2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第14單元機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論4光的干涉與衍射電磁波相對(duì)論課件新

第4講光的干涉與衍射電磁波相對(duì)論第4講光的干涉與衍射電磁波相對(duì)論1基礎(chǔ)落實(shí)基礎(chǔ)落實(shí)知識(shí)點(diǎn)一光的干涉、衍射和偏振1．光的干涉(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)________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)：單色光照射時(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________條紋．亮暗相同白色亮彩色知識(shí)點(diǎn)一光的干涉、衍射和偏振亮暗相同白色亮彩色2．薄膜干涉(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從________的兩個(gè)表面反射的兩列光波．(2)圖樣特點(diǎn)：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)紋對(duì)應(yīng)薄膜的厚度________．單色光照射薄膜時(shí)形成明暗相間的條紋，白光照射薄膜時(shí)，形成彩色條紋．薄膜相等2．薄膜干涉薄膜相等3．光的衍射(1)發(fā)生明顯衍射的條件：只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長________，甚至比光的波長________的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯．(2)衍射條紋的特點(diǎn)相差不多還小3．光的衍射相差不多還小4．光的偏振(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．(3)偏振光的形成①讓自然光通過________形成偏振光．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)象說明光是一種橫波．一切方向特定偏振片折射4．光的偏振一切方向特定偏振片折射知識(shí)點(diǎn)二光的偏振現(xiàn)象1．偏振：光波只沿________的方向振動(dòng)．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(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)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(gè)特定方向振動(dòng)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．4．偏振光的應(yīng)用：應(yīng)用于照相機(jī)鏡頭、________、消除車燈眩光等．某一特定一切方向強(qiáng)度垂直橫波立體電影知識(shí)點(diǎn)二光的偏振現(xiàn)象某一特定一切方向強(qiáng)度垂直橫波立體電影知識(shí)點(diǎn)三電磁波1．產(chǎn)生：電磁場(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波．(1)電磁波是________(選填“縱波”或“橫波”)，在空間傳播不需要________．(2)真空中電磁波的速度為____________．(3)公式v＝λf對(duì)電磁波同樣適用．(4)電磁波能產(chǎn)生反射、________、干涉和________等現(xiàn)象．橫波介質(zhì)c＝3×108m/s折射衍射知識(shí)點(diǎn)三電磁波橫波介質(zhì)c＝3×108m/s折射衍射2．電磁波的發(fā)射(1)發(fā)射條件：足夠高的振蕩頻率和________電路．(2)調(diào)制分類：________和________．3．電磁波的接收(1)調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生________的過程．(2)解調(diào)：使聲音或圖象信號(hào)從高頻電流中還原出來的過程．4．電磁波譜按電磁波的波長從長到短分布是________、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線，形成電磁波譜．開放調(diào)幅調(diào)頻電諧振無線電波2．電磁波的發(fā)射開放調(diào)幅調(diào)頻電諧振無線電波知識(shí)點(diǎn)四狹義相對(duì)論的基本假設(shè)質(zhì)能關(guān)系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________．(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________，光速與光源、觀測者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系．2．質(zhì)能關(guān)系用m表示物體的質(zhì)量，E表示它具有的能量，則愛因斯坦質(zhì)能方程為：E＝________.相同的相同的mc2知識(shí)點(diǎn)四狹義相對(duì)論的基本假設(shè)質(zhì)能關(guān)系相同的相同的mc2思考辨析(1)光的顏色由光的頻率決定．(

)(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)陽光下茂密的樹林中，地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的．(

)(5)自然光是偏振光．(

)(6)電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場．(

)(7)無線電波不能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象．(

)(8)波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全不同．(

)(9)真空中的光速在不同慣性參考系中是相同的．(

)√√××××××√思考辨析√√××××××√教材改編[人教版選修3－4·P62·T1、T2、T3，P61·做一做改編](多選)下列說法正確的是(

)A．通過兩支鉛筆的狹縫平行對(duì)著日光燈管，會(huì)看到彩色條紋，這是光的衍射現(xiàn)象B．減小游標(biāo)卡尺兩個(gè)卡腳之間狹縫的寬度，單色線光源通過狹縫產(chǎn)生的衍射條紋中央亮紋變窄C．太陽光通過三角形孔，當(dāng)孔縮小時(shí)，先形成三角形光斑，最后形成太陽的像D．透過羽毛觀察白熾燈，會(huì)看到彩色光暈，這是光的衍射E．減小不透光的擋板上的狹縫寬度，單色線光源通過狹縫產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象更明顯答案：ADE教材改編答案：ADE考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破

例1

如圖所示，在“楊氏雙縫干涉”的實(shí)驗(yàn)中，激光的波長為5.30×10－7m，屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為×10－7m，則在P點(diǎn)出現(xiàn)的應(yīng)是________(選填“明條紋”或“暗條紋”)．現(xiàn)改用波長為×10－7m的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將________(選填“變寬”“變窄”或“不變”)．暗條紋變寬

例1如圖所示，在“楊氏雙縫干涉”的實(shí)驗(yàn)中，激光的波長為5.

