资源描述
,课前自主梳理,课堂互动探究,高考模拟演练,基础课,4,光干涉、衍射和偏振,电磁波与相对论,1/66,知识点一、光干涉,1,产生条件,两列光,_,相同，振动方向,_,，且含有恒定相位差，才能产生稳定干涉图样。,频率,相同,2/66,2,两种经典干涉,(1),杨氏双缝干涉。,原理如图,1,所表示。,图,1,3/66,明、暗条纹条件,(,),单色光：形成,_,条纹，中央为明条纹。,a,光旅程差,r,r,2,r,1,_,(,k,0,、,1,、,2,，,),，光屏上出现明条纹。,b,光旅程差,r,r,2,r,1,_,(,k,0,、,1,、,2,，,),，光屏上出现暗条纹。,(,),白光：光屏上出现,_,条纹，且中央亮条纹是,_,(,填写颜色,),。,相邻两个亮条纹或暗条纹中心间距公式：,x,_,。,明暗相间,白色,k,彩色,4/66,(2),薄膜干涉。,相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜两个表面,_,两列光波。,图样特点：同双缝干涉，同一条亮,(,或暗,),纹对应薄膜,_,相等。单色光照射薄膜时形成明暗相间条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹。,反射,厚度,5/66,知识点二、光衍射偏振,1,光衍射,(1),发生显著衍射条件：只有当障碍物尺寸与光波长,_,，甚至比光波长,_,时候，衍射现象才会显著。,相差不多,还小,6/66,(2),衍射条纹特点：,单缝衍射和圆孔衍射图样比较。,单缝衍射,圆孔衍射,单色光,中央为亮且宽条纹，两侧为_条纹，且越靠外，亮条纹亮度_，宽度_,中央是大且亮圆形亮斑，周围分布着_同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹亮度_，宽度_；亮环或暗环间距离随圆孔半径增大而_,明暗相间,越弱,越小,明暗相间,越弱,越小,减小,7/66,白光,中央为亮且宽白色条纹，两侧为亮度_、宽度_彩色条纹，其中最靠近中央色光是紫光，离中央最远是红光,中央是大且亮白色亮斑，周围是不等间距彩色_,逐步变暗,变窄,同心圆环,泊松亮斑,(,圆盘衍射,),：当光照到,_,(,选填,“,透明,”,或,“,不透明,”,),半径很小小圆盘上时，在圆盘阴影中心出现,_,(,在阴影外还有不等间距明暗相间圆环,),。,不透明,亮斑,8/66,2,光偏振现象,(1),偏振,光波只沿,_,方向振动。,(2),自然光,太阳、电灯等普通光源发出光，包含在垂直于传输方向上沿,_,振动光，而且沿各个方向振动光波,_,都相同，这种光叫做自然光。,(3),偏振光,在,_,于传输方向平面上，只沿某个特定方向振动光。光偏振证实光是,_,。自然光经过偏振片后，就得到了偏振光。,某一特定,一切方向,强度,横波,垂直,9/66,知识点三、电磁波与相对论,1,电磁波产生,(1),麦克斯韦电磁场理论,改变磁场产生,_,，改变电场产生,_,。,(2),电磁场,改变电场和改变磁场总是相互联络成为一个完整整体，这就是电磁场。,电场,磁场,10/66,(3),电磁波,电磁场,(,电磁能量,),由近及远地向周围传输形成电磁波。,电磁波是横波，在空间传输,_,介质；,真空中电磁波速度为,_,m/s,；,v,f,对电磁波,_,；,由磁波能产生反射、折射、,_,和衍射等现象。,不需要,3.0,10,8,一样适用,干涉,11/66,2,电磁波发射和接收,(1),发射电磁波条件,要有足够高,_,；,电路必须,_,，使振荡电路电场和磁场分散到尽可能大空间。,(2),调制有,_,和调频两种方式，解调是调制逆过程。,(3),电磁波谱,定义：按电磁波波长从长到短分布是,_,、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：直线传输能力增强，衍射能力减弱。,振荡频率,开放,调幅,无线电波,12/66,电磁波谱特征、应用,电磁波谱,特征,应用,红外线,_,红外线遥感,紫外线,化学效应、,_,、能杀菌,医用消毒、防伪,X,射线,贯通性强,检验、医用透视,射线,贯通本事最强,工业探伤、医用治疗,热效应,荧光效应,13/66,3.,狭义相对论,(1),狭义相对论两个基本假设,狭义相对性原理：在不一样惯性参考系中，一切物理规律都是,_,。,光速不变原理：真空中光速在不一样惯性参考系中都是,_,，光速与光源、观察者间相对运动没相关系。,相同,相同,14/66,(2),相对论质速关系,物体质量随物体速度增加而增大，物体以速度,v,运动时质量,m,与静止时质量,m,0,之间有以下关系：,m,_,。,物体运动时质量,m,总要,_,静止时质量,m,0,。,大于,4,相对论质能关系：,用,m,表示物体质量，,E,表示它含有能量，则爱因斯坦质能方程为：,E,_,。,mc,2,15/66,思索判断,(1),光干涉和衍射现象说明了光是波，也能说明光是横波。,(,),(2),在双缝干涉试验中，双缝作用是使一束光变成两束完全相同相干光。,(,),(3),阳光在水面反射光是偏振光。,(,),(4),电磁波以一定速度在空间传输，在传输过程中满足,v,f,。,(,),(5),波长不一样电磁波在本质上不相同。