《高三物理一轮复习4光的波动性、电磁波、相对论选修34 1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理一轮复习4光的波动性、电磁波、相对论选修34 1.ppt（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、选修3 4波与相对论 第四单元光的波动性电磁波相对论 知识整合基础 知识点一光的干涉和衍射 填一填 一 光的干涉1 产生条件 1 两列光的 相同 振动方向相同 且具有恒定的 才能产生稳定的干涉图样 2 将同一列光波分解为两列光波 可以获得相干光源 和薄膜干涉都是用此方法获得相干光源 频率 相位差 双缝干涉 2 两种典型的干涉 1 杨氏双缝干涉 原理如图所示 明 暗条纹的条件 单色光 形成 的条纹 中央为明条纹 明暗相间 k 彩色 白色 2 薄膜干涉 相干光 光照射到透明薄膜上 从薄膜的两个 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 相等 应用 利用光的干涉检查平整度
2、表面 厚度 增透膜 二 光的衍射1 光的衍射光绕过 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 甚至比光的波长 的时候 衍射现象才会明显 障碍物 相差不多 还小 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 的单色条纹 两侧是 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 圆环 3 泊松亮斑 圆盘衍射 当光照到 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 在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环 且亮 明暗相间 不等距 不透明 亮斑 练一练 2013 上海卷
3、白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的 其原因是不同色光的 A 传播速度不同B 强度不同C 振动方向不同D 频率不同 解析 不同色光频率不同 波长不同 产生的干涉图样中相邻条纹间的距离不同 从而出现彩色条纹 D项正确 答案 D 知识点二光的偏振现象 填一填 1 偏振光波只沿 的方向振动 2 自然光太阳 电灯等普通光源发出的光 在垂直于传播方向的平面内 光波可以沿 振动 光振动在平面内的分布是 的 所以不显示偏振性 这种光叫做自然光 某一个特定 任何方向 大致均匀 3 偏振光在 于传播方向的平面上 只沿某一方向振动的光 光的偏振证明光是 自然光通过偏振片后 就得到了偏振光 垂直 横波 练一练 光的
4、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影像更清晰D 通过手指间的缝隙观察日光灯 可以看到彩色条纹 解析 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 答案 D 知识点三电磁场与电磁波 填一填 1 电磁波的产生 1 麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场产生 变化的电场产生
5、 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 磁场 电场 完整的 整体 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 电磁波是横波 在空间传播 介质 真空中电磁波的速度为 m s v f对电磁波 电磁波能产生反射 折射 和衍射等现象 不需要 3 108 同样适用 干涉 2 电磁波的发射与接收 1 发射电磁波的条件 要有足够高的 电路必须 使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间 2 调制有 和调频两种方式 解调是调制的逆过程 振荡频率 开放 调幅 3 电磁波谱 定义 按电磁波的波长从长到短分布是 红外线 可见光 紫外线 X射线和 射线 形成电磁波谱
6、电磁波谱的特性 应用 无线电波 热效应 荧光效应 练一练 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 解析 电磁波可以在真空中传播 能发生干涉 衍射 偏振等现象 并且它可以传递信息 可知只有B项正确 答案 B 知识点四相对论 填一填 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 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 相同 相同 E mc2 解析 狭义相对论有两个基本假设 光速不变原理及狭义相对性原理 A正确 据狭义相对论的两个结论 运动的
7、物体变短和运动的时钟变慢可知 C正确 因物体的运动速度达不到光速 故B错误 按照广义相对论原理 不同参考系中观察到的物理规律均是相同的 D错误 答案 AC 热点考向剖析 考向一光的干涉 衍射和偏振1 单缝衍射与双缝干涉的比较 2 自然光和偏振光的比较 典例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 6m 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1 5的介质中波长为4 10 7m 2 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 3
