第十四章第四讲光的波动性电磁波和相对论

第4节光的波动性电磁波相对论

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．变疏
B．变密
C．不变
D．消失
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。
薄膜干涉的理解和应用 (1)形成：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。光照射到薄膜上时，在膜的前表面 AA′和后表面 BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。 (2)亮、暗条纹的判断 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＝nλ(n＝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＝(2n＋1)2λ(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹。
(×)Βιβλιοθήκη (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不同。
(×)
(9)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。
(×)
(一)逐点释解类考点——光的干涉现象
[全训题点]
(一)双缝干涉的条纹间距公式的应用
1．[多选](2017·全国卷Ⅱ)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双
(3)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，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。
(二)逐点释解类考点——光的衍射、偏振现象 [全训题点]
1．[单缝衍射的应用] [多选]抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是( ) A．这里应用的是光的衍射现象 B．这里应用的是光的干涉现象 C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细

20届高考物理一轮复习第14章第4讲光的波动性电磁波和相对论

第4讲光的波动性电磁波和相对论一、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.(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.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.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.(3)偏振光的形成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.自测1(多选)下列属于光的干涉现象的是()答案BC解析图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.二、电磁波和相对论1.电磁场、电磁波、电磁波谱(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①电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波.②电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速).③不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小.④v＝λf，f是电磁波的频率.(3)电磁波的发射①发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频).②调制方式a.调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变.b.调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变.(4)无线电波的接收①当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象.②使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路.③从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波.检波是调制的逆过程，也叫做解调.(5)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谱叫做电磁波谱.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.2.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.(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与静止时的质量m0之间有如下关系：m ＝m 01－(v c)2.②物体运动时的质量总要大于静止时的质量m 0. (3)质能关系用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 ＝mc 2. 自测2 关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( ) 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 射线波长相同答案 B解析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；手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，选项B 正确；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.自测3 关于狭义相对论的说法，不正确的是( )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答案 D命题点一光的干涉现象1.双缝干涉(1)条纹间距公式：Δx ＝ld λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大.(2)明暗条纹的判断方法：如图1所示，相干光源S 1、S 2发出的光到屏上P ′点的路程差为Δr ＝r 2－r 1.图1当Δr ＝kλ(k ＝0,1,2…)时，光屏上P ′处出现明条纹. 当Δr ＝(2k ＋1)λ2(k ＝0,1,2…)时，光屏上P ′处出现暗条纹.2.薄膜干涉(1)形成原因：如图2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.光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA ′和后表面BB ′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加.图2(2)明暗条纹的判断方法：两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr ，等于薄膜厚度的2倍. 在P 1、P 2处，Δr ＝nλ(n ＝1,2,3…)，薄膜上出现明条纹. 在Q 处，Δr ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0,1,2,3…)，薄膜上出现暗条纹.类型1 光的双缝干涉例1 如图3所示，在双缝干涉实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上的一点，已知P 点与S 1和S 2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？图3(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. 答案 (1)暗条纹 (2)亮条纹 (3)见解析解析 (1)设A 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n ＝c v ＝λ1λ2得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m ＝6×10－7 m 根据路程差Δr ＝2.1×10－6 m所以N 1＝Δr λ1＝2.1×10－6m6×10－7 m＝3.5由此可知，从S 1和S 2到P 点的路程差Δr 是波长λ1的3.5倍，所以P 点为暗条纹. (2)根据临界角与折射率的关系sin C ＝1n 得n ＝1sin 37°＝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N 2＝Δr λ3＝2.1×10－6m5.25×10－7 m＝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. 变式1 关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是( ) A.