（江浙选考1）2020版高考物理总复习 第十四章 光学　电磁波 第33讲 光的波动性 电磁波课件

1、第第3333讲光的波动性电磁波讲光的波动性电磁波 -2- -3- 考点一考点二实验 光的干涉、衍射与偏振 核心知识整合核心知识整合 1.光的干涉 (1)干涉条件:两列光的相同,相位差恒定,振动方向一致。 (2)双缝干涉图样:明暗相间、间距的条纹,中央为条纹。 (3)双缝干涉图样分析 对于两个频率、相位和振动方向都相同的光源,光屏上出现亮条 纹(或暗条纹)的条件。 亮条纹:光的路程差r=r2-r1=;暗条纹:光的路 程差r=r2-r1=;相邻的亮条纹(或暗条纹)的 间距:。 频率 相等亮 k(k=0,1,2,) -4- 考点一考点二实验 (4)应用 双缝干涉测波长。 薄膜干涉检查表面的平整程度:

2、如果被检表面是平的,产生的 干涉条纹就;如果干涉条纹发生,则表示被检测 表面微有凸起或凹下,从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情 况。 增透膜:在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁), 当薄膜的厚度适当时,光在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于 波长,因而互相抵消,这就大大减小了光的反射损失,增强了 透射光的强度,这种薄膜叫增透膜。 平行弯曲 半个 -5- 考点一考点二实验 2.光的衍射 (1)光的衍射现象是的现象。 (2)各种不同形状的障碍物都能使光发生。 (3)产生明显衍射的条件: 。 3.光的偏振 (1)自然光:在与光波传播方向垂直的平面内有沿方向振 动强度都的光。如太阳、日

3、光灯等普通光源发出的光。 (2)偏振光:在与光波传播方向垂直的平面内只有沿着 振动的光。如自然光经偏振片作用后的 光,称为偏振光。只有波才有偏振现象。 (3)获得偏振光的方法:让自然光通过;让自然 光在介质表面入射,反射光和折射光都是偏振光。 (4)应用:利用偏振片摄影、观看立体电影、消除车灯眩光等。 光离开直线路径而绕到障碍物阴影里 衍射 障碍物或孔的尺寸跟光的波长相差不 多或比光的波长小 各个 相同 某一个特定方向 横 偏振片 -6- 考点一考点二实验 4.激光 (1)激光是人工产生的相干光。是频率相同,相位差恒定,偏振方 向一致的光。 (2)激光的平行度好。即激光的光束高度平行,这样激光

4、的能量就 不容易发散,激光在传播很远距离后仍能保持一定的强度。 激光的亮度高,通过人工调制的激光可在瞬间集中能量发射在很 小的区域内,可以有很大的能量和摧毁力。 -7- 考点一考点二实验 关键能力提升关键能力提升 命题点一命题点一光的干涉光的干涉 【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|r1-r2|应为() 方法技巧双缝到光屏上P点的距离之差是波长的整数倍,则出现 明条纹,路程之差是半波长的奇数倍,则出现暗条纹。 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -8- 考点一考点二实验 【例2】 关于光学镜

5、头增透膜,以下说法中错误的是 () A.增透膜是为了减少光的反射损失,增加透射光的强度 B.增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的四分之一 C.增透膜利用光的干涉原理 D.涂有增透膜的镜头,各种色光的反射光全部相互抵消,因此这种 镜头的成像效果较好 易错警示增透膜的原理:光的干涉现象,增透膜厚度为光的波长, 波在薄膜前后表面反射后,光程差为光在膜中波长的一半,反射减 弱,增加透射。 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -9- 考点一考点二实验 【例3】 (多选)把一个上表面是平面下表面是凸面的凸透镜压 在一块平面玻璃上,让单色光从上方垂直射入,从上往下看凸透镜, 可以看到亮暗相间的圆环状条纹。下