8、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 解题引路 光屏上某点与两个狭缝的路程差是光波波长的整数倍处出现亮条纹 与两个狭缝的路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹 尝试解题 针对训练 1 2014 大纲全国 在双缝干涉实验中 一钠灯发出的波长为589nm的光 在距双缝1 00m的屏上形成干涉图样 图样上相邻两明纹中心间距为0 350cm 则双缝的间距为 A 2 06 10 7mB 2 06 10 4mC 1 68 10 4mD 1 68 10 3m 解析 用光导纤维传播电磁波信号利用了全反射 A不符合题意 一束白光通过三棱镜形成彩色光带利用了先的折射 是色散现象 B不符合题意 用
9、平行光照射不透光的小圆盘 在圆盘的影的中心形成泊松亮斑 是光的衍射现象 D不符合题意 用透明的标准样板和单色平行光检查平面的平整度 是光的干涉现象 C符合题意 答案 C 考向二用双缝干涉测波长1 思路方法在观察光的干涉现象的实验中 将两片刀片合在一起 在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝 按图所示的方法 让激光束通过自制的双缝 1 保持缝到光屏的距离不变 换用不同间隙的双缝 双缝的间隙越小 屏上明暗相间的条纹间距 选填 越大 或 越小 2 保持双缝的间隙不变 光屏到缝的距离越大 屏上明暗相间的条纹间距 选填 越大 或 越小 3 在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下 用不同颜色的光做实
10、验 发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时 选填 大 或 小 2 知识储备 3 测量头的构造及使用如图甲所示 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 应使分划板中心刻度对齐条纹的中心 如图乙所示 记下此时手轮上的读数 典例2 2015 徐州高三质检 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 如图甲 并选用缝间距d 0 20mm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 700mm 然后 接通电源使光源正常工作 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
11、 第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙 a 所示 图乙 a 中的数字是该同学给各暗纹的编号 此时图乙 b 中游标尺上的读数x1 1 16mm 接着再转动手轮 映入眼帘的干涉条纹如图丙 a 所示 此时图丙 b 中游标尺上的读数x2 mm 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 x mm 这种色光的波长 mm 解题引路 因条纹间距很小 直接测量时误差很大 通常先测出多条明条纹间的距离再求其平均值来减小误差 计算时注意所测条纹间隔的个数 尝试解题 针对训练 2 2014 江苏物理 某同学用单色光进行双缝干涉实验 在屏上观察到如图甲所示的条纹 仅改变一个实验条件后 观察到的条纹如图乙
12、所示 他改变的实验条件可能是 A 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 2 电磁波与机械波的比较 典例3 2014 四川理综 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 尝试解题 解析 电磁波是一种波 可以产生衍射现象 A错误 常用的遥控器用红外光信号来遥控电视 B错误 多普勒效应常用来测量相对运动物体的速度 C正确 光在真空中各种
13、惯性系中测得的数值相同 D错误 答案 C 针对训练 3 2013 四川理综 下列关于电磁波的说法 正确的是 A 电磁波只能在真空中传播B 电场随时间变化时一定产生电磁波C 做变速运动的电荷会在空间产生电磁波D 麦克斯韦第1次用实验证实了电磁波的存在 解析 电磁波是电磁场这种物质在空间的传播 它既可在真空中传播 也可在介质中传播 A错误 当电场随时间均匀变化时产生稳定的磁场 稳定的磁场不能再产生电场 故也就不能形成电磁波 B错误 做变速运动的电荷产生变化的磁场 变化的磁场在其周围空间产生变化的电场 电场 磁场交替产生 向外传播的过程就形成了电磁波 C正确 麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在 赫兹
14、通过实验证实了电磁波的存在 D错误 答案 C 3 质能方程E mc2 含义 反映物体质量和能量之间的关系 由此会有两种能量表达 静止时的能量和运动时的能量 两能量之差就是物体的动能Ek 即Ek E E0 典例4 2013 江苏卷 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 选填 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 根据爱因斯坦的相对论可知 相对静止时测得的距离大于相对运动时测得的距离 根据光速不变原理 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 所以A测得该信号的速度仍为c 答案 大于c 或光速 针对训练 4 2015 通化高三模拟 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 解析 因列车沿AC方向以接近光速行驶 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正确 答案 C
