《【三维设计】2014届高三物理 （基础考点归纳+重难点突破+随堂检测）《光的波动性 电磁波 相对论》教学一体练》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【三维设计】2014届高三物理 （基础考点归纳+重难点突破+随堂检测）《光的波动性 电磁波 相对论》教学一体练（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1光的波动性电磁波相对论光 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典型的干涉实验(1)双缝干涉产生明暗条纹的条件：双缝处光振动情况完全相同，光屏上某点与两个狭缝的路程差是光波波长的整数倍或是半波长的偶数倍处出现亮条纹，与两个狭缝的路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹条纹的特点：相邻亮条纹(或暗条纹)的间距相等，且 x ，其中 为波长， dld为双缝间距， l 为缝到屏的距离实验装置不变的条件下，红光干涉条纹的间距最大，紫光的干涉条纹间距最小；若换用白光，在屏上得到彩色条纹、且中央为白色(2)薄膜干涉薄膜干涉：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
2、图样特点：同一条亮(或暗)条纹对应薄膜厚度相等单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成水平状的明暗相间的条纹，白光入射时形成彩色条纹【针对训练】1(2012上海高考)如图 1241 为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则()图 1241A甲为紫光的干涉图样B乙为紫光的干涉图样C丙为红光的干涉图样 D丁为红光的干涉图样【解析】红光比紫光的波长大根据 x ，紫光的干涉条纹较窄，故 A 错误，LdB 正确而丙、丁是单缝衍射图样，故 C、D 错误【答案】B光 的 衍 射1.光发生明显衍射的 条件当障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，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
3、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3泊松亮斑当光照到不透明的小圆板上，在圆板的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明2暗相间的圆环).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【针对训练】2(2012银川模拟)关于光的衍射，下列说法中错误的是()A光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物的现象B只有两列频率
4、相同的光波叠加后才能发生衍射C光的衍射没有否定光沿直线传播的结论D光的衍射现象为波动说提供了有利的证据【解析】由光的衍射的定义知 A 正确；光 波的衍射无条件，B 错误；当满足光发生明显衍射现象的条件时，光的衍射现象明显，否则光沿直线传播，可见光的衍射没有否定光沿直线传播的结论，C 正确；衍射是波动所特有的性质，所以光的衍射现象为波动说提供了有利的证据【答案】B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， c310 8 m/s.(3)电磁波本身是一种物质，它具有能量(
5、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时间间隔的相对性： t . t1 vc 2长度的相对性： l l 0 .1 vc 2(3)相对论速度变换公式： u .u v1 u vc2(4)相对论质量： m .m01 vc 2(5)质能方程： E mc2.【针对训练】3(2010上海高考)电磁波包含了 射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是()A无线电波、红外线、紫外线、 射线B红外线
6、、无线电波、 射线，紫外线C 射线、红外线、紫外线、无线电波D紫外线 、无线电波、 射线、红外线3【解析】在电磁波谱中，无线电波波长最长， 射线波长最短A 正确，B、C、D错误【答案】A(对应学生用书第 212 页)光的干涉条纹的形成分析1.杨氏双缝干涉(1)原理如图 1242 所示图 1242(2)明、暗条纹的条件单色光a光的路程差 r2 r1 k (k0,1,2)，光屏上出现明条纹b光的路程差 r2 r1(2 k1) (k0,1,2)，光屏上出现暗条纹 2白光：光屏上出现彩色条纹(3)条纹间距公式： x .ld2薄膜干涉(1)薄膜特点：如图 1243 所示，由于重力作用，皂膜上薄下厚图 1
7、243(2)相干光线：薄膜前表面 AA和后表面 BB的反射光线叠加(3)亮纹条件：在 P1、 P2处，薄膜厚度的 2 倍为前后表面反射光的光程差，当光程差等于波长整数倍时，形成亮条纹(4)暗纹条件：在 Q 处，光程差等于半波长的奇数倍时，形成暗条纹(1)只有相干光才能形成稳定的干涉图样(2)单色光形成明暗相间的干涉条纹，白光形成彩色条纹4(3)在实验装置不变的条件下，红光的干涉条纹间距最大，紫光的干涉条纹间距最小(2012大纲版全国高考)在双缝干涉实验中， 某同学用黄光作为入射光为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有()A改用红光作为入射光B改用蓝光作为入射光C增大双缝到屏的距离D增大
8、双缝之间的距离【解析】根据 x ，要增大条纹间距 x，将 L、 增大或将 d 减小均可以，Ld红光比黄光波长大，故 A 选项正确；而蓝光比黄光波长小，故 B 选项错误；增大双缝到屏的距离 L，则 x 增大，故 C 选项正确；增大双缝间距 d，则 x 变小，故 D 选项错误【答案】AC光的干涉图象和衍射图样的对比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，光才可以看做是沿直线传播2单缝衍射与 双缝干涉的比较两 种 现 象比
