（江蘇專用）高三物理一輪復(fù)習(xí) 選考部分 第12章 振動(dòng) 波動(dòng) 光 電磁波與相對(duì)論 第4節(jié) 光的波動(dòng)性 電磁波 相對(duì)論教師用書-人教版高三全冊(cè)物理試題

第4節(jié)光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論知識(shí)點(diǎn)1光的干涉1．條件兩列光的頻率相同，相位和振動(dòng)情況都完全相同的光相遇．2．雙縫干涉(1)條紋間距公式：Δx＝eq\f(L,d)λ，其中λ為波長(zhǎng)，d為雙縫間距，l為雙縫到屏的距離．(2)薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂膜)前后兩表面的反射光波相遇而形成的干涉．知識(shí)點(diǎn)2光的衍射1．光發(fā)生明顯衍射的條件當(dāng)障礙物的尺寸跟光的波長(zhǎng)相比相差不多，甚至比光的波長(zhǎng)還小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯．2．衍射條紋的特點(diǎn)單色光的衍射圖樣為中間寬且亮的單色條紋，兩側(cè)是明暗相間的條紋，條紋寬度比中央窄且暗；白光的衍射圖樣為中間寬且亮的白色條紋，兩側(cè)是漸窄且暗的彩色條紋．知識(shí)點(diǎn)3光的偏振1．自然光包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(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，這種光叫自然光．如由太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光．2．偏振光在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)的光．如自然光經(jīng)偏振片作用后的光．知識(shí)點(diǎn)4電磁波的特點(diǎn)和狹義相對(duì)論1．電磁波的特點(diǎn)(1)電磁波是橫波，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向都與傳播方向垂直．(2)電磁波傳播時(shí)不需要任何介質(zhì)，在真空中傳播的速度最大，c＝3×108(3)電磁波本身是一種物質(zhì)，它具有能量．(4)具有波的特征，能產(chǎn)生反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)象．2．相對(duì)論的簡(jiǎn)單知識(shí)(1)狹義相對(duì)論的基本假設(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)律都是相同的．②光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的．(2)時(shí)間和空間的相對(duì)性：①時(shí)間間隔的相對(duì)性Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)).②長(zhǎng)度的相對(duì)性l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2).(3)相對(duì)論速度變換公式：u＝eq\f(u′＋v,1＋\f(u′v,c2)).(4)相對(duì)論質(zhì)量：m＝eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)).(5)質(zhì)能方程：E＝mc2.[核心精講]1．楊氏雙縫干涉(1)原理(如圖12-4-1所示)圖12-4-1(2)明、暗條紋的條件：①單色光a．光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出現(xiàn)明條紋．b．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．(3)條紋間距公式：Δx＝eq\f(l,d)λ.2．薄膜干涉(1)薄膜特點(diǎn)：如圖12-4-2所示，由于重力作用，薄膜上薄下厚．圖12-4-2(2)相干光線：薄膜前表面AA′和后表面BB′的反射光線疊加．(3)亮紋條件：在P1、P2處，薄膜厚度的2倍為前后表面反射光的光程差，當(dāng)光程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)，形成亮條紋．(4)暗紋條件：在Q處，光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，形成暗條紋．3．單縫衍射與雙縫干涉的比較單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)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(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋4.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(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[題組通關(guān)]1．如圖12-4-3所示，a、b、c、d四個(gè)圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣．分析各圖樣的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是()圖12-4-3A．a(chǎn)、b是光的干涉圖樣B．c、d是光的干涉圖樣C．形成a圖樣的光的波長(zhǎng)比形成b圖樣光的波長(zhǎng)短D．形成c圖樣的光的波長(zhǎng)比形成d圖樣光的波長(zhǎng)短A干涉條紋是等距離的條紋，因此，a、b圖是干涉圖樣，c、d圖是衍射圖樣，故A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò)誤；由公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，條紋寬的入射光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，所以a圖樣的光的波長(zhǎng)比b圖樣的光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；c圖樣的光的波長(zhǎng)比d圖樣的光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．2．(多選)如圖12-4-4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()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：96622212】圖12-4-4A．圖中a光為偏振光B．