高考人教版物理光的波动性、电磁波、相对论命题点一轮复习ppt课件

1、高考人教版物理光的波动性、电磁波、相对论命题点一轮复习基础过关考点研析基础知识一、光的干涉1.产生条件:两列光的 相同,振动方向 ,且具有恒定的相位差,才能产生稳定的干涉图样.基础过关 紧扣教材自主落实频率相同2.两种典型的干涉(1)杨氏双缝干涉原理如图所示.明、暗条纹的条件.()单色光:形成 的条纹,中央为明条纹.a.光的路程差r=r2-r1= (k=0,1,2,),光屏上出现明条纹.明暗相间k(2)薄膜干涉.相干光:光照射到透明薄膜上,从薄膜的两个表面 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 相等.单色光照射薄膜时形成 的条纹,白光照射薄膜时,形成彩色条纹.()白光

2、:光屏上出现 条纹,且中央亮条纹是 (填写颜色).彩色白色反射厚度明暗相间条纹间距公式:x= .b.光的路程差r=r2-r1= (k=0,1,2,),光屏上出现暗条纹.二、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 的时候,衍射现象才会明显.相差不多2.衍射条纹的特点还小(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 1中央是大且亮的圆形亮斑,周围分布着 的同心圆环,且越靠外,圆形亮条纹的亮度 ,宽度 1亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而 1白光中央为亮且宽的白色条纹,两侧为亮度

3、 、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 1明暗相间越弱越小明暗相间越弱越小减小逐渐变暗逐渐变窄同心圆环(2)泊松亮斑(圆盘衍射):当光照到 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).三、光的偏振1.偏振:光波只沿 的方向的振动.2.自然光:太阳、电灯等普通光源发出的光,包含着在垂直于传播方向上沿 振动的光,而且沿着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

4、光.不透明亮斑某一特定一切方向强度垂直横波四、电磁波的产生、发射和接收1.麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场产生 ,变化的电场产生 .电场磁场2.电磁场: 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.(1)电磁波是横波,在空间传播 介质.(2)v=f对电磁波 .(3)电磁波能产生反射、折射、 和衍射等现象.4.发射电磁波的条件(1)要有足够高的 ;(2)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.5.调制:有 和 两种方法.变化的电场和变化的磁场不需要同样适用干涉振荡频率开放调幅调频6.电磁波的传播(1)电磁波可以通过 、

5、 进行有线传输,也可实现无线传输.(2)电磁波的波速:真空中电磁波的波速与光速相同,c= m/s.7.电磁波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率 时,接收电路中产生的振荡电流 ,这就是电谐振现象.(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做 ,能够调谐的接收电路叫做 电路.(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫做 ,检波是 的逆过程,也叫做 .电缆光缆3.0108相同最强调谐调谐检波调制解调五、电磁波谱1.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.无线电波2.电磁波谱的特性、应用红外线1011101510-310-7 1

6、红外线遥感可见光101510-7引起视觉照明、摄影紫外线1015101710-710-9化学效应、 、能杀菌医用消毒、防伪X射线1016101910-810-11贯穿性强检查、医用透视射线101910-11贯穿本领最强工业探伤、医用治疗热效应 荧光效应六、相对论简介1.狭义相对论的两个基本假设(1)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 .(2)光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是 ,光速与光源、观察者间的相对运动没有关系.2.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= .相同的相同的mc2(1)光的干涉和衍射现象说明了光是波

7、,也能说明光是横波.( )(2)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的.( )(3)在双缝干涉实验中,双缝的作用是使一束光变成两束完全相同的相干光. ( )(4)波长不同的电磁波在本质上完全不同.( )(5)阳光在水面的反射光是偏振光.( )(6)光的颜色取决于折射率.( )(7)电磁波以一定的速度在空间传播,在传播过程中满足v=f.( )(8)电磁波同机械波一样能发生干涉、衍射、反射、折射等现象.( )过关巧练1.思考判断2.(2019上海杨浦区调研)如图所示,把酒精灯放在肥皂液薄膜前,从薄膜上可看到明暗相间的条纹,能解释这一现象产生原因的是(示意图中实线、虚线为光照射到薄膜上时,从膜的前后

