导学教程高考物理总复习机械振动与机械波光电磁波相对论第二章光电磁波相对论第二节光的波动性电磁波相对论课件新人教版选修

1、第二节光的波动性电磁波相对论第二节光的波动性电磁波相对论课前预习课前预习基础落实基础落实主干回顾频率频率相位差相位差白色白色不需要不需要3108 m/s同样适用同样适用干涉干涉无线电波无线电波可见光可见光相同相同相同相同相对相对1判断下列说法的正误。判断下列说法的正误。(1)光的颜色取决于折射率。光的颜色取决于折射率。( )(2)只有频率相同的两列光波才能产生干涉。只有频率相同的两列光波才能产生干涉。( )(3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。成单色光。( )(4)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光

2、的衍射形成的。的衍射形成的。( )自我检测(5)(5)自然光是偏振光。自然光是偏振光。( )(6)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。电场。( )(7)无线电波不能发生干涉和衍射现象。无线电波不能发生干涉和衍射现象。( )(8)波长不同的电磁波在本质上完全不同。波长不同的电磁波在本质上完全不同。( )(9)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。( )2 (多选多选) (2016南京模拟南京模拟)关于光的衍射现象，关于光的衍射现象，下面说法正确的是下面说法正确的是A红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹红光的单

3、缝衍射图样是红暗相间的直条纹B白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹C光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射发生了衍射D光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射线传播，不存在光的衍射答案答案AC3如图如图221所示是用干涉法检查某块厚玻所示是用干涉法检查某块厚玻璃块的上表面是否平的装置，所用单色光是用普通璃块的上表面是否平的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射

4、的光线叠加而成的是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的图图221Aa的上表面和的上表面和b的下表面的下表面Ba的上表面和的上表面和b的上表面的上表面Ca的下表面和的下表面和b的上表面的上表面 Da的下表面和的下表面和b的下表面的下表面答案答案C4理疗医用理疗医用“神灯神灯”照射伤口，可使伤口愈合照射伤口，可使伤口愈合得较好。这里的得较好。这里的“神灯神灯”是利用是利用A紫外线具有很强的荧光作用紫外线具有很强的荧光作用B紫外线具有杀菌消毒作用紫外线具有杀菌消毒作用CX射线有很强的贯穿力射线有很强的贯穿力D红外线具有显著的热效应红外线具有显著的热效应E红外线波长较长，易发生衍射红外线波长较长，易发

5、生衍射答案答案DC当物体以较小的速度运动时，质量变化十分当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动低速运动，而不适用于高速运动D通常由于物体的速度太小，质量的变化引不通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化考虑质量变化答案答案CD课堂互动课堂互动考点突破考点突破考点一光的波动性考点一光的波动性1光的干

6、涉光的干涉(1)明暗条纹的判断方法明暗条纹的判断方法单色光单色光a如图如图222所示，光源所示，光源S1、S2发出的光到发出的光到屏上屏上P点的路程差点的路程差r2r1k(k0，1，2)时，光时，光屏上出现明条纹。屏上出现明条纹。图图222(3)薄膜干涉薄膜干涉如图如图223所示，竖直的肥皂薄膜，由于重所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。力的作用，形成上薄下厚的楔形。图图223(4)(4)薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用干涉法检查平面如图干涉法检查平面如图224所示，两板之间形所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如

7、果被检平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距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。纹发生弯曲。图图2242光的干涉和衍射的比较光的干涉和衍射的比较(1)干涉和衍射的比较干涉和衍射的比较内容内容干涉干涉衍射衍射现象现象在光重叠区域出现加强在光重叠区域出现加强或减弱的现象或减弱的现象光绕过障碍物偏离直线传光绕过障碍物偏离直线传播的现象播的现象产生条件产生条件两束光频率相同、相位两束光频率相同、相位差恒定差恒定障碍物或孔的尺寸与波长障碍物或孔的尺寸与波长差不多或更小差不多或更小典型实验典型实

