高考物理三輪沖刺題型歸納講練專題34 光的波動(dòng)性 電磁波和相對(duì)論（原卷版）

專題34光的波動(dòng)性電磁波和相對(duì)論[題型導(dǎo)航]題型一光的干涉現(xiàn)象 1題型二光的衍射和偏振現(xiàn)象 4題型三電磁波與相對(duì)論 6[考點(diǎn)分析]題型一光的干涉現(xiàn)象1．產(chǎn)生條件兩列光的頻率相同，振動(dòng)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．2．楊氏雙縫干涉(1)原理圖如圖1所示圖1(2)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．a(chǎn)．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出現(xiàn)亮條紋．b．光的路程差Δr＝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(xiě)顏色)．③條紋間距公式：Δx＝eq\f(l,d)λ.3．薄膜干涉現(xiàn)象如圖3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．圖34．薄膜干涉原理分析(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個(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)條紋對(duì)應(yīng)的薄膜的厚度相等．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．5．薄膜干涉的應(yīng)用干涉法檢查平面的平整程度如圖4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(huì)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．G1、G2為放在水平面上的高度略有差別的兩個(gè)長(zhǎng)方體，為了檢查這兩個(gè)長(zhǎng)方體的上表面是否相互平行，檢測(cè)員用一塊標(biāo)準(zhǔn)的平行透明平板T壓在G1、G2的上方，T與G1、G2支架分別形成尖劈形空氣層，如圖所示。G1、G2的上表面與平板的夾角分別為α和β，P為平板T上表面上的一點(diǎn)。用單色光從上方照射平板T，G1、G2的上方都能觀察到明顯的干涉條紋可以推知（）A．若α＝β，則G1上方的干涉條紋間距小于G2上方的干涉條紋間距 B．若α＞β，則G1上方的干涉條紋間距大于G2上方的干涉條紋間距 C．若將G1、G2的間距縮短些，則G1上方的干涉條紋分布變得更密 D．若在P處用較小的力下壓平板T，則G1上方的干涉條紋分布變密把鐵絲圈放在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜，豎直放置時(shí)，把這層液膜當(dāng)作一個(gè)平面鏡，用它觀察燈焰，可以觀察到上疏下密的彩色條紋，下列說(shuō)法正確的是（）A．肥皂膜從形成到破裂，條紋的寬度和間距不會(huì)發(fā)生變化 B．肥皂膜上的條紋是前表面反射光與折射光形成的干涉條紋 C．肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋 D．將鐵絲圈右側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動(dòng)90°，條紋也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)90°利用如圖甲所示的裝置可以測(cè)量待測(cè)圓柱形金屬絲與標(biāo)準(zhǔn)圓柱形金屬絲的直徑差，T1、T2是標(biāo)準(zhǔn)平面玻璃，A0為標(biāo)準(zhǔn)金屬絲，直徑為D0，A為待測(cè)金屬絲，直徑為D．用波長(zhǎng)為λ的單色光垂直照射玻璃表面，干涉條紋如圖乙所示，相鄰亮條紋的間距為ΔL．則（）A．D與D0相差越大，ΔL越大 B．輕壓T1的右端，若ΔL變小，有D＜D0 C．相鄰亮條紋對(duì)應(yīng)的空氣薄膜厚度差為λ D．圖乙可能是D與D0相等時(shí)產(chǎn)生的條紋利用雙縫干涉裝置測(cè)紅光波長(zhǎng)時(shí)，得到紅光的干涉圖樣；僅將紅光換成藍(lán)光，得到另一干涉圖樣。兩圖樣如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．圖甲為紅光干涉圖樣 B．將光屏遠(yuǎn)離雙縫，干涉條紋間距減小 C．紅光比藍(lán)光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 D．若藍(lán)光照射某金屬時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，改用紅光照射也一定能發(fā)生光電效應(yīng)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)對(duì)認(rèn)識(shí)光的本質(zhì)具有重要的意義。雙縫干涉實(shí)驗(yàn)示意圖如圖所示，用藍(lán)光照射單縫S時(shí)，光屏P上能觀察到干涉條紋。下列措施中能使光屏上條紋間距變寬的是（）A．改用紫光照射單縫S B．將單縫S向左側(cè)平移 C．減小雙縫S1與S2的間距 D．用藍(lán)光和紫光分別照射S1和S2題型二光的衍射和偏振現(xiàn)象1．衍射與干涉的比較兩種現(xiàn)象比較項(xiàng)目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．2．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(guò)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．