8、表面分别反射形成的两列波)( )C解析:波峰和波峰、波谷与波谷叠加的点,出现亮纹;波峰与波谷叠加的点,出现暗纹,肥皂泡薄膜在重力作用下应该上薄下厚,故选C.3.(多选)下列说法中正确的是( )A.红外线、紫外线、X射线和射线在真空中传播的速度均为3108 m/sB.红外线应用在遥感技术中,是利用它穿透本领强的特性C.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度D.日光灯是紫外线的荧光效应的应用ACD解析:不同波长的电磁波在真空中的传播速度均为3108 m/s;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速度;利用紫外线的荧光效应可以制成日光灯.由此可知

9、A,C,D正确.4.(多选)下列关于光和电磁波的说法中正确的是( )A.雷达所用的微波波长比广播电台发射的长波波长短B.红光由空气进入水中,波长变长,颜色不变C.观察者迎着频率一定的声源运动时,接收到声波的频率一定发生变化D.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度AC解析:雷达所用的微波波长比广播电台发射的长波波长短,A正确;红光由空气进入水中,波长变短,频率不变,颜色不变,B错误;观察者迎着频率一定的声源运动时,接收到声波的频率变大,C正确;拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加装一个偏振片是为了滤掉玻璃反射的光,D错误.考点一光的干涉现象考点研析 核心探究重难突破

10、1.双缝干涉(1)光能够发生干涉的条件:两光的频率相同,振动步调相同.(3)用白光照射双缝时,形成的干涉条纹的特点:中央为白条纹,两侧为彩色条纹.2.薄膜干涉(1)如图所示,竖直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形.(2)光照射到薄膜上时,在膜的前表面AA和后表面BB分别反射出来,形成两列频率相同的光波,并且叠加,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:明暗相间的水平条纹;白光:彩色水平条纹.【典例1】 (多选)用a,b两束单色光分别照射同一双缝干涉实验装置,在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样,其中图(甲)是用a光照射时形成的,图(乙)是用b

11、光照射时形成的,关于a,b两束单色光,下列说法正确的是( )A.在同一介质中,a,b两光的传播速度相同B.a光的频率比b光的大C.在水中,a光的传播速度比b光的小D.水对a光的折射率比对b光的大BCD【针对训练】 (多选)用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图(甲)是撒有食盐的酒精灯火焰,图(乙)是竖立的附着一层肥皂薄膜的金属丝圈,关于该实验,下列说法正确的是( )A.观察时应当在火焰的同侧面向薄膜观察火焰的像B.观察时应当在火焰的异侧透过薄膜观察火焰的像C.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转90,干涉条纹保持原形状不变D.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转90,干涉条纹也将同方

12、向旋转90AC解析:观察到干涉图样是因为薄膜的前后面反射的光程差造成的,因此要顺着光的方向,即在酒精灯的同侧,A正确,B错误;在转动金属丝圈的过程中,由于重力作用同一水平高度的薄膜厚度是相同的,故薄膜的厚度不变,反射光形成的光程差也不会发生变化,产生的干涉条纹仍保持原来的状态不变,故C正确,D错误.考点二光的衍射和偏振现象1.对光的衍射的理解(1)衍射是波的特征,波长越长,衍射现象越明显.任何情况下都可以发生衍射现象,只有明显与不明显的差别.(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况,只有在光的波长比障碍物尺寸小得多时,光才可以看做是沿直线传播的.2.自然光和偏振光的比较自然光(非偏振

13、光)偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿任意方向,且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿特定方向【典例2】 (江苏徐州模拟)(多选)以下说法正确的是( )A.光的偏振现象说明光是一种横波B.不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑属于光的干涉现象C.照相机镜头呈淡紫色属于光的衍射现象D.用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环,这是圆孔衍射现象解析:偏振是横波的特有现象,光的偏振现象说明光是一种横波,故选项A正确;不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑属于光的衍射现象,故选项B错误;光通过照相机