,(,),(6),电磁波同机械波一样能发生干涉、衍射、反射、折射等现象。,(,),16/66,(7),电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。,(,),(8),电谐振就是电磁振荡中,“,共振,”,。,(,),(9),真空中光速在不一样惯性参考系中是不一样。,(,),答案,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),17/66,光干涉现象,18/66,2,薄膜干涉,(1),如图,2,所表示，竖直肥皂薄膜，因为重力作用，形成上薄下厚楔形。,图,2,19/66,(2),光照射到薄膜上时，在膜前表面,AA,和后表面,BB,分别反射出来，形成两列频率相同光波，而且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹。,(3),条纹特点：,单色光：明暗相间水平条纹；,白光：彩色水平条纹。,20/66,1,干涉现象判断,(,多项选择,),以下属于光干涉现象是,(,),21/66,解析,图,A,属于单缝衍射，图,B,属于薄膜干涉，图,C,属于薄膜干涉，图,D,属于白光色散，故属于光干涉现象是,B,、,C,。,答案,BC,22/66,2,双缝干涉,关于杨氏双缝干涉试验，以下说法正确是,(,),A,单缝作用是取得频率相同两相干光源,B,双缝作用是取得两个振动情况相同相干光源,C,光屏上距两缝旅程差等于半个波长整数倍处出现暗条纹,D,照射到单缝单色光频率越高，光屏上出现条纹越宽,23/66,答案,B,24/66,3,薄膜干涉,(,多项选择,),关于光在竖直肥皂液薄膜上产生干涉条纹，以下说法正确是,(,),A,干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成两列光波叠加结果,B,若明暗相间条纹相互平行，说明薄膜厚度是均匀,C,用紫光照射薄膜产生干涉条纹间距比红光照射时间距小,D,薄膜上干涉条纹基本上是竖直,25/66,解析,干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成两列光波叠加结果，故,A,正确；若明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜厚度改变是均匀，故,B,错误；因为紫光波长比红光小，故用紫光照射薄膜产生干涉条纹间距比红光照射时间距小，,C,正确；薄膜上干涉条纹基本上是水平，故,D,错误。,答案,AC,26/66,光衍射和光偏振现象,1,对光衍射了解,(1),衍射是波特征，波长越长，衍射现象越显著。任何情况下都能够发生衍射现象，只有显著与不显著差异。,(2),衍射现象说明,“,光沿直线传输,”,只是一个特殊情况，只有在光波长比障碍物小得多时，光才能够看作是沿直线传输。,27/66,2,自然光和偏振光比较,自然光,(,非偏振光,),偏振光,光,起源,直接从光源发出光,自然光经过起偏器后光,光,振动,方向,在垂直于光传输方向平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动光强度相同,在垂直于光传输方向平面内，光振动沿特定方向,28/66,1,衍射条件,让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个能够自由收缩三角形孔，当此三角形孔迟缓缩小直至完全闭合时，在孔后屏上将先后出现,(,),A,由大变小三角形光斑，直至光斑消失,B,由大变小三角形光斑、明暗相同彩色条纹，直至条纹消失,C,由大变小三角形光斑，明暗相间条纹，直至黑白色条纹消失,D,由大变小三角形光斑、圆形光斑、明暗相间彩色条纹，直至条纹消失,29/66,解析,当孔足够大时，因为光直线传输，所以屏上首先出现是三角形光斑，之后伴随孔继续缩小，出现小孔成像，成是太阳像，故为小圆形光斑，伴随孔深入缩小，当尺寸与光波波长相当初，出现明暗相间衍射条纹，最终随孔闭合而全部消失，所以只有,D,正确。,答案,D,30/66,2,衍射应用,(,多项选择,),抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图,3,所表示，激光束越过细丝时产生条纹和它经过遮光板一样宽度窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生条纹即可判断细丝粗细改变，以下叙述中正确是,(,),图,3,31/66,A,这里应用是光衍射现象,B,这里应用是光干涉现象,C,假如屏上条纹变宽，表明抽制丝变粗,D,假如屏上条纹变宽，表明抽制丝变细,解析,因为是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光衍射现象，当抽制丝变细时候，丝直径较靠近激光波长，条纹间距就大，,A,、,D,正确。,答案,AD,32/66,3,光偏振现象,(,多项选择,),光偏振现象说明光是横波。