单缝的作用是获得频率相同的两相干光源 B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C.光屏上距两缝的路程差等于半个波长的整数倍处出现暗条纹D.照射到单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽答案 B解析单缝的作用是获得一束细光，故A 错误；双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源，B 正确；屏上出现暗条纹处距两缝的路程差等于半个波长的奇数倍，故C 错误；单色光的频率越高，波长越短，根据Δx ＝ld λ，知相邻条纹的间距越小，条纹越窄，故D 错误.类型2 光的薄膜干涉例2劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图4甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：图4(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.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.变疏B.变密C.不变D.消失答案 A解析如图所示，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.变式2一个半径较大的透明玻璃球体，截取其下面的一部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如图5所示，在反射光中看到的是()图5A.平行的明暗相间的直干涉条纹B.环形的明暗相间的干涉条纹C.只能看到同颜色的平行反射光D.一片黑暗答案 B命题点二光的衍射和偏振现象1.对光的衍射的理解(1)波长越长，衍射现象越明显.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.(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的. 2.单缝衍射与双缝干涉的比较3.光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的. 4.光的偏振(1)自然光与偏振光的比较(2)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. 例3 如图6所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹).在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是( )图6A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫答案 B解析双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹.双缝干涉条纹的宽度(即相邻亮、暗条纹间距)Δx＝ldλ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应于红光和蓝光.而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，2、4分别对应于紫光和黄光.综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确.例4奶粉中碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了.如图7所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间.图7(1)偏振片A的作用是_______________________________________________________.(2)偏振现象证明了光是一种________.(3)以下说法中正确的是________.A.到达O处光的强度会明显减弱B.到达O处光的强度不会明显减弱C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于αD.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α答案(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD变式3让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现()A.由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B.由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C.由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D.由大变小的三角形光斑、圆形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失答案 D解析当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑，之后随着孔继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，随着孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现明暗相间的彩色条纹，最后随孔的闭合而全部消失，故D正确.命题点三电磁波与相对论1.对麦克斯韦电磁场理论的理解2.对电磁波的理解(1)电磁波是横波.电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直，如图8所示.图8(2)电磁波与机械波的比较类型1对电磁波的理解例5(多选)(2016·全国卷Ⅱ·34(1))关于电磁波，下列说法正确的是()A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E.电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失答案 ABC解析电磁波在真空中传播速度等于光速，与频率无关，A 正确；电磁波是周期性变化的电场和磁场互相激发得到的，B 正确；电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，C 正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，D 错误；电磁振荡停止后，电磁波仍会在介质或真空中继续传播，E 错误.变式4 如图9所示，我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m 范围内，则对该无线电波的判断正确的是( )图9A.米波的频率比厘米波频率高B.和机械波一样须靠介质传播C.同光波一样会发生反射现象D.不可能产生干涉和衍射现象答案 C解析根据f ＝vλ可知，电磁波的波长越大，频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，选项A 错误；无线电波的传播不需要介质，选项B 错误；无线电波同光波一样会发生反射现象，选项C 正确；干涉和衍射是波特有的现象，故该无线电波也能发生干涉和衍射现象，选项D 错误.类型2 对狭义相对论的理解和应用例6 如图10所示，两艘飞船A 、B 沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v (v 接近光速c ).地面上的人测得它们相距为L ，则飞船A 上的人测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号，飞船A上的人测得该信号的速度为________.图10答案大于c(或光速)解析狭义相对论的两个基本原理之一就是光速不变原理，因此飞船A上的人测得信号的速度仍等于c(或光速)，以地面为参考系，在运动方向有尺缩效应现象，而B相对A是静止的，没有尺缩效应现象，则飞船A上的人测得两飞船距离应大于L.1.关于电磁波的说法中正确的是()A.只要有电场和磁场，就能产生电磁波B.电磁波会发生偏振现象，是纵波C.电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象D.紫外线的频率比红外线的频率小答案 C解析由麦克斯韦电磁场理论知，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，振荡的电场和磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波，A错误；电磁波会发生偏振现象，是横波，B错误；干涉和衍射现象是波特有的现象，电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象，C正确；紫外线的频率比红外线的频率大，D错误.2.(2019·四川省成都市调研)小朋友吹出的肥皂泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都有彩色花纹.这是下列哪种原因形成的()A.光的色散B.光的干涉C.光的直线传播D.光的衍射答案 B3.下列说法正确的是()A.雨后天空中的彩虹是由光的干涉产生的B.紫外线可杀菌消毒是因为它有较强的热效应C.