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1、第4课时 光的波动性 电磁波 相对论,基础回顾,核心探究,演练提升,基础回顾 自主梳理融会贯通,知识梳理,一、光的干涉 1.产生条件:两列光的 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.,频率,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,a.光的路程差r=r2-r1= (k=0,1,2),光屏上出现明条纹. b.光的路程差r=r2-r1= (k=0,1,2),光屏上出现暗条纹. ()白光:光屏上出现 条纹,且中央亮条纹是 (填写颜色).,k,彩色,白色,条纹间距公式:x= .,(2)薄膜干
2、涉. 相干光:光照射到透明薄膜上,从薄膜的两个表面 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.单色光照射薄膜时形成 的条纹,白光照射薄膜时,形成彩色条纹.,反射,厚度,明暗相间,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 ,甚至比光的波长 的时候,衍射现象才会明显.,相差不多,还小,2.衍射条纹的特点,(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较.,明暗相间,越弱,越小,明暗相间,越弱,越小,减小,逐渐变暗,逐渐变窄,同心圆环,(2)泊松亮斑(圆盘衍射):当光照到 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)
3、.,不透明,亮斑,三、光的偏振 1.偏振:光波只沿 的方向的振动. 2.自然光:太阳、电灯等普通光源发出的光,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 都相同,这种光叫做自然光. 3.偏振光:在 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 .自然光通过偏振片后,就得到了偏振光.,某一特定,一切方向,强度,垂直,横波,四、电磁波的产生、发射和接收 1.麦克斯韦电磁理论: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.电磁场: 交替产生,形成不可分割的统一体,称为电磁场. 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
4、. (1)电磁波是横波,在空间传播 介质. (2)v=f对电磁波 . (3)电磁波能产生反射、折射、 和衍射等现象.,电场,磁场,变化的电场和变化的磁场,不需要,同样适用,干涉,4.发射电磁波的条件 (1)采用 ,使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间; (2)要有足够高的 . 5.调制:有 和 两种方法. 6.电磁波的传播 (1)电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输,也可实现无线传输. (2)电磁波的波速:真空中电磁波的波速与光速相同,c= m/s.,开放电路,振荡频率,调幅,调频,3.0108,7.电磁波的接收 (1)当振荡电路的固有频率跟传播来的电磁波的频率 时,电路里激起的感应电流
5、就 ,这种现象叫做电磁谐振. (2)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. (3)调谐电路中通过改变 来改变电路的固有频率,使它跟某一个电台发射的频率 ,这个频率的电磁波在接收电路里激起的感应电流最强,这样即可选出该电台. 五、电磁波谱 1.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.,相等,最强,调谐,调谐,电容,相同,无线电波,2.电磁波谱的特性、应用,热效应,荧光,效应,六、相对论简介 1.狭义相对论的两个基本假设 (1)爱因斯坦相对性原理:对不同的惯性系,物理规律(包括力学的和电磁的)都是 . (2)光速不变原理:
6、光在真空中运动的速度在任何惯性系中测得的数值都是. 2.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,则爱因斯坦质能关系式E= .,一样的,相同的,mc2,自主检测,1.思考判断 (1)光的干涉和衍射现象说明了光是波,也能说明光是横波.( ) (2)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的.( ) (3)在双缝干涉实验中,双缝的作用是使一束光变成两束完全相同的相干光.( ) (4)波长不同的电磁波在本质上完全不同.( ) (5)阳光在水面的反射光是偏振光.( ) (6)光的颜色取决于折射率.( ) (7)电磁波以一定的速度在空间传播,在传播过程中满足v=f.( ) (8)电磁波同机械波
7、一样能发生干涉、衍射、反射、折射等现象.( ),答案: (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8),2.(2018上海杨浦区调研)如图所示,把酒精灯放在肥皂液薄膜前,从薄膜上可看到明暗相间的条纹,能解释这一现象产生原因的是(示意图中实线、虚线为光照射到薄膜上时,从膜的前后表面分别反射形成的两列波)( ),C,解析:波峰和波峰、波谷与波谷叠加的点,出现亮纹;波峰与波谷叠加的点,出现暗纹,肥皂泡薄膜在重力作用下应该上薄下厚,故选C.,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
