高考物理總復習第十二章振動和波光相對論選修第37講光的波動性電磁波和相對論市賽課公開課一等獎省名師優(yōu)

振動和波光相對論(選修3－4)第十二章第37講光波動性電磁波和相對論1/45考綱要求考情分析命題趨勢1.光干涉、衍射和偏振現(xiàn)象(Ⅰ)2．改變磁場產(chǎn)生電場、改變電場產(chǎn)生磁場、電磁包括其傳輸(Ⅰ)3．電磁波產(chǎn)生、發(fā)射和接收(Ⅰ)4．電磁波譜(Ⅰ)5．狹義相對論基本假設(Ⅰ)6．質速關系、質能關系(Ⅰ)7．相對論質能關系式(Ⅰ)·全國卷Ⅱ，34(1)·全國卷Ⅰ，34(1)·全國卷Ⅱ，34(2)·全國卷Ⅰ，34(1)·全國卷Ⅱ，34(1)·綱領全國卷，14·浙江卷，14高考試題可能考查光干涉和衍射條件、干涉條紋和衍射條紋區(qū)分、干涉條紋寬度計算、電磁波了解、電磁波和機械波區(qū)分；簡單考查對狹義相對論了解.2/45欄目導航板塊一板塊二板塊三板塊四3/451．光干涉(1)定義：在兩列光波疊加區(qū)域，一些區(qū)域相互加強，出現(xiàn)____條紋，一些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)_____條紋，且加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔現(xiàn)象．(2)條件：兩束光頻率_______、相位差恒定．(3)雙縫干涉圖樣特點：單色光照射時形成明暗相間等間距干涉條紋；白光照射時，中央為________條紋，其余為______條紋．考點光波動性電磁波相對論亮暗相同白色亮彩色4/452．光衍射(1)發(fā)生顯著衍射條件：只有當障礙物尺寸與光波長___________，甚至比光波長_______時候，衍射現(xiàn)象才會顯著．相差不多還小5/45(2)衍射條紋特點：①單縫衍射和圓孔衍射圖樣比較單縫衍射圓孔衍射單色光中央為亮且寬條紋，兩側為__________條紋，且越靠外，亮條紋亮度_____，寬度_____a.中央是大且亮圓形亮斑，周圍分布著__________同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋亮度越_____，寬度越_____；b．亮環(huán)或暗環(huán)間距離隨圓孔半徑增大而_________白光中央為亮且寬白色條紋，兩側為亮度__________、寬度_____彩色條紋，其中最靠近中央色光是紫光，離中央最遠是紅光中央是大且亮白色亮斑，周圍是不等間距彩色__________明暗相間越弱越小明暗相間弱小減小逐步變暗變窄同心圓環(huán)6/45②泊松亮斑(圓盤衍射)：當光照到________

