機械波光電磁波光的波動性電磁波相對論教科版

第4講光的波動性電磁波相對論2013屆高考一輪物理復習課件選修3-4機械振動機械波光電磁波相對論（教科版）光的干涉和衍射比較表光的干涉、衍射和偏振Ⅰ(考綱要求)內容干涉衍射現象在光重疊區(qū)域出現加強或減弱的現象光繞過障礙物偏離直線傳播的現象產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小得多1.內容干涉衍射典型實驗楊氏雙縫實驗單縫衍射(圓孔衍射、不透明圓盤衍射)圖樣特點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等間距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，兩邊變暗相同點干涉、衍射都是波特有的現象；干涉、衍射都有明暗相間的條紋薄膜干涉(1)相干光來自于薄膜的前、后表面(或上、下表面)反射回來的兩列反射光．(2)薄膜干涉的應用：增透膜；檢查工件的平整度．2.3．自然光和偏振光的比較表自然光(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，光振動沿任意方向，且沿各個方向光振動的強度相同在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿特定方向1．明、暗條紋的條件(1)單色光2．觀察薄膜干涉條紋時，應該與光源處在薄膜的同一側觀察實驗：用雙縫干涉測光的波長測量頭的構造及使用如圖1－4－1甲所示，測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成，轉動手輪，分劃板會向左右移動，測量時，應使分劃板中心刻度對齊條紋的中心，如圖1－4－1乙，記下此時手輪上的讀數．圖1－4－1兩次讀數數之差就就表示這這兩條條條紋間的的距離．．注意事項項(1)保證燈絲絲、單縫縫、雙縫縫、測量量頭與遮遮光筒共共軸．(2)保持單縫縫和雙縫縫平行.麥克斯韋韋電磁場場理論變化的磁磁場能夠夠在周圍圍空間產產生電場場，變化化的電場場能夠在在周圍空空間產生生磁場．．電磁場變化電場場在周圍圍空間產產生磁場場，變化化磁場在在周圍空空間產生生電場，，變化的的電場和和磁場成成為一個個完整的的整體，，這就是是電磁場場．電磁波(1)電磁場在在空間由由近及遠遠的傳播播，形成成電磁波波．(2)電磁波的的傳播不不需要介介質，可可在真空空中傳播播，在真真空中不不同頻率率的電磁磁波傳播播速度是是相同的的(都等于光光速)．變化的電電場產生生磁場，，變化的的磁場產產生電場場Ⅰ電磁波的的產生、、發(fā)射及及接收，，電磁波波及其傳傳播Ⅰ(考綱要求)1.2．3．(3)不同頻率的的電磁波，，在同一介介質中傳播播，其速度度是不同的的，頻率越越高，波速速越?。?4)v＝λf，f是電磁波的的頻率．電磁波的發(fā)發(fā)射發(fā)射條件：：____電路和_________信號，所以以要對傳輸輸信號進行行_____(包括調頻和和調幅)．①調幅：使使高頻電磁磁波的_____隨信號的強強弱而變．．調幅廣播播(AM)一般使用中中波和短波波波段．②調頻：使使高頻電磁磁波的_____隨信號的強強弱而變．．調頻廣播播(FM)和電視廣播播都采用調調頻的方法法調制．4．開放高頻振蕩調制振幅頻率無線電波的的接收(1)當接收電路路的固有頻頻率跟接收收到的無線線電波的頻頻率____時，激起的的振蕩電流流_____，這就是電電諧振現象象．(2)使接收電路路產生電諧諧振的過程程叫做_____．能夠調諧諧的接收電電路叫做_____電路．(3)從經過調制制的高頻振振蕩中“檢”出調制信號號的過程，，叫做_____．檢波是_____的逆過程，，也叫做_____.5．