2018版高考复习12.4《光的波动性、电磁波、相对论》教学案
高三物理一轮复习第十四章 第二讲光的波动性 电磁波 相对论学案
第十四章第二讲光的波动性电磁波相对论课标要求1.观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件。
知道其生产生活中的应用。
2.通过实验，了解激光的特性，能举例说明激光技术在生产生活中的应用。
3.通过实验，了解电磁波，知道电磁场的物质性。
了解电磁波的应用及其带来的影响。
4.了解相对论的时空观，知道质能关系的意义。
了解相对论与量子论对人类认识的影响。
5.知道光是一种电磁波。
知道光的能量是不连续的。
初步了解微观世界的量子化特征。
必备知识自主梳理1.光的干涉定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现条纹，某些区域相互减弱，出现条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象.2.发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长，甚至比光的波长的时候，衍射现象才会明显.3.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.4.电磁场在空间由近及远的传播，形成.电磁波的传播不需要，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度(都等于光速).5.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.关键能力考点突破考点一光的干涉现象例1（2020•山东）双缝干涉实验装置的截面图如图所示。
光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。
光源S发出的波长为λ的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为△t．玻璃片厚度为10λ，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。
以下判断正确的是（）A．△t＝B．△t＝C．△t＝D．△t＝例2劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，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：(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.消失要点总结：电势能大小的四种判断方法（这里要删掉）双缝干涉(1)条纹间距公式：Δx＝ldλ，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：光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1.考点二光的衍射和偏振现象例3如图所示的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()A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫例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.(1)偏振片A的作用是_________________________________________________________.(2)偏振现象证明了光是一种________.(3)(多选)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要点总结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.考点三电磁波与相对论例5（2020•北京）随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。
高三年级物理一轮复习,第十二章第四节,《光的波动性 , 电磁波 ,相对论》课件
[针对训练] 1．(多选)(2016· 长沙模拟)英国物理学家 托马斯· 杨巧妙地解决了相干光源问 题，第一次在实验室观察到了光的 干涉现象。图 1244 为实验装置简 图，M 为竖直线状光源，N 和 O 均
图 1244
为有狭缝的遮光屏，P 为像屏。现有四种刻有不同狭缝的 遮光屏，实验时正确的选择是 ( )
(4)薄膜干涉的应用 干涉法检查平面如图 1243 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，我们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。
图 1243
2．光的干涉和衍射的比较 (1)干涉和衍射的比较
干涉 现象
衍射
在光重叠区域出现 光绕过障碍物偏离直线 加强或减弱的现象 传播的现象
解析
)
图 1245
3．(2015· 全国卷Ⅰ)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激 光照射同一双缝， 在双缝后的屏幕上， 红光的干涉条纹间距 Δx1 与绿光的干涉条纹间距 Δx2 相比，Δx1________Δx2(填 “>”“＝”或“<”)。若实验中红光的波长为 630 nm，双缝与 屏幕的距离为 1.00 m，测得第 1 条到第 6 条亮条纹中心间 的距离为 10.5 mm，则双缝之间的距离为_______mm。
(3)薄膜干涉 ①如图 1242 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。
图 1242 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。
③原理分析 单色光 a．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＝n λ(n＝1,2,3…)，薄膜上出 现亮条纹。 b． 在 Q 处， 两列反射回来的光波的路程差 Δr 等于半波 λ 长的奇数倍，即 Δr＝(2n＋1)2(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出现暗 条纹。 白光：薄膜上出现水平彩色条纹。
2018年高考物理大一轮复习学案课件：第14章-第4节光的波动性、电磁波、相对论 精品
的紫外线减弱．
(2)路程差(大小等于薄膜厚度 d 的 2 倍)应等于光在薄膜中的
波长 λ′的整数倍，即 2d＝Nλ′(N＝1,2，…)，因此，膜的厚度至
少
是
紫
外线
在
膜
中
波长
的
1 2
，
紫外
线
在
真
空中
的
波
长
是
λ＝
c v
≈3.7×10－7 m．在膜中的波长是 λ′＝nλ≈2.47×10－7 m，故膜的 厚度至少是 1.23×10－7 m.
五、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． 2．时间和空间的相对性 “同时”的相对性：同时是 相对 的，与参考系的运动有关．
[自我诊断] 1．判断正误 (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．( ×)
主干回顾 夯基固源 考点透析 题组冲关
课时规范训练
第4节 光的波动性、电磁波、相对论
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 ，出现暗纹，且 加强和 减弱 互相间隔的现 象叫做光的干涉现象． 2．条件 两列光的 频率相等 ，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的 干涉现象．
(5)自然光是偏振光．( × ) (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不同．( × ) (9)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的．( × )
2018版高考物理一轮总复习课件：16-2电磁波 光的波动性 相对论 精品
3．衍射图样 (1)单缝衍射 ①单色光：明暗相间的不等距条纹，中央亮纹最宽最亮，两侧条纹具有_对__称__ 性． ②白光：中间为宽且亮的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹，最靠近中央的 是紫光，远离中央的是红光． (2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环，圆环面积远远超过孔的直线照明的面 积． (3)圆盘衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑，称为__泊__松__亮斑(证实波 动性)．
例 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 【解析】 单缝的作用是获得一束细光，故 A 错误；双缝的作用是将一束光分
3
抓易错点 亲身体会 击破薄弱环节
易错点 1
光的干涉中明暗条纹产生的条件
例 1 (多选)在双缝干涉实验中，双缝到光屏上的P点的距离之差Δx＝0.6 μm，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，则P 点出现明、暗条纹的情况是( )
A．用频率f1的单色光照射时，出现明条纹 B．用频率f2的单色光照射时，出现暗条纹 C．用频率f2的单色光照射时，出现明条纹 D．用频率f1的单色光照射时，出现暗条纹
即时突破 判断正误．
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．太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光．( √ ) 3．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．( √ ) 4．颜色不同的光可以发生干涉现象．( × ) 5．只有频率相同的两列光波才能产生干涉．( √ ) 6．在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光．( × ) 7．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．( × ) 8．自然光是偏振光．( × )
高考物理一轮复习 光的波动性 电磁波 相对论简介教学案
光的波动性电磁波相对论简介一．考点整理基本概念1．光的干涉和衍射内容干涉衍射现象在光重叠区域出现加强或减弱现象光障碍物偏离直线传播的现象产生条件两束光频率、相位差恒定障碍物或孔尺寸与波长差不多或小得多典型实验杨氏双缝干涉实验单缝衍射、圆孔衍射、不透明圆盘衍射图样特点不同点条纹宽度条纹宽度条纹宽度不等，最宽条纹间距各相邻条纹间距各相邻条纹间距不等亮度情况清晰条纹，亮度基本中央条纹，两边相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2．薄膜干涉：①相干光来自于薄膜的前、后表面（或上、下表面）反射回来的两列光；②薄膜干涉的应用：增透膜；检查工件的平整度，如图所示．3．自然光和偏振光自然光（非偏振光）偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过偏振片后的光光的振动方向在于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向光振动的强度在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向4．激光的特点及应用：⑴激光的好、好，可以精确测距．⑵激光的单色性好、相干性好，可以像无线电波一样进行调制，用来传递信息；还可以用来全息照相．⑶激光的亮度高，可以利用激光切割、焊接，医学上用激光做“光刀”来切开皮肤；进行激光核聚变．5．麦克斯韦电磁场理论：的磁场能够在周围空间产生电场，的电场能够在周围空间产生磁场．6．电磁场：变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场．7．电磁波：电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波．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是相同的（都等于光速）．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．v = λf，f是电磁波的频率．8．电磁波谱：电磁波谱特性应用真空中波长/m 频率/Hz 递变规律无线电波波动性强，易发生衍射无线电技术>10－3<3×1011波长减小频率增大红外线热效应红外线遥感10－3～10－71011～1015可见光引起视觉照明、摄影10－71015紫外线化学效应、荧光效应、能杀菌医用消毒、防伪10－7～10－91015～1017X射线贯穿性强检查、医用透视10－8～10－111016～1019γ射线贯穿本领最强工业探伤、医用治疗<10－11>10199．狭义相对论：⑴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的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系．⑵狭义相对论时空观与经典时空观：经典时空观认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间是没有联系的，而相对论认为空间和时间与物质有关．经典时空观是相对论在低速运动时的特例．⑶“同时”的相对性：在经典物理学上，如果两个事件在一个参考系中认为是同时的，在另一个参考系中一定也是同时的，而根据爱因斯坦的两个假设，同时是的．⑷长度的相对性：经典物理学认为，一条杆的长度不会因为观察者与杆做相对运动而不同．如果与杆相对静止的人认为杆长l0，与杆相对运动的人认为杆长是l，则两者之间关系为l= _______，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．⑸相对论质能关系：爱因斯坦质能方程E = ．二．思考与练习思维启动1．如图是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏．用绿光从左边照射单缝S 时，可在光屏P上观察到干涉条纹．下列说法正确的是（）A．减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大C．将绿光换为红光，干涉条纹间的距离减小D．将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大2．激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是（）A．激光是纵波 B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同C．两束频率不同的激光能产生干涉现象 D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离3．下列关于电磁波的说法正确的是（）A．电磁波必须依赖介质传播 B．电磁波可以发生衍射现象C．电磁波不会发生偏振现象 D．电磁波无法携带信息传播4．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中（）A．真空中光速不变 B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变 D．物体的能量与质量成正比三．考点分类探讨典型问题〖考点1〗光的干涉现象【例1】如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7 m．则在这里出现的应是________（选填“明条纹”或“暗条纹”）．现改用波长为6.30×10－7 m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________（选填“变宽”、变窄或“不变”）【变式跟踪1】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、S2距离之差为2.1×10－6 m，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？