山東省濟南市2015年高考物理一輪復習課件選修3-4第3講光電磁波相對論簡介

第3講光電磁波相對論簡介1．折射現(xiàn)象 光從一種介質斜射進入另一種介質時傳播方向發(fā)生

的現(xiàn)象，如圖3－1.光的折射定律(考綱要求Ⅱ)

折射率(考綱要求Ⅰ)圖3－1改變兩側

正比

偏折大

頻率

1.全反射 (1)定義：光從光密介質射入光疏介質，當入射角增大到某一角度時，折射光線將

，只剩下反射光線的現(xiàn)象． (2)條件：①光從光密介質射向光疏介質．②入射角__________臨界角．全反射、光導纖維(考綱要求Ⅰ)

消失大于等于1.光的干涉和衍射比較光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象(考綱要求Ⅰ)

內容干涉衍射現(xiàn)象在光重疊區(qū)域出現(xiàn)加強或減弱的現(xiàn)象光繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)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典型實驗楊氏雙縫干涉實驗單縫衍射、圓孔衍射、不透明圓盤衍射內容干涉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.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)圖樣特點：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)紋對應薄膜的______相等．3．光的偏振現(xiàn)象 (1)偏振 光波只沿

的方向的振動．某一特定厚度(2)自然光太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包括在垂直于傳播方向上沿

振動的光，而且沿各個方向振動的光波的

都相同，這種光叫做自然光．(3)偏振光在

于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光．光的偏振證明光是

．自然光通過偏振片后，就得到了偏振光．一切方向強度橫波垂直 判斷正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“×”．(1)各種波均會發(fā)生偏振現(xiàn)象． ()(2)用白光做單縫衍射與雙縫干涉實驗，均可看到彩色條紋． ()(3)光的衍射是光在傳播過程中繞過障礙物的現(xiàn)象．()答案(1)×(2)√(3)√1．麥克斯韋電磁場理論 變化的磁場能夠在周圍空間產生

，變化的電場能夠在周圍空間產生

．2．電磁場 變化電場在周圍空間產生磁場，變化磁場在周圍空間產生電場，變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系成為一個完整的整體，這就是電磁場．變化的電場產生磁場，變化的磁場產生電場電磁波的產生、發(fā)射及接收電磁波及其傳播電磁波譜

(考綱要求Ⅰ)電場磁場3．電磁波 (1)電磁場在空間由近及遠的傳播，形成

． (2)電磁波的傳播不需要

，可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是

的(都等于光速)． (3)不同頻率的電磁波，在同一介質中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越

． (4)v＝λf，f是電磁波的頻率．電磁波介質相同小4．電磁波的發(fā)射 (1)發(fā)射條件：

電路和

信號，所以要對傳輸信號進行

(包括調幅和調頻)． (2)調制方式 ①調幅：使高頻電磁波的

隨信號的強弱而變．調幅廣播(AM)一般使用中波和短波波段． ②調頻：使高頻電磁波的

隨信號的強弱而變．調頻廣播(FM)和電視廣播都采用調頻的方法調制．開放高頻振蕩調制振幅頻率5．無線電波的接收 (1)當接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率______時，激起的振蕩電流

，這就是電諧振現(xiàn)象． (2)使接收電路產生電諧振的過程叫做

．能夠調諧的接收電路叫做

電路． (3)從經(jīng)過調制的高頻振蕩中“檢”出調制信號的過程，叫做

．檢波是

的逆過程，也叫做

．相等最強調諧調諧檢波調制解調6．電磁波譜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>10191．狹義相對論的兩個基本假設 (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，光速與光源、觀測者間的相對運動沒有關系．狹義相對論的基本假設質速關系，質能關系相對論質能關系式