例2(多選)如圖所示為一豎直的肥皂膜的橫截面，用單色光照射薄膜，在薄膜上產(chǎn)生明暗相間的條紋，下列說法正確的是(

)A．薄膜上的干涉條紋是豎直的B．薄膜上的干涉條紋是水平的C．用藍(lán)光照射薄膜所產(chǎn)生的干涉條紋的間距比用紅光照射時(shí)的小D．干涉條紋是光線在薄膜前、后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果E．干涉條紋的間距是不相等的解析：光在肥皂膜的前、后表面反射形成相干光，其波程差與薄膜厚度有關(guān)，在重力作用下，肥皂膜形成上薄下厚的的楔形，在同一水平面上厚度相等，形成亮紋(或暗紋)，因此，干涉條紋應(yīng)是水平的，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B、D正確；藍(lán)光的波長小于紅光的波長，因此用藍(lán)光照射薄膜所產(chǎn)生的干涉條紋的間距比紅光的小，故C正確；干涉條紋間距是相等的，選項(xiàng)E錯(cuò)誤．答案：BCD例2(多選)如圖所示為一豎直的肥皂膜的橫截面，用單色光照射練1下列現(xiàn)象中涉及光的干涉原理的是________．解析：內(nèi)窺鏡中的光導(dǎo)纖維利用的是全反射的原理，A錯(cuò)誤；全息照相利用的是光的干涉原理，B正確；鏡頭玻璃的顏色利用的是薄膜干涉原理，C正確；D是光的衍射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤．BC練1下列現(xiàn)象中涉及光的干涉原理的是________．解析：練2

(多選)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣．若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是(

)A．改用紅色激光B．改用藍(lán)色激光C．減小雙縫間距D．將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)E．將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)

答案：ACD練2(多選)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫練3

(1)楊氏干涉實(shí)驗(yàn)證明光的確是一種波，一束單色光投射在兩條相距很近的狹縫上，兩狹縫就成了兩個(gè)光源，它們發(fā)出的光波滿足干涉的必要條件，則兩列光的____________相同．如圖所示，在這兩列光波相遇的區(qū)域中，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，如果放置光屏，在________(選填“A”“B”或“C”)點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)暗條紋．(2)在上述楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中，若單色光的波長λ＝×10－7m，雙縫間的距離d＝1mm，雙縫到屏的距離l＝2m．求第1個(gè)亮條紋到第11個(gè)亮條紋的中心間距．

頻率C×10－2m練3(1)楊氏干涉實(shí)驗(yàn)證明光的確是一種波，一束單色光投射在考點(diǎn)二光的衍射和偏振現(xiàn)象自主演練1．對(duì)光的衍射的理解(1)干涉和衍射是波的特征，波長越長，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)象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長比障礙物小得多時(shí)，光才可以看作是沿直線傳播的．考點(diǎn)二光的衍射和偏振現(xiàn)象2．自然光與偏振光的比較3.偏振光的應(yīng)用：照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等．2．自然光與偏振光的比較3.偏振光的應(yīng)用：照相機(jī)鏡頭、液晶顯[多維練透]1．(多選)關(guān)于光現(xiàn)象及其應(yīng)用，下列說法正確的是(

)A．全息照片用激光來拍攝，主要是利用了激光相干性高的特點(diǎn)B．通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的偏振現(xiàn)象C．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片可以減小玻璃表面反射光的強(qiáng)度D．當(dāng)觀察者向靜止的光源運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的光波頻率低于光源的頻率E．一束單色光由空氣射入玻璃，這束光的速度變慢，波長變短解析：通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)觀察者向靜止的光源運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的光波頻率高于光源的頻率，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：ACE[多維練透]解析：通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條2．(多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波．下列現(xiàn)象中能反映光的偏振特性的是(

