2025高考物理總復(fù)習(xí)光的干涉、衍射和偏振　電磁波　相對(duì)論

第2講光的干涉、衍射和偏振電磁波相對(duì)論高考總復(fù)習(xí)2025考點(diǎn)一光的干涉現(xiàn)象的理解及應(yīng)用強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分光的干涉1.定義:在兩列光波的疊加區(qū)域,某些區(qū)域的光被

,出現(xiàn)亮紋,某些區(qū)域的光被

,出現(xiàn)暗紋,且亮暗條紋互相間隔的現(xiàn)象叫作光的干涉現(xiàn)象。

2.條件:兩列光的

、相位差恒定、振動(dòng)方向相同,才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象。

加強(qiáng)

減弱頻率相同4.薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂液薄膜)

反射的光相遇而形成的。圖樣中同一條亮(或暗)條紋上所對(duì)應(yīng)薄膜厚度相同。

3.雙縫干涉:由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后形成兩束振動(dòng)情況總是_______

的相干光,屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差是

,該點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋;路程差是半波長(zhǎng)的

,該點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋。相鄰的亮條紋(或暗條紋)之間距離Δx與波長(zhǎng)λ、雙縫間距d及屏到雙縫距離l的關(guān)系為

。

相同半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍奇數(shù)倍前后表面√√×√提示

燈焰的像由明暗相間的水平條紋組成。如果用白光做實(shí)驗(yàn),肥皂膜上會(huì)出現(xiàn)彩色水平條紋。研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.光的雙縫干涉現(xiàn)象(1)亮、暗條紋的判斷方法①如圖所示,光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P點(diǎn)的路程差r2-r1=kλ(k=0,1,2,…)時(shí),光屏上出現(xiàn)亮條紋。②光的路程差r2-r1=(2k+1)(k=0,1,2,…)時(shí),光屏上出現(xiàn)暗條紋。(2)相鄰兩條亮(或暗)條紋的中心間距:Δx=,其中l(wèi)是雙縫到光屏的距離,d是雙縫間的距離,λ是光波的波長(zhǎng)。2.薄膜干涉(1)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(shí),在膜的前表面AA'和后表面BB'分別反射回來(lái),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(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍,即Δr=nλ(n=0,1,2,…),薄膜上出現(xiàn)亮條紋。②在Q處,兩列反射回來(lái)的光波的路程差Δr等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,即Δr=(2n+1)(n=0,1,2,…),薄膜上出現(xiàn)暗條紋。(3)薄膜干涉的應(yīng)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,如果被檢平面是平整光滑的,我們會(huì)觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋;若被檢平面不平整,則干涉條紋發(fā)生彎曲?？枷蛞?/p>

雙縫干涉典題1(多選)(2024七省適應(yīng)性測(cè)試黑龍江、吉林物理)波長(zhǎng)不同的a、b兩束單色平行光分別照射到同一雙縫干涉裝置上,在屏上得到的干涉條紋如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)A.在真空中,a光的波長(zhǎng)比b光的長(zhǎng)B.在真空中,a光的傳播速度比b光的小C.若只減小雙縫到屏的距離,兩單色平行光產(chǎn)生的條紋間距均變小D.兩單色平行光分別照射同一單縫衍射裝置,若只減小縫寬,兩單色平行光產(chǎn)生的中央亮紋寬度均變小AC解析

根據(jù)

和在屏上得到的干涉條紋可知,a光對(duì)應(yīng)的條紋間距大于b光對(duì)應(yīng)的條紋間距,則在真空中,a光的波長(zhǎng)比b光的長(zhǎng),a光的傳播速度與b光的傳播速度相等,均為c,故A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)

可知,若只減小雙縫到屏的距離,則兩單色平行光產(chǎn)生的條紋間距均變小,故C正確;兩單色平行光分別照射同一單縫衍射裝置,若只減小縫寬,則兩單色平行光產(chǎn)生的中央亮紋寬度均變大,故D錯(cuò)誤。典題2(2024山東青島模擬)如圖所示,利用平面鏡也可以實(shí)現(xiàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,下列說(shuō)法正確的是(