红光和黄光分别通过同一双缝干涉装置，红光形成的相邻亮条纹间距大D.观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率与波源频率相同答案 C4.某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图1甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示.他改变的实验条件可能是( )图1A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源答案 B解析由Δx ＝lλd，可知减小双缝之间的距离，增大双缝到光屏之间的距离，换用波长更长的单色光源，即换用频率更低的单色光源，都可以增加条纹宽度，B 正确.5.(多选)(2018·江西师范大学附中三模)下列说法中正确的是( )A.机械波的频率等于波源的振动频率，与介质无关B.爱因斯坦狭义相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的C.光纤通信是一种以光波为传输介质的通信方式，光波按波长长短，依次可分为红外线、可见光和紫外线，但红外线和紫外线属于不可见光，它们都不可用来传输信息D.根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波E.宇宙红移现象表示宇宙正在膨胀，这可以用多普勒效应来揭示，说明我们接收到的遥远恒星发出的光比恒星实际发光频率偏小答案 ADE解析机械波的频率与波源振动的频率相同，与传播介质无关，A 正确；在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值c ，这叫做光速不变原理，B 错误；只要是光波，就能够在光导纤维中传播，不管是可见光还是不可见光，都可以用来传输信息，故C 错误；根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波，D 正确；根据多普勒效应可知，宇宙红移现象表示宇宙正在膨胀，说明我们接收到的遥远恒星发出的光比恒星实际发光频率偏小，故E 正确.6.(多选)(2018·山东省菏泽市上学期期末)关于机械波与电磁波，下列说法正确的是()A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关B.电磁波可以发生衍射现象和偏振现象C.简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大D.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度E.机械波不但能传递能量，而且能传递信息，其传播方向就是能量或信息传递的方向答案BDE解析电磁波在真空中的传播速度都等于光速，与电磁波的频率无关，故A错误；衍射现象是波特有的现象，而偏振现象是横波特有的现象，电磁波是一种横波，可以发生衍射现象和偏振现象，故B正确；在同一种均匀介质中传播时，简谐机械波的传播速度相等，故C错误；光在介质中传播，频率越高，传播速度越小，紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，故D正确；机械波沿其传播方向既能传递能量，又能传递信息，故E正确.7.(多选)(2018·山西省晋中市适应性调研)以下物理学知识的相关叙述中，正确的是()A.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偏振B.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应C.变化的电场周围一定产生变化的磁场D.狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关E.在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜答案BDE解析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，选项A错误；交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应，选项B正确；变化的电场周围一定产生磁场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，选项C错误；狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关，选项D正确；在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜，选项E正确.8.(多选)(2018·湖北省4月调研)下列说法正确的是()A.不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，与系统的固有频率无关B.游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的，说明机械波从一种介质进入另一种介质，频率并不改变C.当光从一种介质射入另一种介质时，如果入射角足够大，就会发生全反射现象D.麦克斯韦电磁场理论的主要论点是变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场E.相对论认为：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大答案ABD解析不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，与系统的固有频率无关，选项A正确；游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的，说明机械波从一种介质进入另一种介质，频率并不改变，选项B正确；只有当光从光密介质射入另一种光疏介质，而且入射角足够大时，才会发生全反射现象，选项C错误；麦克斯韦电磁场理论的主要论点是变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场，选项D正确；相对论认为：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，选项E错误.9.(多选)(2018·山西省长治、运城、大同、朔州、阳泉五地市联考)下列说法正确的是()A.日光灯是紫外线的荧光效应的应用B.单摆在做受迫振动时，它的周期等于单摆的固有周期C.机械波从一种介质进入另一种介质后，它的频率保持不变D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在E.弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变答案ACE解析日光灯是紫外线的荧光效应的应用，故A正确；单摆在做受迫振动时，它的周期等于驱动力的周期，故B错误；机械波的频率由波源决定，和介质无关，故C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D错误；弹簧振子做简谐运动时，振动系统的机械能守恒，即振动系统的势能与动能之和保持不变，故E正确.10.(多选)(2018·重庆市上学期期末抽测)下列说法正确的是()A.在双缝干涉实验中，保持入射光的频率不变，增大双缝间的距离，干涉条纹间距也增大B.日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上滤光片，可以使景象更清晰，这是利用了光的偏振原理C.我们发现竖直向上高速运动的球体，在水平方向上长度变短了D.用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这是利用紫外线的荧光效应E.太阳光经过三棱镜的两次折射，会发散成彩色光带答案BDE解析根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝ldλ可知，增大双缝间的距离d，干涉条纹间距减小，故A错误；日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上滤光片可以使景象更清晰，这是利用了光的偏振原理，故B正确；竖直向上高速运动的球体在水平方向上长度不变，沿运动方向上的长度会变短，选项C错误；用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，利用了紫外线的荧光效应，故D正确；太阳光经过三棱镜的两次折射，由于三棱镜对各种色光的折射率不同，所以折射角也就不同，那么经过两次折射就会发散成彩色光带，故E正确.11.(多选)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图2所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同.观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是()图2A.这里应用的是光的衍射现象B.这里应用的是光的干涉现象C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细答案AD解析由于是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的衍射现象，当抽制的丝变细的时候，即障碍物的尺寸变小，条纹变宽，A、D正确.。