6、列说法正确的是() A.圆环状条纹是光经凸透镜上下两个玻璃表面之间反射引起的 干涉造成的 B.圆环状条纹是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜干涉造 成的 C.如果将凸透镜的凸面曲率半径增大而其他条件保持不变,观察 到的圆环亮纹间距变大 D.如果改用波长更长的单色光照射而其他条件保持不变,观察到 的圆环亮纹间距变小 答案解析解析 关闭 牛顿环实验反映的是光的干涉现象,呈现条纹是由于两个玻璃表面之间的 空气膜上下表面所反射的光发生了干涉。亮暗条纹相间则与光程差是半 波长的奇偶数倍有关。而条纹宽窄的差异,则是空气膜变化率的不同所导 致的:变化率越大,光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁,使得条纹更

7、加密集,从而使条纹看起来更窄。这里应该结合劈尖的知识去理解:越陡, 空气膜厚度变化率越大,条纹也随之变密变窄;若换一个曲率半径更大的 凸透镜,仍然相同的水平距离但空气层的厚度变小,所以观察到的圆环状 条纹间距变大;如果改用波长更长的单色光照射而其他条件保持不变,观 察到的圆环亮纹间距变大;综上所述,选项BC正确,AD错误。 答案解析 关闭 BC -10- 考点一考点二实验 方法技巧薄膜干涉的原理是光在“薄膜”前后表面反射的光发生 了干涉,所以首先需要找到“薄膜”在哪里。 -11- 考点一考点二实验 命题点二命题点二光的衍射光的衍射 【例4】 (多选)如图所示,甲、乙、丙、丁四个图是不同的单色

8、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() A.甲、乙是光的干涉图样 B.丙、丁是光的衍射图样 C.形成甲图样光的波长比形成乙图样光的波长短 D.形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长短 E.形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长长 方法技巧波长越长、障碍物尺寸越小,衍射时中央亮条纹宽度越 宽。 答案解析解析 关闭 由图样可得甲和乙是等间距的,丙和丁是不等间距的且中间最宽,所以甲 和乙是干涉条纹,丙和丁是衍射条纹,AB正确;其中甲比乙的条纹间距大, 故形成甲图样光的波长比形成乙图样光的波长长,C错误;丙比丁的条纹间 距大,形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长长

9、,D错误,E正确。 答案解析 关闭 ABE -12- 考点一考点二实验 【例5】 (多选)(2017浙江宁波诺丁汉大学附属中学期中)抽制高 强度纤维细丝可用激光监控其粗细,如图所示,激光束越过细丝时 产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察光 束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化,下 列叙述中正确的是() A.这里应用的是光的衍射现象 B.这里应用的是光的干涉现象 C.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗 D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细 答案解析解析 关闭 当障碍物的尺寸与波的波长相当或小于波的波长,会发生明显的衍射现象, 该装置的原理是运用光的衍射现象,

10、如果屏上条纹变宽,则金属丝变细。 故AD正确,BC错误。 答案解析 关闭 AD -13- 考点一考点二实验 命题点三命题点三偏振偏振 【例6】 如图所示,两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振 片,现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上,再通 过偏振片Q,现以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90 度,下列说法正确的是() A.MN间为偏振光 B.PQ间为自然光 C.PQ间的光线亮度逐渐变暗 D.光屏N上的亮线逐渐变暗 答案解析解析 关闭 MP间为自然光,经过偏振片P后变为偏振光,因此PN间为偏振光,故A错 误;MP间为自然光,经过偏振片P后变为偏振光,因此PQ间为偏振光,故

11、B 错误;由于自然光沿着各个方向振动的光波的强度都相同,因此经过偏振 片P后,使偏振片P由图示位置旋转90度的过程中,PQ间的光线亮度不变, 故C错误;自然光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上,再使偏振 片P由图示位置旋转90度的过程中,当偏振片P与偏振片Q垂直时,光屏没 有亮度,则关于光屏上光的亮度逐渐变暗,故D正确。 答案解析 关闭 D -14- 考点一考点二实验 易错警示本题考查了光的偏振,解题的关键是掌握自然光和偏振 光的概念,注意两者的区别,另外要明确偏振片的作用。当两偏振 片垂直时,经过第一个偏振片的偏振光的振动方向会与另一偏振片 的透振方向垂直,因此不能透过。 方法技巧1.

