第12章第4讲光的波动性电磁波和相对论

1、第十二章第十二章 机械振动与机械波机械振动与机械波 光光 电磁波与相对论电磁波与相对论第4讲光的波动性电磁波和相对论理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现亮暗条纹的条件理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现亮暗条纹的条件.理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件.知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用.掌握麦克斯韦电磁场理论，知道电磁波是横波掌握麦克斯韦电磁场理论，知道电磁波是横波.了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱.了解狭义相对论的基本假设和几个

2、重要结论了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论.考纲解读考点一考点一考点二考点二考点三考点三限时自测限时自测练出高分练出高分 考点一 光的干涉现象频率相同亮条纹暗条纹白色【考点逐项排查】答案k 考点一 光的干涉现象3.薄膜干涉(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从 反射的两列光波.(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)条纹对应的薄膜的厚度 .单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹.薄膜的两个表面相等答案 考点一 光的干涉现象1. (多选)下列属于光的干涉现象的是()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属于白光的色散.BC【题组阶梯突破】解析

3、答案2134 考点一 光的干涉现象2.一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮条纹外，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的间距不同B.各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同C.各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同D.上述说法都不正确解析白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹，A正确.解析答案2134 考点一 光的干涉现象3.劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一

4、端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹()A.变疏 B.变密 C.不变 D.消失干涉条纹变疏解析答案2134 考点一 光的干涉现象4.如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1106 m，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

5、暗条纹？(1)已知A光在折射率为1.5的介质中波长为4107 m；解析答案2134 考点一 光的干涉现象4.如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1106 m，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？(2)已知B光在某种介质中波长为3.15107 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37；解析答案2134 考点一 光的干涉现象4.如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1106 m，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

6、还是暗条纹？(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象.解析若让A光和B光分别照射S1和S2，这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时在光屏上只能观察到亮光.A光和B光在空气中波长不相等，所以不是相干光远返回解析答案2134 考点二 光的衍射和偏振现象一、光的衍射1.发生明显衍射的条件只有当障碍物的尺寸与光的波长 ，甚至比光的波长还 时，衍射现象才会明显.相差不多小【考点逐项排查】答案 考点二 光的衍射和偏振现象2.衍射条纹的特点(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较. 单缝衍射圆孔衍射单色光中央为亮且宽的条纹，两侧为_的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度_，宽度_中央是大且亮的圆形

7、亮斑，周围分布着_的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度_，宽度_.亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而_白光中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度_、宽度_的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的_明暗相间越弱越小逐渐变暗逐渐变窄明暗相间越弱越小减小同心圆环答案 考点二 光的衍射和偏振现象(2)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到 (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 (在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环).二、光的偏振现象1.偏振：光波只沿 方向的振动.2.自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光,包括

8、在垂直于传播方向上沿 振动的光，而且沿各个方向振动的光波的 都相同，这种光叫做自然光.3.偏振光：在 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 .自然光通过偏振片后，就得到了偏振光.不透明亮斑某个特定一切方向强度垂直横波答案 考点二 光的衍射和偏振现象单缝衍射与双缝干涉的比较 两种现象比较项目单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，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、衍射都有明暗相间的条纹思维深化 考点二 光的衍射和偏振现象5.让太阳光垂

9、直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现()A.由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B.由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C.由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D.由大变小的三角形光斑、圆形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失解析当孔足够大时，由于光的直线传播，出现的是三角形光斑，孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，光的衍射，出现明暗相间的衍射条纹，最后随孔的闭合而全部消失.【题组阶梯突破】解析答案65789 考点二 光

10、的衍射和偏振现象6. (多选)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，表明抽制的丝变细解析当抽制的丝变细的时候，丝的直径较接近激光的波长，条纹间距就大.解析答案65789 考点二 光的衍射和偏振现象7.如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、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

11、射图样(黑色部分表示亮条纹).在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫解析答案65789 考点二 光的衍射和偏振现象8.光的偏振现象说明光是横波.下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A.一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B.一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90时，反射光是偏振光C.日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹解析在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向

12、振动的光是偏振光，A、B选项反映了光的偏振特性，C是偏振现象的应用，D是光的衍射现象.解析答案65789 考点二 光的衍射和偏振现象9.奶粉中碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度，这一角度称为“旋光度”，的值只与糖溶液的浓度有关，将的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了.如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间.(1)偏振片A的作用是_.(2)偏振现象证明了光是一种_.把自然光变成偏振光横波答案6578

13、9 考点二 光的衍射和偏振现象(3)(多选)以下说法中正确的是( )A.到达O处光的强度会明显减弱B.到达O处光的强度不会明显减弱C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于D.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于解析因为A、B的透振方向一致，故A、B间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后变成偏振光，通过B后到O.当在A、B间加上糖溶液时，由于糖溶液的旋光作用，使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度，使通过B到达O的光的强度不是最大，但当B转过了一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角

