《高考物理大一轮复习第十四章第4讲光的波动性电磁波和相对论课件教科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮复习第十四章第4讲光的波动性电磁波和相对论课件教科版（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第4讲 光的波动性 电磁波和相对论 大一轮复习讲义 NEIRONGSUOYIN 内容索引 过好双基关 研透命题点 课时作业 回扣基础知识 训练基础题目 细研考纲和真题 分析突破命题点 限时训练 练规范 练速度 过好双基关 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 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 条件 两束光的频率 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 条纹 其余为 条纹 2 光的衍射 发
2、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 亮 暗 相同 白色亮彩色 相差不多 还小 3 光的偏振 1 自然光 包含着在垂直于传播方向上沿 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 的方向振动 的光 3 偏振光的形成 让自然光通过 形成偏振光 让自然光在两种介质的界面发生反射和 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 波 一切方向 特定 偏振片 折射 横 自测测1 多选 下列属于光的干涉现象的是 解析 图A属于单缝衍射 图B属于薄膜干涉 图C属于
3、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 电电磁波和相对论对论 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 变化的电场能够在周围空间产生 2 电磁波 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 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 v f f是电磁波的频率 电场磁场 电磁波 介质 相同 小 3 电磁波的发射 发射条件 电路和 信号 所以要对传输信号进行调制 调幅 或调频 调制方式 a 调幅 使高频电磁波的 随信号的强弱而变
4、b 调频 使高频电磁波的 随信号的强弱而变 4 无线电波的接收 当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率 时 激起的振荡电 流 这就是电谐振现象 使接收电路产生电谐振的过程叫做 能够调谐的接收电路叫做 电路 开放高频振荡 振幅 频率 相等 最强 调谐调谐 从经过调制的高频振荡中 检 出调制信号的过程 叫做 检波是 的逆过程 也叫做 5 电磁波谱 按照电磁波的 或 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 紫外线 X 射线 射线 2 相对论 1 狭义相对论的两个基本假设 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 光速不变原理
5、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 检波调制 解调 频率波长 可见光 相同 2 质速关系 物体的质量随物体速度的增加而 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 物体运动时的质量总要 静止时的质量m0 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 增大 大于 mc2 自测测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
6、 CT 中的X射线波长相同 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 研透命题点 命题题点一 光的干涉现现象
7、 1 双缝干涉 1 条纹间距公式 x 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S1 S2发出的光到屏上P 点的路程差为 r r2 r1 图1 当 r k k 0 1 2 时 光屏上P 处出现明条纹 当 r 2k 1 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 r 等于薄膜厚度的2
8、倍 在P1 P2处 r n n 1 2 3 薄膜上出现明条纹 在Q处 r 2n 1 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 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 1 已知A光在折射率为n 1 5的介质中波长为4 10 7 m 图3 答案 暗条纹 1 n 2 1 5 4 10 7 m 6 10 7 m 根据路程差 r 2 1 10 6 m 由此可知 从S1和S2到P点的路程差 r是波长 1的3 5倍 所以P点为暗条纹
9、 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 答案 亮条纹 由此可知 B光在空气中波长 3为 可见 用B光做光源 P点为亮条纹 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 见解析 解析 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
10、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 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
11、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 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 A 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 图5 命题题点二 光的衍射和偏振现现象 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
12、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 单缝衍射双缝干涉 不 同 点 条纹 宽度 条纹宽度不等 中央最宽条纹宽度相等 条纹 间距 各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距 亮度 情况 中央条纹最亮 两边变暗条纹清晰 亮度基本相同 相同点 干涉 衍射都是波特有的现象 属于波的叠加 干涉 衍射都 有明暗相间的条纹 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
13、类别自然光 非偏振光 偏振光 光的 来源 从普通光源发出的光自然光通过起偏器后的光 光的振 动方向 在垂直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 振动的光的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面 内 光振动沿特定方向 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6 A 红黄蓝紫 B 红紫蓝黄 C 蓝紫红黄 D 蓝黄红紫 例4 奶粉
14、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 把自然光变成偏振光 横波 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
15、偏振片B转过的角度等于 D 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 ACD 变变式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 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
16、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 命题题点三 电电磁波与相对论对论 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 名称 项目 电磁波机械波 产生由周期性变化的电场 磁场产生由质点 波源 的振动产生 波的特点横波纵波或横波 波速在真空中等于光速c 3 108 m s 在空气中不大 如声波波速在 空气中一般为340 m s 是否需要 介质 不需要介质 在真空中仍可传播 必须有介质 真空中不能传播 能量传播电磁能机械能 类型1 对电磁波的理解 例5 多选 2016 全国卷 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