8、验杨氏双缝实验杨氏双缝实验单缝衍射单缝衍射(圆孔衍射、不透圆孔衍射、不透明圆盘衍射明圆盘衍射)图图样样特特点点不不同同点点 条纹宽度条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度相等条纹宽度不等，中央条纹宽度不等，中央最宽最宽条纹间距条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等各相邻条纹间距不等亮度情况亮度情况清晰条纹，亮度基本清晰条纹，亮度基本相等相等中央条纹最亮，两边中央条纹最亮，两边变暗变暗相同点相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹都有明暗相间的条纹(2)对光的衍射的理解对光的衍射的理解干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和

9、干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。象，只是明显与不明显的差别。衍射现象说明衍射现象说明“光沿直线传播光沿直线传播”只是一种特只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的。可以看做是沿直线传播的。3自然光和偏振光的比较自然光和偏振光的比较自然光自然光(非偏振光非偏振光)偏振光偏振光光的光的来源来源直接从光源发出的光直接从光源发出的光自然光通过起偏器自然光通过起偏器后的光后的光光的光的振动振动方向方向在垂

10、直于光的传播方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同振动的光的强度相同在垂直于光的传播在垂直于光的传播方向的平面内，光方向的平面内，光振动沿特定方向振动沿特定方向考向考向1光的双缝干涉光的双缝干涉 例例1 (2016合肥模拟合肥模拟)如图如图225所示，在双所示，在双缝干涉实验中，缝干涉实验中，S1和和S2为双缝，为双缝，P是光屏上的一点，是光屏上的一点，已知已知P点与点与S1、S2距离之差为距离之差为2.1106 m，分别用，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P

11、点是亮点是亮条纹还是暗条纹？条纹还是暗条纹？图图225 (1)已知已知A光在折射率为光在折射率为1.5的介质中波长为的介质中波长为4107 m；(2)已知已知B光在某种介质中波长为光在某种介质中波长为3.15107 m，当，当B光从这种介质射向空气时，临界角为光从这种介质射向空气时，临界角为37；(3)若让若让A光照射光照射S1，B光照射光照射S2，试分析光屏上能，试分析光屏上能观察到的现象。观察到的现象。答案答案(1)暗条纹暗条纹(2)亮条纹亮条纹(3)见解析见解析考向考向2薄膜干涉现象薄膜干涉现象 例例2 (多选多选)把一平行玻璃板压在另一个平行把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用

12、薄片垫起，构成空气劈尖，让单玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图色光从上方射入，如图226所示。这时可以看到所示。这时可以看到明暗相间的条纹。下面关于条纹的说法中正确的是明暗相间的条纹。下面关于条纹的说法中正确的是图图226A干涉条纹的产生是由于光在空气尖劈膜的前干涉条纹的产生是由于光在空气尖劈膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果波谷与波谷叠加的结果C将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D观察

13、薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧 解析解析根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成，当波峰由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以亮条纹，所以A项对，项对，B项错。因相干光是反射光，项错。因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D项错项错误。根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当误。根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板

14、平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故动，故条纹向着劈尖移动，故C项正确。项正确。答案答案AC考向考向3光的衍射现象光的衍射现象例例3 (多选多选)下列有关单缝衍射的说法正确的下列有关单缝衍射的说法正确的是是A同种单色光照射时，缝越窄，屏上被照亮的同种单色光照射时，缝越窄，屏上被照亮的宽度越大，但亮度减小宽度越大，但亮度减小B同种单色光照射时，缝越宽，屏上被照亮的同种单色光照射时，缝越宽，屏上被照亮的宽度越大，亮度也越大宽度越大，亮度也越大C把频率低的单色光改为频率较高的单色光，把频率低的单色光改为频率较高的单色光，衍射现象会