⑴已知A光在折射率为n = 1.5的介质中波长为4×10－7m；⑵已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°；⑶若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象〖考点2〗光的偏振和衍射【例2】如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P 和Q ，A 点位于P 、Q 之间，B点位于Q 右侧．旋转偏振片P ，A 、B 两点光的强度变化情况是 （ ） A ．A 、B 均不变 B ．A 、B 均有变化 C ．A 不变，B 有变化 D ．A 有变化，B 不变【变式跟踪2】在单缝衍射实验中，下列说法正确的是 （ ）A ．其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B ．其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C ．其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D ．其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽 〖考点3〗电磁场和电磁波【例3】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【变式跟踪3】关于电磁波，下列说法正确的是 （ ）A ．雷达是用X 光来测定物体位置的设备B ．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调C ．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D ．均匀变化的电场可以产生恒定的磁场 〖考点4〗狭义相对论的简单应用【例4】如图所示，强强乘坐速度为0.9 c （c 为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c ，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为________（填写选项前的字母） A ．0.4c B ．0.5c C ．0.9c D ．1.0c【变式跟踪4】 在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的 （ ）① 一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速；② 质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变；③ 惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的时钟走得慢些．A ．①③是正确的B ．①②是正确的C ．①②③是正确的D ．②③是正确的 四．考题再练 高考试题1．【2013·上海】某半导体激光器发射波长为1.5×10-6m ，功率为5.0×10-3W 的连续激光．已知可见光波长的数量级为10-7m ，普朗克常量h = 6.63×10-34J·s，该激光器发出的 （ ）A ．是紫外线B ．是红外线C ．光子能量约为1.3×10-18JD ．光子数约为每秒3.8×1016个 【预测1】电磁波与机械波相比较有 （ ）A ．电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质B ．电磁波在任何介质中的传播速率都相同，机械波在同一介质中的传播速率相同C ．电磁波与机械波都不能产生干涉现象D ．电磁波与机械波都能产生衍射现象 2．【2013·江苏】如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的______也相等A ．速度B ．动能C ．动量D ．总能量【预测2】光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是 （ ）A ．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B ．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C ．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰D ．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹 五．课堂演练 自我提升1．用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图（a ）是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b ）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是 （ ） A ．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30° B ．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90° C ．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30° D ．干涉条纹保持原来状态不变2．电磁波与声波比较 （ ） A ．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质 B ．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大 C ．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大D ．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频率无关3．双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S 后、投射到具有双缝的挡板上，双缝S 1和S 2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹，屏上O 点距双缝S 1和S 2的距离相等，P 点是距O 点最近的第一条亮条纹．如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O 点及其上方的干涉条纹的情况是 （ ） A ．O 点是红光的暗条纹 B ．O 点不是蓝光的亮条纹C ．红光的第一条亮条纹在P 点的上方D ．蓝光的第一条亮条纹在P 点的上方4．如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A 、B 和C .假想有一列车沿AC 方向以接近光速行驶，当铁塔B 发出一个闪光，列车上的观测者测得A 、C 两铁塔被照亮的顺序是 （ ） A ．同时被照亮 B ．A 先被照亮 C ．C 先被照亮 D ．无法判断5．如图所示，A 、B 两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图A 是光的________（选填“干涉”或“衍射”）图样．由此可以判断出图A 所对应的圆孔的孔径________（选填“大于”或“小于”）图B 所对应的圆孔的孔径．6．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，实验装置如图所示．⑴ 下列说法哪一个是错误的________ A ．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B ．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C ．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n 条亮纹间的距离a ，求出相邻两条亮纹间距Δx =a /(n –1)⑵ 测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为________mm. 7．⑴列举下列三种电磁波的一种应用：红外线_______________________________________________________ 紫外线_______________________________________________________ X 射线_______________________________________________________⑵ 某居住地A 位于某山脉的一边，山脉的另一边P处建有一无线电波发射站，如图所示．该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 MHz的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为3×108m/s ，请回答． ① 发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A 处的？② 若两种波的接收效果不同，请说明哪一种波的接收效果更好？为什么？ 参考答案：一．考点整理 基本概念1．绕过 相同 相等 中央 相等 相等 最亮 变暗 2．反射3．垂直 相同 4．平行度 方向性 5．变化 变化9．相同 相同 运动状态 相对性 20)(1cv l 小 mc 2二．思考与练习 思维启动 1．B ；由双缝干涉条纹间距公式Δx = (L /d )λ可知，减小双缝间的距离d ，干涉条纹间的距离Δx 增大，A 错误；增大双缝到屏的距离L ，干涉条纹间的距离增大，B 正确；将绿光换为红光，入射光的波长增大，干涉条纹间的距离应增大，C 错误；将绿光换为紫光，入射光的波长变短，干涉条纹间的距离应减小，D 错误．2．D ；电磁波是横波，A 项错；光在不同介质中传播速度不同，波长也不同，B 项错；相干光的条件是频率相同，C 项错，D 项正确．3．B ；根据电磁波的产生机理及传播特性可知，电磁波的传播不需要介质，选项A 错误；干涉、衍射是所有波都具有的共同特性，选项B 正确；由于电磁波是横波，故能发生偏振现象，选项C 错误；电磁波能够携带图象、声音等信息进行传播，选项D 错误． 4．A三．考点分类探讨 典型问题 例1答案：暗条纹 变宽解析：因为 7.95×10－7/5.30×10－7= 1.5，即半波长的奇数倍，所以出现暗条纹．根据条纹间距公式 Δx = (L /d )λ，当单色光的波长变长时，条纹间距变宽． 变式1 答案：⑴ 暗条纹 ⑵ 亮条纹 ⑶ 见解析解析：⑴ 设A 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n = λ1/λ2，得λ1 = n λ2 = 1.5×4×10－7m = 6×10－7m ，根据路程差Δr = 2.1×10－6m ，所以N 1 = Δr /λ1 = 3.5，由此可知，从S 1和S 2到P 点的路程差是波长λ1的3.5倍，所以P 点为暗条纹．⑵ 根据临界角与折射率的关系sin C = 1/n 得n = 1/sin 37° = 5/3，由此可知，B 光在空气中波长λ3为：λ3 = n λ介 = 5.25×10－7m ，由路程差Δr 和波长λ的关系N 2 =Δr /λ3 = 4，可见，用B 光做光源，P 点为亮条纹．⑶ 若让A 光和B 光分别照射S 1和S 2，这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时在光屏上只能观察到亮光．例2 C ；白炽灯光包含各方向的光，且各个方向的光强度相等，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 后为偏振光，当Q 旋转时，只有与P 的偏振方向一致时才有光透过Q ，因此B 点的光强有变化，选项C 正确． 变式2 ACD ；当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越大，黄光波长大于绿光波长，所以条纹间距变窄，A 、C 正确；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距也会变宽，B 错误；当光的波长一定，单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，D 正确．例3 A ；变化的磁场就能产生电场，A 正确．若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，C 错．光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断B 错．D 选项中没强调是“均匀”介质，若介质密度不均匀会发生折射，故D 错．变式3 D ；雷达是利用微波来定位的，A 项错误；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，B 项错误；钞票是利用紫外线的荧光作用，C 项错误；均匀变化的电场可以产生恒定的磁场，D 项正确． 例4 D ；根据光速不变原理可知：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故D 正确． 变式4 C ；由爱因斯坦狭义相对论可知，①②③说法均对，故正确答案为C ． 四．考题再练 高考试题 1．BD 预测1 AD ；电磁波传播不需要介质，且在不同介质中，传播速度不同，即v = c /n ；故A 正确、B 错误；电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象，故C 错、D 正确． 2．C预测2 D ；由光的偏振现象的知识可知A 、B 、C 均反映了光的偏振特性，只有D 选项是利用手指间的狭缝去观察光的衍射现象，故选D ． 五．课堂演练 自我提升1．D ；金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，A 、B 、C 错误，D 正确．2．ABC ；可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析，选项A 、B 均与事实相符，所以A 、B 项正确；根据λ = v /f ，电磁波速度变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以选项C 正确；电磁波在介质中的速度与介质有关，也与频率有关，所以选项D 错误．3．C ；O 点处光程差为零，对于任何光都是振动加强点，均匀亮条纹，故A 、B 错；红光的波长较长，蓝光的波长较短，根据Δx = (l /d )λ可知，C 正确．4． C ；因列车沿AC 方向接近光速行驶，根据“同时”的相对性，即前边的事件先发生，后边的事件后发生可知C 先被照亮，C 对． 5．答案：衍射 小于解析：A 中出现明暗相间的条纹，B 中出现圆形亮斑．只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时，才能发生明显的衍射现象．图A 是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10－7m 数量级上，所以图A 对应的圆孔的孔径比图B 所对应的圆孔的孔径小．图B 的形成可以用光的直线传播解释．6．答案：⑴ A ⑵ 1.970 mm解析：⑴ 放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故A 项错误． ⑵ 按读数规则，读出示数为：1.5 mm + 47.0×0.01 mm = 1.970 mm.7．⑴ 红外线主要是热作用，如红外线烤箱；紫外线有荧光和杀菌作用，如验钞机，消毒；X 射线主要是穿透作用，如X 射线透视．⑵ ① 无线电波绕过山脉到达A 处，发生了衍射现象．② 频率为400 kHz 的中波接收效果更好，因为它的波长长，衍射现象更明显．。
新课标2018版高考物理一轮复习第十三章波与相对论第1讲机械振动教案201709202163