圖中b光為偏振光C．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°后，在P處將看到光亮D．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90°后，在P處將看到光亮BD自然光沿各個(gè)方向是均勻分布的，通過偏振片后，透射光是只沿著某一特定方向振動(dòng)的光．從電燈直接發(fā)出的光為自然光，則A錯(cuò)；它通過A偏振片后，即變?yōu)槠窆?，則B對(duì)；設(shè)通過A的光沿豎直方向振動(dòng)，P點(diǎn)無光亮，則B偏振片只能通過沿水平方向振動(dòng)的偏振光，將B轉(zhuǎn)過180°后，P處仍無光亮，C錯(cuò)；若將B轉(zhuǎn)過90°，則該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^豎直方向上振動(dòng)的光的偏振片，則偏振光能通過B，即在P處有光亮，D對(duì)．3．(多選)把一平行玻璃板壓在另一個(gè)平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構(gòu)成空氣劈尖，讓單色光從上方射入，如圖12-4-5所示．這時(shí)可以看到明暗相間的條紋．下面關(guān)于條紋的說法中正確的是()圖12-4-5A．干涉條紋是光在空氣尖劈膜的前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果B．干涉條紋中的暗條紋是上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果C．將上玻璃板平行上移，條紋向著劈尖移動(dòng)D．觀察薄膜干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光的另一側(cè)AC根據(jù)薄膜干涉的產(chǎn)生原理，上述現(xiàn)象是由空氣膜前后表面反射的兩列光疊加而成，當(dāng)波峰與波峰、波谷與波谷相遇疊加時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)，形成亮條紋，所以A項(xiàng)對(duì)、B項(xiàng)錯(cuò)；因相干光是反射光，故觀察薄膜干涉時(shí)，應(yīng)在入射光的同一側(cè)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；條紋的位置與空氣膜的厚度是對(duì)應(yīng)的，當(dāng)上玻璃板平行上移時(shí)，同一厚度的空氣膜向劈尖移動(dòng)，故條紋向著劈尖移動(dòng)，故C項(xiàng)正確．[名師微博]分析光的干涉、衍射及偏振的幾點(diǎn)注意1．白光發(fā)生光的干涉、衍射和光的色散都可出現(xiàn)彩色條紋，但光學(xué)本質(zhì)不同．2．區(qū)分干涉和衍射，關(guān)鍵是理解其本質(zhì)，實(shí)際應(yīng)用中可從條紋寬度、條紋間距、亮度等方面加以區(qū)分．3．干涉與衍射的本質(zhì)：光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，從本質(zhì)上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具有相似的原理．在衍射現(xiàn)象中，可以認(rèn)為從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，它們?cè)谄辽席B加形成單縫衍射條紋．4．不能認(rèn)為偏振片就是刻有狹縫的薄片，偏振片并非刻有狹縫，而是具有一種特征，即存在一個(gè)偏振方向，只讓平行于該方向振動(dòng)的光通過，其他振動(dòng)方向的光被吸收了．[核心精講]1．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解2．對(duì)電磁波的理解(1)電磁波是橫波．電磁波的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、傳播方向三者兩兩垂直．(2)電磁波與機(jī)械波不同，機(jī)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)和頻率均有關(guān)．3．電磁波譜分析及應(yīng)用電磁波譜頻率/Hz真空中波長(zhǎng)/m特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波<3×1011>10－3波動(dòng)性強(qiáng)，易發(fā)生衍射無線電技術(shù)紅外線1011～101510－3～10－7熱效應(yīng)紅外遙感可見光101510－7引起視覺照明、攝影紫外線1015～101710－7～10－9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1016～101910－8～10－11貫穿本領(lǐng)強(qiáng)檢查、醫(yī)用透視γ射線>1019<10－11貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療[題組通關(guān)]4．(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：96622213】A．電磁波中最容易表現(xiàn)出干涉、衍射現(xiàn)象的是無線電波B．紫外線的頻率比可見光低，長(zhǎng)時(shí)間照射可以促進(jìn)鈣的吸收，改善身體健康C．X射線和γ射線的波長(zhǎng)比較短，穿透力比較強(qiáng)D．紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線AC無線電波的波長(zhǎng)長(zhǎng)，易發(fā)生衍射現(xiàn)象，A正確；紫外線的頻率比可見光高，B錯(cuò)；任何物體都能輻射紅外線，D錯(cuò)．5．(2014·四川高考)電磁波已廣泛運(yùn)用于很多領(lǐng)域．下列關(guān)于電磁波的說法符合實(shí)際的是()A．電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B．常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號(hào)來遙控電視機(jī)C．根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度D．光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在不同慣性系中測(cè)得的數(shù)值可能不同C干涉、衍射是波所特有的現(xiàn)象，所以電磁波能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；常用的遙控器是通過發(fā)出紅外線來遙控電視機(jī)的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；利用多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球的速度，選項(xiàng)C正確；根據(jù)光速不變?cè)恚诓煌膽T性系中，光速是相同的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．