《（全国通用版）2019版高考物理大一轮复习 第十四章 振动和波 光 相对论 第40讲 光的波动性电磁波和相对论学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国通用版）2019版高考物理大一轮复习 第十四章 振动和波 光 相对论 第40讲 光的波动性电磁波和相对论学案（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第 4040 讲讲 光的波动性光的波动性 电电磁波和相对论磁波和相对论考纲要求考情分析命题趋势1.光的干涉、衍射和偏振现象()2变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波的形成()3电磁波的产生、发射和接收()4电磁波谱()5狭义相对论的基本假设()6相对论质能关系式()2017全国卷，34(1)2017江苏卷，12B(1)2016全国卷，34(1)高考试题可能考查光的干涉和衍射的条件、干涉条纹和衍射条纹的区别、干涉条纹宽度的计算、电磁波的理解、电磁波和机械波的区别；简单考查对狭义相对论的了解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_亮_条纹，某些区域相互减弱
2、，出现_暗_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_相同_、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_白色亮_条纹，其余为_彩色_条纹2光的衍射2(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)衍射条纹的特点单缝衍射：单色光的衍射图样为中间_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条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹圆孔衍射：明暗相间的_不等距_圆环如图所示泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到_不透
3、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)如图所示3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：让自然光通过_偏振片_形成偏振光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4电磁波的产生(1)麦克斯韦电磁场理论变化的磁场产生_电场_，变化的电场产生_磁场_(2)电磁场变化的电
4、场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场(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电磁波是横波，在空间传播_不需要_介质；真空中电磁波的速度为_3.0108_m/s；vf对电磁波_同样适用_；3电磁波能产生反射、折射、_干涉_和衍射等现象5电磁波的发射和接收(1)发射电磁波的条件要有足够高的_振荡频率_；电路必须_开放_，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_调幅_和调频两种方式，解调是调制的逆过程(3)电磁波谱定义：按电磁波的波长从长到短分布是_无线电波_、红外线、可见光、紫外线、X 射线和 射线，形成电磁波谱；递变规律：直线传播能力增强
5、，衍射能力减弱电磁波谱的特性、应用电磁波谱特性应用红外线_热效应_红外线遥感紫外线化学效应、_荧光效应_、能杀菌医用消毒、防伪X 射线贯穿性强检查、医用透视 射线贯穿本领最强工业探伤、医用治疗6.狭义相对论(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_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，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系(2)相对论的质速关系物体的质量随物体速度的增加而增大，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！ #m01vc2物体运动时的质量m总要_大于_静止时的质量m07相对论质能关系用
6、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_mc2_1判断正误4(1)光的颜色由光的频率决定( )(2)只有频率相同的两列光波才有可能产生稳定的干涉( )(3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光( )(4)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的( )(5)自然光是偏振光( )(6)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场( )(7)无线电波不能发生干涉和衍射现象( )(8)波长不同的电磁波在本质上完全不同( )(9)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的( )2光的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( D D )A一束自然光相继
7、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景象更清晰D通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹一 光的干涉、衍射和偏振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r2r1k (k0,1,2，)时，光屏上出现明条纹光的路程差r2r1(2k1) (k0,1,2，)时，光屏上出现暗条纹 2(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L d的波
8、长2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5(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的3单缝衍射与双缝干涉的比较两种现象比较项目 单缝衍射双缝干涉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不同点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4.干涉与衍射的本质光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干
9、涉条纹的形成具有相似的原理在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹5光的偏振(1)自然光与偏振光的比较类别自然光(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 1如图所示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
10、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( B B )A红黄蓝紫B红紫蓝黄C蓝紫红黄D蓝黄红紫解析 由于双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此 1、3 为双缝干涉条纹，2、4 为单缝衍射条纹双缝干涉条纹的宽度(即相邻明、暗条纹间距)x，红光波长比蓝光波长长，则红光干l d6涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即 1、3 分别对应于红光和蓝光而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，2、4 分别对应于紫光和黄光综上所述，1、2、3、4 四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫
11、、蓝、黄，选项 B 正确二 薄膜干涉现象的理解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，相互叠加，发生干涉3原理分析(1)单色光在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差 r等于薄膜中波长的整数倍rn (n1,2,3，)，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r(2n1) 2(n0,1,2,3，)，薄膜上出现暗条纹(2)白光：薄膜上出现水平彩色条纹4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
12、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例 2(多选)把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示这时可以看到明暗相间的条纹下面关于条纹的说法中正确的是( ACAC )A干涉条纹是光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果7B干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧解析 根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气劈尖膜前后表面反射的两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以选项
13、A 正确，B 错误因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故选项 D 错误条纹的位置与空气劈尖膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气劈尖膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故选项 C 正确三 电磁场和电磁波1电磁场如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场2电磁波的波速、波长与频率的关系：cf， c f同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变在介质中的速度
14、都比在真空中速度小不同电磁波在同一种介质中传播时，传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大3电磁波与机械波的比较机械波电磁波研究对象研究力学现象研究电磁现象周期性变化的物理量位移随时间和空间做周期性变化电场E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化传播传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关传播无需介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系产生由质点(波源)的振动产生由周期性变化的电流(电磁振荡)激发纵波还是横波可以是纵波也可以是横波横波联系都具有波的一切特性，例如干涉、衍射、反射、折射等性质，它们的波速、波长与频率的关系都是vf，都能传播能量例 3(多选)关于电
15、磁场和电磁波，下列叙述中正确的是( CDCD )A恒定的电场能够产生电磁波8B电磁波的传播需要介质C电磁波从一种介质进入另一种介质，频率不变D电磁波在传播过程中也传递了能量解析 由麦克斯韦电磁场理论可知，只有非均匀变化的电场、磁场能产生电磁波，选项 A 错误；电磁波的传播不需要介质，选项 B 错误；电磁波与机械波一样，在传播过程中频率不变，选项 C 正确；电磁波传播电磁振荡的运动形式和能量，选项 D 正确四 狭义相对论1对“同时”的相对性的理解：“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2对“长度的相对性”的理解：狭义相对论中的长度公式：ll0中，l0是1(vc)2相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而l可认为杆沿杆的长度方向以速度v运动时，静止的观察者测量的长度，或观察者沿杆的长度方向以速度v运动时测出的杆的长度3对“时间间隔的相对性”的理解：时间间隔的相对性公式：t中 1(vc)2是相对事件发生地静止的观察者测量同一地点的两个事件发生的时间间隔，而 t则是相对于事件发生地以速度v运动的观察者测量同一