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第4节光的波动性电磁波相对论知识点1 光的干涉1．条件两列光的频率相同，相位和振动情况都完全相同的光相遇．2．双缝干涉(1)条纹间距公式：Δx＝Ldλ,其中λ为波长，d为双缝间距，l为双缝到屏的距离．（2)薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂膜）前后两表面的反射光波相遇而形成的干涉．知识点2 光的衍射1．光发生明显衍射的条件当障碍物的尺寸跟光的波长相比相差不多，甚至比光的波长还小的时候,衍射现象才会明显．2．衍射条纹的特点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色条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹．知识点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，这种光叫自然光．如由太阳、电灯等普通光源发出的光．2．偏振光在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的光．如自然光经偏振片作用后的光．知识点4 电磁波的特点和狭义相对论1．电磁波的特点（1)电磁波是横波,电场强度E和磁感应强度B的方向都与传播方向垂直．（2）电磁波传播时不需要任何介质，在真空中传播的速度最大，c＝3×108 m/s.（3）电磁波本身是一种物质,它具有能量．(4）具有波的特征，能产生反射、折射、衍射、干涉等现象．2．相对论的简单知识（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＝错误!。

高考物理课件第十四章第4节光的波动性电磁波相对论

第4节
光的波动性电磁波相对论
1 课前回顾·基础速串 2 课堂提能·考点全通 3 课后演练·逐级过关
课前回顾·基础速串
宏观整合，微观提醒，回顾旧知短平快
知识体系·理一理
易混易错·判一判
(1)光的颜色取决于折射率。
(×)
(2)只有频率相同的两列光波才能产生干涉。
(√ )
(3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。 (×)
中央条纹最亮，两边变暗
图样相同点
干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
(2)对光的衍射的理解 ①干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和衍射现象越明显。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。 ②衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的。
10－7～10－9
化学效应、荧光效应、
灭菌消毒
医用消毒、防伪
10－8～10－
11
贯穿本领强
检查、医用透视
＜10－11
贯穿本领工业探伤、最强医用治疗
[特别提醒] (1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X 射线、γ 射线等，穿透能力较强。 (2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和 X 射线、X 射线和 γ 射线都有重叠，但它们产生的机理不同。
光绕过障碍物偏离直线传播的现象
产生条件
两束光频率相同、相位差恒定
障碍物或孔的尺寸与波长差不多或更小
典型实验
杨氏双缝实验
单缝衍射、圆孔衍射和不透明圆盘衍射

第4讲光的波动性电磁波相对论.ppt

· 随
材
堂
回扣
(3)调节各器材的高度，使光源灯丝发出的一束光，能沿自测
轴线到达光屏；
析 (4)安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5 cm
考
点 ·
～10 cm，观察白光的干涉条纹；
重难
(5)在单缝和双缝间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹
突
破，安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹；
菜单
Δτ 1－vc2.
·
教
材回扣
②长度的相对性：l＝l0 1－vc2.
析考
(3)相对论速度变换公式：u＝1u＋′u＋′c2vv.
点
· 重难突破
(4)相对论质量：m＝
1m－0 vc2.
(5)质能方程：E＝mc2.
菜单
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练考题 · 随堂自测
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【答案】 B
菜单
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固考
1.电磁波的特点
(1)电磁波是横波，电场强度E和磁感应强度B的方向都与传播方
练考
基 ·
向垂直．
题 ·
教材
(2)电磁波传播时不需要任何介质，在真空中传播的速度最大，c＝
随堂
回扣
3×108 m/s.
自测
(3)电磁波本身是一种物质，它具有能量．
菜单
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练考题 · 随堂自测
HK 新课标 ·物理
(2012·大纲版全国高考)在双缝干涉实验中，某
固同学用黄光作为入射光．为了增大干涉条纹的间距，该同练
考
考
基
题
· 学可以采用的方法有( )

高考物理总复习课件光的波动性电磁波相对论

04
光学仪器与电磁波技术应用
常见光学仪器原理及使用注意事项
显微镜
利用凸透镜成像原理，将微小物体放大。使用时需注意调整光源和焦距，以获得清晰的
像。
照相机
通过凸透镜或凹透镜的组合，将远处物体拉近并放大。使用时需调整焦距和角度，以获得清晰的视野。
望远镜
利用凸透镜成像原理，通过调整镜头焦距和光圈大小，拍摄不同远近和清晰度的照片。
偏振光的干涉
当两束偏振方向不同的相干光叠加时，会产生偏振光的干涉现象，形成特定的干涉图样。
光的波动性质总结
光的干涉和衍射现象表明光波具有叠加性和相干性。
通过研究光的波动性质，可以深入了解光的本质和特性，为光学和物理学的发展奠定基础。
01
光是一种电磁波，具有波动性质。光的干涉、衍射和偏振现象是波动性质的重要表现。
02
根据考试要求调整备考策略，如调整复习重点、加强实验技能
训练等。
及时参加模拟考试和备考讲座等活动，了解自身备考情况和不
03
足之处，及时调整备考计划。
感谢您的观看
THANKS
03
相对论基础理论与实验验证
狭义相对论基本原理
相对性原理
01
物理定律在所有惯性参照系中形式不变。
光速不变原理
02
在任何惯性参照系中，光在真空中的传播速度都是恒定的，与
光源和观察者的运动状态无关。
质能关系
03
质量和能量之间存在等效性，可以通过公式E=mc²进行转换。
广义相对论基本原理
等效原理
在局部区域内，无法区分均匀引力场和加速参照系。
相对论在物理学中的地位和影响
推动了物理学的发展
相对论揭示了时间、空间、物质和能量之间的深刻联系，为现代物理学的发展奠定了基础。

高三物理总复习优质课件光的波动性电磁波相对论

答案:(1)1 mm
m=1×10
-3
m=1 mm。
(2)若将整个装置放于水中,那么两条相邻暗条纹间的距离是多少?(水的折射率

为 ,1 Å=10

-10
m)

解析:(2)λ′= =

Å=4 500 Å

.×.×-

.×-
Δx′= λ′=
答案:(2)0.75 mm
)
A.全息照相的拍摄主要是利用了光的偏振原理
B.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹,这是光的衍射现象
C.中国古代的“小孔成像”实验,反映了光波的衍射
D.与X射线相比,紫外线更容易发生衍射现象
解析:全息照相的拍摄主要是利用了光的干涉原理,故A错误;通过手指
间的缝隙观察日光灯,可看到彩色条纹,这是光的衍射现象,故B正确;小
学效应和荧光效应比较明显。
六、相对论简介
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
速与光源、观察者间的相对运动没有关系。
2.质能关系: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
用它观察灯焰的像。这个像与直接看到的灯焰有什么不同?如果用白光做
实验,情况又会如何?
答案:灯焰的像由明暗相间的水平条纹组成。如果用白光做实验,肥皂膜
上会出现彩色水平条纹。
2.在拍摄日落水面下的景物时,应在照相机镜头前装一个偏振片,其目的是
什么?
答案:由于反射光的干扰,景物的像常常比较模糊,装上偏振片的目的是减