12、并不是仅当光的振动方向与偏振片的透振方向平行 时,光才会通过偏振片。 2.当光的振动方向与偏振片的透振方向成某一夹角时,会有部分 光通过。 3.光的偏振说明光是横波。只有横波才有偏振现象。 -15- 考点一考点二实验 电磁振荡与电磁波 核心知识整合核心知识整合 1.电磁振荡 (1)振荡电流:大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流,振 荡电流的频率很高,是高频正弦式交变电流。 (2)振荡电路:能够产生振荡电流的电路叫振荡电路,LC回路是一 种简单的振荡电路。 -16- 考点一考点二实验 (3)LC电磁振荡规律 -17- 考点一考点二实验 -18- 考点一考点二实验 2.电磁场和电磁波 (1)麦

13、克斯韦电磁场理论的两个主要观点: ,。 (2)电磁场:按照麦克斯韦的电磁场理论,变化的和 总 是相互联系的,形成一个不可分离的统一体,称为。 (3)变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播, 就形成。 电磁波是(选填“横波”或“纵波”);电磁波的传播_ 介质,在中也能传播。在真空中的波速c=m/s。 3.电磁波谱 按电磁波的或大小的顺序排列成谱,叫电磁波 谱。按波长从长到短的顺序排列,依次是、红外 线、紫外线、X射线、射线。 变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场 电场磁场 电磁场 电磁波 横波不需要 真空3.0108 波长 频率 无线电波 可见光 -19- 考点一考点二实验 -20

14、- 考点一考点二实验 4.电磁波的发射与调制 在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制。 (1)调幅:使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变叫调幅。 (2)调频:使高频电磁波的频率随信号的强弱而变叫调频。 (3)电磁波的发射示意图(如图所示)。 -21- 考点一考点二实验 5.电磁波的接收 (1)电谐振:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同 时,接收电路中产生的振荡电流最强,这种现象叫作电谐振。 (2)调谐:使接收电路产生电谐振的过程叫调谐。能够调谐的接收 电路叫作调谐电路。调谐的方法一般是改变电路中的L或C。 (3)解调(检波):使声音或图像信号从高频电流中还原出来,叫

15、作解 调。解调是调制的逆过程,调幅波的解调也叫检波。 (4)电磁波的接收:天线接收到的所有的电磁波,经调谐选择出所 需要的电磁波,再经解调取出携带的信号,放大后再还原成声音或 图像的过程。 -22- 考点一考点二实验 关键能力提升关键能力提升 命题点一命题点一LC振荡回路振荡回路 【例7】 (多选)LC振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所示,则( ) A.若磁场正在减弱,则电容器正在充电,电流由b向a B.若磁场正在减弱,则电场能正在增大,电容器上极板带负电 C.若磁场正在增强,则电场能正在减小,电容器上极板带正电 D.若磁场正在增强,则电容器正在充电,电流方向由a向b 答案解析解析 关闭 若磁

16、场正在减弱,则电流在减小,是充电过程,根据安培定则可确定电流由 b向a,电场能增大,上极板带负电,故选项A、B正确;若磁场正在增强,则电 流在增大,是放电过程,电场能正在减小,根据安培定则,可判断电流由a向b, 上极板带正电,故选项C正确,D错误。 答案解析 关闭 ABC -23- 考点一考点二实验 命题点二命题点二电磁波的发射与接收电磁波的发射与接收 【例8】 (多选)有关无线电波的发射和接收的说法中正确的有( ) A.发射的无线电波必须要进行调谐 B.发射的无线电波必须要进行调制 C.接收电台信号时必须要进行调谐 D.要能通过收音机收听广播必须要进行解调 答案解析解析 关闭 把要传递的电信