相等最強調諧調諧檢波調制解調電磁波譜特性應用真空中波長/m頻率/Hz遞變規(guī)律無線電波波動性強，易發(fā)生衍射無線電技術>10－3<3×1011波長減小頻率增大紅外線熱效應紅外線遙感10－3～10－71011～1015可見光引起視覺照明、攝影10－71015紫外線化學效應、熒光效應、能殺菌醫(yī)用消毒、防偽10－7～10－91015～1017X射線貫穿性強檢查、醫(yī)用透視10－8～10－111016～1019γ射線貫穿本領最強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療<10－11>1019電磁波譜Ⅰ(考綱要求)狹義相對論論的兩個基基本假設(1)狹義相對性性原理：在在不同的慣慣性參考系系中，一切切物理規(guī)律律都是相同同的．(2)光速不變原原理：真空空中的光速速在不同的的慣性參考考系中都是是相同的，，光速與光光源、觀測測者間的相相對運動沒沒有關系．．相對論的質質速關系(1)物體的質量量隨物體速速度的增加加而增大，，物體以速速度v運動時的質質量m與靜止時的的質量m0之間有如下下關系：狹義相對論論的基本假假設Ⅰ(考綱要求)質速關系，，質能關系系Ⅰ(考綱要求)相對論質能能關系式Ⅰ(考綱要求)1．2．(2)物體運動時時的質量總總要大于靜靜止時的質質量m0.相對論質能能關系用m表示物體的的質量，E表示它具有有的能量，，則愛因斯斯坦質能方方程為：E＝mc2.3．理解質能關關系時應注注意質量和能量量是物體不不可分離的的屬性．當當物體的質質量減少或或增加時，，必然伴隨隨著能量的的減少或增增加．如果果用Δm表示物體質質量的變化化量，ΔE表示能量的的變化量，，那么它們們的關系可可以表示為為ΔE＝Δmc2.該式表示，，隨著一個個物體質量量的減少，，會釋放出出一定的能能量；與此此同時，另另一個物體體吸收了能能量，質量量也會隨之之增加．●特別提醒如圖1－4－2是雙縫干涉涉實驗裝置置的示意圖圖，S為單縫，S1、S2為雙縫，P為光屏．用用綠光從左左邊照射單單縫S時，可在光光屏P上觀察到干干涉條紋．．下列說法法正確的是是()．圖1－4－2A．減小雙縫縫間的距離離，干涉條條紋間的距距離減小B．增大雙縫縫到屏的距距離，干涉涉條紋間的的距離增大大C．將綠光換換為紅光，，干涉條紋紋間的距離離減小D．將綠光換換為紫光，，干涉條紋紋間的距離離增大1．答案B用如圖1－4－3所示的實驗驗裝置觀察察光的薄膜膜干涉現象象．圖a是點燃的酒酒精燈(在燈芯上灑灑些鹽)，圖b是豎立的附附著一層肥肥皂液薄膜膜的金屬絲絲圈．將金金屬絲圈在在其所在的的豎直平面面內緩慢旋旋轉，觀察察到的現象象是()．圖1－4－3A．當金屬屬絲圈旋旋轉30°時干涉條條紋同方方向旋轉轉30°B．當金屬屬絲圈旋旋轉45°時干涉條條紋同方方向旋轉轉90°C．當金屬屬絲圈旋旋轉60°時干涉條條紋同方方向旋轉轉30°D．干涉條條紋保持持原來狀狀態(tài)不變變解析金屬絲圈圈的轉動動，改變變不了肥肥皂液膜膜的上薄薄下厚的的形狀，，由干涉涉原理可可知干涉涉條紋與與金屬絲絲圈在該該豎直平平面內的的轉動無無關，仍仍然是水水平的干干涉條紋紋，A、B、C錯誤，D正確．答案D2．聲波能繞繞過某一一建筑物物傳播而而光波卻卻不能繞繞過該建建筑物，，這是因因為()．A．聲波是是縱波，，光波是是橫波B．聲波振振幅大，，光波振振幅小C．聲波波波長較長長，光波波波長很很短D．聲波波波速較小小，光波波波速很很大解析意在考查查考生對對產生明明顯波的的衍射條條件的理理解．根根據波產產生明顯顯衍射現現象的條條件——障礙物或或孔的尺尺寸與波波的波長長差不多多或比波波的波長長小可知知，聲波波有明顯顯的衍射射而光波波的衍射射不明顯顯是因為為聲波的的波長較較長，C正確．答案C3．(2011·廣東梅州州二模)電磁波與與機械波波相比較較有()．A．電磁波波傳播不不需要介介質，機機械波傳傳播需要要介質B．