2023版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第十五章第2節(jié)光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論課件

第2節(jié)光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論一、光的干涉亮相等

1.定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)________條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象. 2.條件：兩束光的頻率________、相位差恒定. 3.雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時(shí)，中央為________條紋，其余為彩色條紋.白色亮二、光的衍射偏離差不多

1.定義：光在傳播的過(guò)程中遇到障礙物時(shí)，________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(zhǎng)________，甚至比光的波長(zhǎng)還小時(shí)，衍射現(xiàn)象明顯.類型單縫衍射圓孔衍射單色光中央為亮且寬的條紋，兩側(cè)為________的條紋，且越靠外，亮條紋的亮度________，寬度__________a.中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著_________的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度______，寬度_______b.亮環(huán)(或暗環(huán))間的距離隨圓孔半徑的增大而________3.單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較.明暗相間越弱越小明暗相間越弱越小減小類型單縫衍射圓孔衍射白光中央為亮且寬的白色條紋，兩側(cè)為亮度_________、寬度________的彩色條紋，其中最靠近中央的色光是紫光，離中央最遠(yuǎn)的是紅光中央是大且亮的白色亮斑，周圍是不等間距的彩色的___________(續(xù)表)逐漸變窄同心變暗圓環(huán)三、光的偏振一切方向

1.自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿________振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)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(gè)________的方向振動(dòng)的光.特定3.偏振光的形成.偏振片折射(1)讓自然光通過(guò)________形成偏振光.橫

(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)象說(shuō)明光是一種________波.四、電磁場(chǎng)與電磁波1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論.電場(chǎng)變化的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生________，變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng).電磁場(chǎng)

2.電磁波：________由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁波.電磁波是橫波，在空間傳播不需要依靠介質(zhì).真空中電磁波的速度為3×108

m/s；電磁波的傳播速度v等于波長(zhǎng)λ和頻率f的乘積，即v＝________.λf五、相對(duì)論相同相同

1.狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè). (1)狹義相對(duì)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?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是________的.mc22.質(zhì)能方程(質(zhì)能關(guān)系)：E＝________.【基礎(chǔ)自測(cè)】1.判斷下列題目的正誤.(1)光的顏色取決于折射率.()(2)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉.()(3)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫的作用是使白光變成單色光.(

)(4)陽(yáng)光下茂密的樹蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的.()(5)自然光是偏振光.()答案：(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)×2.關(guān)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是()

A.用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋

B.用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋

C.用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)紅色條紋

D.照射單縫的單色光的波長(zhǎng)越短，光屏上出現(xiàn)的條紋寬度越寬

答案：B

3.目前，我國(guó)正在開展5G網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)工作，即將全面進(jìn)入5G時(shí)代.屆時(shí)，將開啟萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代：車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)駕駛技術(shù)等將一一變?yōu)楝F(xiàn)實(shí).5G(即第五代移動(dòng)通信技術(shù))采用3300～5000MHz頻段，相比于現(xiàn)有的4G(即第四代移動(dòng)通信技術(shù)，1880～2635MHz頻段)技術(shù)而言，具有極大的帶寬、極大的容量和極低的時(shí)延.5G信號(hào)與4G信號(hào)相比，下列說(shuō)法正確的是()A.5G信號(hào)在真空中的傳播速度更快B.5G信號(hào)是橫波，4G信號(hào)是縱波C.5G信號(hào)粒子性更顯著D.5G信號(hào)更容易發(fā)生明顯衍射答案：C

4.(2021年北京通州模擬)某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到如圖15-2-1甲所示的條紋，僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，在屏上觀察到如圖乙所示的條紋.他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是()A.減小雙縫之間的距離B.增大光源與雙縫的距離C.減小雙縫到光屏間的距離圖15-2-1D.換用頻率更高的單色光源答案：A熱點(diǎn)1光的干涉[熱點(diǎn)歸納]1.明暗條紋的判斷方法：(1)單色光.圖15-2-2

①如圖15-2-2所示，光源S1、S2

發(fā)出的光到屏上P點(diǎn)的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)明條紋.(k＝0，1，2，…)時(shí)，

λ

②光的路程差r2－r1＝(2k＋1) 2光屏上出現(xiàn)暗條紋. (2)白光：光屏上出現(xiàn)彩色條紋. (3)中央條紋為明條紋.相鄰暗條紋間距離與波長(zhǎng)成正比，即Δx＝λ.2.雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩相鄰明條紋或ld紋，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

考向1對(duì)雙縫干涉現(xiàn)象的理解

【典題1】(多選)一束白光在真空中通過(guò)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

A.各色光的波長(zhǎng)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(qiáng)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..

