高中物理【光的波动性 电磁波 相对论】一轮复习

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4．关于狭义相对论，下列说法中不正确的是( D ) A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 B．狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于 c，与光源的运 动无关 C．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系 D．狭义相对论在任何情况下都适用 解析：选 D．狭义相对论只在非引力场条件下成立，而广义相对论在任何情况下都 适用，D 项1．麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生_电__场___，变化的电场能够在周围空间产生__磁__场__． 2．电磁波及其传播 (1)_电__磁__场___在空间由近及远的传播，形成电磁波．电磁波是横波． (2)电磁波的传播不需要__介__质__，在真空中不同频率的电磁波传播速度都等于光 速．但在同一介质中，不同频率的电磁波传播速度是不同的，频率越高，波速越小(可联 系 v＝nc理解记忆)． (3)波速公式：v＝__λ_f ___，f 是电磁波的频率．
A．洒水车喷出的水珠在阳光照耀下出现的彩色现象 B．小孩儿吹出的肥皂泡在阳光照耀下出现的彩色现象 C．雨后天晴马路上油膜在阳光照耀下出现的彩色现象 D．用游标卡尺两测量爪的狭缝观察日光灯的灯光出现的彩色现象 解析：选 BC．A 属于光的色散现象；B、C 属于光的薄膜干涉现象；D 属于光的单 缝衍射现象．
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(3)明暗条纹的判断方法 ①在 P1、P2 处，两个表面反射回来的两列光波的路程差 Δr 等于波长的整数倍，即 Δr＝kλ(k＝1，2，3，…)，薄膜上出现亮条纹． ②在 Q 处，两列反射回来的光波的路程差 Δr 等于半波长的奇数倍，即 Δr＝(2k＋1)2λ (k＝0，1，2，3，…)，薄膜上出现暗条纹． ③用白光进行实验时薄膜上出现水平彩色条纹．
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(4)薄膜干涉的应用 干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射， 如果被检平面是平整光滑的，会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检平面不 平整，则干涉条纹发生弯曲．
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如图所示，在双缝干涉实验中，S1 和 S2 为双缝，P 是光屏上的一点，已知 P 点与 S1 和 S2 距离之差为 2.1×10－6 m，今分别用 A、B 两种单色光在空气中做双缝干 涉实验，问 P 点是亮条纹还是暗条纹？
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解析：选 AD．波长越长的光越容易发生衍射现象，故越容易绕过障碍物，所以 A 正确；白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种折射现象，所以 B 错误；红光由 空气进入水中，频率不变，故颜色不变，传播速度减小，故波长变短，所以 C 错误；用 透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，即薄膜干涉，所以 D 正 确．
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3．光的偏振 (1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿_一__切__方__向___振动的光，而且沿着各个方向 振动的光波的强度都相同． (2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个__特__定__的方向振动的光．
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(3)偏振光的两种形成方式 ①让自然光通过__偏__振__片__形成偏振光． ②让自然光在两种介质的界面发生反射和_折__射___，反射光和折射光可以成为部分偏 振光或完全偏振光． (4)光的偏振现象说明光是一种横波． (5)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯 眩光等．
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3．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( B ) A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波 C．太阳光中的可见光和医院“B 超”中的超声波传播速度相同 D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的 X 射线波长相同 解析：选 B．电磁波和声波都能传递信息，比如人们之间的语言交流，选项 A 错误； 太阳光中的可见光属于电磁波，而“B 超”中的超声波属于机械波，它们的传播速度不 同，选项 C 错误；遥控器发出的红外线波长比 X 射线波长大得多，选项 D 错误；手机 在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，选项 B 正确．
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三、相对论 1．狭义相对论的两个基本假设 (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，光速和光源、 观测者间的相对运动没有关系．
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2．质速关系 (1)物体的质量随物体速度的增加而_增__大___，物体以速度 v 运动时的质量 m 与静止
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解析：(1)设 A 光在空气中波长为 λ1，在介质中波长为 λ2， 由 n＝vc＝λλ12得 λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m 根据路程差 Δx＝2.1×10－6 m 所以 N1＝Δλ1x＝26.1××1100－－76mm＝3.5 由此可知，从 S1 和 S2 到 P 点的路程差 Δx 是波长 λ1 的 3.5 倍，所以 P 点为暗条纹．