第十三章波与相对论【研透全国卷】在新课标全国卷中，对本部分知识的考查是在选考题中出现.从近几年的高考试题来看，主要考查简谐运动的图象、波动图象以及波的传播规律等；另外对光学知识的考查主要以折射定律、全反射等为主.预测在2018年高考中，对本部分内容的考查仍将以图象为主，考查振动和波动问题；并以光的折射和全反射为重点考查光学知识.第1讲机械振动(实验：用单摆测定重力加速度)知识点一简谐运动1.定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向的回复力作用下的振动.2.平衡位置：物体在振动过程中为零的位置.3.回复力(1)定义：使物体返回到的力.(2)方向：总是指向.(3)来源：属于力，可以是某一个力，也可以是几个力的或某个力的.4.简谐运动的两种模型弹力重力原长2πLg弹性势能重力势能知识点二简谐运动的公式和图象1.简谐运动的表达式(1)动力学表达式：F＝，其中“－”表示回复力与位移的方向相反.(2)运动学表达式：x＝，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢，ωt＋φ代表简谐运动的相位，φ叫做.2.简谐运动的图象(1)从开始计时，函数表达式为x＝A sin ωt，图象如图甲所示.②从处开始计时，函数表达式为x＝A cos ωt，图象如图乙所示.答案：1.(1)－kx(2)A sin (ωt＋φ) 初相 2.(1)平衡位置(2)最大位移知识点三受迫振动和共振1.受迫振动系统在作用下的振动.做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率) .2.共振做受迫振动的物体，它的驱动力的频率与固有频率越接近，其振幅就越大，当二者时，振幅达到最大，这就是共振现象.共振曲线如图所示.答案：1.驱动力驱动力无关 2.相等(1)简谐运动是匀变速运动.( )(2)周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量.( )(3)振幅等于振子运动轨迹的长度.( )(4)简谐运动的回复力可以是恒力.( )(5)弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为零、动能最大.( )(6)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动.( )(7)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关.( )(8)简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹.( )答案：(1) (2)√(3) (4) (5)√(6) (7)√(8)简谐运动的角频率与周期公式推导简谐运动的运动方程及速度、加速度的瞬时表达式分别为： 振动方程：x ＝A cos (ωt ＋φ)速度表达式：v ＝x ′＝－ωA sin (ωt ＋φ) 加速度表达式：a ＝v ′＝－ω2A cos (ωt ＋φ) 又根据牛顿第二定律a ＝F m和回复力F ＝－kx 得ω＝k m ，T ＝2πω＝2πmk.考点一 简谐运动的特征1.动力学特征：F ＝－kx ，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k 是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数.2.运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比且方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时x 、F 、a 、E p 均增大，v 、E k 均减小，靠近平衡位置时则相反.3.运动的周期性特征：相隔T 或nT 的两个时刻，振子处于同一位置且振动状态相同.4.对称性特征 (1)相隔T 2或2n ＋12T (n 为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反.(2)如图所示，振子经过关于平衡位置O 对称的两点P 、P ′(OP ＝OP ′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等.(3)振子由P 到O 所用时间等于由O 到P ′所用时间，即t PO ＝t OP ′. (4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP 段)所用时间相等，即t OP ＝t PO .5.能量特征：振动的能量包括动能E k 和势能E p ，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒.考向1 描述简谐运动的物理量[典例1] 如图所示，弹簧振子在BC 间振动，O 为平衡位置，BO ＝OC ＝5 cm ，若振子从B 到C 的运动时间是1 s ，则下列说法中正确的是( )A.振子从B 经O 到C 完成一次全振动B.振动周期是1 s ，振幅是10 cmC.经过两次全振动，振子通过的路程是20 cmD.从B 开始经过3 s ，振子通过的路程是30 cm[解析] 振子从B →O →C 仅完成了半次全振动，所以周期T ＝2×1 s＝2 s ，振幅A ＝BO ＝5 cm.振子在一次全振动中通过的路程为4A ＝20 cm ，所以两次全振动中通过的路程为 40 cm ，3 s 的时间为1.5T ，所以振子通过的路程为30 cm.[答案] D考向2 简谐运动的对称性和周期性[典例2] (多选)弹簧振子做简谐运动，O 为平衡位置，当它经过点O 时开始计时，经过0.3 s ，第一次到达点M ，再经过0.2 s 第二次到达点M ，则弹簧振子的周期为( )A.0.53 sB.1.4 sC.1.6 sD.3 s[解析] 如图甲所示，设O 为平衡位置，OB (OC )代表振幅，振子从O →C 所需时间为T4.因为简谐运动具有对称性，所以振子从M →C 所用时间和从C →M 所用时间相等，故T4＝0.3 s ＋0.2 s2＝0.4 s ，解得T ＝1.6 s.如图乙所示，若振子一开始从平衡位置向点B 运动，设点M ′与点M 关于点O 对称，则振子从点M ′经过点B 到点M ′所用的时间与振子从点M 经过点C 到点M 所需时间相等，即0.2 s.振子从点O 到点M ′和从点M ′到点O 及从点O 到点M 所需时间相等，为0.3 s －0.2 s 3＝130 s ，故周期为T ＝⎝⎛⎭⎪⎫0.5＋130 s ＝1630 s≈0.53 s.[答案] AC分析简谐运动的技巧(1)分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小，反之，则产生相反的变化.另外，各矢量均在其值为零时改变方向.(2)分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性.考点简谐运动的公式和图象1.对简谐运动图象的认识(1)简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线，如图所示.(2)图象反映的是位移随时间的变化规律，随时间的增加而延伸，图象不代表质点运动的轨迹.2.图象信息(1)由图象可以得出质点做简谐运动的振幅、周期和频率.(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移.(3)可以确定某时刻质点回复力、加速度的方向：因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向t轴.(4)确定某时刻质点速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，下一时刻位移如增加，振动质点的速度方向就是远离t轴；下一时刻位移如减小，振动质点的速度方向就是指向t轴.(5)比较不同时刻回复力、加速度的大小.(6)比较不同时刻质点的动能、势能的大小.考向1 简谐运动公式的应用[典例3] (多选)如图所示，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动.以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y＝0.1sin (2.5πt) m.t＝0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t＝0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度.取重力加速度g＝10 m/s2.以下判断正确的是( )A.h＝1.7 mB.简谐运动的周期是0.8 sC.0.6 s内物块运动的路程为0.2 mD.t＝0.4 s时，物块与小球运动方向相反[问题探究] (1)小物块做简谐运动的振幅是多少？周期为多少？(2)在0.6 s 内，小物块的位移是多少？路程是多少？ [提示] (1)A ＝0.1 m T ＝0.8 s (2)x ＝－0.1 m s ＝0.3 m[解析] 由物块简谐运动的表达式y ＝0.1sin (2.5πt ) m 知，ω＝2.5π，T ＝2πω＝2π2.5πs ＝0.8 s ，选项B 正确；t ＝0.6 s 时，y ＝－0.1 m ，对小球：h ＋|y |＝12gt 2，解得h ＝1.7 m ，选项A 正确；物块0.6 s 内运动的路程为0.3 m ，t ＝0.4 s 时，物块经过平衡位置向下运动，与小球运动方向相同，故选项C 、D 错误.[答案] AB[变式1] (多选)某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x ＝A sin π4t ，则质点( )A.第1 s 末与第3 s 末的位移相同B.第1 s 末与第3 s 末的速度相同C.3 s 末至5 s 末的位移方向都相同D.3 s 末至5 s 末的速度方向都相同 答案：AD 解析：因为ω＝π4，所以T ＝2πω＝8 s ，作出简谐运动的图象如图所示.所以1 s 末和3 s 末的位移相同，但速度方向相反，A 正确，B 错误；3 s 末和5 s 末位移方向相反，C 项错误；根据简谐运动的对称性可知D 项正确.考向2 简谐运动图象的应用[典例4] (2017·广东深圳一调)(多选)一个质点经过平衡位置O ，在A 、B 间做简谐运动，如图(a)所示，它的振动图象如图(b)所示，设向右为正方向，下列说法正确的是( )图(a) 图(b) A.OB ＝5 cmB.第0.2 s 末质点的速度方向是A →OC.第0.4 s 末质点的加速度方向是A →OD.第0.7 s 末时质点位置在O 点与A 点之间E.在4 s内完成5次全振动[解析] 由图(b)可知振幅为5 cm，则OB＝OA＝5 cm，A项正确；由图可知0～0.2 s内质点从B向O运动，第0.2 s末质点的速度方向是B→O，B项错误；由图可知第0.4 s末质点运动到A点处，则此时质点的加速度方向是A→O，C项正确；由图可知第0.7 s末时质点位置在O与B之间，D项错误；由图(b)可知周期T＝0.8 s，则在4 s内完成全振动的次数为4 s0.8 s＝5，E项正确.[答案] ACE[变式2] (多选)如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象.已知甲、乙两个振子质量相等.则( )A.甲、乙两振子的振幅之比为2∶1B.甲、乙两振子的频率之比为1∶2C.前2 s内甲、乙两振子的加速度均为正值D.第2 s末甲的速度最大，乙的加速度最大答案：AD 解析：根据甲、乙两个振子做简谐运动的图象可知，两振子的振幅A甲＝2 cm，A乙＝1 cm，甲、乙两振子的振幅之比为2∶1，选项A正确；甲振子的周期为4 s，频率为0.25 Hz，乙振子的周期为8 s，频率为0.125 Hz，甲、乙两振子的频率之比为2∶1，选项B错误；前2 s内，甲的加速度为负值，乙的加速度为正值，选项C错误；第2 s末甲通过平衡位置，速度最大，乙在最大位移处加速度最大，选项D正确.对简谐运动的进一步理解(1)简谐运动的图象不是振动质点的轨迹，它表示的是振动物体的位移随时间变化的规律.(2)因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向t轴.(3)速度方向可以通过下一个时刻位移的变化来判定：下一个时刻位移如果增加，振动质点的速度方向就远离t轴；下一个时刻的位移如果减小，振动质点的速度方向就指向t轴.考点受迫振动和共振1.自由振动、受迫振动和共振的关系比较(1)共振曲线：如图所示，横坐标为驱动力频率f ，纵坐标为振幅A .它直观地反映了驱动力频率对某振动系统受迫振动振幅的影响，由图可知，f 与f 0越接近，振幅A 越大；当f ＝f 0时，振幅A 最大.(2)受迫振动中系统能量的转化：受迫振动系统机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换.考向1 对受迫振动及共振条件的理解[典例5] (2017·江西重点中学联考)(多选)如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动.开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2 Hz.现匀速转动摇把，转速为240 r/min.则( )A.当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5 sB.当振子稳定振动时，它的振动频率是4 HzC.当转速增大时，弹簧振子的振幅增大D.当转速减小时，弹簧振子的振幅增大E.振幅增大的过程中，外界对弹簧振子做正功[解析] 摇把匀速转动的频率f ＝n ＝24060 Hz ＝4 Hz ，周期T ＝1f ＝0.25 s ，当振子稳定振动时，它的振动周期及频率均与驱动力的周期及频率相等，A 错误，B 正确.当转速减小时，其频率将更接近振子的固有频率2 Hz ，弹簧振子的振幅将增大，C 错误，D 正确.外界对弹簧振子做正功，系统机械能增大，振幅增大，故E 正确. [答案] BDE考向2 共振曲线的应用[典例6] (多选)一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A 与驱动力频率f 的关系)如图所示，则下列说法正确的是( )A.此单摆的固有周期约为2 sB.此单摆的摆长约为1 mC.若摆长增大，单摆的固有频率增大D.若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动[解析] 由共振曲线可知，单摆固有频率为 0.5 Hz ，所以固有周期为2 s ，根据周期公式T ＝2πLg 可计算摆长约为 1 m.摆长增大，由T ＝2πLg可知，周期变大，频率变小，共振曲线的峰将向左移动.[答案] AB1.无论发生共振与否，受迫振动的频率都等于驱动力的频率，但只有发生共振现象时振幅才能达到最大.2.受迫振动系统中的能量转化不再只有系统内部动能和势能的转化，还有驱动力对系统做正功补偿系统因克服阻力而损失的机械能.考点实验：用单摆测定重力加速度1.实验原理：由单摆的周期公式T ＝2πl g ，可得出g ＝4π2Tl ，测出单摆的摆长l 和振动周期T ，就可求出当地的重力加速度g .2.实验步骤(1)做单摆：取约1 m 长的细丝线穿过带中心孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自然下垂，如图所示.(2)测摆长：用毫米刻度尺量出摆线长L (精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D ，则单摆的摆长l ＝L ＋D2.(3)测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5°)，然后释放小球，记下单摆摆动30～50次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期.(4)改变摆长，重做几次实验.3.数据处理(1)公式法：g ＝4π2T2l .(2)图象法：画l T 2图象. 4.注意事项(1)选用1 m 左右的细线.(2)悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证顶点固定. (3)小球在同一竖直面内摆动，且摆角小于10°.(4)选择在摆球摆到平衡位置处开始计时，并数准全振动的次数.(5)小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长l ′，用游标卡尺测量小球的直径，然后算出摆球的半径r ，则摆长l ＝l ′＋r .考向1 对实验原理与操作的考查甲[典例7] 根据单摆周期公式T ＝2πl g，可以通过实验测量当地的重力加速度.如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆.乙(1)用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为 mm. (2)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有 . a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些 b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的c.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度d.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔Δt 即为单摆周期Te.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间Δt ，则单摆周期T ＝Δt50[解析] (1)按照游标卡尺的读数原则得小钢球直径为18 mm ＋6×0.1 mm＝18.6 mm.(2)单摆的构成条件：细线质量要小，弹性要小；球要选体积小、密度大的；偏角不超过5°，故a 、b 正确，c 错误.为了减小测量误差，要从摆球摆过平衡位置时计时，且需测量多次全振动所用时间，然后计算出一次全振动所用的时间，故d 错误，e 正确.[答案] (1)18.6 (2)abe考向2 对数据处理和误差分析的考查 [典例8] 某同学利用单摆测量重力加速度.(1)为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是 . A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球 B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线 C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动 D.摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大(2)如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1 m 的单摆.实验时，由于仅有量程为20 cm 、精度为1 mm 的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T 1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T 2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL .用上述测量结果，写出重力加速度的表达式 g ＝ .[解析] (1)应选用密度较大且直径较小的摆球，A 错.在摆动中要尽力保证摆长不变，故应选用不易伸长的细线，B 对.摆动中要避免单摆成为圆锥摆，摆球要在同一竖直面内摆动，C 对.摆动中摆角要控制在5°以内，所以D 错.(2)设两次摆动时单摆的摆长分别为L 1和L 2，则T 1＝2πL 1g ，T 2＝2πL 2g ，则ΔL ＝g 4π2(T 21－T 22)，因此，g ＝4π2ΔL T 21－T 22.[答案] (1)BC (2)4π2ΔLT 21－T 221.[描述简谐运动的物理量]关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，下列说法中正确的是( )A.位移减小时，加速度减小，速度也减小B.位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同C.物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同D.物体向负方向运动时，加速度方向与速度方向相同；向正方向运动时，加速度方向与速度方向相反答案：C 解析：位移减小时，加速度减小，速度增大，A 错误；位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向有时相同，有时相反，B 、D 错误，C 正确.2.[简谐运动的图象](多选)甲、乙两弹簧振子的振动图象如图所示，则可知( )A.两弹簧振子完全相同B.两弹簧振子所受回复力最大值之比F 甲∶F 乙＝2∶1C.振子甲速度为零时，振子乙速度最大D.振子的振动频率之比f 甲∶f 乙＝1∶2答案：CD 解析：从图象中可以看出，两弹簧振子周期之比T 甲∶T 乙＝2∶1，得频率之比f 甲∶f 乙＝1∶2，D 选项正确.弹簧振子的周期与振子质量、弹簧劲度系数k 有关，周期不同，说明两弹簧振子不同，A 错误.由于弹簧的劲度系数k 不一定相同，所以两振子所受回复力(F ＝－kx )的最大值之比F 甲∶F 乙不一定为2∶1，所以B 错误.对简谐运动进行分析可知，在振子达到平衡位置时位移为零，速度最大；在振子到达最大位移处时，速度为零，从图象中可以看出，在振子甲到达最大位移处时，振子乙恰好到达平衡位置，所以C 正确.3.[简谐运动](多选)如图所示，一质点为x 轴上以O 为平衡位置做简谐运动，其振幅为8 cm ，周期为4 s ，t ＝0时物体在x ＝4 cm 处，向x 轴负方向运动，则( )A.质点在t ＝1.0 s 时所处的位置为x ＝＋4 3 cmB.质点在t ＝1.0 s 时所处的位置为x ＝－4 3 cmC.由起始位置运动到x ＝－4 cm 处所需最短时间为23 sD.由起始位置运动到x ＝－4 cm 处所需最短时间为16s答案：BC 解析：由题意可知，质点振动的角速度ω＝2πT ＝π2 rad/s ，因t ＝0时，x ＝4 cm ，所以质点的振动方程为x ＝8sin π2t ＋5π6 cm ，当t ＝1 s 时，x ＝8sin 4π3 cm ＝－4 3cm ，B 正确.当x ＝－4 cm 时，sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2t ＋5π6＝－12，t 的最小值为23 s ，C 正确.4.[简谐运动的公式和图象](多选)一个质点以O 为中心做简谐运动，位移随时间变化的图象如图所示.a 、b 、c 、d 表示质点在不同时刻的相应位置，且b 、d 关于平衡位置对称，则下列说法中正确的是( )A.质点做简谐运动的方程为x ＝A sin π4tB.质点在位置b 与位置d 时速度大小相同，方向不同C.质点从位置a 到c 和从位置b 到d 所用时间相等D.质点从位置a 到b 和从b 到c 的平均速度相等答案：AC 解析：由题给的质点位移随时间变化的图象可知，振幅为A ，周期T ＝8 s ，质点简谐运动的方程为x ＝A sin 2πT t ＝A sin π4t ，选项A 正确；根据对称性可知质点在位置b与位置d 时速度相同，选项B 错误；质点从位置a 到c 与从位置b 到d 所用时间均为2 s ，选项C 正确；质点从位置a 到b 和从b 到c 的时间都为1 s ，时间相等，位移不等，所以平均速度不相等，选项D 错误.5.[受迫振动、共振](多选)铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击.由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动.普通钢轨长为12.6 m ，列车固有振动周期为0.315 s.下列说法正确的是( )A.列车的危险速率为40 m/sB.列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象C.列车过桥需要减速，是为了防止桥梁发生共振现象D.列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的E.增加钢轨的长度有利于列车高速运行答案：ACE 解析：列车在钢轨上运动时，受钢轨对它的冲击力作用做受迫振动，当列车固有振动频率等于钢轨对它的冲击力的频率时，列车振动的振幅最大，因v ＝l t ＝12.6 m0.315 s＝40m/s ，故A 对；列车过桥做减速运动，是为了使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，防止桥发生共振现象，而不是防止列车发生共振现象，B 错、C 对；增加钢轨的长度有利于列车高速运行，E 对.6.[用单摆测定重力加速度]某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作：(1)用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示，可读出摆球的直径为 cm.把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长L .(2)用秒表测量单摆的周期.当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n ＝1，单摆每经过最低点记一次数，当数到n ＝60时秒表的示数如图乙所示，该单摆的周期是T ＝ s(结果保留三位有效数字).(3)测量出多组周期T 、摆长L 的数值后，画出T 2L 图线如图丙，此图线斜率的物理意义是( )A.gB.1g C.4π2g D.g4π2(4)在(3)中，描点时若误将摆线长当作摆长，那么画出的直线将不通过原点，由图线斜率得到的重力加速度与原来相比，其大小( )A.偏大B.偏小C.不变D.都有可能答案：(1)2.06 (2)2.28 (3)C (4)C解析：(1)摆球的直径为d ＝20 mm ＋6×110mm ＝20.6 mm ＝2.06 cm.(2)秒表的读数为t ＝60 s ＋7.4 s ＝67.4 s ，根据题意t ＝60－12T ＝592T ，所以周期T ＝2t59＝2.28 s.(3)根据单摆的周期公式T ＝2πL g ，可得T 2L ＝4π2g＝k (常数)，所以选项C 正确. (4)因为T 2L ＝4π2g ＝k (常数)，所以ΔT 2ΔL ＝4π2g ＝k ，若误将摆线长当作摆长，画出的直线将不通过原点，但图线的斜率仍然满足T 21－T 22L 1－L 2＝4π2g＝k ，所以由图线的斜率得到的重力加速度不变.。
新课标2018版高考物理一轮复习第十三章波与相对论第4讲光的波动性教案201709202160
第4讲 光的波动性(实验：用双缝干涉测量光的波长)知识点一 光的干涉1.定义：两列 、 、 相同的光波相叠加，某些区域出现振动加强，某些区域出现振动减弱，并且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象.2.双缝干涉(1)现象：单色光干涉时观察到明暗相间的条纹；白光缝干涉的现象为中央是 条纹，两边是 条纹.(2)亮、暗条纹的判断：Δx ＝n λ(n ＝0,1,2，…)，即到双缝的距离差为波长的 倍的点出现亮条纹；Δx ＝n λ＋12λ(n ＝0,1,2，…)，即到双缝的距离差为半波长 倍的点出现暗条纹.3.薄膜干涉光照射到薄膜上时，薄膜 表面反射的两列光相叠加，发生干涉现象.若入射光为单色光，可形成明暗相间的干涉条纹；若入射光为白光，可形成彩色的干涉条纹.答案：1.频率 相位 振动方向 2.(1)白色 彩色 (2)整数 奇数 3.前、后 知识点二 光的衍射1.定义：光离开直线路径绕到障碍物 的现象叫光的衍射，衍射产生的明暗条纹或光环叫衍射图样.2.发生明显衍射的条件只有当障碍物的 跟光的波长相比差不多，甚至比光的波长还 的时候，衍射现象才会明显.3.衍射图样(1)单缝衍射①单色光：明暗相间的不等距条纹，中央条纹最宽最亮，两侧条纹具有 性. ②白光：中间为宽且亮的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹，最靠近中央的是紫光，远离中央的是红光.(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑，称为 亮斑(证实波动性). 答案：1.阴影里 2.尺寸 小 3.(1)对称 (3)泊松知识点三 光的偏振1.偏振现象横波只沿某一 振动，称为波的偏振现象.2.自然光若光源发出的光，包含着垂直于光传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的 都相同，这种光叫自然光.3.偏振光在垂直于光传播方向的平面上，只沿一个 振动的光，叫偏振光.例如：自然光通过偏振片后，就得到了偏振光.见示意图.答案：1.特定方向 2.强度 3.特定方向(1)横波、纵波都能发生偏振现象.( )(2)当振动情况完全相同的两个光源与屏上某点的距离之差等于0时，出现亮条纹.( )(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.( )(5)阳光在水面的反射光是偏振光.( )答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√考点 光的干涉及衍射1.单缝衍射与双缝干涉的比较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.考向1 双缝干涉的分析与计算[典例1] (2015·新课标全国卷Ⅰ)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx 1与绿光的干涉条纹间距Δx 2相比，Δx 1 (填“>”“＝”或“<”)Δx 2.若实验中红光的波长为630 nm ，双缝与屏幕的距离为1.00 m ，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为 10.5 mm ，则双缝之间的距离为 mm.[解析] 由公式Δx ＝L d λ可知，Δx 1>Δx 2.相邻亮条纹之间的距离为Δx ＝10.55mm ＝2.1 mm ，双缝间的距离d ＝L λΔx，代入数据得d ＝0.300 mm. [答案] > 0.300考向2 薄膜干涉的分析[典例2] 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，在一块平板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：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻两条明条纹所对应的薄膜厚度恒定，现若在图甲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( )甲(侧视图) 乙A.变疏B.变密C.不变D.消失 [解析] 撤去一张纸后劈形空气的薄膜的劈度减缓，相同水平距离上，劈度厚度变化减小，以致波程变化减小，条纹变宽，条纹数量变少(变疏)，故A 正确.[答案] A考向3 光的干涉图样与衍射图样的比较[典例3] (2017·福建龙岩调研)如图所示，a 、b 、c 、d 四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样.分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )A.a 、b 是光的干涉图样B.c 、d 是光的干涉图样C.形成a 图样的光的波长比形成b 图样光的波长短D.形成c 图样的光的波长比形成d 图样光的波长短[解析] 干涉条纹是等距离的条纹，因此，a 、b 图是干涉图样，c 、d 图是衍射图样，故A 项正确，B 项错误；由公式Δx ＝l dλ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以a 图样的光的波长比b 图样的光的波长长，故C 项错误；c 图样的光的波长比d 图样的光的波长长，故D 项错误.[答案] A区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹的宽度相同；而单缝衍射的条纹，中央条纹最宽，两侧的条纹逐渐变窄.(2)根据条纹的间距区分：双缝干涉条纹的间距是相等的，而单缝衍射的条纹越向两侧条纹间距越窄.(3)根据条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍射条纹中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗. 考点 光的偏振现象1.偏振光的产生方式(1)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器.第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器.(2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直.2.偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的偏振现象说明了光波是横波.(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等.考向1 偏振现象的理解[典例4] 如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P 和Q ，A 点位于P 、Q 之间，B 点位于Q 右侧.旋转偏振片P ，A 、B 两点光的强度变化情况是( )A.A、B均不变B.A、B均有变化C.A不变，B有变化D.A有变化，B不变[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.[答案] C考向2 偏振现象的应用[典例5] 假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体.以下措施中可行的是( )A.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向也是竖直的C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向也是斜向右上45°[解析] 首先，司机要能够看清自己车灯发出的经过对面物体反射回来的光线，所以他自己车灯的偏振片的透振方向和前窗玻璃的透振方向一定要平行；其次，他不能看到对面车灯发出的强光，所以对面车灯玻璃的透振方向与他自己车窗玻璃的透振方向一定要垂直，满足上述要求的只有D.[答案] D1.光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波，光的偏振现象说明光波是横波.2.偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特征，即存在一个偏振方向，只让平行于该方向振动的光通过，其他振动方向的光被吸收了.3.偏振现象在生活中非常普遍，并不是只有自然光通过偏振片后才变为偏振光，生活中除光源直接发出的光外，我们看到的绝大部分光都是偏振光.4.当偏振光入射到偏振片上时，如果偏振方向与透振方向既不平行也不垂直，仍会有部分光透过偏振片.考点实验：用双缝干涉测量光的波长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＝d Δx l. 2.实验步骤(1)观察干涉条纹①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上.如图所示.②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光.③调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏.④安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5～10 cm ，这时，可观察白光的干涉条纹.⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.(2)测定单色光的波长①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹.②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a 1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a 2，将该条纹记为第n 条亮纹.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.3.数据处理(1)条纹间距Δx ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪a 2－a 1n －1. (2)波长λ＝d lΔx .(3)计算多组数据，求λ的平均值.4.注意事项(1)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当.(2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近.(3)调节的基本依据是：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节.[典例6] 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图1)，并选用缝间距d ＝0.2 mm 的双缝屏.从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L ＝700 mm.然后，接通电源使光源正常工作.图1图2 图3 (1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度.某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图2(a)所示，图2(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图2(b)中游标尺上的读数x 1＝1.16 mm ；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图3(a)所示，此时图3(b)中游标卡尺上的读数x 2＝ .(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx ＝ mm ；这种色光的波长λ＝ nm.[解析] (1)由游标卡尺的读数规则可知x 2＝15.0 mm ＋1×0.02 mm＝15.02 mm ；(2)图2(a)中暗纹与图3(a)中暗纹间的间隔为6个，故Δx ＝x 2－x 16＝15.02－1.166 mm ＝2.31 mm ；由Δx ＝L λd 可知λ＝d Δx L ＝0.20×2.31700 mm ＝6.6×102 nm.[答案] (1)15.02 mm (2)2.31 6.6×1021.[双缝干涉](多选)英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室观察到了光的干涉现象.下图为实验装置简图，M 为竖直线状光源，N 和O 均为有狭缝的遮光屏，P 为像屏.现有四种刻有不同狭缝的遮光屏，实验时正确的选择是( )A.N 应选用遮光屏1B.N 应选用遮光屏3C.O 应选用遮光屏2D.O 应选用遮光屏4答案：AC 解析：根据双缝干涉的原理可知，N 应选用单缝遮光屏1，O 应选用双缝光屏2，故A 、C 正确.2.[薄膜干涉]在研究材料A 的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A 的上表面是一光滑平面，在A 的上方放一个透明的平行板B ，B 与A 上表面平行，在它们之间形成一个厚度均匀的空气膜.现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A 缓慢加热，在B 上方观察到B 板的亮度发生周期性变化.当温度为t 1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t 2时，亮度再一次回到最亮，则( )A.出现最亮时，B 上表面反射光与A 上表面反射光叠加后加强B.出现最亮时，B 下表面反射光与A 上表面反射光叠加后相抵消C.温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ4D.温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ2答案：D 解析：该装置利用B 下表面反射光与A 上表面反射光发生干涉的原理，若最亮，说明干涉加强，加强时路程差Δx ＝n λ(n ＝0,1,2，…)，由于t 1和t 2两温度为连续变化，且出现两次最亮，所以两次路程差为一个波长，t 1到t 2过程中，A 的高度应增加半个波长.故选项D 正确.3.[光的衍射](多选)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化( )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，表明抽制的丝变细答案：AD 解析：本题为光的衍射现象在工业生产中的实际应用，考查光的衍射现象，若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小，衍射现象较明显，通过观察屏上条纹的变化情况，从而监测抽制的丝的情况，故选AD.4.[光的偏振]光的偏振现象说明光是横波.下列现象中不能反映光的偏振特性的是( )A.一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B.一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C.日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹答案：D 解析：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，选项A 、B 反映了光的偏振特性，C 是偏振现象的应用，D 是光的衍射现象.5.[用双缝干涉测单色光的波长]如图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S 1与S 2的间距B.减小双缝屏到光屏的距离C.将绿光换为红光D.将绿光换为紫光答案：C 解析：由双缝干涉条纹间距公式Δx ＝l dλ可知，要增大相邻条纹间距，可以增大双缝到屏的距离，减小双缝间距，选用波长更长的单色光，因此C 正确.第5讲 电磁波 相对论简介知识点一 麦克斯韦理论、电磁场、电磁波1.麦克斯韦电磁场理论变化的磁场产生 ，变化的电场产生 .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 ，这就是电磁场.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 介质.(2)真空中电磁波的速度为 m/s.(3)v ＝λf 对电磁波 .4.电磁波的发射(1)发射条件：足够高的振荡频率和 电路.(2)调制分类： 和 .5.电磁波的接收(1)调谐：使接收电路产生 的过程.(2)解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程.6.电磁波谱无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线等合起来构成了范围广阔的电磁波谱，如图所示.答案：1.电场 磁场 2.完整的整体 3.(1)不需要 (2)3×108 (3)同样适用 4.(1)开放 (2)调幅 调频 5.(1)电谐振知识点二 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 .(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 ，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系.2.相对论质速关系(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 0之间有如下关系：m ＝ .(2)物体运动时的质量m 总要 静止时的质量m 0.3.相对论质能关系用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 ＝ . 答案：1.(1)相同的 (2)相同的 2.(1)m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2(2)大于 (3)mc 2(1)电磁波的传播需要介质.( )(2)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场.( )(3)电谐振就是电磁振荡中的“共振”.()(4)无线电波不能发生干涉和衍射现象.( )(5)波长不同的电磁波在本质上完全相同.( )(6)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的.( )(7)若物体能量增大，则它的质量增大.( )答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×(7)√考点对电磁场理论和电磁波的理解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E、磁场B、传播方向v三者两两垂直，如图所示.(2)电磁波与机械波不同，机械波在介质中传播的速度与介质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关.考向1 对麦克斯韦电磁场理论的理解[典例1] (多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )[解析] 均匀变化的电场产生稳定的磁场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场.[答案] BD考向2 对电磁波的理解[典例2] (2016·新课标全国卷Ⅰ)(多选)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[解析] 电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s ，与电磁波的频率无关，A 项正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又产生周期性变化的电场，它们相互激发向周围传播，就形成了电磁波，B 项正确；电磁波是横波，因此其电场强度和磁感应强度均与传播方向垂直，C 项正确；光是电磁波，利用光纤对光的全反射可以传播信息，D 项错误；波源的电磁振荡停止后，已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，E 项错误.[答案] ABC考向3 电磁波与机械波的比较[典例3] (多选)电磁波与声波比较，下列说法中正确的是( )A.电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B.由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大C.由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大D.电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定的，与频率无关[解析] A 、B 均与事实相符，所以A 、B 正确.根据λ＝c f，电磁波速度变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以C 正确.电磁波在介质中的速度与介质有关，也与频率有关，在同一种介质中，频率越大，波速越小，所以D 错误.[答案] ABC对电磁波的理解(1)电磁波的传播不需要介质，并不是在介质中不能传播，而是在介质、真空中都能传播，只是不依赖于介质而已.(2)在真空中，不同频率的电磁波传播速度相同，都等于光速.在同一介质中，不同频率的电磁波传播速度不同，频率越高，传播速度越小.考点电磁波的特性及电磁波的应用考向1 电磁波的特性[典例4] (多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是( )A.电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B.紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康C.X射线和γ射线的波长比较短，穿透力比较强D.红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线[解析] 无线电波波长最长，最容易发生干涉、衍射现象，A正确；紫外线的频率比可见光高，B错误；不管物体温度高低，都可以辐射红外线，D错误；X射线和γ射线的波长比较短，波长越短，贯穿能力越强，C正确.[答案] AC考向2 电磁波的应用[典例5] 电磁波已广泛运用于很多领域.下列关于电磁波的说法符合实际的是( )A.电磁波不能产生衍射现象B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同[解析] 衍射现象是波特有的现象，故电磁波能发生衍射现象，A错误.