高考物理三輪沖刺題型歸納講練專題34 光的波動性 電磁波和相對論（原卷版）

專題34光的波動性電磁波和相對論[題型導航]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論 6[考點分析]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，從薄膜的兩個表面反射的兩列光波．(2)圖樣特點：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)條紋對應的薄膜的厚度相等．單色光照射薄膜時形成明暗相間的條紋，白光照射薄膜時形成彩色條紋．5．薄膜干涉的應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長方體，為了檢查這兩個長方體的上表面是否相互平行，檢測員用一塊標準的平行透明平板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。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，把這層液膜當作一個平面鏡，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90°，條紋也會跟著轉(zhuǎn)動90°利用如圖甲所示的裝置可以測量待測圓柱形金屬絲與標準圓柱形金屬絲的直徑差，T1、T2是標準平面玻璃，A0為標準金屬絲，直徑為D0，A為待測金屬絲，直徑為D．用波長為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．相鄰亮條紋對應的空氣薄膜厚度差為λ D．圖乙可能是D與D0相等時產(chǎn)生的條紋利用雙縫干涉裝置測紅光波長時，得到紅光的干涉圖樣；僅將紅光換成藍光，得到另一干涉圖樣。兩圖樣如圖所示，下列說法正確的是（）A．圖甲為紅光干涉圖樣 B．將光屏遠離雙縫，干涉條紋間距減小 C．紅光比藍光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 D．若藍光照射某金屬時能發(fā)生光電效應，改用紅光照射也一定能發(fā)生光電效應楊氏雙縫干涉實驗對認識光的本質(zhì)具有重要的意義。雙縫干涉實驗示意圖如圖所示，用藍光照射單縫S時，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)象比較項目單縫衍射雙縫干涉不同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，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相等相同點干涉、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，但光學本質(zhì)不同．②區(qū)分干涉和衍射，關鍵是理解其本質(zhì)，實際應用中可從條紋寬度、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，可以認為從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，它們在屏上疊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．4．自然光：太陽、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的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫做自然光．5．偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光．光的偏振證明光是橫波．自然光通過偏振片后，就得到了偏振光．6．偏振光的理論意義及應用(1)理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波．光的偏振現(xiàn)象說明了光波是橫波．(2)應用：照相機鏡頭、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?，F(xiàn)在將其中一條窄縫擋住，讓這束紅光只通過一條窄縫，則在光屏上可以看到（）A．與原來相同的明暗相間的條紋，只是明條紋比原來暗些 B．與原來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．只有一條與縫寬對應的明條紋 D．無條紋，只存在一片紅光某次光的衍射實驗中，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”?？梢杂脕砼袛嗤哥R表面凸凹。精確檢驗光學元件表面質(zhì)量、測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，可以看到明暗相間的彩色圓環(huán)；若用單色光照射，則會出現(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物品的表面情況有關。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關 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)，則被檢測的面是均勻、對稱的 D．被檢測的面必須是平的（多選）2015年12月，中國“可見光通信系統(tǒng)關鍵技術研究”獲得重大突破﹣可見光通信的實時通信速率已經(jīng)提高至50Gbps，相當于0.2s即可下載一部高清電影．關于可見光，下列說法正確的是（）A．可見光中的紅光比紫光的頻率低 B．可見光不能在真空中傳播 C．可見光波長越長，越容易發(fā)生衍射 D．可見光能發(fā)生光的干涉和衍射現(xiàn)象，說明光是橫波題型三電磁波與相對論1．麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場．2．電磁場：變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個完整的整體，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)電路必須開放，使振蕩電路的電場和磁場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)當接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率相等時，激起的振蕩電流最強，這就是電諧振現(xiàn)象．(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路．(3)從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩中“檢”出調(diào)制信號的過程叫做檢波，檢波是調(diào)制的逆過程，也叫做解調(diào)．8．兩個基本假設(1)相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的．(2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速與光源、觀測者間的相對運動沒有關系．9．相對論的質(zhì)速關系(1)物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而增大，物體以速度v運動時的質(zhì)量m與靜止時的質(zhì)量m0之間有如下關系：m＝eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)).(2)物體運動時的質(zhì)量m總要大于靜止時的質(zhì)量m0.10．相對論的質(zhì)能關系用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＝mc2.“啁啾（zhōujiū）激光脈沖放大技術”是高強度激光研究的重大技術創(chuàng)新和核心技術。如圖所示，該技術原理可以簡化為：種子激光脈沖經(jīng)過單模光纖的色散作用，將時長為飛秒（10﹣15s）脈寬的激光脈沖在時間上進行了展寬；展寬后的脈沖經(jīng)過激光增益介質(zhì)放大，充分提取了介質(zhì)的儲能；最后使用壓縮器將脈沖寬度壓縮至接近最初的脈寬值。上述技術中的關鍵是“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，宛如鳥兒發(fā)出的不同聲音。下列說法正確的是（）A．展寬過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到1015W量級 D．通過“啁啾激光脈沖放大技術”獲得的激光脈沖與種子激光脈沖能量幾乎相同物理知識在科技生活中有廣泛應用，下列說法正確的是（）A．全息照片的拍攝是利用光的衍射原理 B．機場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 D．微波爐是利用食物中水分子在微波作用下熱運動加劇，溫度升高抗擊新冠肺炎疫情的戰(zhàn)斗中，中國移動攜手“學習強國”推出了武漢實景24小時直播，通過5G超高清技術向廣大用戶進行九路信號同時直播武漢城市實況，全方位展現(xiàn)鏡頭之下的武漢風光，共期武漢“復蘇”。5G是“第五代移動通信技術”的簡稱，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信號一般采用3.3×109——6×109Hz頻段的無線電波，而現(xiàn)行第四代移動通信技術4G的頻段范圍是1.88×109～2.64×109Hz，則（）A．5G信號相比于4G信號更不容易繞過障礙物，所以5G通信需要搭建更密集的基站 B．5G信號比4G信號所用的無線電波在真空中傳播得更快 C．空間中的5G信號和4G信號相遇會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D．5G信號是橫波，4G信號是縱波如圖甲所示電路中，把開關K扳到1，電源對電容器充電，待充電完畢，把開關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，電流傳感器能實時顯示流過電容器的電流，電流向下流過傳感器的方向為正方向。如圖乙所示的1、2、3、4是某同學繪制的四種電流隨時間變化的圖像。下列說法正確的是（）A．K扳到1時電流如圖線1所示，K扳到2時電流如圖線4所示 B．K扳到1時電流如圖線2所示，K扳到2時電流如圖線3所示 C．換用電動勢更大的電源，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越來越受到年輕人的喜愛。某型號降噪耳機工作原理如圖所示，降噪過程包括如下幾個環(huán)節(jié)：首先，由安置于耳機內(nèi)的微型麥克風采集耳朵能聽到的環(huán)境中的中、低頻噪聲（比如100Hz～1000Hz）；接下來，將噪聲信號傳至降噪電路，降噪電路對環(huán)境噪聲進行實時分析、運算等處理工作；在降噪電路處理完成后，通過揚聲器向外發(fā)出與噪聲相位相反、振幅相同的聲波來抵消噪聲；最后，我們的耳朵就會感覺到噪聲減弱甚至消失了。對于該降噪耳機的下述說法中，正確的有（）A．該耳機正常使用時，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．該耳機正常使用時，該降噪耳機能夠消除來自周圍環(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，則該耳機降噪效果一定會更好 D．如果降噪電路處理信息的速