余為_條紋.相等白色亮彩色考點 2 光的衍射1.定義：光在傳播的過程中遇到障礙物時，_直線傳播繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象.2.發(fā)生明顯衍射的條件：障礙物或小孔的尺寸跟光的波長_，甚至比光的波長_時，衍射現(xiàn)象明顯.偏離差不多還小3.衍射圖樣特點單色窄且暗白色(1)單縫衍射：單色光的衍射圖樣為中

2、間寬且亮的_條紋，兩側(cè)是明暗相間的條紋，條紋寬度比中央_；白光的衍射圖樣為中間寬且亮的_條紋，兩側(cè)是漸窄且暗的彩色條紋.圓環(huán)泊松(2)圓孔衍射：明暗相間的不等距_.(3)圓盤衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)，中心有一亮斑稱為_亮斑(證實光的波動性).考點 3 光的偏振一切方向特定1.自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿_振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同.2.偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個_的方向振動的光.3.偏振光的形成偏振片折射橫(1)讓自然光通過_形成偏振光.(2)讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和_，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光.4.光的偏振現(xiàn)象

3、說明光是一種_波.考點 4 電磁場與電磁波1.麥克斯韋電磁場理論變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生_，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生_.電場磁場電磁場2.電磁波：_由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁波.電磁波是_波，在空間傳播不需要依靠介質(zhì).真空中電磁波的速度為_m/s；電磁波的傳播速度 v 等于波長和頻率f 的乘積，即 v_.橫3108f足夠高開放振幅頻率3.電磁波的發(fā)射和接收(1)發(fā)射條件：要有_的頻率；采用_電路.(2)調(diào)制：使電磁波隨各種信號而改變叫調(diào)制.使高頻電磁波的_隨信號的強弱而變化為調(diào)幅，使高頻電磁波的_隨信號的強弱而變化為調(diào)頻.(3)接收相等解調(diào)檢波當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率_時

4、，激起的振蕩電流最強，稱為電諧振現(xiàn)象.從經(jīng)過調(diào)制的高頻電流中將聲音或圖像信號還原出來的過程，叫做_，它是調(diào)制的逆過程，調(diào)幅波的解調(diào)也叫_.頻率波長可見光(4)電磁波譜：按照電磁波的_或_的大小順序把它們排列成譜叫做電磁波譜.按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、_、紫外線、X 射線、射線.考點 5 相對論1.狹義相對論的兩個基本假設(shè)(1)狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是_的.(2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是_的.2.質(zhì)能方程(質(zhì)能關(guān)系)：E_.相同相同mc2【基礎(chǔ)自測】1.( 多選) 根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是()A.電場

5、一定能產(chǎn)生磁場，磁場也一定能產(chǎn)生電場B.變化的電場一定產(chǎn)生磁場C.穩(wěn)定的電場也可以產(chǎn)生磁場D.變化的磁場一定產(chǎn)生電場E.變化的電場和變化的磁場相互聯(lián)系在一起，形成一個統(tǒng)一的、不可分割的電磁場解析：根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，變化的電場和變化的磁場相互聯(lián)系在一起，形成一個統(tǒng)一的、不可分割的電磁場，E 項正確；變化的電場一定產(chǎn)生磁場，穩(wěn)定的電場不產(chǎn)生磁場，A、C 項錯誤，B 正確.同理知 D 正確.故 B、D、E 正確.答案：BDE2.(多選)對衍射現(xiàn)象的定性分析，正確的是()A.光的衍射是光在傳播過程中繞過障礙物發(fā)生傳播的現(xiàn)象B.衍射條紋圖樣是光波相互疊加的結(jié)果C.光的衍射現(xiàn)象為光的波動說提供了有力

6、的證據(jù)D.光的衍射現(xiàn)象完全否定了光的直線傳播結(jié)論E.衍射現(xiàn)象說明光是一種橫波解析：衍射現(xiàn)象是波繞過障礙物發(fā)生傳播的現(xiàn)象，衍射條紋是波的疊加的結(jié)果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，A、B、C 正確；光的直線傳播只是近似的，只有在光的波長比障礙物尺寸小得多的情況下，光才被看作是沿直線傳播的，所以光的衍射現(xiàn)象和直線傳播是不矛盾的，D 錯誤.一切波都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，E 錯誤.故 A、B、C 正確.答案：ABC3.(多選)某同學(xué)用單色光進行“雙縫干涉”實驗，在屏上觀察到圖 15-2-1 甲所示的條紋，僅改變一個實驗條件后，觀察到乙甲圖 15-2-1A.減小光源到單縫的距離B.減小雙縫之間的距離C.增大

7、雙縫到光屏之間的距離 D.換用頻率更高的單色光源E.增大雙縫之間的距離答案：ADE4.(多選)關(guān)于以下幾種電磁波的作用，下列說法正確的是()A.用紅外線熱像儀檢測通過它的發(fā)熱病人，是利用了物體在不同溫度下發(fā)射的紅外線的頻率和強度不同B.刑偵上用紫外線拍攝指紋照片，因為紫外線波長短，分辨率高C.紅外線遙感技術(shù)利用了紅外線的顯著熱效應(yīng)D.驗鈔機之所以利用紫外線驗鈔是因為紫外線具有熒光效應(yīng)E.陰極射線是一種頻率極高的電磁波答案：ABCD熱點 1 光的干涉熱點歸納1.明暗條紋的判斷方法：(1)單色光如圖 15-2-2 所示，光源 S1、S2 發(fā)出的光到屏上P點的路程差r2r1k(k0,1,2，)時，光

