2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十五章 光 電磁波與相對(duì)論 第2講 光的波動(dòng)性 電磁波 相對(duì)論簡(jiǎn)介學(xué)案

1、第2講光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論簡(jiǎn)介微知識(shí)1 光的干涉1干涉的概念兩列頻率、振動(dòng)情況相同的光波相疊加，某些區(qū)域出現(xiàn)光被加強(qiáng)，某些地方出現(xiàn)光被減弱，并且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域總是相互間隔的現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象。2雙縫干涉在用單色光進(jìn)行的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若雙縫處兩列光的振動(dòng)情況完全相同，則在光屏上距雙縫的路程差為光波波長(zhǎng)整數(shù)倍的地方被加強(qiáng)，將出現(xiàn)明條紋；光屏上距雙縫的路程差為光波半波長(zhǎng)奇數(shù)倍的地方光被減弱，出現(xiàn)暗條紋。3薄膜干涉利用薄膜(如肥皂膜)前后兩表面的反射光束相遇而形成的。微知識(shí)2 光的衍射1光的衍射光繞過障礙物或狹縫偏離直線傳播的路徑而進(jìn)入障礙物的幾何陰影中的現(xiàn)象叫光的衍射。2光的明顯衍射的發(fā)生條件

2、只有當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸跟光的波長(zhǎng)相差不多，甚至比光的波長(zhǎng)還小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。微知識(shí)3 光的偏振1偏振橫波只沿某一特定的方向振動(dòng)，稱為波的偏振。2自然光在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi)光振動(dòng)(指E的振動(dòng))沿各個(gè)方向振動(dòng)強(qiáng)度都相同。如由太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光。3偏振光在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi)只有沿著某一個(gè)穩(wěn)定方向振動(dòng)的光。如自然光經(jīng)偏振片作用后的光。4應(yīng)用利用偏振片攝影、觀看立體電影等。微知識(shí)4 電磁場(chǎng)和電磁波1麥克斯韋電磁場(chǎng)理論(2)電磁場(chǎng)：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。2電磁波(1)產(chǎn)生：

3、電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波。(2)特點(diǎn)：電磁波傳播不需要任何介質(zhì)，在真空傳播的速度最大，c3108 m/s。電磁波是橫波。電磁波能產(chǎn)生干涉、衍射、反射和折射等現(xiàn)象。(3)電磁波的發(fā)射。發(fā)射條件：足夠高的頻率和開放電路。調(diào)制分類：調(diào)幅和調(diào)頻。(4)電磁波的接收。調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程。解調(diào)：使聲音或圖像信號(hào)從高頻電流中還原出來的過程。3LC振蕩電路(1)振動(dòng)過程：LC電路在振蕩過程中，電路中的電流、電容器兩極板上的電荷量都做周期性的變化，從能量角度看，LC電路的振蕩過程又是電能和磁能的相互轉(zhuǎn)化過程。(2)振蕩周期和頻率T2，f。4電磁波譜微知識(shí)5 相對(duì)論簡(jiǎn)介1狹義相對(duì)論的基本

4、假設(shè)(1)在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的。(2)真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。2時(shí)間和空間的相對(duì)性(1)時(shí)間間隔的相對(duì)性：t。(2)長(zhǎng)度的相對(duì)性：ll0。(3)相對(duì)論的速度變換公式u。(4)相對(duì)論質(zhì)量m。(5)質(zhì)能方程Emc2。一、思維辨析(判斷正誤，正確的畫“”，錯(cuò)誤的畫“”。)1光的干涉、衍射現(xiàn)象說明了光是波，也能說明光是橫波。()2薄膜干涉是薄膜前后表面的反射光疊加產(chǎn)生的，所以要觀察干涉條紋，應(yīng)該從光源一側(cè)觀察。()3當(dāng)光照射到不透明的半徑很小的圓盤上時(shí)也會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。()4電磁波的傳播也需要介質(zhì)。()5真空中的光速在不同慣性參考系中是不同的。()二、對(duì)點(diǎn)微

