《物理一轮复习：第十三章 机械波 光和电磁波 第4讲 光的干涉与衍射电磁波相对论 word版含答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理一轮复习：第十三章 机械波 光和电磁波 第4讲 光的干涉与衍射电磁波相对论 word版含答案（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4讲光的干涉与衍射电磁波相对论考点一光的干涉、衍射及偏振1光的干涉(1)产生条件两列光的频率相同，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。将同一列光波分解为两列光波，可以获得相干光源，双缝干涉和薄膜干涉都是用此方法获得相干光源。(2)两种典型的干涉()杨氏双缝干涉：原理如图所示。明、暗条纹的条件a单色光：形成明暗相间的条纹，中央为明条纹。光的路程差r2r1k(k0,1,2，)，光屏上出现明条纹。光的路程差r2r1(2k1)(k0,1,2，)，光屏上出现暗条纹。b白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。条纹间距公式：x。()薄膜干涉：相干光：光照射到透明薄膜
2、上，从薄膜的两个表面反射的两列光波。图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度相等。2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：明暗相间的不等间距圆环。泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到不透明(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)。(3)单缝衍射与双缝干涉
3、的比较两种现象比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中央条纹最亮，两边变暗清晰条纹，亮度基本相等相同点干涉、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.光的偏振现象(1)偏振：光波只沿某一特定的方向的振动。(2)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光。(3)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。(4)偏振光的应用：应用
4、于照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。思维诊断(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)两个相同亮度的烛光是相干光源。()(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)在波峰与波峰叠加处出现亮条纹，在波谷与波谷叠加处出现暗条纹。()(5)阳光在水面的反射光是偏振光。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)题组训练1双缝干涉(多选)在杨氏双缝干涉实验中，如果()A用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D用紫光作为光源，遮住其中一条狭
5、缝，屏上将呈现间距不等的条纹E分别用红光和紫光在同一装置上做干涉实验，相邻红光干涉条纹间距大于相邻紫光干涉条纹间距解析：在双缝干涉实验中，用白光作为光源，屏上会出现明暗相间的彩色条纹，中间亮纹最宽，最亮，呈白色，选项A错误；用红光作为光源，则屏上会出现亮暗相间的条纹，亮纹红色，暗纹黑色，选项B正确；用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，两束光不相干，屏上不会出现干涉条纹，选项C错误；用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，则满足单缝衍射的条件，在屏上出现间距不等的亮暗相间的衍射条纹，选项D正确。根据x，因红光波长较长，故相邻红光条纹间距大，E正确。答案：BDE2光的衍射(多选)关于光的衍射现象，
6、下面说法正确的是()A红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹B白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹C光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射D光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射E在单缝衍射中增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽解析：单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹，A正确；白光的衍射图样是彩色条纹，故B错误；光照到不透明圆盘上，在其阴影处出现亮点，是衍射现象，故C正确；光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在光的衍射现象，D错误；与双缝干涉相似，增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽，故E正确。答案：
7、ACE3光的偏振(多选)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则()A图中a光为自然光B图中a光为偏振光C图中b光为偏振光D以SP为轴将B转过180后，在P处将看到光亮E以SP为轴将B转过90后，在P处将看到光亮解析：自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光，A对，B错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则C对；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180后，P处仍无光亮，D错；若将B转过90，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动
8、的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，E对。答案：ACE4干涉条纹间距的计算在双缝干涉实验中，一钠灯发出波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为_。解析：由x可得：d589109 m1.68104 m。答案：1.68104 m考点二电磁波相对论1电磁场、电磁波及其传播电磁波的产生、发射和接收(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)电磁场如上图所示：变化的电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
9、。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3108m/s。vf对电磁波同样适用。(4)电磁波的发射发射条件：足够高的振荡频率和开放电路。调制分类：调幅和调频。(5)电磁波的接收调谐：使接收电路产生电谐振的过程。解调：使声音或图象信号从高频电流中还原出来的过程。(6)电磁波谱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。频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律无线电波103波动性强，易发生衍射无线电技术红外线310111015107103热效应红外线遥感可见光1015107引起视觉照明、摄影紫外线10151016108107化学效应、荧
10、光效应、能杀菌医用消毒、防伪X射线101610191011108贯穿本领强检查、医用透视射线10191011贯穿本领最强工业探伤、医用治疗2.狭义相对论的基本假设质能关系(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)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：Emc2。思维诊断(1)电磁波的传播需要介质。()(2)电谐振就是电磁振荡中的“共振”。()(3)电磁波以一定的速度在空间传播，在传播过程中满足vf()(4)电磁波同机
11、械波一样能发生干涉、衍射、反射、折射等现象。()(5)波长不同的电磁波在本质上完全相同。()(6)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。()(7)若物体能量增大，则它的质量增大。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)题组训练1电磁波(2016全国甲卷34)(多选)关于电磁波，下列说法正确的是_。(填正确答案标号。)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
12、荡停止，空间的电磁波随即消失解析：电磁波在真空中的传播速度等于光速，与电磁波的频率无关，选项A正确；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，选项B正确；电磁波传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，选项C正确；电磁波可以通过光缆传输，选项D错误；电磁波波源的电磁振荡停止，波源不再产生新的电磁波，但空间中已产生的电磁波仍可继续传播，选项E错误。答案：ABC2电磁波谱(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是_。AX射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变B射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的
13、是射线E在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信解析：X射线的频率比较大，对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，选项A正确；根据电磁波谱的排列顺序可知：射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，选项B正确；在电磁波谱中从无线电波到射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越长，越容易发生衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生衍射，无线电波最容易发生衍射现象，选项C、D错误；无线电波广泛应用于通信、广播、和天体研究中，选项E正确。答案：ABE3相对论(2017南通模拟)如图所示，一束激光频率为0，传播方向正对卫星飞行方向，已知真空中光速为c，卫星速度为u，则卫星上观测到激光的
14、传播速度是_，卫星接收到激光的频率_(选填“大于”“等于”或“小于”)0。解析：由相对论光速不变原理可得激光速度为c，依据多普勒效应可知，卫星接收到激光的频率大于0。答案：c大于12015新课标全国卷34(1)(多选)如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线。则_。A在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B在真空中，a光的波长小于b光的波长C玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失E分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距解析：从光路图看，入射角相同，a光的折射角较大，所以玻璃砖对a光的折射率较大，a光的频率较大，波长较短，B正确，C不正确；根据n知vavb，A正确；随着入射角增大，a光的折射角先达到90，D正确；在同一个双缝干涉实验装置上做实验，由x知光的波长
