2021高考人教版物理一轮复习讲义：第15章第2讲光的波动性电磁波相对论(含解析)

光的波动性电磁波相对论主干梳理对点激活知识点1 光的干涉1.光的干涉的必要条件两列光的频率相同，相位差恒定，才可能产生稳定的干涉现象。

⑴原理如图2所示。

2.杨氏双缝干涉(2)明、暗条纹的条件①光的路程差匕一r i = _02±Uk= 0,12…)，光屏上出现明条纹。

②光的路程差r2 —门=03±2k+ 1)2(k= 0,1,2…)，光屏上出现暗条纹。

⑶相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：_04 “d九(4)干涉条纹的特点①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为05亮纹，如图3所示②白光：光屏上出现_06彩色条纹且中央亮条纹是07白色(填写颜色)，即发生色散，如图4所示。

1^6单瘟带射环总関3. 薄膜干涉(1) 原理：如图5所示薄膜厚度上薄下厚，入射光在薄膜的同一位置的来自前 后两个面的反射光 坐 路程差不同，叠加后出现明暗相间的条纹。

(2) 应用 ① 增透膜。

② 利用光的干涉检查工件平整度。

(3) 图样特点：同一条明(或暗)纹对应薄膜的_09厚度相等。

单色光照射薄膜 形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹，即薄膜干涉中的色散。

知识点•目I 光的衍射 I 1. 几种典型衍射条纹的特点(1)单缝衍射：①单色光的衍射图样为中间 _01宽且亮(填特点)的单色条纹, 两侧是02明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；单色光的波长越长，单缝 越窄，中央亮纹越宽。

如图7所示。

圏斗光:的烦堆F 卸条蛀图斤薄腕肪垢两亍囲的 "射it .貨卞「I 修1^6单瘟带射环总関tot 单臆M4mn②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。

其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光，如图8所示，这是光在衍射时的色散。

⑵圆孔衍射：如图9所示，中央是大且亮的［03圆形光斑，周围分布着明暗相间的_04不等距圆环，且越靠外，亮圆环越窄越暗。

图勺闘孔術封图I。

侧誣衍时(3)圆盘衍射(泊松亮斑)：如图10所示，当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，对于一定的波长，在适当的距离上，圆盘的阴影中心出现_05亮斑，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。

2.发生明显衍射的条件只有当障碍物的尺寸与光的波长［06相差不多，甚至比光的波长107还小的时候，衍射现象才会明显。

在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。

知识点3 光的偏振现象I1.偏振横波在91垂直于传播方向的平面上，只沿|02|某一特定的方向振动，叫做偏振。

2.自然光太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿叵3 一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光。

如图11所示。

3.偏振光在04垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。

光的偏振证明光是_05横波。

自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。

光的偏振现象并不罕见。

除了从太阳、电灯等光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光。

自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光(如图12所示)，入射角变化时偏振的程度也有变化。

知识点•日实验：用双缝干涉测光的波长1.实验目的(1)观察双缝干涉图样，掌握实验方法。

(2)测定单色光的波长。

2.实验原理相邻两条明条纹间距A x与入射光波长人双缝S1、9间距d及双缝与屏的距离I满足的关系式为：A x = + A。

d3.实验器材光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。

4.测量头的构造及使用(测条纹间距)如图13甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动，测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心，如图13乙，记下此时手轮上的读数。

*二40-1两次读数之差就表示这两条条纹间的距离。

实际测量时，要测出n个明条纹（暗纹）的间距，设为a,那么山=希。

5.实验步骤⑴如图14所示，安装仪器比毎液出片单①阳*这it花坤I ..........①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上。

②接好光源，闭合开关，使白炽灯正常发光。

调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。

③安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行。

（2）观察记录与数据处理①调节单缝与双缝间距为5〜10 cm时，观察白光的干涉条纹。

②在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。

③调节测量头，使分划板中心刻线对齐第1条明条纹的中心，记下手轮上的读数a i；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线与第n条明条纹中心对齐时，记下手轮上的读数a2,贝U相邻两条纹间的距离,la2—a i|n—1④用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离I，由公式a d z计算波长。

⑤换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间距的变化，测量相应色光的波长。

知识点•目电磁波的产生、发射、传播和接收I1.麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生1_01电场，变化的电场产生［o2磁场（如图15所示）R图152.电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个L03完整的整体, 这就是电磁场。

3.电磁波⑴产生：电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波。

⑵电磁波是横波，在空间传播［04不需要介质。

(3)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c= ［05 3.0 X108 m/s。

(4)v =入对电磁波［06同样适用。

(5)电磁波能产生反射、折射、［07干涉、偏振和衍射等现象。

(6)團赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波。

4.电磁波的发射(1)发射电磁波的条件①要有足够高的直9振荡频率:②必须是血开放电路，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。

(2)信号的调制：为了利用电磁波传递信号，就要对电磁波调制。

有上週幅和⑫调频两种调制方法。

①世调幅：使高频电磁波的［14振幅随信号的强弱而变。

②［15调频：使高频电磁波的|16|频率随信号的强弱而变。

5.电磁波的传播三种传播方式：天波、［17地波、直线传播。

6.电磁波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率匕8相同时，接收电路中产生的振荡电流也最强，这就是电谐振现象。

⑵使接收电路产生电谐振的过程叫做L20调谐，能够调谐的接收电路叫做21调谐电路⑶从经过调制的高频振荡电流中还原出调制信号的过程叫做丝解调，它是23调制的逆过程，调幅波的解调也叫做24检波。

7.电磁波的应用电视、雷达和移动电话。

知识点6||电磁波谱I1.定义将电磁波按波长从长到短排列顺序是口01无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和丫射线，形成电磁波谱。

e ---------------- H ----------- , H 呻忙曜丫谨眦t _ 彎 L *-------------- i如疸—f电论in* I 疔 ](/ in'1 in' ifl'h in1* ff\hiff1\or itf' io J io* io * io F IO'*12.电磁波谱的特性、应用知识点7 狭义相对论的基本假设’质能关系I1.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［01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匝相同的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。

2 •相对论的质速关系（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与静止时的质量m o之间有如下关系：⑵物体运动时的质量m总要_04大于静止时的质量m o。

3.爱因斯坦质能方程用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E= 05 mC。

该式表明，物体的能量与质量之间成简单的正比关系。

双基夯实一堵点疏通1 •薄膜干涉是薄膜前、后表面的反射光叠加产生的，所以要观察薄膜干涉条纹，应该从光源一侧观察。

（）2•在光学元件（透镜、棱镜）的表面涂一层薄膜，当薄膜的厚度是光在空气中波长的4时，可起到减小反射光强度、增大透射光强度的作用。

（）3•太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光。

（）4•当光照到不透明的半径很小的圆盘上时也会产生衍射现象。

（）5 •电磁波的传播需要介质。

（）6.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。

（）7 •无线电波不能发生干涉和衍射现象。

（）8.波长不同的电磁波在本质上完全相同。

（）9.真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。

（）10.若物体能量增大，则它的质量增大。

（）答案 1.V 2.x 3.V 4.V 5.x 6.X 7.x 8.V 9.x 10 V 二对点激活1 .（人教版选修3 —4 P67图改编）一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是（）A .各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同B .各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同C.各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同。