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1、第2节 光的波动性 电磁波 相对论 核心考点 2 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 隔的现象叫作光的干涉现象 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 核心考点 3 3 双缝干涉 由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总 是 频率相等 的相干光 屏上某点到双缝的路程差是 波长的整数 倍 处出现亮条纹 路程差是半波长的 奇数倍 处出现暗条纹 相邻的明条纹 或暗条纹 之间距离 x与波长 双缝间距d及屏到 双缝距离l的关系为 x 4 薄膜干涉 利用薄膜 如肥
2、皂液薄膜 前后表面 反射的光相遇 而形成的 图样中同一条亮 或暗 条纹上所对应薄膜厚度 相同 核心考点 4 二 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 核心考点 5 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 核心考点 6 三 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
3、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 核心考点 7 四 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
4、速度是不同的 频率 越高 波速越 小 4 v f f是电磁波的频率 核心考点 8 3 电磁波的发射 1 发射条件 开放 电路和 高频振荡 信号 所以对要传输的信 号进行调制 2 调制方式 调幅 使高频电磁波的 振幅 随信号的强弱而变 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作 调谐 能够调谐的接收 电路叫作 调谐 电路 3 从经过调制的高频振荡信号中 检 出调制信号的过程 叫作 检波 检波是 调制 的逆过程 也叫作解调 核心考点 9 5
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 作电磁波谱 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 射线 核心考点 10 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 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大而 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 2 物体运动时的质量总要 大于 静止时的质量m0 随堂巩固 11 命题
6、点一命题点二命题点三 光的干涉现象的理解及应用 1 光的双缝干涉现象 1 明暗条纹的判断方法 如图所示 光源S1 S2发出的光到屏上P点的路程差r2 r1 k k 0 1 2 时 光屏上出现明条纹 光的路程差r2 r1 2k 1 k 0 1 2 时 光屏上出现暗条 纹 2 条纹间距 x 其中l是双缝到光屏的距离 d是双缝间的距 离 是光波的波长 随堂巩固 12 命题点一命题点二命题点三 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 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 明 暗条纹的判断 在P1
7、 P2处 两个表面反射回来的两列光波的路程差 r等于波 长的整数倍 即 r n n 0 1 2 薄膜上出现明条纹 在Q处 两列反射回来的光波的路程差 r等于半波长的奇数倍 即 r 2n 1 n 0 1 2 薄膜上出现暗条纹 随堂巩固 13 命题点一命题点二命题点三 3 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 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 随堂巩固 14 命题点一命题点二命题点三 典例1 2018 湖南天心区期末 如图所示为光的双缝干涉实验装 置示意图 下列说法正确的
8、是 A 若P点是亮条纹 说明该处是光的加强区域 P点到双缝的路程 差为半波长的奇数倍 B 照射单缝S的单色光的频率越大 光屏上出现的条纹间距越大 C 若将单缝S去掉 再将S1缝封住仅留下S2 则白光通过S2光屏上会 出现彩色条纹 但不是干涉条纹 D 撤去双缝同时逐渐增大单缝宽度 光屏上一直出现明暗条纹 答案解析解析 关闭 A 在双缝干涉实验的装置中 缝的宽度跟光的波长相差不多 若P点是亮 条纹 说明该处是光的加强区域 P点到双缝的路程差为波长的整数倍 故 A错误 B 照射单缝S的单色光的频率越大 波长越短 光屏上出现的条纹 间距越小 故B错误 C 若将单缝S去掉 再将S1缝封住仅留下S2 则白
9、光通过 S2光屏上会出现单缝衍射的彩色条纹 故C正确 D 撤去双缝同时逐渐增大 单缝宽度 光屏上将先出现衍射条纹后出现亮区 故D错误 故选C 答案解析 关闭 C 随堂巩固 15 命题点一命题点二命题点三 即学即练 1 2017 北京卷 物理学原理在现代科技中有许多重要应用 例如 利用波的干涉 可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航 如 图所示 两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧 它们类似于杨氏干涉实验中的双缝 两天线同时都发出波长为 1 和 2的无线电波 飞机降落过程中 当接收到 1和 2的信号都保持 最强时 表明飞机已对准跑道 下列说法正确的是 A 天线发出的两种无线电波必须