8、屏上出現(xiàn)明條紋.圖 15-2-2考向 1 對雙縫干涉現(xiàn)象的理解【典題 1】一束白光在真空中通過雙縫后在屏上觀察到干涉條紋，除中央白色亮條紋外，兩側(cè)還有彩色條紋，則下列說A.各色光的波長不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同B.各色光的速度不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同C.各色光的強度不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同D.屏上呈現(xiàn)內(nèi)紫外紅的條紋E.屏上條紋不按一定的規(guī)律分布解析：白光包含各種顏色的光，它們的波長不同，在相同條件下做雙縫干涉實驗時，它們的干涉條紋間距不同，所以在中央亮條紋兩側(cè)出現(xiàn)彩色條紋，紫光的條紋間距最小，因而最里面的是紫色條紋.答案：BCE考向 2

9、 明暗條紋位置的確定【典題 2】(2018 年四川成都模擬)如圖 15-2-3 所示，在雙縫干涉實驗中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點，已知P點與S1和S2距離之差為2.1106 m，今分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗，問 P 點是亮條紋還是暗條紋？ (1)已知A光在折射率為n1.5的介質(zhì)中波長為4107 m. (2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15107 m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時，臨界角為37(sin 370.6，cos 370.8).(3)若用 A 光照射時，把其中一條縫遮住，試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象.圖 15-2-3由此可知，從 S1 和 S2 到 P 點的路程

10、差x 是 A 光波長1 的3.5 倍，所以 P 點為暗條紋.可見，用 B 光作光源，P 點為亮條紋.(3)光屏上仍出現(xiàn)明、暗相間的條紋，但中央條紋最寬最亮，兩邊條紋逐漸變窄變暗.答案：(1)暗條紋(2)亮條紋(3)見解析熱點 2 薄膜干涉熱點歸納1.如圖 15-2-4 所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形.圖 15-2-42.光照射到薄膜上時，在膜的前表面 AA和后表面 BB分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加.3.原理分析：(1)單色光在 P1、P2 處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差r等于波長的整數(shù)倍，即rn(n1,2,3，)，薄膜上出現(xiàn)明條紋.在Q處，兩

11、列反射回來的光波的路程差r等于半波長的(2)白光：薄膜上出現(xiàn)水平彩色條紋.4.薄膜干涉的應(yīng)用：(1)檢查精密零件的表面是否平整如圖 15-2-5 所示，將被檢查平面和放在上面的透明標(biāo)準(zhǔn)樣板的一端墊一薄片，使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面與被檢查平面間形成一個楔形空氣薄層，單色光從上面照射，入射光在空氣層的上表面 a 和下表面 b 反射出兩列光波疊加，從反射光中看到干涉條紋，根據(jù)干涉條紋的形狀來確定工件表面的情況.圖 15-2-5若被檢查平面平整則干涉圖樣是等間距明暗相間的平行直條紋.若某處凹下，則對應(yīng)亮(暗)條紋提前出現(xiàn)，如圖 15-2-6 甲所示；若某處凸起，則對應(yīng)亮(暗)條紋延后出現(xiàn)，如圖乙所示.甲乙圖

12、15-2-6(2)增透膜在光學(xué)元件(透鏡、棱鏡)的表面涂上一層薄膜(如氟化鎂)，的反射光的光程差恰好等于半個波長，因而相互抵消，達(dá)到減小反射光、增大透射光強度的目的.考向薄膜干涉的應(yīng)用【典題 3】(多選)關(guān)于光學(xué)鏡頭增透膜，以下說法正確的是()A.增透膜是為了減少光的反射損失，增加透射光的強度D.因為增透膜的厚度一般適合綠光反射時相互抵消，紅光、紫光的反射不能完全抵消，所以涂有增透膜的鏡頭呈淡紫色E.涂有增透膜的鏡頭，進入的光線全部相互抵消，因此這種鏡頭的成像效果較好解析：光學(xué)鏡頭前的增透膜是為了減少光的反射損失，增加透射光的強度，A 正確；根據(jù)光的干涉理論，增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波長

13、的四分之一，B 錯誤，C 正確；增透膜通常是針對人眼最敏感的綠光設(shè)計的，使從鏡頭反射的綠光干涉相消，而對太陽光中紅光和紫光并沒有顯著削弱，所以看上去呈淡紫色，D 正確；涂有增透膜的鏡頭，只能抵消某種色光的反射光線，E 錯誤.答案：ACD兩種光自然光(非偏振光)偏振光光的來源直接從光源發(fā)出的光自然光通過偏振片后的光光的振動方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿任意方向，且沿各個方向振動的光的強度相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿特定方向熱點 3 光的偏振熱點歸納自然光和偏振光的比較【典題 4】(2017 年江蘇調(diào)研)某同學(xué)在暑假一次旅行中發(fā)現(xiàn)一個奇怪的現(xiàn)象：他戴著某種墨鏡用手機拍照，