)A．一束自然光相繼通過兩個(gè)偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片，透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化B．一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當(dāng)反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時(shí)，反射光是偏振光C．日落時(shí)分，拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景像更清晰D．通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色干涉條紋E．陽光在水面的反射光是自然光解析：在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個(gè)特定方向振動(dòng)的光是偏振光，選項(xiàng)A、B反映了光的偏振特性；選項(xiàng)C是偏振現(xiàn)象的應(yīng)用；選項(xiàng)D是光的衍射現(xiàn)象，D項(xiàng)錯(cuò)誤；陽光在水面的反射光是偏振光，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤．答案：ABC2．(多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波．下列現(xiàn)象中能反映光的偏3．(多選)對(duì)如圖所示的圖片、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置，下列判斷準(zhǔn)確無誤的是(

)A．甲圖是小孔衍射的圖樣，也被稱為“泊松亮斑”B．乙圖是薄膜干涉的應(yīng)用，用來檢測平面的平整程度C．丙圖是雙縫干涉原理圖，若P到S1、S2的路程差是半波長的偶數(shù)倍，則P處是亮紋D．丁圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，在附有肥皂膜的鐵絲圈上，出現(xiàn)豎直干涉條紋E．戊圖是振動(dòng)圖象，其振幅為8cm，振動(dòng)周期為4s答案：BCE解析：題圖甲是小孔衍射的圖樣，但不是“泊松亮斑”，故A錯(cuò)．題圖丁是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，但其干涉條紋應(yīng)為水平的，故D錯(cuò)．3．(多選)對(duì)如圖所示的圖片、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置，下列判斷準(zhǔn)確考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測光的波長師生共研1．基本原理與操作考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測光的波長

例3

[2019·全國Ⅱ卷，34(2)]某同學(xué)利用圖示裝置測量某種單色光的波長．實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源使光源正常發(fā)光：調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋．回答下列問題：(ⅰ)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，該同學(xué)可________________；A．將單縫向雙縫靠近B．將屏向靠近雙縫的方向移動(dòng)C．將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動(dòng)D．使用間距更小的雙縫

B例3[2019·全國Ⅱ卷，34(2)]某同學(xué)利用圖示裝置測(ⅱ)若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx，則單色光的波長λ＝____________；(ⅲ)某次測量時(shí)，選用的雙縫的間距為0.300mm，測得屏與雙縫間的距離為1.20m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm.則所測單色光的波長為________________nm(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．

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(ⅱ)若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第1條暗條練4在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、透鏡、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大鏡，如圖1所示．(1)M、N、P三個(gè)光學(xué)元件依次為________．A．濾光片、單縫、雙縫B．單縫、濾光片、雙縫C．單縫、雙縫、濾光片D．濾光片、雙縫、單縫解析：(1)為了獲取單色的線光源，透鏡后面應(yīng)放置濾光片、單縫，單縫形成的相干線光源產(chǎn)生的光經(jīng)過雙縫產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，因此，M、N、P三個(gè)光學(xué)元件依次為濾光片、單縫、雙縫，A正確．A練4在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元(2)分劃板在圖2中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)xA＝11.1mm，xB＝________mm，相鄰兩條紋間距Δx＝________mm.

(2)分劃板在圖2中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)xA＝11.1練5現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D、透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在圖甲所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長．練5現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D、透紅光的濾(1)本實(shí)驗(yàn)的步驟有：

①調(diào)節(jié)單縫與雙縫的間距為5～10cm，并使單縫與雙縫相互平行；②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；③取下遮光筒右側(cè)的元件，打開光源，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；④用米尺測出雙縫到屏的距離；用測量頭(讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間的距離；⑤將測得的數(shù)據(jù)代入公式求出紅光的波長．以上步驟合理的順序是________________．(只填步驟代號(hào))③②①④⑤解析：(1)為獲取單色線光源，白色光源后面要有濾光片、單縫、雙縫，所以步驟合理的順序?yàn)棰邰冖佗堍?(1)本實(shí)驗(yàn)的步驟有：③②①④⑤解析：(1)為獲取單色線光源(2)將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示；同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭，使分劃板的中心刻線與第5條亮紋中心對(duì)齊，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖丙所示．則圖乙中手輪上的示數(shù)是________mm；圖丙中手輪上的示數(shù)是________mm.(3)已知雙縫到屏的距離為0.500m，使用的雙縫間距為×10－4m，由此可求得所測紅光波長為λ＝__________m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．×10－7

(2)將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定考點(diǎn)四電磁場和電磁波相對(duì)論自主演練1．對(duì)麥克斯韋電磁場理論的理解考點(diǎn)四電磁場和電磁波相對(duì)論2．電磁波譜的特性及應(yīng)用2．電磁波譜的特性及應(yīng)用3.電磁波和機(jī)械波的比較3.電磁波和機(jī)械波的比較[多維練透]4．(多選)關(guān)于電磁波，下列說法正確的是(

)A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(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，