高考物理一轮复习144光的波动性电磁波相对论课件

选考部分
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第一页，共四十五页。
[第十四章] 波与相对论
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第二页，共四十五页。
第4讲光的波动性电磁波相对论
[基础课]
2021/12/9
第三页，共四十五页。
[考纲解读] 1.该节知识在考纲中均是Ⅰ级要求，历年全国卷考试只在光的波动性、电磁波方面有简单考查，其他没有涉及，以后估计也只在光的干涉、衍射和偏振现象等知识方面有所体现． 2. 考试主要从以下几个方面进行考查：(1)干涉、衍射的比较．(2)利用光的干涉测光的波长．(3)电磁波的产生与传播．
第十六页，共四十五页。
解析：白炽灯光包含向各方向振动的光，且各个方向振动的光的强度相等，所以旋转偏振片 P 时各方向透射光强度相同，故 A 点光的强度不变；白炽灯光经偏振片 P 后变为偏振光，当 P 旋转时，只有与 Q 的偏振方向一致时才有光透过，因此 B 点的光强有变化，选项 C 正确．
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第十八页，共四十五页。
考点 2 实验：用双缝干涉测单色光波长 [基础自通]
1．实验原理：单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)纹间距 Δx 与双缝间距 d、双缝到屏的距离 l、单色光的波长 λ 之间满足 λ＝dΔl x.
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第十九页，共四十五页。
③用刻度尺测量双缝到光屏的距离 l(d 是已知的)． ④改变双缝间的距离 d，双缝到屏的距离 l，重复测量．
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第二十二页，共四十五页。
3．数据处理 (1)条纹间距 Δx＝an2－－a11. (2)波长 λ＝dl Δx. (3)计算多组数据，求 λ 的平均值．

选修3-4 第4讲光的波动性、电磁波、相对论

现象．
频率相等，且具有恒定的相位差， 2 ．条件：两列光的 __________ 才能产生稳定的干涉现象．
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3．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动
频率相等的相干光波，屏上某点到双缝的路程差是情况总是__________ 波长的整数倍处出现亮条纹；路程差是半波长的________ 奇数倍 ________________
高考总复习 · 物理
二、光的衍射
1．光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方
向而照射到阴影区域的现象叫作光的衍射． 2．光发生明显衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比小相差不多时，光才能发光波波长 _______ ，或者跟光波波长 __________ 生明显的衍射现象．
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处出现暗条纹．相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离 Δx 与波长 λ、 l Δx＝dλ 双缝间距 d 及屏到双缝距离 l 的关系为__________ ．前后表面 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．图样中同一条亮 (或暗)条纹上所对应薄膜
相同．厚度_______
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第4讲
光的波动性、电磁波、相对论
高考总复习 · 物理
【考纲解读】1.理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现
亮暗条纹的条件；2.理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的
条件；3.知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用； 4.了解电磁波和相对论的相关知识．
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一、光的干涉 1．定义：在两列光波的叠加区域，某些区域的光被加强，出现亮纹，某些区域的光被__________ 减弱 __________ ，出现暗加强减弱纹，且__________ 和__________ 互相间隔的现象叫作光的干涉

物理空间思维一轮复习第十四章第四讲光的波动性、电磁波和相对论(1)

2 传播了距离 2L，张英俊测得的两个事件之间的时间间隔是（ 2L ②）．其中 L ( 1 u )2 D2 ③．
c
2
①②③式联立可得
0
1
u2 c2
0 ④
④式表明了张英俊测得的时间间隔和唐美美测得的时间间隔 0 的关系，由于 u 一定小于 c，式中的分母一定小于 1，因此一定大于等于 0 ．唐美美和张英俊测量的是同样的两个事件之间的间隔，但是他们两人之间的相对运动使得测量结果不同．由此得出的结论是相对运动能改变在两个事件之间的时间间隔长短，这个效应的关键是对两个观察者来说光速是相同的
(2)电磁波
①电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波．
②电磁波是物质，它的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速)．
③不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小．
④v＝λf，f 是电磁波的频率．
⑤电磁波跟所有的波一样能产生反射、折射、干涉、衍射等现象．
(4)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多的情况下，光才可以看成是沿直线传播．
3．光的干涉和衍射的异同点
①双缝干涉和单缝衍射都是波的叠加结果，干涉是有限的几束光的叠加，衍射是极多且极复杂的相干光叠加．
②干涉和衍射的图样类似，都是明暗相间的条纹．双缝干涉中各明条纹和暗条纹的宽度基本相等，各明条纹亮度基本相同；
（选学）
光的偏振 (1)完全偏振光
光是特定频率范围内的电磁波，在这种电磁波中其光作用（如引起视网膜受刺激的光化学作用）的主要是电场矢量，如图 14-4-5 中所示沿 x 方向的电场矢量引起光作用．所以，我们只关注电场矢量方向的振动．类似图 14-4-5 中，在垂直于光传播方向的平面内，如果电场矢量 E 只沿一个固定的方向振动，这种光就是一种完全偏振光．如果我们沿 z 方向看去，电场矢量就如图 14-4-6 所示，电场矢量就只沿 x 方向振动． (2)非偏振光