3．偏振：光波只沿某一特定的方向的振動(dòng)．4．自然光：太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(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，這種光叫做自然光．5．偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)的光．光的偏振證明光是橫波．自然光通過(guò)偏振片后，就得到了偏振光．6．偏振光的理論意義及應(yīng)用(1)理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說(shuō)明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明了光波是橫波．(2)應(yīng)用：照相機(jī)鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等．一束紅光射向一塊有雙縫的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋。現(xiàn)在將其中一條窄縫擋住，讓這束紅光只通過(guò)一條窄縫，則在光屏上可以看到（）A．與原來(lái)相同的明暗相間的條紋，只是明條紋比原來(lái)暗些 B．與原來(lái)不相同的明暗相間的條紋，而且中央明條紋比兩側(cè)的寬些 C．只有一條與縫寬對(duì)應(yīng)的明條紋 D．無(wú)條紋，只存在一片紅光某次光的衍射實(shí)驗(yàn)中，觀察到如圖所示的明暗相間的圖樣，則障礙物為（）A．很小的不透明圓板 B．中間有較小圓孔的不透明擋板 C．很大的不透明圓板 D．中間有較大圓孔的不透明擋板“牛頓環(huán)”又稱“牛頓圈”。如圖甲所示。牛頓環(huán)的上表面是半徑很大的玻璃球冠的平面，下表面是球冠的凸面。其工作原理為“薄膜干涉”?？梢杂脕?lái)判斷透鏡表面凸凹。精確檢驗(yàn)光學(xué)元件表面質(zhì)量、測(cè)量透鏡表面曲率半徑和液體折射率等。把牛頓環(huán)與玻璃面接觸，在日光下或用白光照射時(shí)，可以看到明暗相間的彩色圓環(huán)；若用單色光照射，則會(huì)出現(xiàn)一些明暗相間的單色圓環(huán)，如圖乙所示。它們是由球面和被檢測(cè)面上反射的光相互干涉而形成的條紋，這些圓環(huán)的分布情況與球冠半徑及被測(cè)物品的表面情況有關(guān)。以下分析正確的是（）A．圓環(huán)的間距大小與球冠半徑大小無(wú)關(guān) B．球冠的半徑越大，圓環(huán)的間距越小 C．若觀察到的是規(guī)則圓環(huán)，則被檢測(cè)的面是均勻、對(duì)稱的 D．被檢測(cè)的面必須是平的（多選）2015年12月，中國(guó)“可見(jiàn)光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”獲得重大突破﹣可見(jiàn)光通信的實(shí)時(shí)通信速率已經(jīng)提高至50Gbps，相當(dāng)于0.2s即可下載一部高清電影．關(guān)于可見(jiàn)光，下列說(shuō)法正確的是（）A．可見(jiàn)光中的紅光比紫光的頻率低 B．可見(jiàn)光不能在真空中傳播 C．可見(jiàn)光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越容易發(fā)生衍射 D．可見(jiàn)光能發(fā)生光的干涉和衍射現(xiàn)象，說(shuō)明光是橫波題型三電磁波與相對(duì)論1．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)．2．電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系成為一個(gè)完整的整體，這就是電磁場(chǎng)．3．電磁波：電磁場(chǎng)(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波．(1)電磁波是橫波，在空間傳播不需要介質(zhì)．(2)v＝λf對(duì)電磁波同樣適用．(3)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象．4．發(fā)射電磁波的條件：(1)要有足夠高的振蕩頻率；(2)電路必須開(kāi)放，使振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散到盡可能大的空間．5．調(diào)制：有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方法．6．電磁波的傳播：(1)三種傳播方式：天波、地波、空間波．(2)電磁波的波速：真空中電磁波的波速與光速相同，c＝3×108m/s.7．電磁波的接收：(1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的無(wú)線電波的頻率相等時(shí)，激起的振蕩電流最強(qiáng)，這就是電諧振現(xiàn)象．(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路．(3)從經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻振蕩中“檢”出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程叫做檢波，檢波是調(diào)制的逆過(guò)程，也叫做解調(diào)．8．兩個(gè)基本假設(shè)(1)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，光速與光源、觀測(cè)者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系．9．