(考綱要求Ⅰ)相同相同增大

大于

3．相對論質能關系 用m表示物體的質量，E表示它具有的能量，則愛因斯坦質能方程為：E＝

.mc21．下列關于電磁波的說法正確的是 ()． A．電磁波必須依賴介質傳播 B．電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象 C．電磁波不會發(fā)生偏振現(xiàn)象 D．電磁波無法攜帶信息傳播基礎自測解析根據(jù)電磁波的產生機理及傳播特性可知，電磁波的傳播不需要依賴介質，選項A錯誤；干涉、衍射是所有波都具有的共同特性，選項B正確；由于電磁波是橫波，故能發(fā)生偏振現(xiàn)象，選項C錯誤；電磁波能夠攜帶圖象、聲音等信息進行傳播，選項D錯誤．答案B2．關于狹義相對論的說法，不正確的是 ()． A．狹義相對論認為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的 B．狹義相對論認為在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運動無關 C．狹義相對論只涉及無加速運動的慣性系 D．狹義相對論任何情況下都適用解析狹義相對論認為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，選項A正確；狹義相對論認為在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c(光速不變原理)，與光源的運動無關，選項B正確；狹義相對論只涉及無加速運動的慣性系，故選項C正確，D錯誤．答案D3．如圖3－2所示，偏振片P的透振方向(用帶有箭頭的實線表示)為豎直方向．下列四種入射光束中，能在P的另一側觀察到透射光的是 ()． A．太陽光 B．沿豎直方向振動的光 C．沿水平方向振動的光 D．沿與豎直方向成45°角振動的光圖3－2解析偏振片只讓沿某一方向振動的光通過，當偏振片的透振方向與光的振動方向不同時，透射光的強度不同，它們平行時最強，而垂直時最弱．太陽光是自然光，光波可沿任何方向振動，所以在P的另一側能觀察到透射光；沿豎直方向振動的光，振動方向與偏振片的透振方向相同，當然可以看到透射光；沿水平方向振動的光，其振動方向與透振方向垂直，所以看不到透射光；沿與豎直方向成45°角振動的光，其振動方向與透振方向不垂直，仍可看到透射光．答案ABD4．如圖3－3是雙縫干涉實驗裝置的示意圖，S為單縫，S1、S2為雙縫，P為光屏．用綠光從左邊照射單縫S時，可在光屏P上觀察到干涉條紋．下列說法正確的是 ()．

A．減小雙縫間的距離，干涉條紋間的距離減小 B．增大雙縫到屏的距離，干涉條紋間的距離增大 C．將綠光換為紅光，干涉條紋間的距離減小 D．將綠光換為紫光，干涉條紋間的距離增大圖3－3答案B5．很多公園的水池底都裝有彩燈，當一細束由紅、藍兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時，關于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象，下列光路圖中正確的是 ()．解析紅光、藍光都要發(fā)生反射，紅光的折射率較小，所以紅光發(fā)生全反射的臨界角較藍光大，藍光發(fā)生全反射時，紅光不一定發(fā)生，故C正確．答案C1．光的折射、全反射中的三個“一” 一個規(guī)律：光的折射定律 一個概念：折射率 一個條件：全反射的條件熱點一光的折射全反射2．解答全反射類問題的技巧 解答全反射類問題時，要抓住發(fā)生全反射的兩個條件： 一是光必須從光密介質射入光疏介質， 二是入射角大于或等于臨界角．利用好光路圖中的臨界光線，準確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關鍵，且在作光路圖時盡量與實際相符，這樣更有利于問題的分析．【典例1】

[2013·課標Ⅰ，34(2)]如圖3－4所示為一光導纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長為L，折射率為n，AB代表端面．已知光在真空中的傳播速度為c.

(ⅰ)為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫蠊饩€在端面AB上的入射角應滿足的條件； (ⅱ)求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時間．圖3－4解析(ⅰ)設光線在端面AB上C點(見右圖)的入射角為i，折射角為γ，由折射定律有sini＝nsinγ ①設該光線射向玻璃絲內壁D點的入射角為α，為了使該光線可在此光導纖維中傳播，應有α≥θ ②反思總結解答光的折射、全反射問題時抓好兩個關鍵點(1)準確作出光路圖(2)利用幾何關系確定光路中的邊、角關系，找準入射角和折射角．【跟蹤短訓】圖3－5答案B圖3－6答案見解析1．單縫衍射與雙縫干涉的比較熱點二光的干涉、衍射及偏振兩種現(xiàn)象比較項目單縫衍射雙縫干涉不同點條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相等相同點干涉、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.自然光和偏振光的比較自然光(非偏振光)偏振光光的來源直接從光源發(fā)出的光自然光通過起偏器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，且沿各個方向振動的光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【典例2】