以下现象中能反应光偏振特征是,(,),A,一束自然光相继经过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光强度发生改变,B,一束自然光入射到两种介质分界面上，当反射光线与折射光线之间夹角恰好是,90,时，反射光是偏振光,C,日落时分，拍摄水面下景物，在摄影机镜头前装上偏振滤光片能够使景像更清楚,D,经过手指间缝隙观察日光灯，能够看到彩色条纹,33/66,解析,在垂直于传输方向平面上，沿着某个特定方向振动光是偏振光，选项,A,、,B,反应了光偏振特征，,C,是偏振现象应用，,D,是光衍射现象。,答案,ABC,34/66,试验：用双缝干涉测光波长,1,试验原理与操作,35/66,36/66,1,试验原理,在观察光双缝干涉现象试验中：,(1),将激光束照在如图,4,乙所表示双缝上，在光屏上观察到现象是图,4,甲中,_,。,图,4,37/66,(2),换用间隙更小双缝，保持双缝到光屏距离不变，在光屏上观察到条纹宽度将,_,；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝距离，在光屏上观察到条纹宽度将,_(,以上均选填,“,变宽,”,、,“,变窄,”,或,“,不变,”,),。,38/66,答案,(1)A,(2),变宽变窄,39/66,2,试验操作与数据处理,现有毛玻璃屏,A,、双缝,B,、白光光源,C,、单缝,D,和透红光滤光片,E,等光学元件，要把它们放在如图,5,所表示光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光波长。,图,5,40/66,(1),将白光光源,C,放在光具座最左端，依次放置其它光学元件，由左至右，表示各光学元件字母排列次序应为,C,、,_,、,_,、,_,、,A,。,(2),本试验步骤有：,取下遮光筒左侧元件，调整光源高度，使光束能沿遮光筒轴线把屏照亮；,按合理次序在光具座上放置各光学元件，并使各元件中心位于遮光筒轴线上；,用刻度尺测量双缝到屏距离；,用测量头,(,其读数方法同螺旋测微器,),测量数条亮纹间距离。,在操作步骤,时还应注意,_,和,_,。,41/66,(3),将测量头分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第,1,条亮条纹，此时手轮上示数如图,6,甲所表示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第,6,条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上示数为,_mm,，求得相邻亮条纹间距,x,为,_mm,。,图,6,42/66,(4),已知双缝间距,d,为,2.0,10,4,m,，测得双缝到屏距离,L,为,0.700 m,，由计算式,_,，求得所测红光波长为,_nm,。,解析,(1),滤光片,E,能够从白光中选出单色红光，单缝,D,是获取线光源，双缝,B,是取得相干光源，最终成像在毛玻璃屏,A,上。所以排列次序为：,C,、,E,、,D,、,B,、,A,。,(2),在操作步骤,时应注意事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离要适当；要确保光源、滤光片、单缝、双缝和光屏中心在同一轴线上。,43/66,44/66,电磁波与相对论,电磁波与机械波比较,名称,项目,电磁波,机械波,不,同,点,产生,由周期性改变电场、磁场产生,由质点(波源)振动产生,本质,是物质，是电磁现象，是电磁振荡传输,不是物质，是机械振动在介质中传输,传输机理,电磁场交替感应,质点间相互作用,传输介质,不需要介质(在真空中仍可传输),必须有介质(真空中不能传输),波种类,横波,现有横波也有纵波,速度特点,由介质和频率决定，在真空中等于光速,(,很大,)(,c,3,10,8,m/s),仅由介质决定,45/66,相,同,点,能量,都携带能量并传输能量,速度公式,v,f,遵照规律,均可发生反射、折射、干涉、衍射等现象,46/66,1,对电磁波了解,以下关于电磁波说法，正确是,(,),A,电磁波只能在真空中传输,B,电场随时间改变时一定产生电磁波,C,做变速运动电荷会在空间产生电磁波,D,麦克斯韦第一次用试验证实了电磁波存在,47/66,解析,电磁波是电磁场这种物质在空间传输，它既可在真空中传输，也可在介质中传输，,A,错误；当电场随时间均匀改变时产生稳定磁场，稳定磁场不能再产生电场，故也就不能形成电磁波，,B,错误；做变速运动电荷产生改变磁场，改变磁场在其周围空间产生改变电场,电场、磁场交替产生，向外传输过程就形成了电磁波，,C,正确；麦克斯韦从理论上预言了电磁波存在，赫兹经过试验证实了电磁波存在，,D,错误。