相對(duì)論的質(zhì)速關(guān)系(1)物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而增大，物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m與靜止時(shí)的質(zhì)量m0之間有如下關(guān)系：m＝eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)).(2)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m總要大于靜止時(shí)的質(zhì)量m0.10．相對(duì)論的質(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.“啁啾（zhōujiū）激光脈沖放大技術(shù)”是高強(qiáng)度激光研究的重大技術(shù)創(chuàng)新和核心技術(shù)。如圖所示，該技術(shù)原理可以簡(jiǎn)化為：種子激光脈沖經(jīng)過(guò)單模光纖的色散作用，將時(shí)長(zhǎng)為飛秒（10﹣15s）脈寬的激光脈沖在時(shí)間上進(jìn)行了展寬；展寬后的脈沖經(jīng)過(guò)激光增益介質(zhì)放大，充分提取了介質(zhì)的儲(chǔ)能；最后使用壓縮器將脈沖寬度壓縮至接近最初的脈寬值。上述技術(shù)中的關(guān)鍵是“啁啾”脈沖。種子激光脈沖包含有不同的頻率分量，因此在單模光纖中，頻率高的部分和頻率低的部分傳播速度不同，這樣光脈沖在時(shí)間上就被逐漸拉寬，形成脈沖前沿、后沿頻率不同的現(xiàn)象，宛如鳥(niǎo)兒發(fā)出的不同聲音。下列說(shuō)法正確的是（）A．展寬過(guò)程使脈沖各頻率分量的頻率都變小 B．在傳播方向上，“啁啾”脈沖前沿頻率低于后沿頻率 C．若激光脈沖能量約為1J，則其峰值功率一定不能達(dá)到1015W量級(jí) D．通過(guò)“啁啾激光脈沖放大技術(shù)”獲得的激光脈沖與種子激光脈沖能量幾乎相同物理知識(shí)在科技生活中有廣泛應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是（）A．全息照片的拍攝是利用光的衍射原理 B．機(jī)場(chǎng)安全檢查是利用紅外線窺視箱內(nèi)的物品 C．水下的核潛艇利用聲吶與岸上的指揮中心保持聯(lián)絡(luò) D．微波爐是利用食物中水分子在微波作用下熱運(yùn)動(dòng)加劇，溫度升高抗擊新冠肺炎疫情的戰(zhàn)斗中，中國(guó)移動(dòng)攜手“學(xué)習(xí)強(qiáng)國(guó)”推出了武漢實(shí)景24小時(shí)直播，通過(guò)5G超高清技術(shù)向廣大用戶進(jìn)行九路信號(hào)同時(shí)直播武漢城市實(shí)況，全方位展現(xiàn)鏡頭之下的武漢風(fēng)光，共期武漢“復(fù)蘇”。5G是“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”的簡(jiǎn)稱，其最顯著的特征之一是具有超高速的數(shù)據(jù)傳輸速率。5G信號(hào)一般采用3.3×109——6×109Hz頻段的無(wú)線電波，而現(xiàn)行第四代移動(dòng)通信技術(shù)4G的頻段范圍是1.88×109～2.64×109Hz，則（）A．5G信號(hào)相比于4G信號(hào)更不容易繞過(guò)障礙物，所以5G通信需要搭建更密集的基站 B．5G信號(hào)比4G信號(hào)所用的無(wú)線電波在真空中傳播得更快 C．空間中的5G信號(hào)和4G信號(hào)相遇會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D．5G信號(hào)是橫波，4G信號(hào)是縱波如圖甲所示電路中，把開(kāi)關(guān)K扳到1，電源對(duì)電容器充電，待充電完畢，把開(kāi)關(guān)K扳到2，電容器與帶鐵芯的線圈L組成的LC振蕩電路中產(chǎn)生振蕩電流，電流傳感器能實(shí)時(shí)顯示流過(guò)電容器的電流，電流向下流過(guò)傳感器的方向?yàn)檎较?。如圖乙所示的1、2、3、4是某同學(xué)繪制的四種電流隨時(shí)間變化的圖像。下列說(shuō)法正確的是（）A．K扳到1時(shí)電流如圖線1所示，K扳到2時(shí)電流如圖線4所示 B．K扳到1時(shí)電流如圖線2所示，K扳到2時(shí)電流如圖線3所示 C．換用電動(dòng)勢(shì)更大的電源，振蕩電流的周期將變大 D．拔出線圈的鐵芯，振蕩電流的頻率將降低降噪耳機(jī)越來(lái)越受到年輕人的喜愛(ài)。某型號(hào)降噪耳機(jī)工作原理如圖所示，降噪過(guò)程包括如下幾個(gè)環(huán)節(jié)：首先，由安置于耳機(jī)內(nèi)的微型麥克風(fēng)采集耳朵能聽(tīng)到的環(huán)境中的中、低頻噪聲（比如100Hz～1000Hz）；接下來(lái)，將噪聲信號(hào)傳至降噪電路，降噪電路對(duì)環(huán)境噪聲進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、運(yùn)算等處理工作；在降噪電路處理完成后，通過(guò)揚(yáng)聲器向外發(fā)出與噪聲相位相反、振幅相同的聲波來(lái)抵消噪聲；最后，我們的耳朵就會(huì)感覺(jué)到噪聲減弱甚至消失了。對(duì)于該降噪耳機(jī)的下述說(shuō)法中，正確的有（）A．該耳機(jī)正常使用時(shí)，降噪電路發(fā)出的聲波與周圍環(huán)境的噪聲能夠完全抵消 B．該耳機(jī)正常使用時(shí)，該降噪耳機(jī)能夠消除來(lái)自周圍環(huán)境中所有頻率的噪聲 C．如果降噪電路能處理的噪聲頻譜寬度變小，則該耳機(jī)降噪效果一定會(huì)更好 D．如果降噪電路處理信息的速