(2013·大綱全國，14)下列現(xiàn)象中，屬于光的衍射的是 ()． A．雨后天空出現(xiàn)彩虹 B．通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋 C．海市蜃樓現(xiàn)象 D．日光照射在肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋

解析彩虹是光的色散現(xiàn)象，海市蜃樓是光的折射、全反射現(xiàn)象，肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是薄膜干涉現(xiàn)象，A、C、D錯誤．通過狹縫觀察日光燈看到彩色條紋是單縫衍射現(xiàn)象，B正確．答案B【跟蹤短訓】3．(2013·上海單科，3)白光通過雙縫后產生的干涉條紋是彩色的，其原因是不同色光的 ()． A．傳播速度不同 B．強度不同 C．振動方向不同 D．頻率不同 解析白光是由各種不同顏色的單色光組成的復色光，而光的顏色由頻率決定，不同單色光，頻率不同，D正確． 答案D4．如圖3－7所示，白熾燈的右側依次平行放置偏振片P和Q，A點位于P、Q之間，B點位于Q右側．旋轉偏振片P，A、B兩點光的強度變化情況是 ()．A．A、B均不變 B．A、B均有變化C．A不變，B有變化 D．A有變化，B不變圖3－7解析白熾燈光經(jīng)過偏振片P后成為完全偏振光，旋轉P時P、Q間偏振光的振動方向改變，但光的強度不變，B、D錯誤．由于偏振片Q的透振方向不變，故旋轉P時Q右側的偏振光強度發(fā)生周期性變化，故A錯誤，C正確．答案C熱點三電磁波相對論2．電磁波與機械波的比較名稱項目電磁波機械波研究對象電磁現(xiàn)象力學現(xiàn)象產生由周期性變化的電場、磁場產生由質點(波源)的振動產生波的特點橫波縱波或橫波波速在真空中等于光速(很大)(c＝3×108m/s)在空氣中不大(如聲波波速一般為340m/s)介質需要不需要介質(在真空中仍可傳播)必須有介質(真空中不能傳播)能量傳播電磁能機械能【典例3】

(2013·四川理綜，1)下列關于電磁波的說法，正確的是 ()． A．電磁波只能在真空中傳播 B．電場隨時間變化時一定產生電磁波 C．做變速運動的電荷會在空間產生電磁波 D．麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在解析電磁波是電磁場這種物質在空間的傳播，它既可在真空中傳播，也可在介質中傳播，A錯誤；當電場隨時間均勻變化時產生穩(wěn)定的磁場，穩(wěn)定的磁場不能再產生電場，故也就不能形成電磁波，B錯誤；做變速運動的電荷產生變化的磁場，變化的磁場在其周圍空間產生變化的電場……電場、磁場交替產生，向外傳播的過程就形成了電磁波，C正確．麥克斯韋從理論上預言了電磁波的存在，赫茲通過實驗證實了電磁波的存在，D錯誤．答案C【跟蹤短訓】5．對于機械波和電磁波的比較，下列說法中正確的是 ()． A．它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象 B．它們在本質上是相同的，只是頻率不同而已 C．它們可能是橫波，也可能是縱波 D．機械波的傳播速度只取決于介質，跟頻率無關；電磁波的傳播速度與介質無關，只跟頻率有關解析機械波與電磁波都具有波的一切特性，故A正確；機械波是機械振動在介質中的傳播，可以是橫波，也可以是縱波，電磁波是電磁場在空間的傳播，是橫波，二者的本質不同，B、C錯誤；機械波的傳播速度由介質唯一決定，電磁波的傳播不需要介質，但在介質中的傳播速度與介質有關，也與頻率有關，故D錯誤．答案A6．屬于狹義相對論基本假設的是：在不同的慣性系中 ()． A．真空中光速不變 B．時間間隔具有相對性 C．物體的質量不變 D．物體的能量與質量成正比 解析狹義相對論的兩條假設分別是：在任何慣性系中真空中的光速不變和一切物理規(guī)律相同． 答案A附：對應高考題組

1．(2013·四川理綜，4)迄今發(fā)現(xiàn)的二百余顆太陽系外行星大多不適宜人類居住，繞恒星“Gliese581”運行的行星“Gl－581c”卻很值得我們期待．該行星的溫度在0℃到40℃之間、質量是地球的