第4講　光的波動(dòng)性、電磁波

(本講對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P287)第4講光的波動(dòng)性、電磁波目錄1核心知識(shí)·優(yōu)化增分2高分能力·突破瓶頸3課后提能演練一、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

和

互相間隔的現(xiàn)象叫作光的干涉現(xiàn)象.

2.條件：兩列光的

，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象.

加強(qiáng)減弱加強(qiáng)減弱頻率相等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

的相干光波，屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差是

處出現(xiàn)亮條紋；路程差是半波長(zhǎng)的

處出現(xiàn)暗條紋.相鄰的明條紋（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

.

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

.

頻率相等波長(zhǎng)的整數(shù)倍奇數(shù)倍

前后表面相同二、光的衍射1.光的衍射現(xiàn)象：光在遇到障礙物時(shí)，偏離直線傳播方向而照射到陰影區(qū)域的現(xiàn)象叫作光的衍射.2.光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：當(dāng)孔或障礙物的尺寸比光波波長(zhǎng)

，或者跟光波波長(zhǎng)

時(shí)，光才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象.小相差不多3.衍射圖樣.（1）單縫衍射：中央為亮條紋，向兩側(cè)有明暗相間的條紋，但間距和亮度不同.白光衍射時(shí)，中央仍為白光，最靠近中央的是

光，最遠(yuǎn)離中央的是

光.

（2）圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán).（3）泊松亮斑：光照射到一個(gè)半徑很小的圓板后，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的

斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據(jù)之一.

紫紅亮三、光的偏振1.偏振光：在與光傳播方向垂直的平面內(nèi)，在某一方向振動(dòng)較強(qiáng)而在另一些方向振動(dòng)較弱的光即為偏振光.光的偏振現(xiàn)象證明光是

（填“橫波”或“縱波”）.

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，這種光叫作自然光.

橫波各個(gè)方向強(qiáng)度四、電磁波1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生

，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生

.

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

介質(zhì).

（2）真空中電磁波的速度為

m/s.

（3）電磁波能產(chǎn)生干涉、衍射、反射和折射等現(xiàn)象.電場(chǎng)磁場(chǎng)不需要3.0×1084.電磁波譜：按照電磁波的

或

的大小順序把它們排列成的譜.按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、

、紫外線、X射線、γ射線.

五、電磁波的發(fā)射與接收1.電磁波的發(fā)射.（1）發(fā)射條件：足夠高的

和

.

（2）調(diào)制分類：調(diào)幅和調(diào)頻.2.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)：使聲音或圖像信號(hào)從

中還原出來的過程.

頻率波長(zhǎng)可見光頻率開放電路電諧振高頻電流1.［干涉］（多選）下列屬于光的干涉現(xiàn)象的是

（）BC2.［雙縫干涉］（多選）紅外線探測(cè)人體體溫在日常生活中得到廣泛應(yīng)用，表明物理常識(shí)在生活中無處不在.以下物理學(xué)知識(shí)的相關(guān)敘述正確的是

（）A.交警通過發(fā)射超聲波測(cè)量車速是利用了波的多普勒效應(yīng)B.用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振C.通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，說明光具有波動(dòng)性D.紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線AC3.［光的頻率］如圖所示，我國成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機(jī)的克星，它標(biāo)志著我國雷達(dá)研究達(dá)到一個(gè)新的高度，米波雷達(dá)發(fā)射無線電波的波長(zhǎng)在1~10m范圍內(nèi)，則對(duì)該無線電波的判斷正確的是

（）A.米波的頻率比厘米波頻率高B.和機(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播C.同光波一樣會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象D.不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C

（2）相干光線：薄膜前表面AA'和后表面BB'的反射光線疊加.（3）亮紋條件：在P1、P2處，薄膜厚度的2倍為前后表面反射光的光程差，當(dāng)光程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)，形成亮條紋.（4）暗紋條件：在Q處，光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，形成暗條紋.（5）等傾干涉條紋是均勻的，相鄰明紋間的高度差是一個(gè)常數(shù)，是由厚度決定的.

B

2.（2023年山東卷）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】由題知，C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)，G增長(zhǎng)的高度大于C增長(zhǎng)的高度，則劈形空氣層的厚度變大，且同一厚度的空氣膜向劈尖移動(dòng)，則條紋向左移動(dòng).故A正確.