(選填“透明”或“不透明”)半徑很小小圓盤上時，在圓盤陰影中心出現(xiàn)_____

(在陰影外還有不等間距明暗相間圓環(huán))．3．光偏振(1)自然光：包含著在垂直于傳輸方向上沿__________振動光，而且沿著各個方向振動光波強度都相同．(2)偏振光：在垂直于光傳輸方向平面上，只沿著某個_____方向振動光．不透明亮斑一切方向特定7/45(3)偏振光形成：①讓自然光經(jīng)過___________形成偏振光．②讓自然光在兩種介質界面發(fā)生反射和_____，反射光和折射光能夠成為部分偏振光或完全偏振光．(4)光偏振現(xiàn)象說明光是一個_____波．偏振片折射橫8/454．電磁波產(chǎn)生(1)麥克斯韋電磁場理論改變磁場產(chǎn)生_____，改變電場產(chǎn)生_____．(2)電磁場改變電場和改變磁場總是相互聯(lián)絡成為一個完整整體，這就是電磁場．(3)電磁波電磁場(電磁能量)由近及遠地向周圍傳輸形成電磁波．①電磁波是橫波，在空間傳輸__________介質；②真空中電磁波速度為__________m/s；③v＝λf對電磁波__________；④電磁波能產(chǎn)生反射、折射、_____和衍射等現(xiàn)象．電場磁場不需要3.0×108一樣適用干涉9/455．電磁波發(fā)射和接收(1)發(fā)射電磁波條件①要有足夠高__________；②電路必須_____，使振蕩電路電場和磁場分散到盡可能大空間．(2)調制有_____和調頻兩種方式，解調是調制逆過程．(3)電磁波譜①定義：按電磁波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；遞變規(guī)律：直線傳輸能力增強，衍射能力減弱．振蕩頻率開放調幅無線電波10/45②電磁波譜特征、應用電磁波譜特征應用紅外線__________紅外線遙感紫外線化學效應、__________、能殺菌醫(yī)用消毒、防偽X射線貫通性強檢驗、醫(yī)用透視γ射線貫通本事最強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療熱效應熒光效應11/456.狹義相對論(1)狹義相對論兩個基本假設①狹義相對性原理：在不一樣慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是_______．②光速不變原理：真空中光速在不一樣慣性參考系中都是_______，光速與光源、觀察者間相對運動沒相關系．相同相同12/45(2)相對論質速關系①物體質量隨物體速度增加而增大，物體以速度v運動時質量m與靜止時質量m0之間有以下關系：m＝____________.

②物體運動時質量m總要_________靜止時質量m0.7．相對論質能關系用m表示物體質量，E表示它含有能量，則愛因斯坦質能方程為：E＝_____.大于mc213/451．判斷正誤(1)光顏色由光頻率決定．(

)(2)只有頻率相同兩列光波才有可能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉．(

)(3)在雙縫干涉試驗中，雙縫作用是使白光變成單色光．(

)(4)陽光下茂密樹蔭中地面上圓形亮斑是光衍射形成．(

)(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)波長不一樣電磁波在本質上完全不一樣．(

)(9)真空中光速在不一樣慣性參考系中是不一樣．(

)√√×××××××14/452．(光偏振)光偏振現(xiàn)象說明光是橫波．以下現(xiàn)象中不能反應光偏振特征是()A．一束自然光相繼經(jīng)過兩個偏振片，以光束為軸旋轉其中一個偏振片，透射光強度發(fā)生改變B．一束自然光入射到兩種介質分界面上，當反射光線與折射光線之間夾角恰好是90°時，反射光是偏振光C．日落時分，拍攝水面下景物，在攝影機鏡頭前裝上偏振濾光片能夠使景象更清楚D．經(jīng)過手指間縫隙觀察日光燈，能夠看到彩色條紋D15/451．光雙縫干涉現(xiàn)象(1)明暗條紋判斷方法①如圖所表示，光源S1、S2發(fā)出光到屏上P點旅程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…)時，光屏上出現(xiàn)明條紋．一光干涉、衍射和偏振16/452．對光衍射了解(1)干涉和衍射是波特征，波長越長，干涉和衍射現(xiàn)象越顯著．在任何情況下都能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是顯著與不顯著差異．(2)衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳輸”只是一個特殊情況，只有在光波長比障礙物小得多時，光才能夠看做是沿直線傳輸．17/453．單縫衍射與雙縫干涉比較兩種現(xiàn)象比較項目單縫衍射雙縫干涉不一樣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，兩邊變暗條紋清楚，亮度基本相等相同點干涉、衍射都是波特有現(xiàn)象；干涉、衍射都有明暗相間條紋4.干涉與衍射本質光干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加結果，從本質上講，衍射條紋形成與干涉條紋形成含有相同原理．在衍射現(xiàn)象中，能夠認為從單縫經(jīng)過兩列或多列頻率相同光波，它們在屏上疊加形成單縫衍射條紋．18/455．光偏振(1)自然光與偏振光比較類別自然光(非偏振光)偏振光光起源從普通光源發(fā)出光自然光經(jīng)過起偏器后光光振動方向在垂直于光傳輸方向平面內，光振動沿任意方向，且沿各個方向振動光強度相同在垂直于光傳輸方向平面內，光振動沿特定方向(2)偏振光應用：加偏振濾光片攝影機鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等。19/45[例1]如圖所表示為條紋總寬度相同4種明暗相間條紋，其中有兩種是紅光、藍光各自經(jīng)過同一個雙縫干涉儀器形成干涉圖樣，還有兩種是黃光、紫光各自經(jīng)過同一個單縫形成衍射圖樣(灰黑色部分表示亮紋)．則圖中從左向右排列，亮條紋顏色依次是()A．紅黃藍紫 B．紅紫藍黃C．藍紫紅黃 D．藍黃紅紫B20/4521/451．如圖所表示，豎直肥皂薄膜，因為重力作用，形成上薄下厚楔形．二薄膜干涉現(xiàn)象了解2．光照射到薄膜上時，在膜前表面AA′和后表面BB′分別反射出來，相互疊加，發(fā)生干涉．22/4523/454．薄膜干涉應用干涉法檢驗平面如圖所表示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，假如被檢平面是平整光滑，我們會觀察到平行且等間距明暗相間條紋；若被檢平面不平整，則干涉條紋發(fā)生彎曲．24/45[例2](多項選擇)把一平行玻璃板壓在另一個平行玻璃板上，一端用薄片墊起，組成空氣劈尖，讓單色光從上方射入，如圖所表示．這時能夠看到明暗相間條紋．下面關于條紋說法中正確是(