2020版高考物理教科版大一轮复习讲义：第十四章第4讲光的波动性电磁波和相对论

第4讲光的波动性电磁波和相对论一、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.(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.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.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.(3)偏振光的形成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.自测1(多选)下列属于光的干涉现象的是()答案BC解析图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.二、电磁波和相对论1.电磁场、电磁波、电磁波谱(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①电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波.②电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速).③不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小.④v＝λf，f是电磁波的频率.(3)电磁波的发射①发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频).②调制方式a.调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变.b.调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变.(4)无线电波的接收①当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象.②使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路.③从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波.检波是调制的逆过程，也叫做解调.(5)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谱叫做电磁波谱.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.2.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.(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与静止时的质量m0之间有如下关系：m ＝m 01－(v c)2.②物体运动时的质量总要大于静止时的质量m 0. (3)质能关系用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 ＝mc 2. 自测2 关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( ) 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 射线波长相同答案 B解析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；手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，选项B 正确；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.自测3 关于狭义相对论的说法，不正确的是( )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答案 D命题点一光的干涉现象1.双缝干涉(1)条纹间距公式：Δx ＝ld λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大.(2)明暗条纹的判断方法：如图1所示，相干光源S 1、S 2发出的光到屏上P ′点的路程差为Δr ＝r 2－r 1.图1当Δr ＝kλ(k ＝0,1,2…)时，光屏上P ′处出现明条纹. 当Δr ＝(2k ＋1)λ2(k ＝0,1,2…)时，光屏上P ′处出现暗条纹.2.薄膜干涉(1)形成原因：如图2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.光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA ′和后表面BB ′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加.图2(2)明暗条纹的判断方法：两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr ，等于薄膜厚度的2倍. 在P 1、P 2处，Δr ＝nλ(n ＝1,2,3…)，薄膜上出现明条纹. 在Q 处，Δr ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0,1,2,3…)，薄膜上出现暗条纹.类型1 光的双缝干涉例1 如图3所示，在双缝干涉实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上的一点，已知P 点与S 1和S 2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？图3(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. 答案 (1)暗条纹 (2)亮条纹 (3)见解析解析 (1)设A 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n ＝c v ＝λ1λ2得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m ＝6×10－7 m 根据路程差Δr ＝2.1×10－6 m所以N 1＝Δr λ1＝2.1×10－6m6×10－7 m＝3.5由此可知，从S 1和S 2到P 点的路程差Δr 是波长λ1的3.5倍，所以P 点为暗条纹. (2)根据临界角与折射率的关系sin C ＝1n 得n ＝1sin 37°＝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N 2＝Δr λ3＝2.1×10－6m5.25×10－7 m＝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. 变式1 关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是( ) A.单缝的作用是获得频率相同的两相干光源 B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C.光屏上距两缝的路程差等于半个波长的整数倍处出现暗条纹D.照射到单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽答案 B解析单缝的作用是获得一束细光，故A 错误；双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源，B 正确；屏上出现暗条纹处距两缝的路程差等于半个波长的奇数倍，故C 错误；单色光的频率越高，波长越短，根据Δx ＝ld λ，知相邻条纹的间距越小，条纹越窄，故D 错误.类型2 光的薄膜干涉例2劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图4甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：图4(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.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.变疏B.变密C.不变D.消失答案 A解析如图所示，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.变式2一个半径较大的透明玻璃球体，截取其下面的一部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如图5所示，在反射光中看到的是()图5A.平行的明暗相间的直干涉条纹B.环形的明暗相间的干涉条纹C.只能看到同颜色的平行反射光D.一片黑暗答案 B命题点二光的衍射和偏振现象1.对光的衍射的理解(1)波长越长，衍射现象越明显.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.(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的. 2.单缝衍射与双缝干涉的比较3.光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的. 4.光的偏振(1)自然光与偏振光的比较(2)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. 例3 如图6所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹).在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是( )图6A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫答案 B解析双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹.双缝干涉条纹的宽度(即相邻亮、暗条纹间距)Δx＝ldλ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应于红光和蓝光.而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，2、4分别对应于紫光和黄光.综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确.例4奶粉中碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了.如图7所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间.图7(1)偏振片A的作用是_______________________________________________________.(2)偏振现象证明了光是一种________.(3)以下说法中正确的是________.A.到达O处光的强度会明显减弱B.到达O处光的强度不会明显减弱C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于αD.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α答案(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD变式3让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现()A.由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B.由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C.由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D.由大变小的三角形光斑、圆形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失答案 D解析当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑，之后随着孔继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，随着孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现明暗相间的彩色条纹，最后随孔的闭合而全部消失，故D正确.命题点三电磁波与相对论1.对麦克斯韦电磁场理论的理解2.对电磁波的理解(1)电磁波是横波.电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直，如图8所示.