14、度即为糖溶液的旋光度.若偏振片B不动而将A旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致，则A转过的角度也为，故选项A、C、D正确.ACD返回解析答案65789 考点三 电磁波与相对论1.电磁波的产生(1)麦克斯韦电磁场理论变化的磁场产生 ，变化的电场产生_. (2)电磁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 介质；真空中电磁波的速度为 m/s；vf对电磁波 ；电磁波能产生反射、折射、 和衍射等现象.电场磁场不需要3.0108 同样适用干涉【考点逐项排查】答案

15、考点三 电磁波与相对论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 ；电路必须 ，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 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 、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：直线传播能力增强，衍射能力减弱.振荡频率开放调幅无线电波答案 考点三 电磁波与相对论电磁波谱的特性、应用电磁波谱特性应用红外线_红外线遥感紫外线化学效应、_、能杀菌医用消毒、防伪X射线贯穿性强检查、医用透视射线贯穿本领最强工业探伤、医用治疗热效应荧光效应3.狭义相对论(1)狭义相对论的两个基本假设

16、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 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 的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系.相同相同答案 考点三 电磁波与相对论(2)相对论的质速关系物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系：m_.物体运动时的质量m总要 静止时的质量m0.4.相对论质能关系：用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E .大于mc2答案 考点三 电磁波与相对论10.关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是()A.稳定的电场产生稳定的磁场B.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，

17、均匀变化的磁场产生均匀变化的电场C.变化的电场产生的磁场一定是变化的D.振荡的电场在周围空间产生的磁场也是振荡的解析变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的.【题组阶梯突破】解析答案1110121314 考点三 电磁波与相对论11.关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是()A.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同解析

18、电磁波和声波都能传递信息，比如人们之间的语言交流，选项A错误；太阳光中的可见光属于电磁波，而“B超”中的超声波属于机械波，它们的传播速度不同，选项C错误；遥控器发出的红外线波长比X射线波长大得多，选项D错误，正确选项为B.解析答案1110121314 考点三 电磁波与相对论ABC解析答案1110121314 考点三 电磁波与相对论13.关于狭义相对论的说法，不正确的是()A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B.狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关C.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D.狭义相对论在任何情况下都适用解析狭义相对论

19、认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项A正确；狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c(光速不变原理)，与光源的运动无关，选项B正确；狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，故选项C正确，D错误.解析答案1110121314 考点三 电磁波与相对论14.如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c).地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离_(选填“大于”“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为_.解析狭义相对论的两个基本原理之一就是光速不变原理，因此A测得信号的速度仍等于c(或光速)，以地面为参考

20、系，在运动方向有尺缩效应现象，而B相对A是静止，没有尺缩效应现象，则A测得两飞船距离应大于L.c(或光速)大于返回解析答案1110121314 限时自测1.某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示.他改变的实验条件可能是()A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源解析答案213456 限时自测2. (多选)关于下列光学现象，说法正确的是()A.水中蓝光的传播速度比红光快B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射C.在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D.分别用

21、蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽CD解析答案213456 限时自测3.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些食盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()A.当金属丝圈旋转30时，干涉条纹同方向旋转30B.当金属丝圈旋转45时，干涉条纹同方向旋转90C.当金属丝圈旋转60时，干涉条纹同方向旋转30D.干涉条纹保持原来状态不变解析在转动金属丝圈的过程中，由于肥皂液薄膜的厚度不变，故反射形成的光的路程差不会发生变化，故产生的干涉条纹仍保持原来状态不变.解析答案2

22、13456 限时自测4.(多选)所图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2.现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于纸面的轴线转动，使反射光束1和透射光束2恰好垂直，在入射光线的方向上加偏振片P，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内，这时看到的现象是()A.反射光束1消失B.透射光束2消失C.反射光束1和透射光束2都消失D.偏振片P以入射光线为轴旋转90角，透射光束2消失解析答案213456 限时自测解析自然光射到界面上，当反射光与折射光垂直时，反射光和折射光的偏振方向相互垂直，且反射光的偏振

23、方向与纸面垂直，折射光的偏振方向与纸面平行.因此当在入射光线方向垂直放上透振方向在纸面内的偏振片P时，因反射光垂直于纸面，则反射光束1消失，透射光束2不消失，A正确，B、C均错误.偏振片P转动90角，平行于纸面内的光消失，则透射光束2消失，D正确.答案AD213456 限时自测5.下列说法不正确的是()A.麦克斯韦预言了光是横波，并且首次用实验验证了光是横波B.高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了C.在磁场中做圆周运动的带电粒子会发出电磁波D.过强或过长时间的紫外辐射、X射线或射线的作用，会对人体(眼睛、皮肤、血液、神经系统、生殖系统等)造成危害解析麦克斯韦预言了光是电磁波，证明光是电

