(广东专版)2016年高考物理一轮复习第13章第4单元.

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答案:B
相 对 论
[想一想]
设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍,则粒子运 动时的质量等于其静止质量的多少倍?粒子运动速度是光速 的多少倍?
提示:k
k2-1 k
[记一记] 1.狭义相对论的基本假设 (1)狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规 律都是 相同 的。 (2)光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都 是 相同 的。 2.时间和空间的相对性 (1)时间间隔的相对性:Δt= (2)长度的相对性:l=l0
两种现象 比较项目 不同点 亮度
单缝衍射
双缝干涉
中央条纹最亮,两 清晰条纹,亮度基本
边变暗
相等
相同点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
干涉、衍射都是波特有的现象,属于波的 叠加;干涉、衍射都有明暗相间的条纹
2.干涉与衍射的本质 光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果,从本质上 讲,衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理。在衍 射现象中,可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波, 它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹。
②电磁波谱的特性、应用:
电磁 波谱 无线 电波
频率/Hz
真空中波 长/m
特性
应用
递变规律 衍 射 能 力 减 弱 直 线 传 播 能 力 增 强
波动性强,
<3×1011 >10-3 易发生衍 射 10-3~10
-7
——————
无线电 技术 红外遥 感 照明、 摄影
红外线 1011~1015
热效应
可见光
解析:雨后天空中出现彩虹是光的折射造成的,选项A错误; 早晨看到的太阳是红彤彤的,是由于红光的穿透能力强而不 是衍射能力强,选项D错误。
答案:BC
4.下列关于电磁波的说法正确的是 A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场 B.电磁波在真空和介质中传播速度相同 C.只要有电场和磁场,就能产生电磁波 D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播
[解析]
根据麦克斯韦的电磁场理论可知选项A错,若电场
或磁场的变化是均匀的,则不能形成电磁波,只能形成稳定的 磁场或电场,B项正确。若电场的变化是非均匀的,则可形成 电磁场,由电磁场的定义可知C正确。英国物理学家麦克斯韦 从理论上预见了电磁波的存在,并指出电磁波的特点。例如: 电磁波的传播不需要介质,它在真空中的速度等于光速,电磁 波是横波等,进而说明光是电磁波家庭中的一员,二十多年后 德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在,所以D正确。
[例1]
(2011· 北京高考)如图13-4-4所
示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时, 在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条 纹间距更大的干涉图样,可以 A.增大S1与S2的间距 B.减小双缝屏到光屏的距离 C.将绿光换为红光 D.将绿光换为紫光 ( )
图13-4-4
[解析]
l 由Δx= d λ知,d增大,Δx减小,A错误;l减小;
(3)电磁波: 电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波。 ①电磁波是横波,在空间传播 不需要 介质。
8 3 × 10 ②真空中电磁波的速度为 m/s。
③v=λf对电磁波 同样适用 。 ④电磁波能产生反射、折射、 干涉 和衍射等现象。
2.电磁波的发射与接收 (1)发射电磁波的条件: ①要有足够高的 振荡频率 ; ②电路必须 开放,使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能 大的空间。 (2)调制有 调幅 和调频两种方式,解调是调制的逆过程。 (3)电磁波谱: ①定义:按电磁波的波长从长到短分布是 无线电波 、红外 线、可见光、紫外线、X射线和γ射线,形成电磁波谱。
还小 的时候,衍射现象才会明显。
3.衍射条纹的特点 (1)单缝衍射:单色光的衍射图样为中间 宽且亮 的单色条纹, 两侧是 明暗相间 的条纹,条纹宽度比中央窄且暗;白光的衍射图 样为中间宽且亮的白条纹,两侧是渐窄且暗的彩色条纹。
(2)圆孔衍射:明暗相间的 不等距 圆环。 (3)泊松亮斑(圆盘衍射):当光照到 不透明 (选填“透明” 或“不透明”)的半径很小的小圆盘上时,在圆盘的阴影中心 出现 亮斑 (在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。
第4单元
光的波动性 电磁波 相对论
光的干涉和衍射
[想一想] 在双缝干涉实验中,双缝到光屏上P 点的距离之差为Δx= 0.6 μm;若分别用频率为f1=5.0×1014 Hz和f2=7.5×1014 Hz的 单色光垂直照射双缝时,P点会出现亮条纹还是暗条纹?