5、練1(光的干涉)(多選)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用黃光作為入射光，為了增大干涉條紋的間距，該同學(xué)可以采用的方法有()A改用紅光作為入射光B改用藍(lán)光作為入射光C增大雙縫到屏的距離D增大雙縫之間的距離解析在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，條紋間距公式x，可見，干涉條紋間距與入射光的波長(zhǎng)成正比，與雙縫到屏的距離成正比，與雙縫間距離成反比。紅光波長(zhǎng)大于黃光波長(zhǎng)，選項(xiàng)A正確；藍(lán)光波長(zhǎng)小于黃光波長(zhǎng)，選項(xiàng)B錯(cuò)；增大雙縫到屏的距離，則干涉條紋間距增大，選項(xiàng)C正確；增大雙縫之間的距離，干涉條紋間距減小，選項(xiàng)D錯(cuò)。答案AC2(光的衍射)下列現(xiàn)象屬于光的衍射的是()A雨后天空出現(xiàn)彩虹B通過一個(gè)狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋C海市蜃樓

6、現(xiàn)象D日光照射在肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋解析彩虹是光的色散現(xiàn)象，海市蜃樓是光的折射、全反射現(xiàn)象，肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是薄膜干涉現(xiàn)象，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤；通過狹縫觀察日光燈看到彩色條紋是單縫衍射現(xiàn)象，B項(xiàng)正確。答案B3(光的偏振)如圖所示，讓太陽光或白熾燈光先后通過偏振片P和Q，以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片P或Q可以看到透射光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，這是光的偏振現(xiàn)象。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明()A光是電磁波 B光是一種橫波C光是一種縱波 D光是概率波解析此題考查證明光的特性偏振的重要實(shí)驗(yàn)，太陽光或白熾燈發(fā)出的光是自然光，當(dāng)通過偏振片P后變?yōu)槠窆猓D(zhuǎn)P或Q時(shí)，通過P的偏振光的振動(dòng)方向和通過Q的偏振方向不平行時(shí)，光屏上

7、透射光的強(qiáng)度就會(huì)發(fā)生變化，該實(shí)驗(yàn)說明光是一種橫波。答案B4(電磁波)下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()A電磁波只能在真空中傳播B電場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)一定產(chǎn)生電磁波C做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生電磁波D麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在解析電磁波的傳播不需要介質(zhì)，能夠在真空中傳播，并不是只能在真空中傳播，A項(xiàng)錯(cuò)誤；均勻變化的電場(chǎng)，產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，并不能生成電磁波，B項(xiàng)錯(cuò)誤；如果做變速運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生非均勻變化的磁場(chǎng)，可以生成電磁波，C項(xiàng)正確；赫茲利用實(shí)驗(yàn)第一次驗(yàn)證了電磁波的存在，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C見學(xué)生用書P217微考點(diǎn)1光的干涉、衍射和偏振核|心|微|講1單縫衍射與雙縫干涉的比較2.自然光和偏振光的

8、比較典|例|微|探【例1】(2017全國卷)(多選)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是()A改用紅色激光B改用藍(lán)色激光C減小雙縫間距D將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)E將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)【解題導(dǎo)思】雙縫干涉條紋間距與哪些因素有關(guān)？答：雙縫干涉條紋間距與光的波長(zhǎng)、雙縫到光屏的距離、雙縫間距有關(guān)，其公式為x。 解析根據(jù)條紋間距表達(dá)式x可知，因紅光的波長(zhǎng)大于綠光的波長(zhǎng)，則改用紅色激光可增大條紋間距，選項(xiàng)A正確；因藍(lán)光的波長(zhǎng)小于綠光的波長(zhǎng)，則改用藍(lán)色激光可減小條紋間距，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；減小雙縫間距d可增加條紋間距，

