(新高考)高考物理一轮复习课件第14章第2讲《光的干涉、衍射和偏振　电磁波》(含解析)

第十四章光电磁波第2讲光的干涉、衍射和偏振电磁波目标要求1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振.2.掌握双缝干涉中出现亮、暗条纹的条件.3.知道发生明显衍射的条件.4.理解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生、发射、传播和接收过程.内容索引考点一光的干涉现象考点二光的衍射和偏振现象考点三电磁振荡电磁波课时精练考点一光的干涉现象光的干涉(1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现条纹，某些区域相互减弱，出现条纹，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.夯实必备知识基础梳理亮暗相同判断正误1.光的颜色由光的频率决定.()2.频率不同的两列光波不能发生干涉.()3.在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是使白光变成单色光.()4.在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是用“分光”的方法使两列光的频率相同.()提升关键能力方法技巧1.双缝干涉(1)条纹间距：x，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大.(2)明暗条纹的判断方法：如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差为rr2r1.当rn(n0,1,2)时，光屏上P处出现明条纹.当r(2n1)(n0,1,2)时，光屏上P处出现暗条纹.2.薄膜干涉(1)形成原因：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.光照射到薄膜上时，从膜的前表面AA和后表面BB分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加.(2)明暗条纹的判断方法：两个表面反射回来的两列光波的路程差r等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波长为.在P1、P2处，rn(n1,2,3)，薄膜上出现明条纹.在Q处，r(2n1)(n0,1,2,3)，薄膜上出现暗条纹.(3)应用：增透膜、检查平面的平整度.例1如图所示，用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差|r1r2|应为考向1光的干涉的理解和明暗条纹的判断例2(多选)(2021浙江6月选考16)肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄.下列说法正确的是A.过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形B.肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹C.肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化D.将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90，条纹也会跟着转动90考向2薄膜干涉肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确；薄膜干涉是等厚干涉，干涉条纹是前后表面反射光形成的，B正确；形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，从形成到破裂的过程中上面越来越薄，下面越来越厚，因此会出现加强点和减弱点的位置发生变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90，由于重力、表面张力和粘滞力的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此条纹并不会跟着旋转90，D错误.例3(多选)图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为待检查的物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是A.入射光C应采用单色光B.图乙条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的C.当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹D.由图乙条纹可知，被检查表面上有洞状凹陷考点二光的衍射和偏振现象1.光的衍射发生明显衍射的条件：只有当障碍物或狭缝的尺寸足够的时候，衍射现象才会明显.2.光的偏振(1)自然光：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强度都.(2)偏振光：在于光的传播方向的平面上，只沿着某个的方向振动的光.夯实必备知识基础梳理小一切方向相同垂直特定(3)偏振光的形成让自然光通过形成偏振光.让自然光在两种介质的界面发生反射和，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光.(4)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.(5)光的偏振现象说明光是一种波.偏振片折射横判断正误1.阳光下茂密的树林中，地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的.()2.泊松亮斑是光的衍射形成的.()3.光遇到障碍物时都能产生衍射现象.()4.自然光是偏振光.()1.单缝衍射与双缝干涉的比较提升关键能力方法技巧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，亮度基本相同相同点干涉、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2.光的干涉和衍射的本质从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都属于光波的叠加，干涉是从单缝通过两列频率相同的光波在屏上叠加形成的，衍射是由来自单缝上不同位置的光在屏上叠加形成的.例4如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹).在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫考向1单缝衍射与双缝干涉的比较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.相邻亮条纹间距x，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应红光和蓝光.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，黄光波长比紫光波长长，即2、4分别对应紫光和黄光.综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确.