遥控器是通过发出的红外线脉冲信号遥控电视机的，B错误.根据多普勒效应，当天体相对地球运动时，我们接收到来自天体的电磁波频率发生变化，根据其变化可判断遥远天体相对地球的运动速度，C 正确.光在真空中的速度是定值，在任何惯性系中测出的数值应相同，D错误.[答案] C1.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.考点狭义相对论的简单应用相对论中五个公式的理解考向1 对狭义相对论的理解[典例6] (多选)关于狭义相对论的说法，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[解析] 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，选项A正确；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(光速不变原理)，与光源的运动无关，选项B正确；狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，故选项C正确，D错误.[答案] ABC考向2 对狭义相对论的简单应用[典例7] 如图所示，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).地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离(填“大于”、“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为.[解析] 从飞船A测量时飞船B是静止的，从地面上测量时两飞船都是运动的，由相对论的“尺缩效应”知运动长度要缩短，故从地面测得的飞船间距小.由光速不变原理知光信号的传播速度与参考系是无关的，故A测得该信号的速度仍为光速c.[答案] 大于c(或光速)1.[电磁场和电磁波](多选)关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( )A.均匀变化的电场在它的周围产生均匀变化的磁场B.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且都与波的传播方向垂直C.电磁波和机械波一样依赖于介质传播D.只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波答案：BD 解析：均匀变化的电场在它的周围产生恒定的磁场，A错；机械波的传播依赖于介质，电磁波的传播不需要介质，C错.2.[电磁波谱](多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变B.γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D.在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线E.在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信答案：ABE 解析：X射线的频率比较大，对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，选项A正确；根据电磁波谱的排列顺序可知：γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，选项B正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越长，越容易发生衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，选项C、D错误；无线电波广泛应用于通信、广播和天体研究中，选项E正确.3.[电磁波的性质]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( )A.米波的频率比厘米波的频率高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。
高考物理一轮复习：12.4《光的波动性、电磁波、相对论》教学案
第4讲光的波动性电磁波相对论考纲下载：1.光的干涉、衍射和偏振现象(Ⅰ)2.变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播(Ⅰ)3．电磁波的产生、发射和接收(Ⅰ) 4.电磁波谱(Ⅰ)5．狭义相对论的基本假设(Ⅰ) 6.质速关系、质能关系(Ⅰ)7．相对论质能关系式(Ⅰ)主干知识·练中回扣——忆教材夯基提能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(1)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。
(2)衍射条纹的特点：①单缝衍射和圆孔衍射图样的比较②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)。
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。
4．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。
高三物理光的波动性电磁波教案
光的波动性电磁波知识点光的干涉Ⅰ1．如果两列光的01频率相同、相位差恒定、振动方向相同，就会发生干涉现象。
2．光的双缝干涉(1)原理如图2所示。
(2)出现亮、暗条纹的条件①光的路程差r2－r102±kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹。
②光的路程差r2－r103±(2k＋1)λ2(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹。
(3)04Δx＝ldλ。
(4)干涉条纹的特点05亮条纹，如图3所示。
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。
3．薄膜干涉(1)原理：如图5所示，不同位置的薄膜，厚度不同，因此在膜上不同的位置，来自前后两个面的反射光的08路程差不同，叠加后出现明暗相间的条纹。
(2)应用①增透膜和增反膜。
②利用薄膜干涉的原理对镜面或其他精密的光学平面的平滑度进行检测。
(3)图样特点：同一条亮(或暗)条纹对应薄膜的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。
知识点光的衍射Ⅰ1．几种典型衍射条纹的特点(1)单缝衍射：01宽且亮(填特点)的单色条纹，两02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。
②白光的衍射图样中间为宽且亮的白条纹，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。
(2)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。
(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06相当，07还小的时候，衍射现象才会十分明显。
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。
知识点光的偏振Ⅰ1．偏振在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向01垂直。
高考物理一轮复习方案—12、第4讲 光的波动性 电磁波 相对论
光的波动性1．光的干涉(1)产生条件：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)相干光源的获得：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。
(3)两种典型的干涉：图12－4－1①杨氏双缝干涉(原理如图12－4－1所示)明、暗条纹的条件：a．单色光：形成明暗相间的条纹，中央为明条纹。
ⅰ.光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现明条纹。
ⅱ.光的路程差r2－r1＝(2k＋1)λ2(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹。
b．白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。
条纹间距公式：Δx＝ldλ。
②薄膜干涉相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波。
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。
应用：增透膜，利用光的干涉检查平整度。
2．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：明暗相间的不等间距圆环。
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)。
3．光的偏振(1)偏振：光波只沿某一特定的方向的振动。
(2)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，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。
(3)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。
光的偏振证明光是横波。
自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。
(全国通用)高考物理总复习《电磁波光波相对论》专题突破学案(2021年整理)
（全国通用）2018年高考物理总复习《电磁波光波相对论》专题突破学案编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（全国通用）2018年高考物理总复习《电磁波光波相对论》专题突破学案）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为（全国通用）2018年高考物理总复习《电磁波光波相对论》专题突破学案的全部内容。
《电磁波 光波 相对论》专题突破【考点定位】2018年高考，涉及到光的反射、折射、折射率、全反射、色散成因及规律仍会是光线选择题和计算题考察的重点；光的双缝干涉、薄膜干涉衍射、偏振；红外线、紫外线、X 射线、γ射线的性质及其应用估计更多以选择题的形式出现。
此为光电效应、电磁振荡和电磁波的形成考察方式以定性分析为主，注重对物理规律的理解和对物理现象、情景的分析能力考察。
考点一、光的折射和全反射1．光的折射:①折射定律:折射光线和法线、入射光线处在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
表达式1122sin sin n θθ=，而且在光的折射中，光路是可逆的。
②折射率是指光线从真空入射到某种介质发生折射时,入射角正弦值和折射角正弦值的比值定义为该介质的折射率12sin sin n θθ=,1θ为空气中的入射角，2θ为介质中的入射角。
折射率大小由介质本身的性质和光的频率决定。
③折射率和光速的关系c n v=，c 是真空中的光速，v 是光在介质中的速度。
真空中的光速是最大的,所有所有介质的折射率都大于1．2．光的全反射:光线从光密介质进入光疏介质时,折射角大于入射角,随入射角的增大，折射角也增大,当折射角增大到90时对应的入射角称为全反射临界角，用C 表示。
[推荐学习]新课标2018版高考物理一轮复习第十三章波与相对论第1讲机械振动教案
![[推荐学习]新课标2018版高考物理一轮复习第十三章波与相对论第1讲机械振动教案](https://img.taocdn.com/s3/m/86e3032bba1aa8114431d95b.png)
第十三章波与相对论【研透全国卷】在新课标全国卷中，对本部分知识的考查是在选考题中出现.从近几年的高考试题来看，主要考查简谐运动的图象、波动图象以及波的传播规律等；另外对光学知识的考查主要以折射定律、全反射等为主.预测在2018年高考中，对本部分内容的考查仍将以图象为主，考查振动和波动问题；并以光的折射和全反射为重点考查光学知识.第1讲机械振动(实验：用单摆测定重力加速度)知识点一简谐运动1.定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向的回复力作用下的振动.2.平衡位置：物体在振动过程中为零的位置.3.回复力(1)定义：使物体返回到的力.(2)方向：总是指向.(3)来源：属于力，可以是某一个力，也可以是几个力的或某个力的.4.简谐运动的两种模型4.弹力重力原长2πLg弹性势能重力势能知识点二简谐运动的公式和图象1.简谐运动的表达式(1)动力学表达式：F＝，其中“－”表示回复力与位移的方向相反.(2)运动学表达式：x＝，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢，ωt＋φ代表简谐运动的相位，φ叫做.2.简谐运动的图象(1)从开始计时，函数表达式为x＝A sin ωt，图象如图甲所示.②从处开始计时，函数表达式为x＝A cos ωt，图象如图乙所示.答案：1.(1)－kx(2)A sin (ωt＋φ) 初相 2.(1)平衡位置(2)最大位移知识点三受迫振动和共振1.受迫振动系统在作用下的振动.做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率) .2.共振做受迫振动的物体，它的驱动力的频率与固有频率越接近，其振幅就越大，当二者时，振幅达到最大，这就是共振现象.共振曲线如图所示.答案：1.驱动力驱动力无关 2.相等(1)简谐运动是匀变速运动.( )(2)周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量.( )(3)振幅等于振子运动轨迹的长度.( )(4)简谐运动的回复力可以是恒力.( )(5)弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为零、动能最大.( )(6)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动.( )(7)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关.( )(8)简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹.( )答案：(1) (2)√(3) (4) (5)√(6) (7)√(8)简谐运动的角频率与周期公式推导简谐运动的运动方程及速度、加速度的瞬时表达式分别为： 振动方程：x ＝A cos (ωt ＋φ)速度表达式：v ＝x ′＝－ωA sin (ωt ＋φ) 加速度表达式：a ＝v ′＝－ω2A cos (ωt ＋φ) 又根据牛顿第二定律a ＝F m和回复力F ＝－kx 得ω＝k m ，T ＝2πω＝2πmk.考点一 简谐运动的特征1.动力学特征：F ＝－kx ，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k 是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数.2.运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比且方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时x 、F 、a 、E p 均增大，v 、E k 均减小，靠近平衡位置时则相反.3.运动的周期性特征：相隔T 或nT 的两个时刻，振子处于同一位置且振动状态相同.4.对称性特征 (1)相隔T 2或2n ＋12T (n 为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反.(2)如图所示，振子经过关于平衡位置O 对称的两点P 、P ′(OP ＝OP ′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等.(3)振子由P 到O 所用时间等于由O 到P ′所用时间，即t PO ＝t OP ′. (4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP 段)所用时间相等，即t OP ＝t PO .5.