图8(2)电磁波与机械波的比较类型1对电磁波的理解例5(多选)(2016·全国卷Ⅱ·34(1))关于电磁波，下列说法正确的是()A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E.电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失答案 ABC解析电磁波在真空中传播速度等于光速，与频率无关，A 正确；电磁波是周期性变化的电场和磁场互相激发得到的，B 正确；电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，C 正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，D 错误；电磁振荡停止后，电磁波仍会在介质或真空中继续传播，E 错误.变式4 如图9所示，我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m 范围内，则对该无线电波的判断正确的是( )图9A.米波的频率比厘米波频率高B.和机械波一样须靠介质传播C.同光波一样会发生反射现象D.不可能产生干涉和衍射现象答案 C解析根据f ＝vλ可知，电磁波的波长越大，频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，选项A 错误；无线电波的传播不需要介质，选项B 错误；无线电波同光波一样会发生反射现象，选项C 正确；干涉和衍射是波特有的现象，故该无线电波也能发生干涉和衍射现象，选项D 错误.类型2 对狭义相对论的理解和应用例6 如图10所示，两艘飞船A 、B 沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v (v 接近光速c ).地面上的人测得它们相距为L ，则飞船A 上的人测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号，飞船A上的人测得该信号的速度为________.图10答案大于c(或光速)解析狭义相对论的两个基本原理之一就是光速不变原理，因此飞船A上的人测得信号的速度仍等于c(或光速)，以地面为参考系，在运动方向有尺缩效应现象，而B相对A是静止的，没有尺缩效应现象，则飞船A上的人测得两飞船距离应大于L.1.关于电磁波的说法中正确的是()A.只要有电场和磁场，就能产生电磁波B.电磁波会发生偏振现象，是纵波C.电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象D.紫外线的频率比红外线的频率小答案 C解析由麦克斯韦电磁场理论知，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，振荡的电场和磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波，A错误；电磁波会发生偏振现象，是横波，B错误；干涉和衍射现象是波特有的现象，电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象，C正确；紫外线的频率比红外线的频率大，D错误.2.(2019·四川省成都市调研)小朋友吹出的肥皂泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都有彩色花纹.这是下列哪种原因形成的()A.光的色散B.光的干涉C.光的直线传播D.光的衍射答案 B3.下列说法正确的是()A.雨后天空中的彩虹是由光的干涉产生的B.紫外线可杀菌消毒是因为它有较强的热效应C.红光和黄光分别通过同一双缝干涉装置，红光形成的相邻亮条纹间距大D.观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率与波源频率相同答案 C4.某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图1甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示.他改变的实验条件可能是( )图1A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源答案 B解析由Δx ＝lλd，可知减小双缝之间的距离，增大双缝到光屏之间的距离，换用波长更长的单色光源，即换用频率更低的单色光源，都可以增加条纹宽度，B 正确.5.(多选)(2018·江西师范大学附中三模)下列说法中正确的是( )A.机械波的频率等于波源的振动频率，与介质无关B.爱因斯坦狭义相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的C.光纤通信是一种以光波为传输介质的通信方式，光波按波长长短，依次可分为红外线、可见光和紫外线，但红外线和紫外线属于不可见光，它们都不可用来传输信息D.根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波E.宇宙红移现象表示宇宙正在膨胀，这可以用多普勒效应来揭示，说明我们接收到的遥远恒星发出的光比恒星实际发光频率偏小答案 ADE解析机械波的频率与波源振动的频率相同，与传播介质无关，A 正确；在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值c ，这叫做光速不变原理，B 错误；只要是光波，就能够在光导纤维中传播，不管是可见光还是不可见光，都可以用来传输信息，故C 错误；根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波，D 正确；根据多普勒效应可知，宇宙红移现象表示宇宙正在膨胀，说明我们接收到的遥远恒星发出的光比恒星实际发光频率偏小，故E 正确.6.(多选)(2018·山东省菏泽市上学期期末)关于机械波与电磁波，下列说法正确的是()A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关B.电磁波可以发生衍射现象和偏振现象C.简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大D.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度E.机械波不但能传递能量，而且能传递信息，其传播方向就是能量或信息传递的方向答案BDE解析电磁波在真空中的传播速度都等于光速，与电磁波的频率无关，故A错误；衍射现象是波特有的现象，而偏振现象是横波特有的现象，电磁波是一种横波，可以发生衍射现象和偏振现象，故B正确；在同一种均匀介质中传播时，简谐机械波的传播速度相等，故C错误；光在介质中传播，频率越高，传播速度越小，紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，故D正确；机械波沿其传播方向既能传递能量，又能传递信息，故E正确.7.(多选)(2018·山西省晋中市适应性调研)以下物理学知识的相关叙述中，正确的是()A.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偏振B.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应C.变化的电场周围一定产生变化的磁场D.狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关E.在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜答案BDE解析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，选项A错误；交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应，选项B正确；变化的电场周围一定产生磁场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，选项C错误；狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关，选项D正确；在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜，选项E正确.8.(多选)(2018·湖北省4月调研)下列说法正确的是()A.不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，与系统的固有频率无关B.游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的，说明机械波从一种介质进入另一种介质，频率并不改变C.当光从一种介质射入另一种介质时，如果入射角足够大，就会发生全反射现象D.麦克斯韦电磁场理论的主要论点是变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场E.相对论认为：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大答案ABD解析不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，与系统的固有频率无关，选项A正确；游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的，说明机械波从一种介质进入另一种介质，频率并不改变，选项B正确；只有当光从光密介质射入另一种光疏介质，而且入射角足够大时，才会发生全反射现象，选项C错误；麦克斯韦电磁场理论的主要论点是变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场，选项D正确；相对论认为：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，选项E错误.9.(多选)(2018·山西省长治、运城、大同、朔州、阳泉五地市联考)下列说法正确的是()A.日光灯是紫外线的荧光效应的应用B.单摆在做受迫振动时，它的周期等于单摆的固有周期C.机械波从一种介质进入另一种介质后，它的频率保持不变D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在E.弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变答案ACE解析日光灯是紫外线的荧光效应的应用，故A正确；单摆在做受迫振动时，它的周期等于驱动力的周期，故B错误；机械波的频率由波源决定，和介质无关，故C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D错误；弹簧振子做简谐运动时，振动系统的机械能守恒，即振动系统的势能与动能之和保持不变，故E正确.10.(多选)(2018·重庆市上学期期末抽测)下列说法正确的是()A.在双缝干涉实验中，保持入射光的频率不变，增大双缝间的距离，干涉条纹间距也增大B.日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上滤光片，可以使景象更清晰，这是利用了光的偏振原理C.我们发现竖直向上高速运动的球体，在水平方向上长度变短了D.用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这是利用紫外线的荧光效应E.太阳光经过三棱镜的两次折射，会发散成彩色光带答案BDE解析根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝ldλ可知，增大双缝间的距离d，干涉条纹间距减小，故A错误；日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上滤光片可以使景象更清晰，这是利用了光的偏振原理，故B正确；竖直向上高速运动的球体在水平方向上长度不变，沿运动方向上的长度会变短，选项C错误；用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，利用了紫外线的荧光效应，故D正确；太阳光经过三棱镜的两次折射，由于三棱镜对各种色光的折射率不同，所以折射角也就不同，那么经过两次折射就会发散成彩色光带，故E正确.11.(多选)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图2所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同.观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是()图2A.这里应用的是光的衍射现象B.这里应用的是光的干涉现象C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细答案AD解析由于是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的衍射现象，当抽制的丝变细的时候，即障碍物的尺寸变小，条纹变宽，A、D正确.。