提示:根据v=λf得c=λf,可求两种单色光的波长分别为:
[记一记] 一、光的干涉 1.产生条件 (1)两列光的 频率 相同,振动方向相同,且具有恒定的
相位差 ,才能产生稳定的干涉图样。
(2)将同一列光波分解为两列光波,可以获得相干光 源,双缝干涉 和薄膜干涉都是用此方法获得相干光源。
2.两种典型的干涉 (1)杨氏双缝干涉: ①原理如图13-4-1所示。 ②明、暗条纹的条件:
解析:薄膜干涉现象的条纹与薄膜厚度有关;金属线圈缓慢 旋转薄膜厚度情况仍然是沿竖直方向自上而下逐渐变厚,所 以条纹形状不变,故D正确。
答案:D
2.在观察光的衍射实验中,观察到如图13-4-6 所示的清晰的亮暗相间的图样,根据图样判断 障碍物或孔的情况,下列说法正确的是( A.很小的不透明圆板 B.很大的中间有大圆孔的不透明挡板 C.很大的不透明圆板 D.很大的中间有小圆孔的不透明挡板 )
答案:BC
电磁场与电磁波
[想一想] 电磁波在传播过程中,每处的电场方向与磁场方向有何 关系?它们与电磁波的传播方向有何关系?
提示:垂直 垂直
[记一记] 1.电磁波的产生 (1)麦克斯韦电磁场理论: 变化的磁场产生 电场 ,变化的电场产生 磁场 。 (2)电磁场: 变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个 完整的整体, 这就是电磁场。
Δx减小,B错误;绿光波长小于红光波长,大于紫光波长, 易判定C正确,D错误。
[答案] C
对电磁场理论的认识
(1)恒定的磁场周围没有电场产生,同理,恒定的电场周围 也没有磁场产生。 (2)变化的磁场产生电场。 (3)变化的电场产生磁场。 (4)周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互联系,形成 一个不可分离的统一的场,就是电磁场。
[例2]
下列关于电磁场的说法中正确的是
(
)
A.只要空间某处有变化的电场或磁场,就会在其周围产 生电磁场,从而形成电磁波 B.任何变化的电场周围一定有磁场 C.振荡电场和振荡磁场交替产生,相互依存,形成不可 分离的统一体,即电磁场 D.电磁波的理论在先,实践证明在后
[审题指导] 分析麦克斯韦的电磁场理论时,要注意“变化”“均匀 变化”“周期性变化”这几种说法的不同。
X射线 γ射线
贯穿本领最 工业探伤、

[试一试] 2.下列说法正确的是 A.麦克斯韦证明了光的电磁说的正确性 B.红外线的显著作用是热作用,紫外线最显著的作用是 化学作用 C.X射线的穿透本领比γ射线更强 D.X射线与γ射线的产生机理不同,因此它们的频率范围 界线分明,不可能重叠 ( )
解析:麦克斯韦提出了光的电磁说,赫兹用实验证明了光的 电磁说的正确性。X射线是原子的内层电子受激发而产生 的,γ射线是原子核受激发而产生的,产生机理确实不同, 但X射线和γ射线都有一个较大的频率范围,较高频率的X射 线与较低频率的γ射线产生了重叠,其他相邻电磁波间也存 在重叠。综上所述,A、D选项不正确,B选项与事实一致, C选项与事实相反;所以只有选项B正确。
图13-4-6
解析:该图样为圆孔衍射的图样,选项D正确。
答案:D
3.下列说法正确的是 A.雨后天空中出现彩虹是阳光经云层衍射造成的
(
)
B.自然光斜射到玻璃、水面上时,反射光和折射光都是偏 振光,入射角变化时偏振的程度也有所变化 C.测量星球上某些元素发出的光波频率,然后与地球上这 些元素静止时发光的频率对照,就可以算出星球靠近或 远离我们的速度,这利用的是多普勒效应 D.“日出江花红胜火”,早晨看到的太阳是红彤彤的,这 是太阳光中波长较长的红光衍射能力强的结果
8 3 × 10 c λ1= = m=0.6 μm f1 5.0×1014
3×108 c λ2= = m=0.4 μm f2 7.5×1014 3 与题给条件Δx=0.6 μm比较可知Δx=λ1= λ2。 2 故用频率为f1的光照射双缝时,P点出现亮条纹;用频率为f2 的光照射双缝时,P点出现暗条纹。
