第63講光的波動性電磁波（講義）（原卷版）

第63講光的波動性電磁波目錄復習目標網(wǎng)絡構(gòu)建考點一光的干涉【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1產(chǎn)生干涉的條件知識點2楊氏雙縫干涉知識點3薄膜干涉的理解和應用【提升·必考題型歸納】考向1楊氏雙縫干涉考向2薄膜干涉考點二光的衍射和偏振【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1光的衍射知識點2光的偏振【提升·必考題型歸納】考向1光的衍射考向2光的偏振考點三電磁振蕩【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1電磁振蕩物理量的變化知識點2LC振蕩電路的周期和頻率【提升·必考題型歸納】考向1電磁振蕩物理量的變化考向2LC振蕩電路的周期和頻率考點四電磁波【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1電磁場理論知識點2電磁波譜【提升·必考題型歸納】考向1電磁場理論考向2電磁波譜真題感悟理解和掌握光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象。知道電磁振蕩、電磁波?？键c要求考題統(tǒng)計考情分析（1）光的干涉、衍射和偏振（2）電磁振蕩、電磁波2023年重慶卷第5題2023年北京卷第2題2023年山東卷第5題高考對光的干涉、衍射的考查較為頻繁，特別是光的干涉問題是考查的熱點，大多以選擇題中出現(xiàn)，題目難度較為基礎。考點一光的干涉知識點1產(chǎn)生干涉的條件兩列光的頻率相同，振動方向相同，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。知識點2楊氏雙縫干涉(1)原理如圖所示。(2)形成亮、暗條紋的條件①單色光：形成明暗相間的條紋，中央為亮條紋。光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出現(xiàn)亮條紋。光的路程差r2－r1＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0，1，2，…)，光屏上出現(xiàn)暗條紋。②白光：光屏上出現(xiàn)彩色條紋，且中央亮條紋是白色(填寫顏色)。③條紋間距公式：Δx＝eq\f(l,d)λ。知識點3薄膜干涉的理解和應用(1)形成：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。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。(2)亮、暗條紋的判斷①在P1、P2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于波長的整數(shù)倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋。②在Q處，兩列反射回來的光波的路程差Δr等于半波長的奇數(shù)倍，即Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。(3)應用：干涉法檢查平面如圖所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢查平面是平整光滑的，我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢查平面不平整，則干涉條紋發(fā)生彎曲?？枷?楊氏雙縫干涉1．如圖用頻率為f的單色光，垂直照射雙縫，在光屏上O是中央亮條紋，P點是O上方第二條亮條紋中心，已知雙縫間距為d，雙縫到光屏的距離為L，光速為c，下列說法正確的是（）A．該單色光的波長B．C．OP之間的距離為D．若換用頻率更大的單色光照射雙縫，O點上方第二條亮條紋中心在P點上方2．某同學用如圖所示裝置觀察雙縫干涉實驗，豎直放置的屏上處出現(xiàn)第3級亮紋，將屏沿水平方向移動一段距離時，處出現(xiàn)第3級暗紋，則（）A．屏一定是向左移動的B．屏一定是向右移動的C．屏移動后，屏上的條紋間距變窄D．將單縫稍向左移一些，條紋間距保持不變考向2薄膜干涉3．如圖是藍色大閃蝶，在陽光下可以看到其翅膀燦爛閃爍。藍色大閃蝶的翅膀表面有凸起的翅脊，這些翅脊有一串類似臺階的結(jié)構(gòu)，光照射翅脊上“臺階結(jié)構(gòu)”的簡化光路如圖所示，若臺階結(jié)構(gòu)上下表面平行，則此現(xiàn)象是（）A．光的衍射 B．光的全反射 C．光的偏振 D．光的干涉4．如圖所示，把一矩形均勻薄玻璃板壓在另一個矩形平行玻璃板上，一側(cè)用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時可以看到明暗相間的條紋，下列關(guān)于這些條紋的說法中正確的是（