6．(多選)(2016·全國(guó)甲卷)關(guān)于電磁波，下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：96622214】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(chǎng)和磁場(chǎng)可以祖互激發(fā)，形成電磁波C．電磁波在真空中自由傳播時(shí)，其傳播方向與電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直D．利用電磁波傳遞信號(hào)可以實(shí)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ABC電磁波在真空中的傳播速度等于光速，與電磁波的頻率無關(guān)，選項(xiàng)A正確；周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以相互激發(fā)，形成電磁波，選項(xiàng)B正確；電磁波傳播方向與電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直，選項(xiàng)C正確；電磁波可以通過光纜傳輸，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；電磁波波源的電磁振蕩停止，波源不再產(chǎn)生新的電磁波，但空間中已產(chǎn)生的電磁波仍可繼續(xù)傳播，選項(xiàng)E錯(cuò)誤．[名師微博]對(duì)電磁波的三點(diǎn)說明1．波長(zhǎng)不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性．其中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長(zhǎng)較短的紫外線、X射線、γ射線等，穿透能力較強(qiáng)．2．電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長(zhǎng)并沒有很明顯的界線，如紫外線和X射線、X射線和γ射線都有重疊.3．不同的電磁波，產(chǎn)生的機(jī)理不同，無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的；紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；γ射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的．[核心精講]1．對(duì)“同時(shí)”的相對(duì)性的理解(1)經(jīng)典的時(shí)空觀：在同一個(gè)慣性系中不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中觀察也是同時(shí)的．(2)相對(duì)論的時(shí)空觀：“同時(shí)”具有相對(duì)性，即在同一個(gè)慣性系中不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中觀察就不一定是同時(shí)發(fā)生的．2．對(duì)“長(zhǎng)度的相對(duì)性”的理解狹義相對(duì)論中的長(zhǎng)度公式：l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2).式中l(wèi)0是相對(duì)于桿靜止的觀察者測(cè)出的桿的長(zhǎng)度，而l可認(rèn)為桿沿桿的長(zhǎng)度方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜止的觀察者測(cè)量的長(zhǎng)度，還可以認(rèn)為是桿不動(dòng)，而觀察者沿桿的長(zhǎng)度方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)出的桿的長(zhǎng)度．3．對(duì)“時(shí)間間隔的相對(duì)性”的理解時(shí)間間隔的相對(duì)性公式：Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)).式中Δτ是相對(duì)事件發(fā)生地靜止的觀察者測(cè)量同一地點(diǎn)的兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間間隔，而Δt則是相對(duì)于事件發(fā)生地以速度v運(yùn)動(dòng)的觀察者測(cè)量同一地點(diǎn)的同樣兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間間隔．也就是說：在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的參考系中觀測(cè)，事件變化過程的時(shí)間間隔變大了，這叫作狹義相對(duì)論中的時(shí)間膨脹．(動(dòng)鐘變慢)[題組通關(guān)]7．屬于狹義相對(duì)論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中()A．真空中光速不變B．時(shí)間間隔具有相對(duì)性C．物體的質(zhì)量不變D．物體的能量與質(zhì)量成正比A狹義相對(duì)論兩個(gè)基本假設(shè)：相對(duì)性原理、光速不變?cè)恚馑俨蛔冊(cè)恚赫婵罩械墓馑偈菍?duì)任何慣性參考系都適用的普通常量，A正確．8．如圖12-4-6所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C.假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛，當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個(gè)閃光，列車上的觀測(cè)者測(cè)得A、C兩鐵塔被照亮的順序是()圖12-4-6A．同時(shí)被照亮 B．A先被照亮C．C先被照亮 D．無法判斷C火車上的觀察者以火車為參考系，那么燈塔A、B、C均沿向CA方向運(yùn)動(dòng)．B發(fā)出的光向A、C傳播的過程中，A是遠(yuǎn)離光線運(yùn)動(dòng)的，C是向著光線運(yùn)動(dòng)的，所以在火車上的觀察者看來，光線先傳播到C，即C先被照亮，C正確．9．假設(shè)有一列很長(zhǎng)的火車沿平直軌道飛快勻速前進(jìn)，車廂中央有一個(gè)光源發(fā)出了一個(gè)閃光，閃光照到了車廂的前后壁，根據(jù)狹義相對(duì)論原理，下列說