14、镜头上的增透膜时增透膜前后表面反射的光发生干涉,故照相机镜头呈淡紫色,选项C错误;用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环,这是圆孔衍射现象,D正确.AD【针对训练】 如图所示,小明将看3D电影的两只镜片P,Q平行放置,把发光的白炽灯放在P的左边,分别在A(PQ之间),B(Q右侧)两处透过镜片观察白炽灯.旋转P,A处亮度不变,B处亮度变化明显.把白炽灯换成正在工作的液晶显示器,旋转P,A,B两处的亮度均变化明显.下列推断符合实验事实的是()A.白炽灯发出的光与液晶显示器发出的光性质相同B.在A,B处观察到白炽灯通过镜片的光的性质相同C.在B处观察到液晶显示器通过镜片的光,与白炽灯发出的

15、光性质相同D.在A处观察到白炽灯通过镜片的光,与液晶显示器发出的光性质相同D解析:观察白炽灯时,旋转P,A处亮度不变,B处亮度变化明显,因为白炽灯发出的是普通光线,不是偏振光.把白炽灯换成正在工作的液晶显示器,旋转P,A,B两处的亮度均变化明显,说明白炽灯发出的光与液晶显示器发出的光性质不同;在A,B处光线因为通过了两个不同偏振角度的镜片,所以在A,B处观察到白炽灯通过镜片的光的性质是不同的;在B处观察到液晶显示器通过镜片的光是偏振光,而白炽灯发出的光是普通光线,所以不同;液晶显示器由于特殊的发光成像原理发出的是偏振光,在A处观察到白炽灯通过镜片的光,是经过偏振镜片后的光线,也是偏振光,故性质

16、相同.考点三电磁波与相对论1.电磁波(1)电磁波的传播及波长、频率、波速电磁波本身是一种物质,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是相同的(都等于光速).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,波速越小.(2)电磁波与机械波的比较名称项目电磁波机械波不同点研究对象电磁现象力学现象产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生本质是物质,是电磁现象,是电磁振荡的传播不是物质,是机械振动在介质中的传播传播机理电磁场交替感应质点间相互作用传播介质不需要介质(在真空中仍可传播)必须有介质(真空中不能传播)描述的量电场强度E与磁感应强度

17、B随时间和空间周期性变化质点的位移x、加速度a随时间和空间周期性变化波的种类横波既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=3108 m/s)仅由介质决定相同点能量都携带能量并传播能量公式v=f遵循规律均可发生反射、折射、干涉、衍射等现象(3)电磁波谱的产生机理: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、紫外线都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产生的.2.相对论(1)对“同时”的相对性的理解经典的时空观:在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一

18、个惯性系中观察也是同时的.相对论的时空观:“同时”具有相对性,即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察就不一定是同时发生的.【典例3】 (多选)关于电磁波,下列说法正确的是( )A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输ABC解析:任何电磁波在真空中的传播速度均相同,A正确;周期性变化的电场和磁场相互激发,形成电磁波,B正确;电磁波为横波,即传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直,

19、C正确;电磁波可通过电缆、光缆传输,D错误.【针对训练】 (江苏卷,12B)(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有( )A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C.地球上的人观测到地球上的钟较快D.地球上的人观测到地球上的钟较慢AC解析:相对论告诉我们,运动的钟会变慢,由于飞船上的人观测飞船上的钟是静止的,观测到地球上的钟是运动的,因此飞船上的人观测到飞船上的钟相对于地面上的钟快,A项正确,B项错误;同样,地球上的人观测到飞船上的钟是运动的,地球上的钟是静止的,因此地球上的人观测到地球上的钟比飞

20、船上的钟快,C项正确,D项错误.考点四用双缝干涉测量光的波长1.原理与操作2.处理与分析(1)误差分析测条纹间距x时带来误差.测量双缝到光屏间距离l时产生误差.(2)注意事项保证灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒共轴.保持单缝和双缝平行.【典例4】 (1)在双缝干涉实验中,保持双缝间的距离和双缝到屏的距离都不变,用不同的色光实验时,下列叙述正确的是.A.紫光的干涉条纹间距最大B.红光的干涉条纹间距最大C.红光和紫光的干涉条纹间距一样大D.用白光照射会出现白色干涉条纹答案:(1)B(2)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上如图(甲),并选用缝间距d=0.2 mm的双缝屏.从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=700 mm.然后,接通电源使光源正常工作.已知测量头主尺的最小刻度是毫米,游标尺上有50分度.某同学调整手轮后,从测量头的