15、变明显衍射现象会变明显D把空气中的实验装置移到水中，衍射现象会把空气中的实验装置移到水中，衍射现象会变得不明显变得不明显 解析解析同种单色光照射时，缝越窄，屏上被照同种单色光照射时，缝越窄，屏上被照亮的宽度越大，但因透过光的能量减小，亮度减小，亮的宽度越大，但因透过光的能量减小，亮度减小，A正确、正确、B错误；频率低的单色光波长较长，把频率错误；频率低的单色光波长较长，把频率低的单色光改为频率较高的单色光，衍射现象会变低的单色光改为频率较高的单色光，衍射现象会变得不明显，得不明显，C错误；把空气中的实验装置移到水中，错误；把空气中的实验装置移到水中，光的波长变短，衍射现象会变得不明显，光的波长

16、变短，衍射现象会变得不明显，D正确。正确。答案答案AD特别提醒特别提醒光在任何情况下都可以发生衍射现光在任何情况下都可以发生衍射现象，只是有明显与不明显的差别。象，只是有明显与不明显的差别。考点二电磁场和电磁波考点二电磁场和电磁波1对麦克斯韦电磁场理论的理解对麦克斯韦电磁场理论的理解2对电磁波的理解对电磁波的理解电磁波是横波。电磁波的电场、磁场、传播方电磁波是横波。电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直，如图向三者两两垂直，如图227所示。所示。图图2273电磁波谱分析及应用电磁波谱分析及应用电磁波谱电磁波谱频率频率/Hz真空中真空中波长波长/m特性特性应用应用递变规律递变规律无线电波无线电

17、波103波动性强，易波动性强，易发生衍射发生衍射无线电技术无线电技术红外线红外线10111015103107热效应热效应红外遥感红外遥感可见光可见光1015107引起视觉引起视觉照明、摄影照明、摄影紫外线紫外线10151017107109化学效应、化学效应、荧光效应、荧光效应、灭菌消毒灭菌消毒医用消毒、医用消毒、防伪防伪X射线射线101610191081011贯穿本领强贯穿本领强检查、医用检查、医用透视透视射线射线10191011贯穿本领贯穿本领最强最强工业探伤、工业探伤、医用治疗医用治疗考向考向1电磁波的性质电磁波的性质例例4 (1)下列关于电磁波的说法正确的是下列关于电磁波的说法正确的是A

18、均匀变化的磁场能够在空间产生电场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电磁波在同种介质中只能沿直线传播(2)目前雷达发射的电磁波频率多在目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至至1 000 MHz的范围内。请回答下列关于雷达和电磁波的的范围内。请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题。有关问题。雷达发射电磁波的波长范围是多少？雷达发射电磁波的波长范围是多少？能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标

19、间的距离？距离？答案答案(1)A(2)0.3 m1.5 m能能考向考向2电磁波的应用电磁波的应用例例5(多选多选)(2016兰州模拟兰州模拟)下列说法中正确的下列说法中正确的是是A红外线、紫外线、伦琴射线和红外线、紫外线、伦琴射线和射线在真空射线在真空中传播的速度均一样，均为中传播的速度均一样，均为3108 m/sB红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本领强的特性领强的特性C紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度的传播速度D日光灯是紫外线的荧光效应的应用日光灯是紫外线的荧光效应的应用 解析解析不同波长的电磁波

20、在真空中的传播速度不同波长的电磁波在真空中的传播速度均为均为c；红外线在遥感技术中用到了它的衍射现象；红外线在遥感技术中用到了它的衍射现象；紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度；利用紫外线的荧光效应可以制成日光灯，由速度；利用紫外线的荧光效应可以制成日光灯，由此可知此可知A、C、D正确。正确。答案答案ACD考点三实验：用双缝干涉测定光的波长考点三实验：用双缝干涉测定光的波长1实验原理实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮样，图样中相邻两条亮(暗暗)纹间距纹间距x与双缝间