能量特征：振动的能量包括动能E k 和势能E p ，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒.考向1 描述简谐运动的物理量[典例1] 如图所示，弹簧振子在BC 间振动，O 为平衡位置，BO ＝OC ＝5 cm ，若振子从B 到C 的运动时间是1 s ，则下列说法中正确的是( )A.振子从B 经O 到C 完成一次全振动B.振动周期是1 s ，振幅是10 cmC.经过两次全振动，振子通过的路程是20 cmD.从B 开始经过3 s ，振子通过的路程是30 cm[解析] 振子从B →O →C 仅完成了半次全振动，所以周期T ＝2×1 s＝2 s ，振幅A ＝BO ＝5 cm.振子在一次全振动中通过的路程为4A ＝20 cm ，所以两次全振动中通过的路程为 40 cm ，3 s 的时间为1.5T ，所以振子通过的路程为30 cm.[答案] D考向2 简谐运动的对称性和周期性[典例2] (多选)弹簧振子做简谐运动，O 为平衡位置，当它经过点O 时开始计时，经过0.3 s ，第一次到达点M ，再经过0.2 s 第二次到达点M ，则弹簧振子的周期为( )A.0.53 sB.1.4 sC.1.6 sD.3 s[解析] 如图甲所示，设O 为平衡位置，OB (OC )代表振幅，振子从O →C 所需时间为T4.因为简谐运动具有对称性，所以振子从M →C 所用时间和从C →M 所用时间相等，故T4＝0.3 s ＋0.2 s2＝0.4 s ，解得T ＝1.6 s.如图乙所示，若振子一开始从平衡位置向点B 运动，设点M ′与点M 关于点O 对称，则振子从点M ′经过点B 到点M ′所用的时间与振子从点M 经过点C 到点M 所需时间相等，即0.2 s.振子从点O 到点M ′和从点M ′到点O 及从点O 到点M 所需时间相等，为0.3 s －0.2 s 3＝130 s ，故周期为T ＝⎝⎛⎭⎪⎫0.5＋130 s ＝1630 s≈0.53 s.[答案] AC分析简谐运动的技巧(1)分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小，反之，则产生相反的变化.另外，各矢量均在其值为零时改变方向.(2)分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性.考点简谐运动的公式和图象1.对简谐运动图象的认识(1)简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线，如图所示.(2)图象反映的是位移随时间的变化规律，随时间的增加而延伸，图象不代表质点运动的轨迹.2.图象信息(1)由图象可以得出质点做简谐运动的振幅、周期和频率.(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移.(3)可以确定某时刻质点回复力、加速度的方向：因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向t轴.(4)确定某时刻质点速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，下一时刻位移如增加，振动质点的速度方向就是远离t轴；下一时刻位移如减小，振动质点的速度方向就是指向t轴.(5)比较不同时刻回复力、加速度的大小.(6)比较不同时刻质点的动能、势能的大小.考向1 简谐运动公式的应用[典例3] (多选)如图所示，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动.以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y＝0.1sin (2.5πt) m.t＝0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t＝0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度.取重力加速度g＝10 m/s2.以下判断正确的是( )A.h＝1.7 mB.简谐运动的周期是0.8 sC.0.6 s内物块运动的路程为0.2 mD.t＝0.4 s时，物块与小球运动方向相反[问题探究] (1)小物块做简谐运动的振幅是多少？周期为多少？(2)在0.6 s 内，小物块的位移是多少？路程是多少？ [提示] (1)A ＝0.1 m T ＝0.8 s (2)x ＝－0.1 m s ＝0.3 m[解析] 由物块简谐运动的表达式y ＝0.1sin (2.5πt ) m 知，ω＝2.5π，T ＝2πω＝2π2.5πs ＝0.8 s ，选项B 正确；t ＝0.6 s 时，y ＝－0.1 m ，对小球：h ＋|y |＝12gt 2，解得h ＝1.7 m ，选项A 正确；物块0.6 s 内运动的路程为0.3 m ，t ＝0.4 s 时，物块经过平衡位置向下运动，与小球运动方向相同，故选项C 、D 错误.[答案] AB[变式1] (多选)某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x ＝A sin π4t ，则质点( )A.第1 s 末与第3 s 末的位移相同B.第1 s 末与第3 s 末的速度相同C.3 s 末至5 s 末的位移方向都相同D.3 s 末至5 s 末的速度方向都相同 答案：AD 解析：因为ω＝π4，所以T ＝2πω＝8 s ，作出简谐运动的图象如图所示.所以1 s 末和3 s 末的位移相同，但速度方向相反，A 正确，B 错误；3 s 末和5 s 末位移方向相反，C 项错误；根据简谐运动的对称性可知D 项正确.考向2 简谐运动图象的应用[典例4] (2017·广东深圳一调)(多选)一个质点经过平衡位置O ，在A 、B 间做简谐运动，如图(a)所示，它的振动图象如图(b)所示，设向右为正方向，下列说法正确的是( )图(a) 图(b) A.OB ＝5 cmB.第0.2 s 末质点的速度方向是A →OC.第0.4 s 末质点的加速度方向是A →OD.第0.7 s 末时质点位置在O 点与A 点之间E.在4 s内完成5次全振动[解析] 由图(b)可知振幅为5 cm，则OB＝OA＝5 cm，A项正确；由图可知0～0.2 s内质点从B向O运动，第0.2 s末质点的速度方向是B→O，B项错误；由图可知第0.4 s末质点运动到A点处，则此时质点的加速度方向是A→O，C项正确；由图可知第0.7 s末时质点位置在O与B之间，D项错误；由图(b)可知周期T＝0.8 s，则在4 s内完成全振动的次数为4 s0.8 s＝5，E项正确.[答案] ACE[变式2] (多选)如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象.已知甲、乙两个振子质量相等.则( )A.甲、乙两振子的振幅之比为2∶1B.甲、乙两振子的频率之比为1∶2C.前2 s内甲、乙两振子的加速度均为正值D.第2 s末甲的速度最大，乙的加速度最大答案：AD 解析：根据甲、乙两个振子做简谐运动的图象可知，两振子的振幅A甲＝2 cm，A乙＝1 cm，甲、乙两振子的振幅之比为2∶1，选项A正确；甲振子的周期为4 s，频率为0.25 Hz，乙振子的周期为8 s，频率为0.125 Hz，甲、乙两振子的频率之比为2∶1，选项B错误；前2 s内，甲的加速度为负值，乙的加速度为正值，选项C错误；第2 s末甲通过平衡位置，速度最大，乙在最大位移处加速度最大，选项D正确.对简谐运动的进一步理解(1)简谐运动的图象不是振动质点的轨迹，它表示的是振动物体的位移随时间变化的规律.(2)因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向t轴.(3)速度方向可以通过下一个时刻位移的变化来判定：下一个时刻位移如果增加，振动质点的速度方向就远离t轴；下一个时刻的位移如果减小，振动质点的速度方向就指向t轴.考点受迫振动和共振1.自由振动、受迫振动和共振的关系比较(1)共振曲线：如图所示，横坐标为驱动力频率f ，纵坐标为振幅A .它直观地反映了驱动力频率对某振动系统受迫振动振幅的影响，由图可知，f 与f 0越接近，振幅A 越大；当f ＝f 0时，振幅A 最大.(2)受迫振动中系统能量的转化：受迫振动系统机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换.考向1 对受迫振动及共振条件的理解[典例5] (2017·江西重点中学联考)(多选)如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动.开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2 Hz.现匀速转动摇把，转速为240 r/min.则( )A.当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5 sB.当振子稳定振动时，它的振动频率是4 HzC.当转速增大时，弹簧振子的振幅增大D.当转速减小时，弹簧振子的振幅增大E.振幅增大的过程中，外界对弹簧振子做正功[解析] 摇把匀速转动的频率f ＝n ＝24060 Hz ＝4 Hz ，周期T ＝1f ＝0.25 s ，当振子稳定振动时，它的振动周期及频率均与驱动力的周期及频率相等，A 错误，B 正确.当转速减小时，其频率将更接近振子的固有频率2 Hz ，弹簧振子的振幅将增大，C 错误，D 正确.外界对弹簧振子做正功，系统机械能增大，振幅增大，故E 正确. [答案] BDE考向2 共振曲线的应用[典例6] (多选)一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A 与驱动力频率f 的关系)如图所示，则下列说法正确的是( )A.此单摆的固有周期约为2 sB.此单摆的摆长约为1 mC.若摆长增大，单摆的固有频率增大D.若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动[解析] 由共振曲线可知，单摆固有频率为 0.5 Hz ，所以固有周期为2 s ，根据周期公式T ＝2πLg 可计算摆长约为 1 m.摆长增大，由T ＝2πLg可知，周期变大，频率变小，共振曲线的峰将向左移动.[答案] AB1.无论发生共振与否，受迫振动的频率都等于驱动力的频率，但只有发生共振现象时振幅才能达到最大.2.受迫振动系统中的能量转化不再只有系统内部动能和势能的转化，还有驱动力对系统做正功补偿系统因克服阻力而损失的机械能.考点实验：用单摆测定重力加速度1.实验原理：由单摆的周期公式T ＝2πl g ，可得出g ＝4π2T2l ，测出单摆的摆长l 和振动周期T ，就可求出当地的重力加速度g .2.实验步骤(1)做单摆：取约1 m 长的细丝线穿过带中心孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自然下垂，如图所示.(2)测摆长：用毫米刻度尺量出摆线长L (精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D ，则单摆的摆长l ＝L ＋D 2. (3)测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5°)，然后释放小球，记下单摆摆动30～50次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期.(4)改变摆长，重做几次实验.3.数据处理(1)公式法：g ＝4π2T 2l . (2)图象法：画l T 2图象.4.注意事项(1)选用1 m 左右的细线.(2)悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证顶点固定.(3)小球在同一竖直面内摆动，且摆角小于10°.(4)选择在摆球摆到平衡位置处开始计时，并数准全振动的次数.(5)小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长l ′，用游标卡尺测量小球的直径，然后算出摆球的半径r ，则摆长l ＝l ′＋r .考向1 对实验原理与操作的考查甲[典例7] 根据单摆周期公式T ＝2πl g，可以通过实验测量当地的重力加速度.如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆.乙(1)用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为 mm.(2)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有 .a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的c.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度d.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔Δt 即为单摆周期Te.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间Δt ，则单摆周期T ＝Δt 50[解析] (1)按照游标卡尺的读数原则得小钢球直径为18 mm ＋6×0.1 mm＝18.6 mm.(2)单摆的构成条件：细线质量要小，弹性要小；球要选体积小、密度大的；偏角不超过5°，故a 、b 正确，c 错误.为了减小测量误差，要从摆球摆过平衡位置时计时，且需测量多次全振动所用时间，然后计算出一次全振动所用的时间，故d 错误，e 正确.[答案] (1)18.6 (2)abe考向2 对数据处理和误差分析的考查[典例8] 某同学利用单摆测量重力加速度.(1)为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是 .A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动D.摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大(2)如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约 1 m 的单摆.实验时，由于仅有量程为20 cm 、精度为1 mm 的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T 1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T 2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL .用上述测量结果，写出重力加速度的表达式 g ＝ .[解析] (1)应选用密度较大且直径较小的摆球，A 错.在摆动中要尽力保证摆长不变，故应选用不易伸长的细线，B 对.摆动中要避免单摆成为圆锥摆，摆球要在同一竖直面内摆动，C 对.摆动中摆角要控制在5°以内，所以D 错.(2)设两次摆动时单摆的摆长分别为L 1和L 2，则T 1＝2πL 1g ，T 2＝2πL 2g ，则ΔL ＝g 4π2(T 21－T 22)，因此，g ＝4π2ΔL T 21－T 22. [答案] (1)BC (2)4π2ΔL T 21－T 221.[描述简谐运动的物理量]关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，下列说法中正确的是( )A.位移减小时，加速度减小，速度也减小B.位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同C.物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同D.物体向负方向运动时，加速度方向与速度方向相同；向正方向运动时，加速度方向与速度方向相反答案：C 解析：位移减小时，加速度减小，速度增大，A 错误；位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向有时相同，有时相反，B 、D 错误，C 正确.2.[简谐运动的图象](多选)甲、乙两弹簧振子的振动图象如图所示，则可知( )A.两弹簧振子完全相同B.两弹簧振子所受回复力最大值之比F 甲∶F 乙＝2∶1C.振子甲速度为零时，振子乙速度最大D.振子的振动频率之比f 甲∶f 乙＝1∶2答案：CD 解析：从图象中可以看出，两弹簧振子周期之比T 甲∶T 乙＝2∶1，得频率之比f 甲∶f 乙＝1∶2，D 选项正确.