（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第12章 第4讲 光的波动性 电磁波 相对论

（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第12章 第4讲 光的波动性 电磁波 相对论内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 光的波动性电磁波相对论知识一光的干涉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(即半波长的偶数倍 )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，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 2、反射光波相遇而形成的干涉图样特点：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知识二光的衍射和光的偏振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自然光和偏振光(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) 3、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知识三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 垂直光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (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(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 4、对性时间间隔的相对性：t 长度的相对性：ll 0 (3)相对论速度变换公式：u u)相对论质量：m (5)质能方程：E.(1)机械波的传播需要介质，而电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播(2)机械波在液体和固体中的速度比空气中大，而电磁波在液体和固体中的传播速度比空气中的小考点一光的干涉条纹的形成分析一、杨氏双缝干涉1原理如图 1241 所示图 12412明、暗条纹的条件(1)单色光光的路程差 r2r 1k (k0,1,2) ，光屏上出现明条纹光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 光的路程差 r2r 1(2 k1) (k0,1,2) ，光屏上出现暗条纹2(2)白光：光屏上出现彩色条纹3条纹 5、间距公式：x 膜干涉1薄膜特点：如图 1242 所示，由于重力作用，皂膜上薄下厚图 12422相干光线：薄膜前表面 后表面 反射光线叠加3亮纹条件：在 2 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( 多选)(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， A 选项正 6、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】缝衍射与双缝干涉的比较一、不同点1条纹宽度：单缝衍射条纹宽度不等，中央最宽双缝干涉条纹宽度相等2条纹间距：单缝衍射各相邻条纹间距不等双缝干涉各相邻条纹等间距3亮度情况：单缝衍射中央条纹最亮，两边变暗双缝干涉条纹清晰，亮度基本相等二、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1 个示范例 (2013 大纲版全国卷 )下列现象中，属于光的衍射的是 ()A雨后天空出现彩虹B通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C海市蜃楼现象D日光 7、照射在肥皂膜上出现彩色条纹【解析】出现彩虹是大气对光的散射造成的；海市蜃楼是光的折射与全反射现象造成的；肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉的结果；通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象，选项 B 正确【答案】 1 个预测例 如图 1243 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 1243Aa 、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，a、b 图是干涉图样，c、d 图是衍射图样 8、，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】验：用双缝干涉测光的波长一、实验装置(如图 1244 所示)图 1244二、实验方法1根据公式 x 得 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 d 是已知的，这样就可以计算出波长 1三、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 9、装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约 5 0 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 动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，a 1 与 差即为 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，重复实验四、注意事项光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 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 10、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12 45)：图 1245(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 11、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 x 1(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图 1246，246【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 答案】(1)A(2)束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是()A各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同B各色光的速度不同，造成条纹的间距不同C各色光的强度不同，造成条纹的间距不同D各 12、色光通过双缝到达一确定点的距离不同【解析】各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹A 正确【答案】车行驶时常会滴下一些油滴，滴下的油滴在带水路面上会形成一层薄油膜，并显现彩色，这是由于()A空气的折射B膜的上、下表面反射形成光的干涉光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 光的衍射D水的折射【解析】白光射到油膜上，从膜的上、下表面反射回来，形成相干光源由于各种色光波长不同，所产生的干涉条纹的宽度不同，所以各色光在薄膜上形成干涉条纹呈现彩色，所以 B 项正确【答案】图 1247 所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片 P 和 Q，以光的传播方向为轴旋 13、转偏振片 P 或 Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象这个实验表明( )图 1247A光是电磁波 B光是一种横波C光是一种纵波 D光是概率波【解析】偏振现象是横波特有的，光的偏振现象说明光是一种横波，B 正确【答案】图 1248 所示的 4 幅明暗相间的条纹图样，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(黑色部分表示亮纹)则下面的四幅图从左到右排列，亮条纹的颜色依次是( )图 1248A红黄蓝紫 B红紫蓝黄C蓝 紫红黄 D蓝黄红紫【解析】双缝干涉条纹是等间距的条纹，单缝衍射条纹是中间最宽、两边越来越窄的条纹，因此 1、3 是干涉条纹，2、4 是衍射条纹干涉条纹中，光的波长越长，条纹越宽，因此 1 是红光，3 是蓝光同一单缝衍射条纹，波长越长，条纹越宽，因此 2 是紫光，4 是黄光【答案】(多选) 下列说法中正确的是( )A电磁波是横波B为了从高频电流中取出所携带的声音信号就要进行调制C红外线应用在遥感技术中是利用了它的穿透本领强的特性D医学上用透视或“检查人体内部器官，它们都 用到了 X 射线【解析】电磁波是横波，选项 A 正确为。