解析：白光包含各種顏色的光，它們的波長(zhǎng)不同，在相同條件下做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，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：BC離之差為2.1×10－6m，今分別用A、B兩種單色光在空氣10－7m.(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為3.15×10－7m，當(dāng)B

考向2明暗條紋位置的確定

【典題2】如圖15-2-3所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，S1和S2

為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)與S1

和S2

距中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，問(wèn)P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？

(1)已知A光在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中波長(zhǎng)為4×光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，臨界角為37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8).

(3)若用A光照射時(shí)，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根據(jù)光程差Δx＝2.1×10－6mλ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m

由此可知，從S1和S2

到P點(diǎn)的路程差Δx是A光波長(zhǎng)λ1的3.5倍，所以P點(diǎn)為暗條紋.

由此可知，B光在空氣中波長(zhǎng)λ3為

可見，用B光作光源，P點(diǎn)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.熱點(diǎn)2薄膜干涉[熱點(diǎn)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15-2-4

2.光照射到薄膜上時(shí)，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來(lái)，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加.

3.原理分析：

(1)單色光. ①在P1、P2處，從兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr

等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即Δr＝nλ(n＝1，2，3，…)，薄膜上出現(xiàn)明條紋. ②在Q處，兩列反射回來(lái)的光波的路程差Δr

等于半薄膜上出現(xiàn)暗條紋. (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(gè)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(lái)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(duì)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(duì)應(yīng)亮(暗)條紋延后出現(xiàn)，如圖乙所示.甲乙圖15-2-6鎂)，當(dāng)薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的時(shí)，在薄膜(2)增透膜.在光學(xué)元件(透鏡、棱鏡)的表面涂上一層薄膜(如氟化的兩個(gè)面上的反射光的光程差恰好等于半個(gè)波長(zhǎng)，因而相互抵消，達(dá)到減少反射光、增大透射光強(qiáng)度的目的.【典題3】(多選，2020年浙江模擬)下列說(shuō)法正確的是()甲乙

丙圖15-2-7A.圖甲牛頓環(huán)是由兩玻璃表面間的空氣薄膜的反射光干涉形成的B.圖甲中換表面曲率半徑更大的凸透鏡，中心暗紋半徑不變C.圖乙屬于紅光的干涉條紋D.圖丙肥皂泡上彩色條紋的成因與圖甲相同

解析：牛頓環(huán)是由兩玻璃表面間的空氣薄膜上下表面的反射光干涉形成的，故A正確；表面曲率半徑越大，中心暗紋半徑變大，故B錯(cuò)誤；圖乙中由于亮條紋不是等寬等間距，不是干涉條紋，而屬于紅光的衍射條紋，故C錯(cuò)誤；圖丙、圖甲都屬于光的干涉現(xiàn)象，故D正確.答案：AD

【遷移拓展】(2021年福建龍巖模擬)如圖

15-2-8所示，把一矩形均勻薄玻璃板ABCD壓在另一個(gè)矩形平行玻璃板上，一端用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時(shí)可以看到明暗相間的條紋，下列關(guān)于這些條紋的說(shuō)法中正確的是()