9、 较 项 目 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，亮度基本相等相同点 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(2012汉中模拟)如图 1244 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()图 1244Aa、b 是光的干涉图样Bc、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，
10、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 x 可知，条纹宽的入射光的波长长，所以 a 图样的Ld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电磁波的应用5电磁波谱 频率/Hz 真空中波长/m 特性 应用 递变规律无线电波 31011 10 3 波动性强，易发生衍射 无线电技术红外线 10111015 103 10 7 热效应 红外线遥感可见光 1015 107 引起视觉 照明、摄影紫外线 10151017 107 10 9 化学效应、荧 光效应、能杀菌 医用消毒、防伪X 射线 101
11、61019 108 10 11 贯穿性强 检查、医用透视 射线 10 19 10 11 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 衍射能力减弱 直线传播能力增强(1)(2012成都模拟)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电磁波是横波C电磁波必须在介质中传播D使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调(2)某雷达工作时，发射电磁波的波长 20 cm，每秒脉冲数 n5 000，每个脉冲持续时间 t0. 02 s.该电磁波的频率为多少？该雷达的最大侦察距离是多少？【解析】(1)由雷达的工作原理知，雷达是用微波来测定物体位置的设备，A 错；电磁波在传播过程中电场强度和磁感应强
12、度总是相互垂直，且与波的传播方向垂直，故电磁波是横波，B 对；电磁波可以不依赖介质而传播，C 错；使电磁波随各种 信号而改变的技术叫做调制，D 错(2)根据 c f 可得f Hz1.510 9 Hz.c 31082010 2电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离s c t c( t)310 8( 0.0210 6 ) m610 4 m，1n 15 000所以雷达的最大侦察距离 s 310 4 m30 km.s2【答案】(1)B(2)1.510 9 Hz30 km实验：用双缝干涉测光的波长1.实验装置(如图 1245 所示)6图 12452实验方法(1)根据公式 x 得 x.ld dl
13、(2)用刻度尺测出双缝到光屏的距离 l，用测量头调节清晰的干涉条纹，测出 n 个亮纹间的距离 a，则 x .双缝间距 d 是已知的，这样就可以计算出波长 .an 13实验步骤(1)将光源、单缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上；(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光；(3)调节各器材的高度，使光源灯丝发出的一束光，能沿轴线到达光屏；(4)安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约 5 cm10 cm，观察白光的干涉条纹；(5)在单缝和双缝间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹，安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹；(6)使分划板中心刻线对齐某明(或暗)条纹的中央，记下手轮上的读数 a1，转动
14、手轮使分划板中心刻线移动，记下干涉条纹的条数 n 和移动后手轮的读数 a2， a1与 a2的差即为n 条亮纹的间距；(7)用刻度尺测量双缝到光屏的距离 l(d 是已知的)；(8)重复测量、计算，求平均值作为波长的测量结果；(9)换用不同的滤光片，重复实验4注意事项(1)实验时应调整光源、单缝、双缝和光屏、测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨平行若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小，不清晰，不便于观 察和测量(2)分划板上的刻线应与干涉条纹的亮(暗)线平行，否则会增大测量的误差(3)双缝、测量头安装到遮光筒上时要装到底，使各部件的定位面紧密吻合，否
15、则会影响测量结果(4)双缝干涉演示仪的测量头有两种，一种相当于螺旋测微器，一种相当于游标卡尺，具体应用时要加以区别(5)测量双缝至屏的距离 l，要多次测量取平均值，同时要固定好双缝及屏，切勿松动(2012福建高考)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图1246)：图 1246(1)下列说法哪一个是错误的_(填选项前的字母)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 xan 1(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图 1247，其示数为_mm.7图 1247【解析】(1)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(2)按读数规则，读出示数为：1.5 mm47.00.01 mm1.970 mm.【答案】(