)A.光屏上的條紋關(guān)于平面鏡M上下對(duì)稱B.相鄰亮條紋的間距為C.若將平面鏡向右移動(dòng)一些,相鄰亮條紋間距不變D.若將平面鏡向右移動(dòng)一些,亮條紋數(shù)量保持不變C解析

根據(jù)雙縫干涉原理,當(dāng)光程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)亮條紋,當(dāng)光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)暗條紋,可知,光屏上的條紋與鏡面平行,并非關(guān)于平面鏡M上下對(duì)稱,故A錯(cuò)誤;根據(jù)雙縫干涉相鄰亮條紋之間的距離公式Δx=λ,其中d=2a,L=b+c,所以相鄰兩條亮條紋之間的距離為Δx=,故B錯(cuò)誤;若將平面鏡向右移動(dòng)一些,不影響光源的像的位置和L的大小,相鄰亮條紋間距不變,故C正確;若將平面鏡向右移動(dòng)一些,射到平面鏡邊緣的兩條光線射到屏上的位置向下移動(dòng),寬度減小,而條紋間距不變,亮條紋數(shù)量減少,故D錯(cuò)誤?？枷蚨?/p>

薄膜干涉典題3(2023山東卷)如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán),C為待測(cè)柱形樣品,C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板,會(huì)形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),當(dāng)溫度升高時(shí),下列說(shuō)法正確的是(

)A.劈形空氣層的厚度變大,條紋向左移動(dòng)B.劈形空氣層的厚度變小,條紋向左移動(dòng)C.劈形空氣層的厚度變大,條紋向右移動(dòng)D.劈形空氣層的厚度變小,條紋向右移動(dòng)A解析

由于C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),因此溫度升高時(shí),劈形空氣層的厚度變大,條紋間水平距離差減小,條紋向左移動(dòng),選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤,A正確。易錯(cuò)提醒研究干涉現(xiàn)象時(shí)的三點(diǎn)注意(1)只有相干光才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣,光的干涉是有條件的。(2)單色光形成明暗相間的干涉條紋,白光形成彩色條紋。(3)雙縫干涉條紋間距:Δx=,其中l(wèi)是雙縫到光屏的距離,d是雙縫間的距離,λ是入射光波的波長(zhǎng)?？键c(diǎn)二光的衍射和偏振現(xiàn)象強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分一、光的衍射1.發(fā)生明顯衍射的條件:在障礙物或狹縫的尺寸

的時(shí)候,衍射現(xiàn)象十分明顯。

衍射明顯,不是衍射條件2.衍射條紋的特點(diǎn)(1)單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較衍射類型單縫衍射圓孔衍射單色光中央為亮且寬的條紋,兩側(cè)為

的條紋,且越靠外,亮條紋的亮度

,寬度

中央是大且亮的圓形亮斑,周圍分布著

的同心圓環(huán),且越靠外,圓形亮條紋的亮度越

,寬度越

;相鄰亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨圓孔半徑的增大而

足夠小明暗相間越低越窄明暗相間低窄減小衍射類型單縫衍射圓孔衍射白光中央為亮且寬的白色條紋,兩側(cè)為亮度

、寬度

的彩色條紋,其中最靠近中央的色光是紫光,離中央最遠(yuǎn)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

(2)泊松亮斑(圓盤衍射):當(dāng)光照到

(選填“透明”或“不透明”)的半徑很小的小圓盤上時(shí),在圓盤的陰影中心出現(xiàn)

,在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。

逐漸變低逐漸變窄同心圓環(huán)不透明亮斑二、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(guò)

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(shuō)明光是一種

波。

一切方向特定偏振片折射橫×√√×D提示

由于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)在1×10-6

m左右,如果用衍射光柵測(cè)量波長(zhǎng),狹縫間距越接近波長(zhǎng),衍射現(xiàn)象越明顯,測(cè)量波長(zhǎng)越準(zhǔn)確。故選D。研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.對(duì)光的衍射的理解(1)干涉和衍射是波的特征。光遇到任何障礙物都可以發(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(shuō)明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況。2.光的偏振(1)自然光與偏振光的比較類別自然光(非偏振光)偏振光光的來(lái)源從普通光源發(fā)出的光自然光通過(guò)偏振片后的光光的振動(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(2)偏振光的應(yīng)用:加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等?？枷蛞?/p>