弹簧振子的周期与振子质量、弹簧劲度系数k 有关，周期不同，说明两弹簧振子不同，A 错误.由于弹簧的劲度系数k 不一定相同，所以两振子所受回复力(F ＝－kx )的最大值之比F 甲∶F 乙不一定为2∶1，所以B 错误.对简谐运动进行分析可知，在振子达到平衡位置时位移为零，速度最大；在振子到达最大位移处时，速度为零，从图象中可以看出，在振子甲到达最大位移处时，振子乙恰好到达平衡位置，所以C 正确.3.[简谐运动](多选)如图所示，一质点为x 轴上以O 为平衡位置做简谐运动，其振幅为8 cm ，周期为4 s ，t ＝0时物体在x ＝4 cm 处，向x 轴负方向运动，则( )A.质点在t ＝1.0 s 时所处的位置为x ＝＋4 3 cmB.质点在t ＝1.0 s 时所处的位置为x ＝－4 3 cmC.由起始位置运动到x ＝－4 cm 处所需最短时间为23s D.由起始位置运动到x ＝－4 cm 处所需最短时间为16s 答案：BC 解析：由题意可知，质点振动的角速度ω＝2πT ＝π2rad/s ，因t ＝0时，x ＝4 cm ，所以质点的振动方程为x ＝8sin π2t ＋5π6 cm ，当t ＝1 s 时，x ＝8sin 4π3cm ＝－4 3 cm ，B 正确.当x ＝－4 cm 时，sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2t ＋5π6＝－12，t 的最小值为23 s ，C 正确. 4.[简谐运动的公式和图象](多选)一个质点以O 为中心做简谐运动，位移随时间变化的图象如图所示.a 、b 、c 、d 表示质点在不同时刻的相应位置，且b 、d 关于平衡位置对称，则下列说法中正确的是( )A.质点做简谐运动的方程为x ＝A sin π4t B.质点在位置b 与位置d 时速度大小相同，方向不同C.质点从位置a 到c 和从位置b 到d 所用时间相等D.质点从位置a 到b 和从b 到c 的平均速度相等答案：AC 解析：由题给的质点位移随时间变化的图象可知，振幅为A ，周期T ＝8 s ，质点简谐运动的方程为x ＝A sin 2πT t ＝A sin π4t ，选项A 正确；根据对称性可知质点在位置b 与位置d 时速度相同，选项B 错误；质点从位置a 到c 与从位置b 到d 所用时间均为2 s ，选项C 正确；质点从位置a 到b 和从b 到c 的时间都为1 s ，时间相等，位移不等，所以平均速度不相等，选项D 错误.5.[受迫振动、共振](多选)铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击.由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动.普通钢轨长为12.6 m ，列车固有振动周期为0.315 s.下列说法正确的是( )A.列车的危险速率为40 m/sB.列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象C.列车过桥需要减速，是为了防止桥梁发生共振现象D.列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的E.增加钢轨的长度有利于列车高速运行答案：ACE 解析：列车在钢轨上运动时，受钢轨对它的冲击力作用做受迫振动，当列车固有振动频率等于钢轨对它的冲击力的频率时，列车振动的振幅最大，因v ＝l t ＝12.6 m 0.315 s＝40 m/s ，故A 对；列车过桥做减速运动，是为了使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，防止桥发生共振现象，而不是防止列车发生共振现象，B 错、C 对；增加钢轨的长度有利于列车高速运行，E 对.6.[用单摆测定重力加速度]某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作：(1)用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示，可读出摆球的直径为 cm.把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长L .(2)用秒表测量单摆的周期.当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n ＝1，单摆每经过最低点记一次数，当数到n ＝60时秒表的示数如图乙所示，该单摆的周期是T ＝ s(结果保留三位有效数字).(3)测量出多组周期T 、摆长L 的数值后，画出T 2L 图线如图丙，此图线斜率的物理意义是( )A.gB.1gC.4π2gD.g 4π2 (4)在(3)中，描点时若误将摆线长当作摆长，那么画出的直线将不通过原点，由图线斜率得到的重力加速度与原来相比，其大小( )A.偏大B.偏小C.不变D.都有可能 答案：(1)2.06 (2)2.28 (3)C (4)C解析：(1)摆球的直径为d ＝20 mm ＋6×110mm ＝20.6 mm ＝2.06 cm. (2)秒表的读数为t ＝60 s ＋7.4 s ＝67.4 s ，根据题意t ＝60－12T ＝592T ，所以周期T ＝2t 59＝2.28 s.(3)根据单摆的周期公式T ＝2πL g ，可得T 2L ＝4π2g＝k (常数)，所以选项C 正确. (4)因为T 2L ＝4π2g ＝k (常数)，所以ΔT 2ΔL ＝4π2g＝k ，若误将摆线长当作摆长，画出的直线将不通过原点，但图线的斜率仍然满足T 21－T 22L 1－L 2＝4π2g＝k ，所以由图线的斜率得到的重力加速度不变.。
2018年高考物理一轮复习 专题12.5 电磁波与相对论教学案
专题12.5 电磁波与相对论1.掌握麦克斯韦电磁场理论，知道电磁波是横波.2.了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱.3.了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论．一、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．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．(2)v＝λf对电磁波同样适用．(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象．4．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．5．调制：有调幅和调频两种方法．6．电磁波的传播：(1)三种传播方式：天波、地波、空间波．(2)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝3×108m/s.7．电磁波的接收：(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．二、电磁波谱1．定义：按电磁波的波长从长到短的排列顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱．2．电磁波谱的特性、应用三、对狭义相对论的理解1．两个基本假设(1)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 0之间有如下关系：m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2.(2)物体运动时的质量m 总要大于静止时的质量m 0.3．相对论的质能关系用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.高频考点一、电磁波例1．电磁波](2016·全国甲卷·34)(多选)关于电磁波，下列说法正确的是________。
高考第一轮复习教案1光的波动性
课 题： 光的波动性 类型：复习课 目的要求：了解光的“微粒说”与“波动说”，熟悉相干条件，掌握双缝干涉的特征及规律、条纹分布情况及明、暗纹位置特征；熟悉薄膜干涉的特征及其应用。
掌握产生明显衍射现象的条件及条纹特征，熟悉电磁波谱和各种电磁波的产生机理、基本特征及应用类型。
熟悉光电效应现象所遵循的基本规律，了解光的波粒二象性。
重点难点： 教 具：过程及内容：光的波动性基础知识 一、光的干涉1.产生相干光源的方法（必须保证r 相同）。
⑴利用激光；⑵将一束光分为两束。
2．双缝干涉的定量分析如图所示，缝屏间距L 远大于双缝间距d ，O 点与双缝S 1和S 2等间距，则当双缝中发出光同时射到O 点附近的P 点时，两束光波的路程差为 δ=r 2－r 1.由几何关系得 r 12=L 2+(x －2d )2， r 22=L 2+(x+2d )2. 考虑到 L 》d 和 L 》x ，可得 δ=Ldx.若光波长为λ，则当 δ=±k λ（k=0，1，2，…）时，两束光叠加干涉加强；当 δ=±(2k －1)2λ(k=1，2，3，…)时，两束光叠加干涉减弱，据此不难推算出 （1）明纹坐标 x=±k dLλ （k=0，1，2，…）（2）暗纹坐标 x=±(2k －1) d L ·2λ（k=1，2，…）（3）条纹间距 △x=dLλ.上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法。
结论：由同一光源发出的光经两狭缝后形成两列光波叠加产生．当这两列光波到达某点的路程差为波长的整数倍时，即δ=k λ，该处的光互相加强，出现亮条纹；当到达某点的路程差为半波长奇数倍时，既δ=)12(2-n λ，该点光互相消弱，出现暗条纹；条纹间距离与单色光波长成正比．λdlx =∆∝λ，所以用白光作双缝干涉实验时，屏的中央是白色亮纹，两边是彩色条纹，离中央白色亮纹最近的是紫色亮纹。
【例1】．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P 点的距离之差0．6μm ，若分别用频率为f 1=5.01014Hz 和f 2= 7．51014Hz 的单色光垂直照射双缝，则 P 点出现明、暗条纹的情况是（） A ．单色光f 1和f 2分别照射时，均出现明条纹 B ．单色光f 1和f 2分别照射时，均出现暗条纹c ．单色光f 1照射时出现明条纹，单色光f 2照射时出现略条纹 D ．单色光f 1照射时出现暗条纹，单色光f 2照射时出现明条纹解析：如图所示，双缝S 1、S 2，到光屏上任一点P 的路程之差d ＝S 2 S 2／，当d 等于单色光波长的整数倍时．由第1课 SS 1Sd S S /a cb··S1和S2发出的光在P点互相加强，P点出现明条纹，当d等于单色光半个波长的奇数倍时．这样由S1和S2发出的光在P，互相抵消，出现暗条纹本题中单色光f1的波长为λ1＝C／f1＝0．6μm，单色光f2的波长为λ2＝C／f2＝0．4μm可见d=λ1、d=3λ1/2 答案：C3．薄膜干涉：由薄膜前．后表面反射的两列光波叠加而成．劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹，两列反射波的路程差ΔT，等于薄膜厚度d的两倍，即ΔT=2d。
高考物理总复习 15 第2讲 光的波动性电磁波相对论简介教案 新人教版-新人教版高三全册物理教案
第2讲光的波动性电磁波相对论简介一、光的干涉1．干涉的概念两列频率、振动情况相同的光波相叠加，某些区域出现光被加强，某些地方出现光被减弱，并且加强和减弱的区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象。
2．双缝干涉在用单色光进行的双缝干涉实验中，若双缝处两列光的振动情况完全相同，则在光屏上距双缝的路程差为光波波长整数倍的地方被加强，将出现明条纹；光屏上距双缝的路程差为光波半波长奇数倍的地方光被减弱，出现暗条纹。
3．薄膜干涉利用薄膜(如肥皂膜)前后两表面的反射光束相遇而形成的。
二、光的衍射1．光的衍射光绕过障碍物或狭缝偏离直线传播的路径而进入障碍物的几何阴影中的现象叫光的衍射。
2．光的明显衍射的发生条件只有当障碍物或狭缝的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。
三、光的偏振1．偏振横波只沿某一特定的方向振动，称为波的偏振。
2．自然光在与光波传播方向垂直的平面内光振动(指E的振动)沿各个方向振动强度都相同。
如由太阳、电灯等普通光源发出的光。
3．偏振光在与光波传播方向垂直的平面内只有沿着某一个稳定方向振动的光。
如自然光经偏振片作用后的光。
4．应用利用偏振片摄影、观看立体电影等。
四、电磁场和电磁波 1．麦克斯韦电磁场理论(2)电磁场：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。
2．电磁波(1)产生：电磁场由近及远地向周围传播形成电磁波。
(2)特点：①电磁波传播不需要任何介质，在真空传播的速度最大，c ＝3×108m/s 。
②电磁波是横波。
③电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象。
(3)电磁波的发射。
①发射条件：足够高的频率和开放电路。
②调制分类：调幅和调频。
(4)电磁波的接收。
①调谐：使接收电路产生电谐振的过程。
②解调：使声音或图象信号从高频电流中还原出来的过程。
3．LC 振荡电路(1)振动过程：LC 电路在振荡过程中，电路中的电流、电容器两极板上的电荷量都做周期性的变化，从能量角度看，LC 电路的振荡过程又是电能和磁能的相互转化过程。
新课标版高考物理教学案第14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知识点一|光的干涉、衍射及偏振(对应学生用书第214页)【基础知识舍翼盏】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。
⑵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。
［判断正误］(1) 只有频率相同的两列光波才能产生干涉。
(V)(2) 在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。
(X)(3) 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。
(X)(4) 自然光是偏振光。
(X)【高考考狂齬盤】考法1光的干涉现象1. （多选）（2017全国卷U ）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。
若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（）A•改用红色激光B•改用蓝色激光C.减小双缝间距D •将屏幕向远离双缝的位置移动E •将光源向远离双缝的位置移动ACD ［在双缝干涉实验中相邻亮条纹的间距A x= +入因此要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距可减小双缝间的距离，增大屏幕与双缝的距离，换用波长更长或频率更小的光做光源。
故选A、C、D o ］2. （2015全国卷I ）在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距A X1与绿光的干涉条纹间距眈相比，A X1 ___________ 述选填“ >”“二”或“ <”）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第4讲光的波动性 电磁波 相对论
考纲下载：1.光的干涉、衍射和偏振现象(Ⅰ)
2.变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播(Ⅰ)
3．电磁波的产生、发射和接收(Ⅰ) 4.电磁波谱(Ⅰ)
5．狭义相对论的基本假设(Ⅰ) 6.质速关系、质能关系(Ⅰ)
7．相对论质能关系式(Ⅰ
)
主干知识·练中回扣——忆教材 夯基提能
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
(1)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。
(2)衍射条纹的特点：
①单缝衍射和圆孔衍射图样的比较
②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)。
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。
4．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。