17、号加到高频振荡电路上叫调制,要发射信号必须先调制;A 错,B对;使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐,接收信号时要先进行调 谐,C对;要能通过收音机收听广播必须要进行解调,再把信号送到扬声器 中。D对。 答案解析 关闭 BCD -24- 考点一考点二实验 【例9】 用一台简易收音机收听某一电台的广播,必须经过的两 个过程是() A.调制和解调B.调谐和解调 C.调制和调谐D.调频和调幅 答案解析解析 关闭 首先要通过调谐,从众多的电磁波中选出需要的电磁波,然后通过解调将 信号从高频电流中取出,所以这两个过程是调谐和解调。故B正确,A、C、 D错误。故选B。 答案解析 关闭 B -25- 考点一考

18、点二实验 命题点二命题点二电磁波的应用电磁波的应用电磁波谱电磁波谱 【例10】 现代生活中,人们已更多地与电磁波联系在一起,并且 越来越依赖于电磁波,关于电磁场和电磁波,以下说法正确的是( ) A.把带电体和永磁体放在一起,即可以在其周围空间中产生电磁 波 B.手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的 C.医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波的反射原理 D.车站、机场安全检查时“透视”行李箱的安检装置是利用红外 线实现成像的 答案解析解析 关闭 要产生电磁波,必须要有变化的磁场与变化的电场,即电磁场,电磁场在介 质中传播产生电磁波,A错误;通过电磁波可以实现各种通信,B正确;“B超

19、” 是利用了超声波的反射原理,C错误;车站、机场安全检查时“透视”行李箱 的安检装置是利用X射线实现成像的,D错误。 答案解析 关闭 B -26- 考点一考点二实验 【例11】 电磁波有:A.可见光B.红外线C.紫外线D.无线电 波E.射线F.伦琴射线 (1)按频率由小到大的顺序是。 (2)可对物体进行加热的是,激发物质发光的是,可 用来检查人体病变或骨折的是,能使种子发生变异培育新品 种的是。 答案:(1)DBACFE(2)BCFE 解析:频率由小到大的顺序是:无线电波、红外线、可见光、 紫外线、伦琴射线、射线;故顺序是DBACFE; 对物体进行加热的是红外线B,激发物质发光的是紫外线C,可

20、 用来检查人体病变或骨折的是伦琴射线F;能使种子发生变异培育 新品种的是射线E。 -27- 考点一考点二实验 用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用测量头) 核心知识整合核心知识整合 1.实验装置图 2.实验目的 (1)观察双缝干涉现象。 (2)会利用双缝干涉测定光的波长。 -28- 考点一考点二实验 3.实验原理 如图所示,光源发出的光,经过滤光片后变成,单色光 通过单缝S,这时单缝S相当于一单色光源,光波同时到达双缝S1和 S2,S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色光源,通过S1、 S2后的单色光在屏上相遇并叠加。当路程差P1S2-P1S1=2k(k=0,1, 2,)时,在P1点叠加时

21、得到条纹;当路程差P2S2-P2S1=(2k+1) (k=0,1,2,)时,在P2点叠加时得到条纹。相邻两条明条纹间距 为x,与,及 有 关,其关系式为,只要测出l、d、x,根据这一关系就 可求出光波的波长。 单色光 相干 明 暗 入射光波长 双缝S1、S2间距d双缝与屏的距离l -29- 考点一考点二实验 4.实验器材 双缝干涉仪、刻度尺、测量头。 5.实验步骤 (1)实验装置,从左至右依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光 筒、屏,让它们等高地固定在光具座上。 (2)取下滤光片和单缝,在光具座上只装上光源和遮光筒(不带双 缝),调节光源亮度,使它发出的一束光能沿着把 屏照亮。 (3)放好单缝

