2014年高考成套第一轮总复习资料 第十二章 第4讲 光的波动性 电磁波 相对论3

2014年高考成套第一轮总复习资料 第十二章 第4讲 光的波动性 电磁波 相对论3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。 (2)相干光源的获得：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。 (3)两种典型的干涉：图 1241杨氏双缝干涉(原理如图 1241 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。 r2r 1k(k0,1,2)，光屏上出现明条纹。 r2r 1(2k 1) (k0,1,2)，光屏上出现暗条纹。 2b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。 膜干涉相干光：光照 2、射到透明薄膜上，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。 应用：增透膜，利用光的干涉检查平整度。 2光的衍射(1)光的衍射：光绕过障碍物偏离直线传播的现象。 (2)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。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (3)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 3、透明(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)。 3光的偏振(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：应用于照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。 1用白光做双缝干涉实验时，中央出现白色条纹，两侧出现彩色条纹的原因(1)从双缝射入的两列光波中 4、，各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹。 (2)两侧各色光的条纹间距与波长成正比，即红光的亮纹间宽度最大，紫光亮纹间宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色条纹。 2关于薄膜干涉(1)如图 1242 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。 图 1242(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面 后表面 别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。 (3)原理分析：单色光：a在 2 处，两个表面反射回来的两列光波的路程差 x 等于波长的整数倍。 x n(n1,2,3)，薄膜上出现明条纹。 b在 Q 处，两列反射回来的光 5、波的路程差 x 等于半波长的奇数倍。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2n1) (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：图 1243干涉法检查平面如图 1243 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。 1 衍射与干涉的比较两种现象比较项目单缝衍射 双缝干涉条纹宽度来源: 条纹宽度不等，中央最宽来源:条纹宽度相等来源: 来源:纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距不同点来源:学|科|网 Z|X|X|K 亮度情况 6、 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，属于波的叠加；干涉、)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器。 第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器。 (2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是 90时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相同垂直。 特别提醒 不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片，偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特征，即存在一个偏振方向，只让平行于该方向振动的光通过，其他振动方向的光被吸收了。 1光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用 7、，下列说法正确的是()A用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ：选 D用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉，故 A 错；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的色散，故 B 错；在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射，故 C 错；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故 D 对。 电磁波相对论1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 8、场：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。 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 3108 m/s；vf 对电磁波同样适用；电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。 2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。 电磁波谱的特性、应用电磁波谱 9、 频率/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 101110 15 103 10 7 热效应红外线遥感可见光 1015 107 引起视觉照明、摄影紫外线 101510 17 107 10 9化学效应、荧光效应、能杀菌医用消毒、防伪衍射能力减弱直线传播能力增强光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 10 19 108 10 11 贯穿性强检查、医用透视 射线 1019 1011 贯穿本领最强工业探伤、)狭义相对论的基本假设：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。 (2)时间间隔的相对性 t。 1 ( 10、3)长度的相对性 ll 0。 1 (4)相对论的速度变换公式 u。 u u )相对论质量 m。 (6)质能方程 E。 1对麦克斯韦电磁场理论的理解2对电磁波的理解(1)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光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (都等于光速)。 (2)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，速度越小。 (3)vf，f 是电磁波的频率，即为发射电磁波的 荡电路的频率 f ，改变12 C 即可改变 f，从而改变电磁波的波长。 3对电磁波谱的四点说明(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性。 其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干 11、涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X 射线、 射线等，穿透能力较强。 (2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和 X 射线、X 射线和 射线都有重叠。 (3)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后产生的。 (4)电磁波的能量随频率的增大而增大。 4对质能方程和相对论的理解质能方程表达了物体的质量和它所具有能量的关系：一定的质量总是和一定的能量相对应，具体从以下几个方面理解：(1)静止物体的能量为 E0m 0种能量叫 12、做物体的静质能。 每个有质量的物体都具有静质能。 (2)对于一个以速率 v 运动的物体，其动能 Ekm 011 (3)物体的总能量 E 为动能与静质能之和，即 EE kE 0(m 为动质量)。 (4)由质能关系式可知 E。 2下列关于电磁波的说法正确的是()A均匀变化的磁场能够在空间产生电场B电磁波在真空和介质中传播速度相同C只要有电场和磁场，就能产生电磁波D电磁波在同种介质中只能沿直线传播解析：选 A如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是恒定的，不能产生新的电场(磁场)，因而不能产生电磁波，A 正确，C 错误；电磁波的传播速度跟介质有关，频率由波源决定，同一频率的电磁波在不同介质里波 13、长不等，由 vf 知不同介质中光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，B 错误；若介质密度不均匀会发生折射，D 错误。 光的波动性问题命题分析 本考点是高考热点，主要考查光的干涉、衍射、偏振问题的分析及对光现象的理解和综合运用，以选择题或计算题呈现。 例 1如图 1244 所示，在双缝干涉实验中，S 1 和 双缝，P 是光屏上的一点，已知 P 点与 离之差为 06 m，今分别用 A、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问 P 点是亮条纹还是暗条纹。 图 1244(1)已知 A 光在折射率为 n介质中波长为 4107 m；(2)已知 B 光在某种介质中波长为 07 m，当 B 光从这种介质射向空气时，临界角为 37；(3)若用 A 光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象。 思维流程第一步：抓信息关键点关键点 信息获取(1)已知 A 光在 n介质中的波长 可由 真 求出光在真空中的波长(2)已知 B 光在介质中的波长及临界角 可求出 n ，进而求 真1第二步：找解题突破口据介质中的波长，由 n 求出光在真空中的波长，再判定 P 点是明条纹还是暗真介条纹。 第三步：条理作答解析(1)设 A 光在空气中波长为 1，在介质中波长为 2，由 n 得12110 7 m610 7 0 6 1 0 6 0。