光的衍射典題4(2023山東濰坊模擬)關(guān)于下列圖片所示的現(xiàn)象或解釋,說(shuō)法正確的是(

)A.甲圖中光學(xué)鏡頭上的增透膜利用的是光的衍射現(xiàn)象B.乙圖為單縫衍射,若僅減弱單色光的強(qiáng)度,中央亮條紋變窄C.丙圖中的“泊松亮斑”,是小圓孔衍射形成的圖樣D.丁圖是利用偏振眼鏡觀看立體電影,說(shuō)明光是橫波D解析

甲圖中光學(xué)鏡頭上的增透膜利用的是光的干涉現(xiàn)象,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;乙圖為單縫衍射,若僅減弱單色光的強(qiáng)度,因波長(zhǎng)不變,則中央亮條紋寬度不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;丙圖中的“泊松亮斑”,是小圓板衍射形成的圖樣,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;丁圖是利用偏振眼鏡觀看立體電影,說(shuō)明光是橫波,選項(xiàng)D正確。考向二

光的偏振典題5(2024江蘇南通統(tǒng)考模擬)透過(guò)偏振片觀察手機(jī)屏幕上的字。隨著偏振片的轉(zhuǎn)動(dòng),畫(huà)面出現(xiàn)明、暗交替的變化,則(

)A.人看到的光是偏振光,光的振動(dòng)方向與傳播方向垂直B.人看到的光是偏振光,光的振動(dòng)方向與傳播方向平行C.人看到的光是自然光,光的振動(dòng)方向與傳播方向垂直D.人看到的光是自然光,光的振動(dòng)方向與傳播方向平行A解析

隨著偏振片的轉(zhuǎn)動(dòng),畫(huà)面出現(xiàn)明、暗交替的變化,說(shuō)明人看到的光是偏振光,偏振光的振動(dòng)方向與傳播方向垂直,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)三電磁振蕩電磁場(chǎng)和電磁波相對(duì)論時(shí)空觀強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分一、電磁場(chǎng)、電磁波、電磁波譜1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論變化的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生

,變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生

。

2.電磁波(1)電磁場(chǎng)在空間由近及遠(yuǎn)地傳播,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

(都等于光速)。

(3)不同頻率的電磁波,在同一介質(zhì)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。電場(chǎng)磁場(chǎng)

電磁波介質(zhì)相等小3.電磁波的發(fā)射

開(kāi)放高頻振蕩振幅頻率4.無(wú)線電波的接收(1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的無(wú)線電波的頻率

時(shí),激起的振蕩電流

,這就是電諧振現(xiàn)象。

(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫作

。能夠調(diào)諧的接收電路叫作

電路。

(3)從經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)中“檢”出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程,叫作

。解調(diào)是

的逆過(guò)程,也叫作檢波。

5.電磁波譜按照電磁波的

或

的大小順序把它們排列成譜叫作電磁波譜。

按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短排列的電磁波譜為:無(wú)線電波、紅外線、

、紫外線、X射線、γ射線。

相同最強(qiáng)調(diào)諧調(diào)諧解調(diào)調(diào)制頻率波長(zhǎng)可見(jiàn)光二、相對(duì)論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

的。

(2)光速不變?cè)?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(cè)者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)

關(guān)系。

相同相同沒(méi)有2.相對(duì)論時(shí)空觀(1)時(shí)間延緩效應(yīng):相對(duì)于地面以v運(yùn)動(dòng)的慣性參考系上的人觀察到與其一起運(yùn)動(dòng)的物體完成某個(gè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間間隔為Δτ,地面上的人觀察到該物體完成這個(gè)動(dòng)作的時(shí)間間隔為Δt,那么兩者之間的關(guān)系是