8、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,ABC,核心探究 分类探究各个击破,考点一 光的干涉现象,1.双缝干涉 (1)光能够发生干涉的条件:两光的频率相同,振动步调相同. (2)双缝干涉形成的条纹是等间距的,两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比,即x= . (3)用白光照射双缝时,形成的干涉条纹的特点:中央为白条纹,两侧为彩色条纹.,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.,(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
9、波,并且叠加,两列光波同相叠加,出现明纹;反相叠加,出现暗纹. (3)条纹特点:单色光:明暗相间的水平条纹;白光:彩色水平条纹.,【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和S2距离之差为2.110-6 m,今分别用A,B两种单色光在空气中做双缝干涉实验,问:(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为410-7 m,P点是亮条纹还是暗条纹? (2)已知B光在某种介质中波长为3.1510-7 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),P点是亮条纹还是暗条纹? (3)若用A光照射时,把其中一条缝
10、遮住,试分析光屏上能观察到的现象.,(3)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. 答案:见解析,反思总结 杨氏双缝干涉实验条纹的特点,【针对训练】 导学号 58826295 (2018湖北襄阳第二次适应性考试)(多选)如图(甲)所示是用干涉法来检查某块厚玻璃板上表面是否平整的装置,所用红色光是用普通光源加红色滤光片产生的,从上往下观察到的干涉条纹如图(乙)、(丙)所示,则下列判断正确的是( )A.若观察到的条纹如图(乙)所示,则说明厚玻璃板上表面是平整的 B.若观察到的条纹如图(丙)所示,则厚玻璃板上表面有下凹的位置 C.若观察到的条纹如图(丙)所示,则厚玻璃板上表
11、面有上凸的位置 D.若是用黄色滤光片产生的黄色光做该实验,则干涉条纹变密 E.若是用黄色滤光片产生的黄色光做该实验,则干涉条纹变疏,ABD,解析:薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的,若观察到的条纹如图(乙)所示,则说明厚玻璃板上表面是平整的.故A正确;薄膜干涉是等厚干涉,即明条纹处空气膜的厚度相同.从弯曲的条纹可知,检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同,知该处凹陷,故B正确,C错误.若是用黄色滤光片产生的黄色光做该实验,则波长变短,干涉条纹变密,故D正确,E错误.,考点二 光的衍射和偏振现象,1.对光的衍射的理解 (1)衍射是波的特征,波长越长,衍射现象越明显.任何
12、情况下都可以发生衍射现象,只有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尺寸小得多时,光才可以看做是沿直线传播的.,2.自然光和偏振光的比较,【典例2】 (2018上海虹口区期中)如图为红光、蓝光分别通过单缝、双缝所呈现的图样,则( )A.甲为蓝光的衍射图样 B.乙为红光的干涉图样 C.丙为红光的衍射图样 D.丁为蓝光的干涉图样,D,反思总结 双缝干涉与单缝衍射的比较,1.光的衍射(2018上海普陀区质量调研)用点光源照射一个不透光的障碍物,其背后屏上阴影的中央出现了亮斑,原因是( ) A.光的反射 B.光的衍射 C.光的折射 D.光的干涉
13、,多维训练,B,解析:当光照射到障碍物上时,光离开直线路径绕到障碍物的阴影里去的现象,叫做光的衍射现象,所以障碍物背后屏上阴影的中央出现了亮斑,是光的衍射,故B正确;A,C,D错误.,2.导学号 58826296 光的偏振现象(2018四川绵阳南山中学月考)(多选)碳水化合物(糖)的含量是食品安全检验的一个重要的指标,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,将的测量与标准值进行比较,就能确定被测样品的含糖量.如图所示,S是自然光源,A,B是偏振片,转动B,使到达O
14、处的光最强,然后将被测样品P置于A,B之间,则下列说法正确的是( ) 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处光强度最大,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处光强度最大,偏振片A转过的角度等于,ACD,解析:没有被测样品时,A,B透振方向平行,O处光最强,当加上被测样品时,由于旋光作用,偏振光的振动方向会旋转一个角度,即振动方向与B的透振方向不平行,所以O处光的强度会明显减弱;要想使O处的光仍最强,可以旋转B一个角度或反方向旋转A相同角度.综合以上分析知,A,C,D正确,B错误.,考点三 电磁波与相对论,1.
15、电磁波 (1)电磁波的传播及波长、频率、波速 电磁波本身是一种物质,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. 三者关系v=f,f是电磁波的频率,即为发射电磁波的LC振荡电路的频率f= ,改变L或C即可改变f,从而改变电磁波的波长.,(2)电磁波与机械波的比较,(3)电磁波谱的产生机理:不同的电磁波,产生的机理不同. 无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的.,红外线、可见光、紫外线都是原子的外层电子受到激发后产生的. X射线是原子的内层电子受到激发后产生的. 射线是原子核受到激发产生的. 2.相对论 (1)对“同时”的相对性的理解 经典的时空观:在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察也是同时的. 相对论的时空观:“同时”具有相对性,即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察就不一定是同时发生的.,