電磁波波在任何何介質中中的傳播播速率都都相同，，機械波波在同一一介質中的的傳播速速率相同同C．電磁波波與機械械波都不不能產生生干涉現現象D．電磁波波與機械械波都能能產生衍衍射現象象答案AD4．光的偏振振現象說說明光是是橫波．．下列現現象中不不能反映映光的偏偏振特性性的是()．A．一束自自然光相相繼通過過兩個偏偏振片，，以光束束為軸旋旋轉其中一個偏偏振片，，透射光光的強度度發(fā)生變變化B．一束自自然光入入射到兩兩種介質質的分界界面上，，當反射射光線與折射光光線之間間的夾角角恰好是是90°時，反射射光是偏偏振光C．日落時時分，拍拍攝水面面下的景景物，在在照相機機鏡頭前前裝上偏偏振濾光片片可以使使景象更更清晰D．通過手手指間的的縫隙觀觀察日光光燈，可可以看到到彩色條條紋解析析由光光的的偏偏振振現現象象的的知知識識可可知知A、B、C均反反映映了了光光的的偏偏振振特特性性，，只只有有D選項項是是利利用用手手指指間間的的狹狹縫縫去去觀觀察察光光的的衍衍射射現現象象，，故故選選D.答案案D5．如圖圖1－4－4所示示，，A、B兩幅幅圖圖是是由由單單色色光光分分別別入入射射到到圓圓孔孔而而形形成成的的圖圖樣樣，，其其中中圖圖A是光光的的________(填“干涉涉”或“衍射射”)圖樣樣．．由由此此可可以以判判斷斷出出圖圖A所對對應應的的圓圓孔孔的的孔孔徑徑________(填“大于于”或“小于于”)圖B所對對應應的的圓圓孔孔的的孔孔徑徑．．圖1－4－46．解析析A中出出現現明明暗暗相相間間的的條條紋紋，，是是衍衍射射現現象象，，B中出出現現圓圓形形亮亮斑斑．．只只有有障障礙礙物物或或孔孔的的尺尺寸寸比比光光波波波波長長小小或或跟跟波波長長相相差差不不多多時時，，才才能能發(fā)發(fā)生生明明顯顯的的衍衍射射現現象象．．圖圖A是光光的的衍衍射射圖圖樣樣，，由由于于光光波波波波長長很很短短，，約約在在10－7m數量量級級上上，，所所以以圖圖A對應應的的圓圓孔孔的的孔孔徑徑比比圖圖B所對對應應的的圓圓孔孔的的孔孔徑徑小?。畧D圖B的形形成成可可以以用用光光的的直直線線傳傳播播解解釋釋．．答案案衍射射小小于于下面面列列出出一一些些醫(yī)醫(yī)療療器器械械的的名名稱稱和和這這些些器器械械運運用用的的物物理理現現象象．．請請將將相相應應的的字字母母填填寫寫在在運運用用這這種種現現象象的的醫(yī)醫(yī)療療器器械械后后面面的的空空格格上上．．(1)X光機機，，________.(2)紫外外線線燈燈，，________.(3)理療療醫(yī)醫(yī)用用“神燈燈”照射射傷傷口口，，可可使使傷傷口口愈愈合合得得較較好好．．這這里里的的“神燈燈”是利利用用________．A．光光的的全全反反射射B．紫紫外外線線具具有有很很強強的的熒熒光光作作用用C．紫紫外外線線具具有有殺殺菌菌消消毒毒作作用用D．X射線線的的很很強強的的貫貫穿穿力力E．紅紅外外線線具具有有顯顯著著的的熱熱效效應應F．紅紅外外線線波波長長較較長長，，易易發(fā)發(fā)生生衍衍射射7．解析析(1)X光機機是是用用來來透透視視人人的的體體內內器器官官的的，，因因此此需需要要具具有有較較強強穿穿透透力力的的電電磁磁波波，，但但又又不不能能對對人人體體造造成成太太大大的的傷傷害害，，因因此此采采用用了了穿穿透透能能力力比比較較強強又又不不會會給給人人體體造造成成太太大大的的傷傷害害的的X射線線，，選選擇擇D.(2)紫外外線線燈燈主主要要是是用用來來殺殺菌菌的的，，因因此此它它應應用用的的是是紫紫外外線線的的殺殺菌菌作作用用而而非非熒熒光光作作用用，，因因此此選選擇擇C.(3)“神燈”又稱紅紅外線線燈，，主要要是用用于促促進局局部血血液循循環(huán)，，它利利用的的是紅紅外線線的熱熱效應應，使使人體體局部部受熱熱，血血液循循環(huán)加加快，，因此此選擇擇E.