。

(2)長(zhǎng)度收縮效應(yīng):如果與桿相對(duì)靜止的人測(cè)得桿長(zhǎng)是l0,沿著桿的方向,以v相對(duì)桿運(yùn)動(dòng)的人測(cè)得桿長(zhǎng)是l,那么兩者之間的關(guān)系是

。

×√研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破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)方向、磁場(chǎng)方向、傳播方向三者兩兩垂直,如圖所示。(2)電磁波與機(jī)械波的比較

比較項(xiàng)電磁波機(jī)械波產(chǎn)生由周期性變化的電場(chǎng)、磁場(chǎng)產(chǎn)生由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生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(wú)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(jī)械能3.對(duì)狹義相對(duì)論的理解(1)慣性系:如果牛頓運(yùn)動(dòng)定律在某個(gè)參考系中成立,這個(gè)參考系叫作慣性系。相對(duì)一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系。(2)光速的大小與選取的參考系無(wú)關(guān)。(3)運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度和物理過(guò)程的快慢都跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。4.相對(duì)論質(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(ài)因斯坦質(zhì)能方程為E=mc2?？枷蛞?/p>

電磁振蕩典題6(2023河北模擬)某時(shí)刻LC振蕩電路所處的狀態(tài)如圖所示,則該時(shí)刻(

)A.振蕩電流i在增大B.電容器上的電荷量增多C.磁場(chǎng)能正在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化D.電流的變化率增大A解析

圖示時(shí)刻電流流向負(fù)極板,即負(fù)極板失去電子,可知,極板所帶電荷量減小,即電容器在放電,振蕩電流增大,A正確;根據(jù)上述可知,電容器處于放電狀態(tài),電容器上的電荷量減小,B錯(cuò)誤;根據(jù)上述,電容器處于放電狀態(tài),電場(chǎng)能正在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化,C錯(cuò)誤;根據(jù)上述,電容器處于放電狀態(tài),電流增大,但電流增大得越來(lái)越慢,即電流變化率減小,D錯(cuò)誤?？枷蚨?/p>

電磁波典題7(2024廣東惠州統(tǒng)考一模)使用藍(lán)牙耳機(jī)接聽(tīng)手機(jī)來(lái)電,信號(hào)傳輸示意如圖所示,以下說(shuō)法正確的是(

)A.藍(lán)牙通信的電磁波是可見(jiàn)光B.在同種介質(zhì)中,藍(lán)牙通信的電磁波波長(zhǎng)比手機(jī)通信的電磁波波長(zhǎng)短C.兩束藍(lán)牙通信的電磁波在任何情況下都不會(huì)發(fā)生干涉D.藍(lán)牙通信的電磁波在真空中的傳播速度小于光速B解析

藍(lán)牙通信的電磁波是無(wú)線電波,不是可見(jiàn)光,故A錯(cuò)誤;在同種介質(zhì)中,藍(lán)牙通信的電磁波頻率高于手機(jī)通信的電磁波頻率,所以藍(lán)牙通信的電磁波波長(zhǎng)比手機(jī)通信的電磁波波長(zhǎng)短,故B正確;兩束藍(lán)牙通信的電磁波若頻率相同,相位差恒定,就會(huì)發(fā)生干涉,故C錯(cuò)誤;藍(lán)牙通信的電磁波在真空中的傳播速度等于光速,故D錯(cuò)誤?？枷蛉?/p>

無(wú)線電發(fā)射和接收典題8(2023湖南邵陽(yáng)模擬)我們可以通過(guò)移動(dòng)電話上網(wǎng)購(gòu)物、玩游戲、查資料等等,給我們的生活帶來(lái)了便捷與歡樂(lè)。有關(guān)移動(dòng)電話的下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.移動(dòng)電話既能發(fā)射電磁波,也能接收電磁波B.移動(dòng)電話只能發(fā)射電磁波,不能接收電磁波C.移動(dòng)電話不僅能利用電磁波傳遞聲音,也能傳遞圖像D.在加油站禁止使用移動(dòng)電話打電話B解析

移