14、手機豎著拍沒問題，而當(dāng)把手機橫過來拍時，發(fā)現(xiàn)手機黑屏了，而旁邊的小伙伴卻說手機屏是亮著的.這是光的_現(xiàn)象，該現(xiàn)象說明光是_(填“橫波”或“縱波”).解析：這位同學(xué)手機豎著拍沒問題，而當(dāng)把手機橫過來拍時，發(fā)現(xiàn)手機黑屏了，說明光不能透過，這是光的偏振現(xiàn)象，該現(xiàn)象說明光是橫波.答案：(1) 偏振(2)橫波熱點 4 光的衍射熱點歸納(1)對光的衍射的理解干涉和衍射是波的特征，波長越長，干涉和衍射現(xiàn)象越明顯.在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別.衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長比障礙物小得多時，光才可以看做是沿直線傳播的.項目干涉衍射現(xiàn)象光在重疊區(qū)域出現(xiàn)加強

15、或減弱的現(xiàn)象光繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)象產(chǎn)生條件兩束光頻率相同、相位差恒定障礙物或孔的尺寸與波長差不多或更小典型實驗楊氏雙縫實驗單縫衍射、圓孔衍射和不透明圓盤衍射圖樣不同點條紋寬度條紋寬度相等條紋寬度不等，中央最寬條紋間距各相鄰條紋間距相等各相鄰條紋間距不等亮度情況 清晰條紋，亮度基本相等中央條紋最亮，兩邊變暗圖樣相同點干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；干涉、衍射都有明暗相間的條紋(2)干涉和衍射的比較【典題 5】(2018 年河南周口模擬)如圖所示的 4 種明暗相間的條紋，分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個雙縫干涉儀器和同一單縫衍射儀器形成的圖樣(灰黑色部分表示亮條紋).則屬于藍(lán)光的干涉圖樣的是()

16、ABCD解析：雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋，所有亮條長越大，x 越大，A 項是紅光的，C 項是藍(lán)光的.單縫衍射條紋是中間明亮且寬大，越向兩側(cè)寬度越小越暗，而波長越大，中央亮條紋越寬，故從左向右依次是紅光(雙縫干涉)、藍(lán)光(單縫衍射)、藍(lán)光(雙縫干涉)和紅光(單縫衍射).由以上分析可知，C 正確.答案：C熱點 5 電磁場和電磁波熱點歸納1.對麥克斯韋電磁場理論的理解：2.對電磁波的理解：(1)電磁波是橫波.電磁波的電場、磁場、傳播方向三者兩兩垂直，如圖 15-2-7 所示.圖 15-2-7(2)電磁波與機械波不同，機械波在介質(zhì)中傳播的速度只與介質(zhì)有關(guān)，電磁波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)和頻率均

17、有關(guān).電磁波譜頻率/Hz真空中的波長/m特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波 31011103波動性強，易發(fā)生衍射通信、廣播紅外線10111015103107熱效應(yīng)紅外遙感可見光1015107引起視覺照明、攝影紫外線10151017107109化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng)、滅菌消毒醫(yī)用消毒、防偽X射線101610191081011貫穿本領(lǐng)強檢查、醫(yī)用透視射線10191011貫穿本領(lǐng)最強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療3.電磁波譜分析及應(yīng)用：特別提醒(1)波長不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性.其中波長較長的無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長較短的紫外線、X 射線、射線等，穿透能力較強.(2)電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波

18、的波長并沒有很明顯的界線，如紫外線和 X 射線、X 射線和射線都有重疊，但它們產(chǎn)生的機理不同.【典題 6】(多選，2016 年新課標(biāo)卷)關(guān)于電磁波，下列說法正確的是()A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B.周期性變化的電場和變化的磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波C.電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應(yīng)強度均垂直D.利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸E.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失解析：電磁波在真空中傳播速度不變，與頻率無關(guān)，A 正確；電磁波由周期性變化的電場和變化的磁場互相激發(fā)得到，B 正確；電磁波傳播方向與電場方向、磁場方向均垂直，C 正確；光是一種電磁波，光可在光導(dǎo)纖維中傳播，D 錯誤；電磁波具有能量，電磁振蕩停止后，已形成的電磁波仍會在介質(zhì)或真空中繼續(xù)傳播，E 錯誤.答案：ABC熱點 6 狹義相對論的基本假設(shè)和質(zhì)能關(guān)系的簡單應(yīng)用熱點歸納1.慣性系：如果牛頓運動定律在某個參考系中成立，這個參考系叫做慣性系.相對一個慣性系做勻速直線運動的另一個參考系也是慣性系.2.光速的大小與選取的參考系無關(guān)，因為光速是從麥克斯韋方程組中推導(dǎo)出來的，無任何前提條件.3.狹義相對論認(rèn)為物體的質(zhì)量 m 與物體的速度 v