(2)若光程差 δ 是半波长的奇数倍，即 δ＝(2n＋1)2λ(n＝0，1，2，3，…)，P 点将出 现暗条纹．
(3)屏上到双缝 S1、S2 距离相等的点即为加强点，故双缝干涉中央条纹为亮条纹．
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2．薄膜干涉 (1)如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．
(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面 AA′和后表面 BB′分别反射出来，形成两列频 率相同的光波，并且叠加．
2．圆孔衍射和圆盘衍射图样最明显的区别在于中心的亮斑，前者的较大，后者的 很小且有阴影包围．
3．只有横波才能发生偏振现象． 4．不同的电磁波有不同的特性，产生机理也不同，但可能具有相同的频率．
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一、易混易错判断 1．光的颜色由光的频率决定．( √ ) 2．只有频率相同的两列光波才有可能产生稳定的干涉．( √ ) 3．在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光．( × ) 4．阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的．( × )
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(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照 射时，中央为__白__色__亮__条纹，其余为_彩__色___条纹．
(4)条纹间距：Δx＝dl λ，其中 l 是双缝到光屏的距离，d 是双缝间的距离，λ 是入射 光波的波长．
2．光的衍射 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__还__小__的时候，衍射现象才会明显．
解析：选 BC．图 A 属于单缝衍射，图 B 属于薄膜干涉，图 C 属于薄膜干涉，图 D 属于白光的色散，故属于光的干涉现象的是 B、C．
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2．(多选)以下说法中正确的是( AD ) A．对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去 B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象 C．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变 D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
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现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上
往下观察到的干涉条纹( A )
A．变疏
B．变密
C．不变
D．消失
解析：选 A．如图所示，若抽去一张纸片，则三角截面空气层的倾角变小，则干涉
条纹变疏，A 正确．
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3．(对生活中常见光现象的认识)(多选)在五彩缤纷的大自然中，我们常常会见到一 些彩色光的现象，下列现象中属于光的干涉的是( BC )
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3．电磁波的发射与接收 (1) 发 射 电 磁 波 需 要 开 放 的 高 频 振 荡 电 路 ， 并 对 电 磁 波 根 据 信 号 的 强 弱 进 行 _调__制___(两种方式：调幅、调频)． (2)接收电磁波需要能够产生电谐振的调谐电路，再把信号从高频电流中_解__调___出 来．调幅波的解调也叫__检__波__． 4．电磁波谱 按照电磁波的_频__率___或__波__长__的大小顺序把它们排列成的谱．按波长由长到短排列 的电磁波谱为：无线电波、红外线、_可__见__光___、紫外线、X 射线、γ 射线．
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C 关键 能力 突破
考点一 光的干涉现象
师生互动
1．双缝干涉明、暗条纹的确定
双缝干涉实验中，光屏上某点到相干光源 S1、S2 的路程之差为光程差，记为 δ.如图 所示．
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(1)若光程差 δ 是波长 λ 的整倍数，即 δ＝nλ(n＝0，1，2，3，…)，P 点将出现亮条 纹．
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第 2 讲 光的波动性 电磁波 相对论
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C 必备 知识 落实
一、光的干涉、衍射和偏振 1．光的干涉 (1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互_加__强___，出现亮条纹，某些区域相 互_减__弱___，出现暗条纹，且_加__强__区__域___和_减__弱__区__域___相互间隔的现象． (2)条件：两束光的频率_相__同___、相位差恒定．
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(2)根据临界角与折射率的关系 sin C＝n1得 n＝sin137°＝53 由此可知，B 光在空气中波长 λ3 为 λ3＝nλ 介＝53×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m 所以 N2＝Δλ3x＝52.2.15××1100－－67mm＝4 可见，用 B 光做光源，P 点为亮条纹． (3)光屏上仍出现明暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗． 答案：(1)暗条纹 (2)亮条纹 (3)见解析
(1)已知 A 光在折射率为 n＝1.5 的介质中波长为 4×10－7 m； (2)已知 B 光在某种介质中波长为 3.15×10－7 m，当 B 光从这种介质射向空气时，临 界角为 37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)； (3)若用 A 光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象．