答案(1)D(2)C(3)E如圖1－4－5所示，，在“用雙縫縫干涉涉測光光的波波長”實驗中中，光光具座座上放放置的的光學學元件件依次次為①①光源源、②②______、③______、④______、⑤遮遮光筒筒、⑥⑥光屏屏．對對于某某種單單色光光，為為增加加相鄰鄰亮紋紋(暗紋)間的距距離，，可采采取__________或__________的方法法．8．圖1－4－5答案濾光片片單單縫屏屏雙雙縫屏屏增增大雙雙縫屏屏到光光屏的的距離離減減小兩兩縫間間距離離(1)在研究究材料料A的熱膨膨脹特特性時時，可可采用用如圖圖1－4－6所示的的干涉涉實驗驗法．．A的上表表面是是一光光滑平平面，，在A的上方方放一一個透透明的的平行行板B，B與A上表面面平行行，在在它們們之間間形成成一厚厚度均均勻的的空氣氣膜．．現在在用波波長為為λ的單色色光垂垂直照照射，，同時時對A緩慢加加熱，，在B上方觀觀察到到B板的亮亮度發(fā)發(fā)生周周期性性變化化．當當溫度度為t1時最亮亮，然然后亮亮度逐逐漸減減弱至至最暗暗；當當溫度度升高高到t2時，亮亮度再再一次次回到到最亮亮．考點一一光光的干干涉、、衍射射及偏偏振【典例例1】圖1－4－6①在B板上方方觀察察到的的亮暗暗變化化是由由哪兩兩個表表面的的反射射光疊疊加形形成的的？②溫度度由t1升高到到t2時，A的高度度升高高多少少？(2)①肥皂皂泡在在太陽陽光照照射下下呈現現的彩彩色是是________現象；；露珠珠在太太陽光光照射射下呈呈現的的彩色色是________現象；；通過過狹縫縫看太太陽光光時呈呈現的的彩色色是________現象．．②凡是是波都都具有有衍射射現象象，而而把光光看做做直線線傳播播的條條件是是________．要使使光產產生明明顯的的衍射射，條條件是是________________________________________________________________.③當狹狹縫的的寬度度很小小并保保持一一定時時，用用紅光光和紫紫光照照射狹狹縫，，看到到的衍衍射條條紋的的主要要區(qū)別別是_____________________________________________________________________________________________.④如圖圖1－4－7所示，，讓太太陽光光或白白熾燈燈光通通過偏偏振片片P和Q，以光光的傳傳播方方向為為軸旋旋轉偏偏振片片P或Q，可以以看到到透射射光的的強度度會發(fā)發(fā)生變變化，，這是是光的的偏振振現象象，這這個實實驗表表明________________________________________________________________________.圖1－4－7解析(1)①A、B間為空氣薄薄膜，在B板上方觀察察到的亮暗暗變化，是是由B的下表面反反射的光和和A的上表面反反射的光疊疊加產生的的．②當溫度為為t1時，設空氣氣薄膜厚度度為d1，此時最亮亮說明：2d1＝kλ當溫度為t2時，設空氣氣薄膜厚度度為d2，此時再一一次最亮說說明：2d2＝(k－1)λ(2)①肥皂泡呈呈現的彩色色是光的干干涉現象，，露珠呈現現的彩色是是光的色散散，通過狹狹縫看太陽陽光呈現的的彩色是光光的衍射現現象．②障礙物或或孔的尺寸寸比波長大大得多時，，可把光看看做沿直線線傳播；障障礙物或孔孔的尺寸跟跟波長相差差不多或比比波長更小小時，可產產生明顯的的衍射現象象．③紅光的中中央亮紋寬寬，紅光的的中央兩側側的亮紋離離中央亮紋紋遠．④這個實驗驗說明了光光是一種橫橫波．答案見解析【變式1】答案B現有毛玻璃璃屏A、雙縫B、白光光源源C、單縫D和透紅光的的濾光片E等光學元件件，要把它它們放在圖圖1－4－8所示的光具具座上組裝裝成雙縫干干涉裝置，，用以測量量紅光的波波長．(1)將白光光源源C放在光具座座最左端，，依次放置置其他光學學元件，由由左至右，，表示各光光學元件的的字母排列列順序應為為C、________、A.