）A．條紋與邊平行B．乙圖彎曲條紋表示下方待測板在該處有凹陷C．如果用手用力捏右側(cè)三層，會發(fā)現(xiàn)條紋保持間距不變，整體向側(cè)移動D．看到的條紋越多，說明薄片的厚度越厚考點二光的衍射和偏振知識點1光的衍射1．發(fā)生明顯衍射的條件：只有當障礙物的尺寸與光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)象才會明顯。2．衍射條紋的特點(1)單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較單縫衍射圓孔衍射單色光中央為亮且寬的條紋，兩側(cè)為明暗相間的條紋，且越靠近兩側(cè)，亮條紋的亮度越弱，寬度越?、僦醒胧谴笄伊恋膱A形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度越?、诹镰h(huán)或暗環(huán)間的距離隨圓孔半徑的增加而減小白光中央為亮且寬的白色條紋，兩側(cè)為亮度逐漸變暗、寬度逐漸變窄的彩色條紋，其中最靠近中央的色光是紫光、離中央最遠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同心圓環(huán)(2)泊松亮斑(圓盤衍射)當光照射到不透明的半徑很小的圓盤上時，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))。知識點2光的偏振1．偏振：光波只沿某一特定的方向振動。2．自然光：太陽以及日光燈、發(fā)光二極管等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫作自然光。3．偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光。光的偏振證明光是橫波。自然光通過偏振片后，就得到了偏振光。4．偏振光的應用：應用于照相機鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等。考向1光的衍射1．某同學用紅光做實驗，拍攝到屏上亮條紋的照片如圖甲、乙所示，則該同學做的是（

）A．單縫衍射實驗，甲圖中單縫的寬度小B．單縫衍射實驗，乙圖中單縫的寬度小C．用和甲圖相同裝置做實驗，僅將紅光改為綠光，中央亮紋寬度更大D．用和甲圖相同裝置做實驗，僅將紅光改為白光，屏上出現(xiàn)黑白相間條紋2．在抽制很細的金屬絲的過程中，可以用激光隨時監(jiān)測抽絲的粗細情況。其裝置如圖甲所示，在抽絲機的細絲出口附近，用一束激光沿與細絲垂直的方向照射細絲，在細絲的另一側(cè)用光屏接收激光。工作人員通過觀察光屏上明暗相間亮斑的情況（如圖乙所示為沿激光傳播方向看到的光屏情況），便可知道抽制出的細絲是否合格。對于這種監(jiān)控抽絲機的裝置，下列說法中正確的是（）A．這是利用光的干涉現(xiàn)象B．這是利用光的衍射現(xiàn)象C．如果屏上條紋變寬，表明細絲粗了D．如果屏上條紋變寬，表明細絲細了考向2光的偏振3．圖中四幅圖片是來自課本的插圖，結(jié)合圖片分析，下列說法中正確的是（）A．圖甲是一束單色光進入平行玻璃磚后傳播的示意圖，當入射角（小于90°）逐漸增大到某一值后不再會有光線從a'面射出B．圖乙是雙縫干涉示意圖，若只減小屏到擋板間距離，兩相鄰亮條紋間距離將減小C．圖丙是針尖在燈光下發(fā)生的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象反映了光的干涉現(xiàn)象D．圖丁是自然光通過偏振片P、Q的實驗結(jié)果，右邊是光屏，當P固定不動緩慢轉(zhuǎn)動Q時，光屏上的光亮度將一明一暗交替變化，此現(xiàn)象表明光波是縱波4．如圖所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，看不到光亮，則（）A．圖中a光為自然光B．圖中b光為偏振光C．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90°后，在P處將看不到光亮D．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°后，在P處將看到光亮考點三電磁振蕩知識點1電磁振蕩物理量的變化1.振蕩電流、極板帶電荷量隨時間的變化圖像(如圖所示)u、電場能EE、磁場能EB隨時間變化的圖像(如圖所示)u、EE規(guī)律與q－t圖像相對應；EB規(guī)律與i－t圖像相對應。時刻(時間)工作過程qEiB能量0～eq\f(T,4)放電過程qm→0Em→00→im0→BmE電→E磁eq\f(T,4)～eq\f(T,2)充電過程0→qm0→Emim→0Bm→0E磁→E電eq\f(T,2)～eq\f(3T,4)放電過程qm→0Em→00→im0→BmE電→E磁eq\f(3T,4)～T充電過程0→qm0→Emim→0Bm→0E磁→E電知識點2LC振蕩電路的周期和頻率T＝2πeq\r(LC)，即T取決于L、C，與極板所帶電量、兩板間電壓等無關(guān)。