21、距与双缝间距d、双缝到屏的距离双缝到屏的距离l、单色光的波长、单色光的波长之间满足之间满足dx/l。2实验步骤实验步骤(1)观察干涉条纹观察干涉条纹将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。如图座上。如图228所示。所示。图图228接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏。线到达光屏。安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5

22、cm10 cm，这时，可观察白光的干涉条纹。，这时，可观察白光的干涉条纹。在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。干涉条纹。(2)测定单色光的波长测定单色光的波长安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第，将该条纹记为第1条亮纹；转条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数央，记下此时手轮上的读数a2，将该

23、条纹记为第，将该条纹记为第n条条亮纹。亮纹。用刻度尺测量双缝到光屏的距离用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的是已知的)。改变双缝间的距离改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离，双缝到屏的距离l，重复，重复测量。测量。考向实验操作与数据处理考向实验操作与数据处理例例62016杭州模拟杭州模拟)现有毛玻璃屏现有毛玻璃屏A、双缝、双缝B、白光光源白光光源C、单缝、单缝D和透红光的滤光片和透红光的滤光片E等光学元件，等光学元件，要把它们放在如图要把它们放在如图229所示的光具座上组装成双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。缝干涉装置，用以测量红光的波长。图图229(1)将白光光源将

24、白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他放在光具座最左端，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光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为顺序应为C、_、_、_、A。(2)本实验的步骤有：本实验的步骤有：取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各按合理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；元件的中心位于遮光筒的轴线上；用米尺测量双缝到屏的距离；用米尺测量双缝到屏的距离；用测量头用测量头(其读数方法同螺

25、旋测微器其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮测量数条亮纹间的距离。纹间的距离。在操作步骤在操作步骤时还应注意时还应注意_。(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图条亮纹，此时手轮上的示数如图2210甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数轮上的示数_mm，求得相邻亮纹的间距，求得相邻亮纹的间距x为为_mm。图图2210(4)已知双缝间距已知双缝间距d为为2

26、.0104 m，测得双缝到屏的，测得双缝到屏的距离距离l为为0.700 m，由计算式，由计算式_，求得所测，求得所测红光波长为红光波长为_nm。解析解析(1)滤光片滤光片E是从白光中选出单色红光，单是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上，所以排列顺序为成像在毛玻璃屏上，所以排列顺序为C、E、D、B、A。(顺序不能交换顺序不能交换)(2)在操作步骤在操作步骤时应注意的事项有：放置单缝、时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，单缝、双缝间距离大约为双缝时，单缝、双缝间距离大约为510 cm；使单；使单缝与双缝相

27、互平行。缝与双缝相互平行。1(2015浙江自选浙江自选)以下说法正确的是以下说法正确的是A真空中蓝光的波长比红光的波长长真空中蓝光的波长比红光的波长长B天空中的彩虹是由光干涉形成的天空中的彩虹是由光干涉形成的C光纤通信利用了光的全反射原理光纤通信利用了光的全反射原理D机械波在不同介质中传播，波长保持不变机械波在不同介质中传播，波长保持不变随堂巩固课后训练课后训练能力达标能力达标解析解析蓝光的频率大于红光的频率，在真空中蓝光的频率大于红光的频率，在真空中两种光的速度相等，由两种光的速度相等，由v/f，可得蓝光的波长小于，可得蓝光的波长小于红光的波长，选项红光的波长，选项A错；天空中的彩虹是由光的

28、折射错；天空中的彩虹是由光的折射形成的，选项形成的，选项B错；光纤通信利用了光的全反射原理，错；光纤通信利用了光的全反射原理，选项选项C正确；机械波在不同介质中传播，频率保持不正确；机械波在不同介质中传播，频率保持不变，波长发生变化，选项变，波长发生变化，选项D错误。错误。答案答案C2 (2014大纲全国大纲全国)在双缝干涉实验中，一钠灯在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为发出的波长为589 nm的光，在距双缝的光，在距双缝1.00 m的屏上形的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为则双缝的间距为A2.06107 mB2.06104