第4讲光的波动性电磁波相对论

第4讲光的波动性电磁波相对论第一章光的波动性光是一种电磁波，它具有波动性。

早期的光学中，人们认为光是一种粒子，直到19世纪时，经过波动理论和实验，人们逐渐意识到光的波动性。

光的波长和频率是它波动特征的表现，这种特殊的波动特征使得光能在空气、水、玻璃等媒介中传播。

第二章电磁波电磁波是由电场和磁场相互作用产生的波动。

当电子在某一方向上振动时，周围便会形成电场，并且在垂直方向上产生磁场。

这样，电磁波就在空间中传播。

第三章相对论相对论是20世纪爱因斯坦提出的物理学理论。

它描绘了质量、能量、时间和空间之间的相互关系。

相对论的基本原则是相对性原理，即任何物理定律在所有惯性参考系中都是相同的。

这一原则提出后，引起了人们对空间和时间的理解的深刻思考。

第四章光的相对论相对论揭示了质量、能量、时间和空间的相互关系，同时它也揭示了光的波动性。

在相对论中，光的速度被认为是不变的。

这是因为不论在哪个参照系中，光的速度都是相同的，并且是一个定值，即光速。

这种特殊的速度让光在空间和时间上产生了一些奇妙的效应，如时间膨胀和长度收缩等。

第五章光的波粒二象性光既有波动性，也有粒子性。

这种二象性表现在静止的粒子（光子）和传播的波动（电磁波）之间的转化。

在相对论中，光的波动特征受到粒子运动速度的影响，因此光的波动特性受到了一定程度的限制。

这种限制使得光的波动特性变得更加复杂，增加了人们对光的理解的挑战。

总结光的波动特性和电磁波密不可分，光的波动性使得光能够在不同媒介中传播，而相对论则揭示了光的速度不变。

光的波粒二象性，更是让我们对光的本质有了更深刻的认识。

总之，光是一个充满着神奇和未知的物理现象，它的研究将一直是科学家和爱好者探索的方向。