24、磁波的是赫兹，马吕斯用光的偏振实验证明了光是横波，A错；由爱因斯坦的相对论可知，B对；在磁场中做圆周运动的带电粒子产生周期性变化的电场，又会产生周期性变化的磁场，并向外传播，即会产生电磁波，C对；过强或过长时间照射紫外线、X射线或射线，会对人体造成危害，D正确.解析答案213456 限时自测6.如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速的速度行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()A.同时被照亮B.A先被照亮C.C先被照亮D.无法判断解析列车上的观测者看到的是由B发出后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运

25、动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观测者，看到C先被照亮，故只有C正确.返回解析答案213456 练出高分13456789121113101421.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.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹解析彩虹是光的色散现象，海市蜃楼是光的折射、全反射现象，肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象，A、C、D错误.通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍射现象，B正确.B解析答案 练出高分2.电磁波已广泛运用于很多领域.下列关于电磁波的说法符合实际的是()A.电磁波不能产生衍射现象B.常用的遥控器通过

26、发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同解析干涉、 衍射是波所特有的现象， 所以电磁波能产生衍射现象， 选项A错误；常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的，选项B错误；利用多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的速度，选项C正确；根据光速不变原理，在不同的惯性系中，光速是相同的，选项D错误.C1345678912111310142解析答案 练出高分3.关于光的偏振现象，下列说法中正确的是()A.偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同B.自然光在水面反射时，反射光和折射光都是一定程度的偏振光C.光

27、的偏振现象说明光是一种纵波D.照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用解析偏振光沿各个方向振动的光波的强度都不相同，自然光在水面反射时，反射光和折射光都是一定程度的偏振光，选项B正确，A错误；光的偏振现象说明光是一种横波，照相机镜头表面的镀膜是光的干涉现象的应用，选项C、D错误.B1345678912111310142解析答案 练出高分C1345678912111310142解析答案 练出高分5.(多选)关于电磁场的理论，下列说法中正确的是()A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的B.变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的C.均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的D.振荡电场在周围空间产

28、生同样频率的振荡磁场解析变化的电场产生磁场有两层含义：均匀变化的电场产生恒定的磁场.非均匀变化的电场产生变化的磁场.振荡的电场产生同频率的振荡的磁场.均匀变化的磁场产生恒定的电场，故B、D正确，A、C错.BD1345678912111310142解析答案 练出高分6.(多选)下列说法正确的是( )A.赫兹预言了电磁波的存在并用实验加以证实B.在高速运动的火箭上的人认为火箭的长度并没有改变C.与平面镜相比，全反射棱镜的反射率最大，几乎可达100%D.单摆在驱动力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关E.在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用衍射法检查平面的平整程度解析赫兹用实验证实了

29、电磁波的存在，但预言电磁波存在的是麦克斯韦，选项A错误；火箭上的人与火箭是同一个参考系，观察到的长度没有改变，选项B正确；平面镜有折射，而全反射棱镜在全反射时没有折射，故选项C正确；受迫振动的频率只与驱动力的频率有关，故选项D正确；检查平面的平整程度的原理是光的干涉，选项E错误.BCD1345678912111310142解析答案 练出高分7.(多选)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度，如图(a)所示，现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图(b)所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处，下列判断中正确的是()A.N的上表面A处向上凸起B.N的上表

30、面B处向上凸起C.条纹的c、d点对应处的薄膜厚度相同D.条纹的d、e点对应处的薄膜厚度相同AC1345678912111310142答案 练出高分ACE1345678912111310142解析答案 练出高分9.(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )A.红外线比红光波长长，它的热作用很强B.X射线就是伦琴射线C.阴极射线是一种频率极高的电磁波D.紫外线的波长比伦琴射线的长，它的显著作用是荧光作用解析在电磁波谱中， 红外线的波长比可见光的长， 而红光属于可见光， 故选项A正确.X射线就是伦琴射线，是高速电子流射到固体上产生的一种波长很短的电磁波，故选项B正确.阴极射线与电磁波有着本质的不同，电磁波在电场、磁场中不偏转，而阴极射线在电场、磁场中可能会偏转，电磁波在真空中的速度是3108 m/s，而阴极射线的速度总是小于3108 m/s，阴极射线实际是高速电子流，故选项C错误.紫外线的显著作用是荧光作用，而伦琴射线的显著