考點二用用雙縫縫干涉測光光的波長【典例2】圖1－4－8(2)本實驗的步步驟有：①取下遮光光筒左側的的元件，調調節(jié)光源高高度，使光光束能直接接沿遮光筒筒軸線把屏屏照亮；②按合理順順序在光具具座上放置置各光學元元件，并使使各元件的的中心位于于遮光筒的的軸線上；；③用米尺測測量雙縫到到屏的距離離；④用測量頭頭(其讀數方法法同螺旋測測微器)測量數條亮亮紋間的距距離．在操作步驟驟②時還應應注意_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)將測量頭的的分劃板中中心刻線與與某亮紋中中心對齊，，將該亮紋紋定為第1條亮紋，此此時手輪上上的示數如如圖1－4－9甲所示．然然后同方向向轉動測量量頭，使分分劃板中心心刻線與第第6條亮紋中心心對齊，記記下此時圖圖1－4－9乙中手輪上上的示數______mm，求得相鄰鄰亮紋的間間距Δx為________mm.圖1－4－9(4)已知雙縫間間距d為2.0×10－4m，測得雙縫縫到屏的距距離l為0.700m，由計算式式λ＝________，求得所測測紅光波長長為________nm.解析(1)濾光片E是從白光中中選出單色色紅光，單單縫屏是獲獲取線光源源，雙縫屏屏是獲得相相干光源，，最后成像像在毛玻璃璃屏．所以以排列順序序為：C、E、D、B、A.(2)在操作步驟驟②時應注注意的事項項有：放置置單縫、雙雙縫時，必必須使縫平平行；單縫縫、雙縫間間距離大約約為5～10cm；要保證光光源、濾光光片、單縫縫、雙縫和和光屏的中中心在同一一軸線上．．(3)螺旋測微器器的讀數應應該：先讀讀整數刻度度，然后看半刻刻度是否露露出，最后后看可動刻刻度，圖乙讀數為為13.870mm，圖甲讀數數為2.320mm，答案(1)E、D、B(2)放置單縫、、雙縫時，，必須使縫縫平行；單單縫、雙縫縫間距離大大約為5～10cm；要保證光光源、濾光光片、單縫縫、雙縫和和光屏的中中心在同一一軸線上(3)13.8702.310(1)備有下列儀儀器：A．白熾燈B．雙縫C．單縫D．濾光片E．白色光屏屏把以上儀器器裝在光具具座上時，，正確的排排列順序應應該是：________(填寫字母代代號)．(2)已知雙縫到到光屏之間間的距離L＝500mm，雙縫之間間的距離d＝0.50mm，單縫到雙雙縫之間的的距離s＝100mm，某同學在在用測量頭頭測量時，，調整手輪輪，在測量量頭目鏡中中先看到分分劃板中心心刻線對準準A條亮紋的中中心，然后后他繼續(xù)轉轉動，使分分劃板中心心刻線對準準B條亮紋的中中心，前后后兩次游標標卡尺的讀讀數如圖1－4－10所示．則入入射光的波波長λ＝________m(結果保留兩兩位有效數數字)．【變式2】圖1－4－10(3)實驗中發(fā)現現條紋太密密，難以測測量，可以以采用的改改善辦法有有________．A．改用波長長較長的光光(如紅光)作為入射光光B．增大雙縫縫到屏的距距離C．增大雙縫縫到單縫的的距離D．增大雙縫縫間距解析(1)課本知識，，需熟練掌掌握基礎知知識．(2)游標卡尺讀讀數精確度度為0.1mm，A位置主尺讀讀數為11mm，游標尺讀讀數為1，讀數為s1＝11mm＋1×0.1mm＝11.1mm，同理B位置讀數為為s2＝15.6mm，則條紋間間距答案(1)ADCBE(2)6.4×10－7(3)AB(1)麥克斯韋電電磁理論的的內容是：：_____________________.(2)電磁波在傳傳播過程中中，每處的的電場方向向和磁場方方向總是________的，并和該該處電磁波波的傳播方方向________，這就說明明電磁波是是________波．(3)目前雷達發(fā)發(fā)射的電磁磁波頻率多多在200MHz至1000MHz的范圍內，，請回答下下列關于雷雷達和電磁磁波的有關關問題．①雷達發(fā)射射電磁波的的波長范圍圍是多少