图13-4-1 (ⅰ)单色光:形成 明暗相间 的条纹,中央为明条纹。
a.光的路程差r2-r1=kλ (k=0,1,2…),光屏上出现明条纹。
λ (2k+1) 2 (k=0,1,2…),光屏上出现暗 b.光的路程差r2-r1=
条纹。
(ⅱ)白光:光屏上出现 彩色条纹,且中央亮条纹是白色 (填 写颜色)。
[试一试] 1.如图13-4-2所示,一束白光从左侧射入肥皂薄 膜,下列说法正确的是 A.人从右侧向左看,可看到彩色条纹 B.人从左侧向右看,可看到彩色条纹 C.彩色条纹水平排列 D.彩色条纹竖直排列
图13-4-2
(
)
解析:一束白光照射到薄膜上经薄膜两个界面上反射回来的 光再相遇时产生干涉现象,这样当人从左侧向右看时,可以 看到彩色条纹,选项B正确,A错误。由于薄膜从上向下逐渐 加厚,在同一水平线上的厚度相同,故彩色条纹是水平排列 的,选项C正确,D错误。
l λ ③条纹间距公式:Δx= d 。
(2)薄膜干涉: ①相干光:光照射到透明薄膜上,从薄膜的两个 表面反射 的两列光波。 ②图样特点:同双缝干涉,同一条亮(或暗)纹对应薄膜的
厚度 相等。
③应用:增透膜 ,利用光的干涉检查平整度。
二、光的衍射 1.光的衍射 光绕过 障碍物 偏离直线传播的现象。 2.发生明显衍射的条件 只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多,甚至比光的波长
Δτ v2 1- c 。
v2 1- c 。
3.相对论的速度变换公式 u′+v u′ v 1+ 2 c 。 u= 4.相对论质量 m0 v2 1- c m= 。 5.质能方程
E=mc2 。
[试一试] 3.惯性系S中有一边长为l的正方形(如图13-4-3所示),从相 对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形 的图象是 ( )
1015
10-7
引起视觉
电磁
波谱
频率/Hz
真空中
波长/m
特性
应用
递变
规律
衍 射 能 力 减 弱 直 线 传 播 能 力 增 强
紫外线
1015~ 1017 1016~ 1019 >1019
化学效应、 - 7 10 ~ 医用消毒、 荧光效应、 ________ 10-9 防伪 灭菌消毒 10-8~ 10-11 <10-11 贯穿本领强 检查、医 用透视 医用治疗
[答案] BCD
[随堂巩固落实]
1.用如图13-4-5所示的实验装置观察光的薄膜 干涉现象。图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些 盐),图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属 线圈。将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢 旋转,观察到的现象是 ( ) 图13-4-5 A.当金属线圈旋转30° 时,干涉条纹同方向旋转30° B.当金属线圈旋转45° 时,干涉条纹同方向旋转90° C.当金属线圈旋转60° 时,干涉条纹同方向旋转30° D.干涉条纹保持不变
(
)
解析:电磁波在真空中传播速度最大,为 c=3× 108 m/s,在 c 介质中传播速度 v=n,n 为介质折射率,选项 B 错误;均匀 变化的电场或磁场,不能产生电磁波,选项 C 错误;电磁波 在均匀介质中沿直线传播,选项 D 错误。 答案:A
图13-4-3
解析:由l=l0 v2 1- c 可知沿速度方向即x方向的长度变短
了,而垂直于速度方向,即y轴上的边长不变,故C对。 答案:C
光的干涉与衍射
1.衍射与干涉的比较
两种现象 比较项目 不 同 点 条纹间距
单缝衍射 条纹宽度不等,中央 最宽
双缝干涉
条纹宽度
条纹宽度相等
各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
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