D

考點(diǎn)2光的衍射和偏振［基礎(chǔ)考點(diǎn)］1.衍射與干涉的比較兩種現(xiàn)象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間距相等亮度中央條紋最亮，兩邊變暗清晰條紋，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.光的偏振的理解（1）自然光與偏振光的比較.（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.類別自然光（非偏振光）偏振光光的來源從普通光源發(fā)出的光自然光通過起偏器后的光光的振動(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1.（2024年江蘇卷）用立體影院的特殊眼鏡去觀看手機(jī)液晶屏幕，左鏡片明亮，右鏡片暗，現(xiàn)在將手機(jī)屏幕旋轉(zhuǎn)90度，會(huì)觀察到

（）A.兩鏡片都變亮B.兩鏡片都變暗C.兩鏡片沒有任何變化D.左鏡片變暗，右鏡片變亮D【解析】立體影院的特殊眼鏡是利用了光的偏振，其鏡片為偏振片，立體影院的特殊眼鏡去觀看手機(jī)液晶屏幕，左鏡片明亮，右鏡片暗，根據(jù)I=I0cos2θ可知將手機(jī)屏幕旋轉(zhuǎn)90度后左鏡片變暗，右鏡片變亮，故選D.2.（多選）抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示，激光束越過細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫規(guī)律相同.觀察光束經(jīng)過細(xì)絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可判斷細(xì)絲粗細(xì)的變化，下列說法正確的是

（）A.這里應(yīng)用的是光的衍射現(xiàn)象B.這里應(yīng)用的是光的干涉現(xiàn)象C.如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗D.如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì)AD【解析】由于是激光束越過細(xì)絲即繞過障礙物，所以是光的衍射現(xiàn)象，當(dāng)抽制的絲變細(xì)的時(shí)候，即障礙物的尺寸變小，條紋變寬，A、D正確.知識(shí)鞏固練1.在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，僅減小單縫的寬度，則光屏上

（）A.條紋變寬，光強(qiáng)增強(qiáng)B.條紋變窄，光強(qiáng)增強(qiáng)C.條紋變寬，光強(qiáng)減弱D.條紋變窄，光強(qiáng)減弱（本欄目對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P438）C2.如圖所示，把一個(gè)凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方垂直玻璃射入，從上往下看凸透鏡，明暗相間的條紋分布是

（）ABCDB【解析】凸透鏡的凸球面和玻璃平板之間形成一個(gè)厚度均勻變化的圓尖劈形空氣薄膜，當(dāng)單色光垂直射向平凸透鏡時(shí)，從尖劈形空氣膜上、下表面反射的兩束光相互疊加而產(chǎn)生干涉.同一半徑的圓環(huán)處空氣膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉圖樣呈圓環(huán)狀.并且可以觀察到這些同心圓環(huán)分布是中間疏、邊緣密，圓心在接觸點(diǎn)，B正確.3.（2024年梅州一模）（多選）物理知識(shí)在生活中有廣泛的應(yīng)用，下列說法正確的是

（）A.如圖甲所示，陽光下觀察豎直放置的肥皂膜，看到彩色條紋是光的衍射產(chǎn)生的B.如圖乙所示，光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，它是利用光的全反射原理來傳遞信息的C.如圖丙所示，在多霧或多雨的城市中，采用紅燈圖作為各種交通警示，原因是紅光容易產(chǎn)生干涉D.如圖丁所示，立體電影就利用了光的偏振現(xiàn)象BD【解析】如圖甲所示，陽光下觀察豎直放置的肥皂膜，看到彩色條紋是光的干涉產(chǎn)生的，A錯(cuò)誤；如圖乙所示，光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，它是利用光的全反射原理來傳遞信息的，B正確；如圖丙所示，在多霧或多雨的城市中，采用紅燈圖作為各種交通警示，原因是紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，容易發(fā)生明顯的衍射，C錯(cuò)誤；如圖丁所示，立體電影就利用了光的偏振現(xiàn)象，D正確.4.下列說法正確的是

（）A.圖甲中，用自然光照射透振方向（箭頭所示）互相垂直的前后兩個(gè)豎直放置的偏振片，光屏依然發(fā)亮B.圖乙為光導(dǎo)纖維示意圖，內(nèi)芯的折射率比外套的折射率小C.圖丙所示的雷達(dá)測(cè)速利用了多普勒效應(yīng)D.圖丁所示的照相機(jī)鏡頭上呈現(xiàn)的淡紫色是由光的衍射現(xiàn)象引起的C【解析】用自然光照射透振方向（箭頭所示）互相垂直的前后兩個(gè)豎直放置的偏振片，因透振方向不同，光屏變暗，A錯(cuò)誤；依據(jù)光的全反射條件可知，內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大，B錯(cuò)誤；雷達(dá)測(cè)速利用了多普勒效應(yīng)，C正確；照相機(jī)鏡頭上呈現(xiàn)的淡紫色是由光的干涉現(xiàn)象引起的，D錯(cuò)誤.綜合提升練5.（2024年深圳模擬）1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果（稱洛埃鏡實(shí)驗(yàn)）.實(shí)驗(yàn)基本裝置如圖所示，單色光源S發(fā)出的光直接照在光屏上，同時(shí)S發(fā)出的光還通過平面鏡反射在光屏上