22、和双缝,其间距约为510cm,要使缝互相平行,中心大 致位于,这时在屏上就会看到白色的干涉 条纹。 (4)在单缝与光源之间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。 遮光筒的轴线 遮光筒的轴线上 -30- 考点一考点二实验 -31- 考点一考点二实验 6.注意事项 (1)单缝与双缝相互平行。 (2)单缝、双缝的中心应位于遮光筒的轴线上。 (3)测n条亮纹之间的距离a时,分划板的中心刻线应在条纹的中心。 -32- 考点一考点二实验 关键能力提升关键能力提升 命题点一命题点一实验原理与操作实验原理与操作 【例12】 (实验原理与操作)现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源 C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件

23、,要把它们放在如图所示 的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。 -33- 考点一考点二实验 (1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左 至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、 A。 (2)本实验的步骤有: 取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能沿遮光筒的 轴线把屏照亮; 按合理的顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心 位于遮光筒的轴线上; 用刻度尺测量双缝到屏的距离; 用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距 离。 在操作步骤时还应注意和。 -34- 考点一考点二实验 答案:(1)EDB (2)放置单缝、双缝时,必须使缝平行单缝、

24、双缝间的距离要适 当 解析:(1)滤光片E可以从白光中选出单色红光,单缝D是获取线光 源,双缝B是获得相干光源,最后成像在毛玻璃屏A上。所以排列顺 序为C、E、D、B、A。 (2)在操作步骤时应注意的事项有放置单缝、双缝时,必须使缝 平行;单缝、双缝间的距离要适当;要保证光源、滤光片、单缝、 双缝和光屏的中心在同一轴线上。 -35- 考点一考点二实验 命题点二命题点二实验数据处理实验数据处理 【例13】 (2018浙江金华十校期末)用图甲所示的实验装置,做 “双缝干涉测光的波长”实验: 甲 (1)某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现里面 的两条纹与分划板中心刻线未对齐,如图乙所示

25、,若要使两者对齐, 该同学应如何调节。 A.仅左右转动透镜B.仅旋转单缝 C.仅旋转双缝D.仅旋转测量头 -36- 考点一考点二实验 (2)在实验中,双缝间距d=0.5mm,双缝与光屏间距离L=0.5m,用 某种单色光照射双缝得到干涉图象如图丙,分划板在图中A、B位 置时游标卡尺读数如图丁,则图丁中A位置的游标卡尺读数为 mm,单色光的波长为m。(结果保留2位有效数 字) 答案:(1)D(2)11.16.410-7m -37- 考点一考点二实验 解析:(1)发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,若要使两者对 齐,该同学应调节测量头,故ABC错误,D正确; -38- 1234 1.根据高中物理所学

26、知识,分析下列生活中的物理现象:闻其声而 不见其人;夏天雷雨后路面上油膜呈现彩色;当正在鸣笛的火 车向着我们疾驰而来时,我们听到汽笛声的音调变高;观众在看 立体电影时要戴上特质的眼镜,这样看到电影画面的效果和眼睛直 接观看物体的效果一样具有立体感;这些物理现象分别属于波的( ) A.折射、干涉、多普勒效率、偏振 B.干涉、衍射、偏振、多普勒效应 C.衍射、偏振、折射、多普勒效应 D.衍射、干涉、多普勒效应、偏振 答案解析解析 关闭 “闻其声而不见其人”,听到声音,却看不见人,这是声音的衍射;雨后路 面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的;当正在鸣笛的火车向 着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高。音调变高就是频率变高, 因此这是多普勒效应现象;观众用偏振眼镜观看,每只眼睛只看到相应 的偏振光图象,即左眼只能看到左机映出的画面,右眼只能看到右机映出 的画面,这样就会像直接观看那样产生立体感觉。这就是立体电影的原理。 综上各结论可知选D。 答案解析 关闭 D -39- 1234 2.关于电磁波的应用,下列说法不正确的是() A.一切动物、墙壁、地面、车辆、飞机等都在不停地发射红外线 B.一切物体都