9、選項(xiàng)C正確；將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)，即增加l可使條紋間距變大，選項(xiàng)D正確；光源與雙縫間的距離不影響條紋間距，選項(xiàng)E錯(cuò)誤，故選ACD。答案ACD題|組|微|練1光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說法正確的是()A用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度，是利用光的偏振現(xiàn)象B用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象C在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象D光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象解析用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的薄膜干涉現(xiàn)象，A項(xiàng)錯(cuò)；用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的折射形成的色散現(xiàn)象，B項(xiàng)錯(cuò)；在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反

10、射現(xiàn)象，C項(xiàng)錯(cuò)；光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，D項(xiàng)對(duì)。答案D2(1)在下列各組的兩個(gè)現(xiàn)象中都表現(xiàn)出光具有波動(dòng)性的是()A光的折射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象B光的反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象C光的衍射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象D光的直線傳播現(xiàn)象(2)在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，圖的四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是()A甲、丙B乙、丙C甲、丁D乙、丁(3)如圖，激光的波長(zhǎng)為5.30107 m，屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為7.95107 m，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是_(填“明條紋”或“暗條紋”)?，F(xiàn)改用波長(zhǎng)為6.30107 m的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將_(填“變寬”“變窄

11、”或“不變”)。解析(1)衍射、干涉現(xiàn)象是波的特有現(xiàn)象，而橫波具有偏振現(xiàn)象，均能反映光的波動(dòng)性，所以C項(xiàng)正確。(2)由干涉圖樣和衍射圖樣的特點(diǎn)可知，選項(xiàng)D正確。(3)因n11.5，光程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，在這里出現(xiàn)的應(yīng)是暗條紋，又因x，變大，x變大，條紋間距變寬。答案(1)C(2)D(3)暗條紋變寬微考點(diǎn)2電磁場(chǎng)和電磁波核|心|微|講1電磁波的傳播及波長(zhǎng)、頻率、波速(1)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)。(2)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，波速越小。(3)三者關(guān)系vf，f是電磁波的頻率，即為發(fā)射電磁波

12、的LC振蕩電路的頻率f，改變L或C即可改變f，從而改變電磁波的波長(zhǎng)。2電磁波與機(jī)械波的比較典|例|微|探【例2】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)研究又創(chuàng)新的里程碑，米波雷達(dá)發(fā)射無線電波的波長(zhǎng)在110 m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【解題導(dǎo)思】無線電波和光波一樣能發(fā)生反射、干涉、衍射現(xiàn)象嗎？答：能，電磁波均能發(fā)生反射、干涉、衍射現(xiàn)象。 解析根據(jù)f可知，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的波頻率越低，故米波的頻率比厘米波的頻率低，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；無線電波不需要介質(zhì)傳播，選項(xiàng)B錯(cuò)

13、誤；同光波一樣會(huì)發(fā)生反射，選項(xiàng)C正確；干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C題|組|微|練3下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()A均勻變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng)B電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波D電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播解析如果電場(chǎng)(或磁場(chǎng))是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))是恒定的，不能再產(chǎn)生新的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))，因而不能產(chǎn)生電磁波，A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電磁波的傳播速度跟介質(zhì)有關(guān)，頻率由波源決定，同一頻率的電磁波在不同介質(zhì)里波長(zhǎng)不等，由vf知不同介質(zhì)中波的傳播速度不同，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電磁波發(fā)生衍射現(xiàn)象時(shí)，不再沿直線傳播，波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙

14、物或孔的尺寸大小跟電磁波的波長(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)還要小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A4關(guān)于機(jī)械波和電磁波，下列說法錯(cuò)誤的是()A機(jī)械波和電磁波都能在真空中傳播B機(jī)械波和電磁波都可以傳遞能量C波長(zhǎng)、頻率和波速間的關(guān)系，即vf，對(duì)機(jī)械波和電磁波都適用D機(jī)械波和電磁波都能發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象解析機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)，而電磁波的傳播不需要介質(zhì)，所以選項(xiàng)A不正確；干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象，選項(xiàng)D正確；波能傳播能量，vf對(duì)波都適用，故選項(xiàng)B、C正確。答案A見學(xué)生用書P219雙縫干涉中明、暗條紋的分析素能培養(yǎng)1原理如圖所示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。光的路程差rr2r1k(k0,1,2，