10、一样强 B 导航利用了 1与 2两种无线电波之间的干涉 C 两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D 两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 随堂巩固 16 命题点一命题点二命题点三 2 多选 2017 全国卷 34 1 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 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 随堂巩固 17 命题点一命题点二命题点三 3 2018 福建
11、晋江期末 关于光学镜头增透膜 以下说法中错误的是 A 增透膜是为了减少光的反射损失 增加透射光的强度 B 增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的四分之一 C 增透膜利用光的干涉原理 D 涂有增透膜的镜头 各种色光的反射光全部相互抵消 因此这种 镜头的成像效果较好 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 随堂巩固 18 命题点一命题点二命题点三 光的衍射及偏振现象 1 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 光才可以看作是沿直线
12、传播的 随堂巩固 19 命题点一命题点二命题点三 2 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 随堂巩固 20 命题点一命题点二命题点三 典例2 2017 福建永定月考 如图为条纹总宽度相同的4种明暗相 间的条纹 其中有两种是红光 蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器 形成的干涉图样 还有两种是黄光 紫光各自通过同一个单缝形成 的衍射图样 灰黑色部分表示亮纹 则图中从左向右排列 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 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 随堂巩固 21 命题点一命题点二命
13、题点三 单色光双缝干涉图样是以中央明纹为中心在两边对称等间距排列 的条纹 亮度从中央向两边逐渐减小 单缝衍射的图样是间距不等 的明暗条纹 中央最宽最亮 两旁的亮条纹强度逐渐递减 随堂巩固 22 命题点一命题点二命题点三 即学即练 4 2018 北京丰台一模 单缝衍射实验中所产生图样的 中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度 光的波长 缝 屏距离的关系 和双缝干涉实验中所产生图样的相邻 两亮条纹间距与双缝间距 光的波长 缝屏距离的 关系相同 利用单缝衍射实验可以测量金属的线膨胀 系数 线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量 如图 是实验的示意图 挡光片A固定 挡光片B放置在待测金属棒上端 A B
14、间形成平直的狭缝 激光通过狭缝 在光屏上形成衍射图样 温度 升高 金属棒膨胀使得狭缝宽度发生变化 衍射图样也随之发生变 化 在激光波长已知的情况下 通过测量缝屏距离和中央亮条纹宽 度 可算出狭缝宽度及变化 进而计算出金属的线膨胀系数 下列 说法正确的是 随堂巩固 23 命题点一命题点二命题点三 A 使用激光波长越短 其他实验条件不变 中央亮条纹宽度越宽 B 相同实验条件下 金属的膨胀量越大 中央亮条纹宽度越窄 C 相同实验条件下 中央亮条纹宽度变化越大 说明金属膨胀量越大 D 狭缝到光屏距离越大 其他实验条件相同 测得金属的线膨胀系 数越大 答案解析解析 关闭 单缝衍射的条纹间距可以用双缝干涉
15、条纹宽度的公式定性讨论 其中L为 屏与缝的距离 d为缝宽 为波长 A 使用激光波长越短 其他实验条件不变 中央亮条纹宽度越窄 故A错误 B 相同实验条件下 金属的膨胀量越大 即波长越长 那么中央亮条纹宽 度越宽 故B错误 C 相同实验条件下 中央亮条纹宽度变化越大 则波长 越长 说明金属膨胀量越大 故C正确 D 狭缝到光屏距离越大 其他实验 条件相同 中央亮条纹宽度越宽 无法确定波长的长短 则不能得出金属 的线膨胀系数大小 故D错误 故选C 答案解析 关闭 C 随堂巩固 24 命题点一命题点二命题点三 5 多选 2018 湖南天心期末 抽制高强度纤维细丝的过程可用激光 监控其粗细 如图所示 激
16、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 答案解析解析 关闭 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 丝的直径较接近激光的波长 条纹间距就大 A D对 答案解析 关闭 AD 随堂巩固 25 命题点一命题点二命题点三 6 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 这一角 度 称为 旋光度 的值只与糖溶液的浓度有关 将 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 随堂巩固 26 命题点一命题点二命题点三 1 偏振片A的作用是 2 偏振现象证明了光是一种 3 多选 以下说法正