)A．干涉條紋是光在空氣劈尖膜前后兩表面反射形成兩列光波疊加結果B．干涉條紋中暗條紋是上述兩列反射光波谷與波谷疊加結果C．將上玻璃板平行上移，條紋向著劈尖移動D．觀察薄膜干涉條紋時，應在入射光另一側AC25/45解析：依據(jù)薄膜干涉產(chǎn)生原理，上述現(xiàn)象是由空氣劈尖膜前后表面反射兩列光疊加而成，當波峰與波峰、波谷與波谷相遇疊加時，振動加強，形成亮條紋，所以A項對，B項錯誤．因相干光是反射光，故觀察薄膜干涉時，應在入射光同一側，故D項錯誤．條紋位置與空氣劈尖膜厚度是對應，當上玻璃板平行上移時，同一厚度空氣劈尖膜向劈尖移動，故條紋向著劈尖移動，故C項正確．26/451．對麥克斯韋電磁場理論了解三電磁波和相對論27/452．對電磁波了解(1)電磁波是橫波．電磁波電場、磁場、傳輸方向三者兩兩垂直，如圖所表示．28/45(2)電磁波與機械波比較名稱項目電磁波機械波產(chǎn)生由周期性改變電場、磁場產(chǎn)生由質點(波源)振動產(chǎn)生波特點橫波縱波或橫波波速在真空中等于光速c＝3×108m/s在空氣中不大(如聲波波速在空氣中普通為340m/s)是否需要介質不需要介質(在真空中仍可傳輸)必須有介質(真空中不能傳輸)能量傳輸電磁能機械能29/45[例3]關于電磁場和電磁波，以下說法正確是()A．電磁場是一個物質，它只能在真空中傳輸B．電磁波在真空中傳輸時，它電場強度方向和磁感應強度方向相互平行C．因為微波衍射現(xiàn)象不顯著，所以雷達用它測定物體位置D．大氣對藍光吸收較強，所以天空看起來是藍色解析：電磁場是一個特殊物質，在真空、介質中都可傳輸，A項錯誤；電磁波在真空中傳輸時，它電場強度方向和磁感應強度方向相互垂直，B項錯誤；當太陽光經(jīng)過大氣時，太陽光中波長較長紅光、橙光、黃光都能穿透大氣層，直接射到地面，而波長較短藍、紫等色光，很輕易被懸浮在空氣中微粒阻擋，從而使光線射向四面八方使天空展現(xiàn)出藍色，D項錯誤．C30/45四狹義相對論簡單應用31/453．質能方程E＝mc2.含義：反應物體質量和能量之間關系．由此會有兩種能量表示：靜止時能量和運動時能量；兩能量之差就是物體動能Ek，即Ek＝E－E0.32/45[例4]屬于狹義相對論基本假設是：在不一樣慣性系中()A．真空中光速不變B．時間間隔含有相對性C．物體質量不變D．物體能量與質量成正比解析：狹義相對論基本假設為在不一樣慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同；真空中光速在不一樣慣性參考系中都是相同，即光速不變原理。由此可知A屬于狹義相對論基本假設，故A正確，B、C、D均錯誤．A33/451．(多項選擇)以下屬于光干涉現(xiàn)象是(