例5奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，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，偏振方向会相对于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，将的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了.如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间.考向2光的偏振(1)偏振片A的作用是_.把自然光变成偏振光自然光通过偏振片后变为偏振光.(2)偏振现象证明了光是一种_.横波偏振现象证明光是一种横波.(3)以下说法中正确的是_.A.到达O处光的强度会减弱B.到达O处光的强度不会减弱C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，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处光强度最强，偏振片A转过的角度等于ACD偏振片只能让一定偏振方向的光通过，没有样品时，要使到达O处的光最强，偏振片A、B的透光方向应相同；当放入样品时，由于样品的“旋光度”是，即偏振方向不再与B的透光方向平行，到达O处光的强度会减弱，A正确，B错误；偏振片B转过的角度等于，并与偏振光的方向平行时，光到达O处的强度将再次最大，C正确；同理，D正确.考点三电磁振荡电磁波1.电磁振荡(以LC振荡电路为例)(1)产生：在LC振荡电路中，电容器不断地充电和放电，就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的电流i、电容器内的电场强度E、线圈内的磁感应强度B发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡.(2)周期和频率夯实必备知识基础梳理2.电磁波(1)麦克斯韦电磁场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)电磁波电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成.电磁波的传播不需要，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(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.vf，f是电磁波的频率.电场磁场电磁波介质小(3)电磁波的发射与接收发射电磁波需要开放的高频振荡电路，并对电磁波根据信号的强弱进行(两种方式：调幅、调频).接收电磁波需要能够产生电谐振的调谐电路，再把信号从高频电流中出来，调幅波的解调也叫.(4)电磁波谱按照电磁波的或波长的大小顺序把它们排列成谱.按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、紫外线、X射线、射线.调制解调检波频率可见光判断正误1.LC振荡电路中，电容器放电完毕时，回路中电流最小.()2.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场.()3.电磁波既可以传递能量，也可以用来传递信息.()1.对麦克斯韦电磁场理论的理解提升关键能力方法技巧2.电磁波与机械波的比较名称项目电磁波机械波产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生传播介质不需要介质(在真空中仍可传播)必须有介质(真空中不能传播)波的种类横波既有横波也有纵波速度特点由介质和频率决定，在真空中等于光速(c3108m/s)仅由介质决定能量都能携带能量并传播能量速度公式vf遵循规律都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象例6(2020浙江1月选考8)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电.t0时开关S打到b端，t0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值.则A.LC回路的周期为0.02sB.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大C.t1.01s时线圈中磁场能最大D.t1.01s时回路中电流沿顺时针方向例7(多选)关于电磁波，下列说法正确的是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、光缆传输电磁波在真空中的传播速度等于光速，与频率无关，A正确；电磁波是周期性变化的电场和磁场互相激发得到的，B正确；电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，C正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，D错误.例8(多选)关于物理知识在生活中的应用，下列说法正确的是A.机场、车站所用的测量人体温度的测温仪应用的是紫外线B.雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的无线电设备C.射线可以用来治疗某些癌症D.医院给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强一切物体均发出红外线，温度不同，辐射强度不同，测量人体温度的测温仪应用的是红外线，A错误；雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的，B正确；射线可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症，C正确；给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强，D正确.课时精练1.(2020北京卷1)以下现象不属于干涉的是A.白光经过杨氏双缝得到彩色图样B.白光照射肥皂膜呈现彩色图样C.白光经过三棱镜得到彩色图样D.白光照射水面油膜呈现彩色图样必备基础练123456789101112选项A是双缝干涉，选项B是薄膜干涉，选项C是光的色散，选项D是薄膜干涉.故选C.2.(多选)(2020江苏卷13B(1)电磁波广泛应用在现代医疗中.下列属于电磁波应用的医用器械有A.杀菌用的紫外灯B.拍胸片的X光机C.治疗咽喉炎的超声波雾化器D.检查血流情况的“彩超”机1234567891011123.(2020浙江7月选考4)在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示.下列说法正确的是A.当体温超过37.3时人体才辐射红外线B.当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线C.红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的D.红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的123456789101112123456789101112所有物体都会辐射出红外线，故A、B错误；红外体温计是依据人体发射红外线来测体温的，且人体温度越高，辐射的红外线强度越大，故C错误，D正确.4.下列说法中正确的是A.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度B.偏振光的传播方向与振动方向不一定垂直C.透过转动的偏振片观察玻璃表面、光滑桌面反射来的阳光，能感觉到明暗的变化D.透过转动的偏振片观察阳光能感觉