15、)，光屏上出現(xiàn)亮條紋。光的路程差rr2r1(2k1)(k0,1，2，)，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。(3)條紋間距公式：x。經(jīng)典考題用氦氖激光器發(fā)出的紅光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，已知使用的雙縫間距離d0.1 mm，雙縫到屏的距離L6.0 m，測(cè)得屏上干涉條紋中亮紋的間距是3.8 cm。(1)氦氖激光器發(fā)出的紅光的波長(zhǎng)是多少？(2)如果把整個(gè)裝置放入折射率是的水中，這時(shí)屏上的條紋間距是多少？解析(1)由x，可以得出，紅光的波長(zhǎng)x m6.3107 m，激光器發(fā)出的紅光的波長(zhǎng)是6.3107 m。(2)如果整個(gè)裝置放入水中，激光器發(fā)出的紅光在水中的波長(zhǎng) m4.710

16、7 m，這時(shí)屏上條紋間距是x m2.8102 m2.8 cm。答案(1)6.3107 m(2)2.8 cm對(duì)法對(duì)題1.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，雙縫間的距離為d，雙縫到像屏的距離為l，調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置使得像屏上可以看到清晰的干涉條紋。關(guān)于干涉條紋的情況，下列敘述正確的是 ()A若將像屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋將變得不清晰B若將像屏向右平移一小段距離，屏上的干涉條紋將變得不清晰C若將雙縫間距離d減小，像屏上的兩個(gè)相鄰明條紋間的距離變小D若將雙縫間距離d減小，像屏上的兩個(gè)相鄰暗條紋間的距離增大解析雙縫到像屏的距離l不影響干涉條紋的清晰度，A、B項(xiàng)錯(cuò)；當(dāng)雙縫間距d變小時(shí)，由x知，x應(yīng)變大，D項(xiàng)

17、正確。答案D2甲、乙兩單色光分別通過同一雙縫干涉裝置得到各自的干涉圖樣，設(shè)相鄰兩個(gè)亮條紋的中心距離為x，若x甲x乙，則下列說法正確的是()A通過同一單縫裝置時(shí)，甲光能發(fā)生衍射現(xiàn)象，乙光則不能發(fā)生B真空中甲光的波長(zhǎng)一定小于乙光的波長(zhǎng)C甲光的頻率一定大于乙光的頻率D在同一均勻介質(zhì)中甲光的傳播速度大于乙光解析由x得x越大則越大，B項(xiàng)錯(cuò)；乙光不一定能發(fā)生衍射，A項(xiàng)錯(cuò)；由cf知，越大，f越小，C項(xiàng)錯(cuò)；由光的折射率隨波長(zhǎng)增大而減小和v知，D項(xiàng)對(duì)。答案D見學(xué)生用書P2191以下說法正確的是()A真空中藍(lán)光的波長(zhǎng)比紅光的波長(zhǎng)長(zhǎng)B天空中的彩虹是由光的干涉形成的C光纖通信利用了光的全反射原理D機(jī)械波在不同介質(zhì)中傳播，波長(zhǎng)保持不變解析藍(lán)光的頻率大于紅光的頻率，在真空中兩種光的速度相等，由，可得藍(lán)光的波長(zhǎng)小于紅光的波長(zhǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)；天空中的彩虹是由光的折射形成的，選項(xiàng)B錯(cuò)；光纖通信利用了光的全反射原理，選項(xiàng)C正確；機(jī)械波在不同介質(zhì)中傳播，頻率保持不變，波長(zhǎng)發(fā)生變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C2(多選)關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說法正確的是()A電磁波是橫波B電磁波的傳播需要介質(zhì)C電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象D電磁波中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向處處相互垂直解析電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)的傳播形成電磁波，電磁波在傳播過程中，