L及電容器的電容C由哪些因素決定。L一般由線圈的大小、形狀、匝數(shù)及有無鐵芯決定，平行板電容器的電容C由公式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，與電介質(zhì)的介電常數(shù)εr、極板正對面積S及板間距離d有關(guān)?？枷?電磁振蕩物理量的變化1．圖甲為LC振蕩電路，通過P點的電流如圖乙，P點電流向左為正，下列說法正確的是（）A．電容器上極板帶正電B．電容器中的電場能增大C．在時刻，線圈中的磁場能最大D．增大電容器兩板間距，振蕩電流的周期將減小2．某時刻，LC振蕩電路的狀態(tài)如圖所示（電流流向電容器帶正電的極板），則下列判斷中正確的是（）A．振蕩電流在減小 B．線圈中的磁場在增強C．電容器極板上的電荷在減少 D．電場能在向磁場能轉(zhuǎn)化考向2LC振蕩電路的周期和頻率3．某個智能玩具的聲響開關(guān)與LC電路中的電流有關(guān)，如圖所示為玩具內(nèi)的LC振蕩電路部分。已知線圈自感系數(shù)L=2.5×103H，電容器電容C=4μF，在電容器開始放電時（取t=0），上極板帶正電，下極板帶負電，則（）A．LC振蕩電路的周期B．當時，電容器上極板帶正電C．當時，電路中電流方向為順時針D．當時，電場能正轉(zhuǎn)化為磁場能4．如圖所示的LC振蕩電路中，某時刻電流的方向為順時針，以下判斷正確的是（）A．若A板帶正電，則電流i在增大B．若電容器在放電，則電流i在減小C．若電流i減小，則電容器兩端電壓增大D．若只減小電容C，則振蕩電流周期變大考點四電磁波知識點1電磁場理論1.對麥克斯韋電磁場理論的理解電磁波機械波產(chǎn)生由周期性變化的電場、磁場產(chǎn)生由質(zhì)點(波源)的振動產(chǎn)生波的特點橫波縱波或橫波波速在真空中等于光速c=3×108m/s,在介質(zhì)中與頻率有關(guān)與介質(zhì)有關(guān),與頻率無關(guān)是否需要介質(zhì)不需要介質(zhì)(在真空中仍可傳播)必須有介質(zhì)(真空中不能傳播)能量傳播電磁能機械能知識點2電磁波譜按波長由長到短依次為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。特點用途無線電波波動性強通訊、廣播、導航紅外線熱作用強加熱、遙測、遙感、紅外線制導可見光感光性強照明、照相等紫外線化學作用熒光效應殺菌消毒、治療皮膚病等X射線穿透力強檢查、探測、透視、治療γ射線穿透力最強探測、治療考向1電磁場理論1．關(guān)于電磁場理論，下列說法正確的是（）A．在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生電場B．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D．周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場2．2023年2月12日消息，河北廊坊廣陽區(qū)實行雷達探測精準“號脈”助力小區(qū)治理。雷達是利用電磁波探測目標的電子設備。雷達發(fā)射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得目標至電磁波發(fā)射點的距離、方位、高度等信息。關(guān)于雷達、電磁波的特性，下列說法正確的是（）A．雷達所用無線電波的波長比短波更長，只有連續(xù)發(fā)射無線電波才能發(fā)現(xiàn)目標B．雷達發(fā)出或接收的電磁波受天氣影響，在濃霧天能見度低的黑夜不能使用C．雷達發(fā)出的電磁波是縱波，電磁波中的電場和磁場平行，是振動方向與傳播方向同軸的波D．雷達發(fā)出的電磁波可以在真空中傳播，是電場和磁場之間的相互感應并向周圍空間傳播電磁能考向2電磁波譜3．以下關(guān)于紅外線的說法正確的是（

）A．紅外線可用于殺菌消毒B．紅外線的頻率大于紫外線的頻率C．只有溫度高的物體才會發(fā)出紅外線D．溫度不同的人體輻射的紅外線存在差異4．2022年3月中旬，紅船起航地嘉興發(fā)生了比較嚴重的新冠疫情，嘉興全市人民眾志成城，齊心協(xié)力打贏了這場疫情殲滅戰(zhàn)。在抗擊新冠病毒的過程中，廣泛使用了紅外體溫計測量體溫，如圖是一名志愿者在用紅外體溫計進行體溫監(jiān)測。下列說法不正確的是（）A．當體溫超過37.3℃時，人體才輻射紅外線B．紅外體溫計是依據(jù)體溫計發(fā)射紅外線來測體溫的C．紅外體溫計是依據(jù)人體溫度越高，輻射的紅外線強度越大來測體溫的D．紅外線還能使熒光粉感光，能用來鑒別真?zhèn)吴n票