)BC解析：圖A屬于單縫衍射，圖B屬于薄膜干涉，圖C屬于薄膜干涉，圖D屬于白光色散，故屬于光干涉現(xiàn)象是B、C．34/452．(多項選擇)抽制高強度纖維細絲可用激光監(jiān)控其粗細，如圖所表示，激光束越過細絲時產(chǎn)生條紋和它經(jīng)過遮光板一樣寬度窄縫規(guī)律相同．觀察光束經(jīng)過細絲后在光屏上所產(chǎn)生條紋即可判斷細絲粗細改變，以下敘述中正確是(

)A．這里應用是光衍射現(xiàn)象B．這里應用是光干涉現(xiàn)象C．假如屏上條紋變寬，表明抽制絲變粗D．假如屏上條紋變寬，表明抽制絲變細解析：因為是激光束越過細絲即繞過障礙物，所以是光衍射現(xiàn)象，當抽制絲變細時候，絲直徑較靠近激光波長，條紋間距就大，A、D對．AD35/453．奶粉中碳水化合物(糖)含量是一個主要指標，能夠用“旋光法”來測量糖溶液濃度，從而判定含糖量．偏振光經(jīng)過糖水溶液后，偏振方向會相對于傳輸方向向左或向右旋轉一個角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α值只與糖溶液濃度相關，將α測量值與標準值相比較，就能確定被測樣品含糖量了．如圖所表示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉動B，使抵達O處光最強，然后將被測樣品P置于A、B之間．36/45(1)偏振片A作用是__________________________．(2)偏振現(xiàn)象證實了光是一個_______．(3)(多項選擇)以下說法中正確是(

)A．抵達O處光強度會顯著減弱B．抵達O處光強度不會顯著減弱C．將偏振片B轉動一個角度，使得O處光強度最強，偏振片B轉過角度等于αD．將偏振片A轉動一個角度，使得O處光強度最強，偏振片A轉過角度等于α把自然光變成偏振光橫波ACD37/45解析：(1)自然光源發(fā)出光不是偏振光，但當自然光經(jīng)過偏振片后就變成了偏振光，所以偏振片A作用是把自然光變成偏振光．(2)偏振現(xiàn)象證實了光是一個橫波．(3)因為A、B透振方向一致，故A、B間不放糖溶液時，自然光經(jīng)過偏振片A后變成偏振光，經(jīng)過B后到O.當在A、B間加上糖溶液時，因為糖溶液旋光作用，使經(jīng)過A偏振光振動方向轉動了一定角度，使經(jīng)過B抵達O光強度不是最大，但當B轉過了一個角度，恰好使透振方向與經(jīng)過糖溶液后偏振光振動方向一致時，O處光強又為最強，故B旋轉角度即為糖溶液旋光度．若偏振片B不動而將A旋轉一個角度，再經(jīng)糖溶液旋光后光振動方向恰與B透振方向一致，則A轉過角度也為a，故選項A、C、D正確．38/45[例1](·福建漳州檢測·5分)從兩只相同手電筒射出光，當它們在某一區(qū)域疊加后，看不到干涉圖樣，這是因為(

)A．手電筒射出光不是單色光B．干涉圖樣太細小看不清楚C．周圍環(huán)境光太強D．這兩束光為非相干光源39/45[答題送檢]····································來自閱卷名師匯報錯誤致錯原因扣分B生活中任何兩個獨立發(fā)光光源產(chǎn)生光在空間相疊加都不會產(chǎn)生干涉，這是由物體發(fā)光機理決定，即任何兩個獨立光源都不是相干光源．光相干條件中，中學主要考查是頻率，頻率相同是光發(fā)生干涉必要條件，要注意從題目中挖掘.－5[解析]

本題即使強調兩