A.條紋方向與AB邊平行

B.條紋間距不是均勻的，越靠近BC邊條紋間距越大

C.減小薄片的厚度，條紋間距變小

D.將紅單色光換為藍(lán)單色光照射，則條紋間距變小圖15-2-8

解析：薄膜干涉的光程差Δs＝2d(d為薄膜厚度)，厚度相同處產(chǎn)生的條紋明暗情況相同，因此條紋應(yīng)與BC邊平行，A錯(cuò)誤；因?yàn)閮刹Ａчg形成的空氣膜厚度均勻變化，因此條紋是等間距的，B錯(cuò)誤；減小薄片厚度，條紋間距將增大，C錯(cuò)誤；將紅光換成藍(lán)光照射，入射光波長(zhǎng)減小，條紋間距將減小，D正確.答案：D兩種光自然光(非偏振光)偏振光光的來(lái)源直接從光源發(fā)出的光自然光通過(guò)偏振片后的光光的振動(dòng)方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿任意方向，且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿特定方向熱點(diǎn)3光的偏振[熱點(diǎn)歸納]自然光和偏振光的比較.

【典題4】(2020

年山東東營(yíng)質(zhì)檢)假設(shè)所有的汽車前窗玻璃和車燈玻璃均按同一要求設(shè)置，使司機(jī)不僅可以防止對(duì)方汽車強(qiáng)光的刺激，也能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體.以下措施中可行的是()

A.前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是水平的

B.前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向也是豎直的

C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向是斜向左上45° D.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向也是斜向右上45°

解析：首先，司機(jī)要能夠看清楚自己車燈發(fā)出的經(jīng)對(duì)面物體反射回來(lái)的光線，所以他自己車燈的偏振片的透振方向和前窗玻璃的透振方向一定要平行；其次，他不能看到對(duì)面車燈發(fā)出的強(qiáng)光，所以對(duì)面車燈玻璃的透振方向與他自己車窗玻璃的透振方向一定要垂直.滿足上述要求的只有D.答案：D熱點(diǎn)4光的衍射[熱點(diǎn)歸納]光的衍射.

(1)干涉和衍射是波的特征，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，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.

(2)衍射現(xiàn)象說(shuō)明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長(zhǎng)比障礙物小得多時(shí)，光才可以看作是沿直線傳播的.

(3)泊松亮斑(圓盤衍射)：當(dāng)光照到不透明的半徑很小的小圓盤上時(shí)，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)).

【典題5】(2019

年江蘇卷)將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過(guò)這條狹縫去看與其平行的日光燈，能觀察到彩色條紋，這是由于光的__________(填“折射”“干涉”或“衍射”).縫的寬度________(填“遠(yuǎn)大于”或“接近”)光的波長(zhǎng)時(shí)，這種現(xiàn)象十分明顯.

解析：將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過(guò)這條狹縫去看與其平行的日光燈，能觀察到彩色條紋，這是由于光的衍射產(chǎn)生的.當(dāng)縫的寬度與光波波長(zhǎng)接近時(shí)，衍射現(xiàn)象非常明顯.

答案：衍射接近內(nèi)容干涉衍射現(xiàn)象在光疊加區(qū)域出現(xiàn)加強(qiáng)或減弱的現(xiàn)象光繞過(guò)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(zhǎng)差不多或更小典型實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉單縫衍射(圓孔衍射、圓盤衍射)熱點(diǎn)5光的干涉、衍射的比較內(nèi)容干涉衍射圖樣特點(diǎn)不同點(diǎn)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，兩邊變暗相同點(diǎn)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(續(xù)表)

【典題6】(2019

年北京卷)利用圖

15-2-9甲所示的裝置(圖)觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖乙中a和b兩種圖樣.下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說(shuō)法正確的是()甲乙圖15-2-9A.a對(duì)應(yīng)單縫，b對(duì)應(yīng)雙縫B.a對(duì)應(yīng)雙縫，b對(duì)應(yīng)單縫C.都是單縫，a對(duì)應(yīng)的縫寬較大D.都是雙縫，a對(duì)應(yīng)的雙縫間距較大

解析：依據(jù)干涉條紋在光屏上觀察到的圖案是間距相等的條紋圖像，而衍射條紋中間的亮紋的寬度最大，向兩邊漸漸減小，因此a對(duì)應(yīng)單縫，b對(duì)應(yīng)雙縫，故A正確.答案：A熱點(diǎn)6電磁場(chǎng)和電磁波