,答案,C,48/66,2,电磁波与机械波区分,(,多项选择,),电磁波与声波比较，以下说法中正确是,(,),A,电磁波传输不需要介质，声波传输需要介质,B,由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大,C,由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大,D,电磁波和声波在介质中传输速度，都是由介质决定，,与频率无关,49/66,答案,ABC,50/66,3,电磁波谱应用,(,多项选择,),以下说法正确是,(,),A,红外线、紫外线、伦琴射线和,射线在真空中传输速度均为,3.0,10,8,m/s,B,红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本事强特征,C,紫外线在水中传输速度小于红外线在水中传输速度,D,日光灯是紫外线荧光效应应用,51/66,解析,全部电磁波在真空中传输速度都等于光速，故,A,正确；红外线应用在遥感技术中是利用它有较强衍射能力，故,B,错误；对同一介质紫外线比红外线折射率大，故紫外线比红外线在水中传输速度小，故,C,正确；日光灯应用了紫外线荧光效应，故,D,正确。,答案,ACD,52/66,4,对狭义相对论了解,(,多项选择,),关于狭义相对论说法，正确是,(,),A,狭义相对论认为在不一样惯性参考系中，一切物理规律都是相同,B,狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中速度都等于,c,，与光源运动无关,C,狭义相对论只包括无加速运动惯性系,D,狭义相对论在任何情况下都适用,53/66,解析,狭义相对论认为在不一样惯性参考系中，一切物理规律都是相同，选项,A,正确；狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中速度都等于,c,(,光速不变原理,),，与光源运动无关，选项,B,正确；狭义相对论只包括无加速运动惯性系，故选项,C,正确，,D,错误。,答案,ABC,54/66,5,麦克斯韦电磁理论,关于麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确是,(,),A,稳定电场产生稳定磁场,B,均匀改变电场产生均匀改变磁场，均匀改变磁场产生均匀改变电场,C,改变电场产生磁场一定是改变,D,振荡电场在周围空间产生磁场也是振荡,55/66,解析麦克斯韦电磁场理论关键点是：改变磁场,(,电场,),要在周围空间产生电场,(,磁场,),，若磁场,(,电场,),改变是均匀，产生电场,(,磁场,),是稳定，若磁场,(,电场,),改变是振荡，产生电场,(,磁场,),也是振荡，选项,D,正确。,答案,D,56/66,1,(,天津理综，,2),如图,7,是,a,、,b,两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成干涉图样，则,(,),图,7,57/66,A,在同种均匀介质中，,a,光传输速度比,b,光大,B,从同种介质射入真空发生全反射时,a,光临界角大,C,照射在同一金属板上发生光电效应时，,a,光饱和电流大,D,若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生,a,光能级能量差大,58/66,答案,D,59/66,2,(,全国卷,，,34),关于电磁波，以下说法正确是,_,。,(,填正确答案标号,),A,电磁波在真空中传输速度与电磁波频率无关,B,周期性改变电场和磁场能够相互激发，形成电磁波,C,电磁波在真空中自由传输时，其传输方向与电场强度、磁感应强度均垂直,D,利用电磁波传递信号能够实现无线通信，但电磁波不能经过电缆、光缆传输,E,电磁波能够由电磁振荡产生，若波源电磁振荡停顿，空间电磁波随即消失,60/66,解析,电磁波在真空中传输速度均为光速，与频率无关，,A,正确；电磁波是改变电场和改变磁场相互激发得到，,B,正确；电磁波传输方向与电场方向、磁场方向均垂直，,C,正确；光是一个电磁波，光可在光导纤维中传输，,D,错误；电磁振荡停顿后，电磁波仍会在介质或真空中继续传输，,E,错误。,答案,ABC,61/66,3,全国卷,，,34(1),(,多项选择,),如图,8,，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上入射角为,，经折射后射出,a,、,b,两束光线。则,(,),图,8,62/66,A,在玻璃中，,a,光传输速度小于,b,光传输速度,B,在真空中，,a,光波长小于,b,光波长,C,玻璃砖对,a,光折射率小于对,b,光折射率,D,若改变光束入射方向使,角逐步变大，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试验装置上做试验，,a,光干涉条纹间距大于,b,光干涉条纹间距,63/66,答案,ABD,64/66,4,全国卷,，,34(1),在双缝干涉试验中，分别用红色和绿色激光照射同一双缝，在双缝后屏幕上，红光干涉条纹间距,x,1,与绿光干涉条纹间距,x,2,相比，,x,1,_,x,2,(,填,“,”,、,“,”,或,“,”,),。若试验中红光波长为,630 nm,，双缝与屏幕距离为,1.00 m,，测得第,1,条到第,6,条亮条纹中心间距离为,10.5 mm,，则双缝之间距离为,_ mm,。,65/66,答案,0.3,66/66,
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