（全国通用）高考物理一轮复习 第十三章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第4讲 光的波动性 电磁波 相对论课件

1、第4讲光的波动性电磁波相对论一、光的干涉双缝干涉明、暗条纹的条件:两列光的频率相同,振动方向相同,且具有恒定的相位差,才能产生稳定的干涉图样。(1)单色光:形成明暗相间的条纹,中央为明条纹。光的路程差r=r2-r1=(2)白光:光屏上出现彩色条纹,且中央亮条纹是白色。(3)薄膜干涉:光照射到透明薄膜上,从薄膜的两个表面反射的两列光波。 二、光的衍射偏振1.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相差不多,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象才会明显。 (2)衍射条纹的特点单缝衍射和圆孔衍射图样的比较 泊松亮斑(圆盘衍射):当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时,在圆盘的阴影中

2、心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。2.光的偏振(1)自然光:太阳、电灯等普通光源发出的光,包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿各个方向振动的光波的强度都相同,这种光叫做自然光。(2)偏振光:在垂直于传播方向的平面上,只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。 三、电磁场、电磁波、电磁波谱1.麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场能够在周围空间产生电场,变化的电场能够在周围空间产生磁场。2.电磁场:变化电场在周围空间产生磁场,变化磁场在周围空间产生电场,变化的电场和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:电磁场在空间由近及远的传播,形成电磁波。(

3、1)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)。(2)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。(3)v=f对电磁波同样适用。4.电磁波谱:按电磁波的波长或频率大小的顺序把他们排列成谱,其中可分为无线电波、光波、X射线、射线等。 【提示】麦克斯韦电磁场理论的几点提醒:(1)恒定的电场不产生磁场。(2)恒定的磁场不产生电场。(3)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场。(4)均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。 四、狭义相对论质速关系、质能关系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

4、中,一切物理规律都是相同的。(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相同的,光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。2.相对论的质速关系(1)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:(2)物体运动时的质量总要大于静止时的质量。3.相对论的质能关系用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=mc2。 考点二考点三考点一考点二考点三考点一典例1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2.110-6 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

5、亮条纹还是暗条纹?(1)已知A光在折射率为1.5的介质中波长为410-7 m;(2)已知B光在某种介质中波长为3.1510-7 m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37;(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。 考点二考点三考点一考点二考点三考点一【参考答案】 (1)暗条纹(2)亮条纹(3)只观察到亮光 考点二考点三考点一在双缝干涉实验中,一钠灯发出波长为589 nm的光,在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm,则双缝的间距为 (C)A.2.0610-3 mB.2.0610-4 mC.1.6810-4 mD.1.6810

6、-3 m 考点二考点三考点一考点二自然光和偏振光的比较 考点二考点三考点一典例2下列关于光学现象的说法中正确的是 ()A.用光导纤维束传送图像信息,这是光的衍射的应用B.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱,这是光的干涉的结果C.在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物,可使图像更清晰D.透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯时能看到彩色条纹,这是光的色散现象【解题思路】用光导纤维束传送图像信息,这是光的全反射的应用,A项错误;太阳光通过三棱镜形成彩色光谱,这是光的色散现象,是光的折射的结果,B项错误;在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物,可减弱反射光,从而使图像更清晰,C项正确;透过

7、平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯时能看到彩色条纹,这是光的衍射现象,D项错误。【参考答案】 C 考点二考点三考点一(多选)雾霾天气严重影响人们的身体健康,发生雾霾天气时能见度只有几米,天气变黄变暗,这是由于这种情况下 (BD)A.只有波长较短的一部分光才能到达地面B.只有波长较长的一部分光才能到达地面C.只有频率较大的一部分光才能到达地面D.只有频率较小的一部分光才能到达地面【解析】当障碍物的尺寸和波长相差不多,甚至比波长还小时,光发生明显衍射,发生雾霾天气时,只有波长较长、频率较小的一部分光发生衍射绕过空气中的颗粒物到达地面,B、D项正确。 考点二考点三考点一考点三电磁场理论、电磁波及

8、应用典例3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【解题思路】干涉、衍射是波所特有的现象,所以电磁波能产生衍射现象,A项错误;常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的,B项错误;利用多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的速度,C项正确;根据光速不变原理,在不同的惯性系中,光速是相同的,D项错误。【参考答案】 C 考点二考点三考点一现代生活中,人们已更多地与电磁波联系在一起,并且越来越依

9、赖于电磁波,关于电磁场和电磁波,以下说法正确的是(B)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【解析】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项错误;通过电磁波可以实现各种通信,B项正确;“B超”是利用了超声波的反射原理,C项错误;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项错误。 【参考答案】 0.300 现有毛玻璃屏A、双

10、缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,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。(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、E、D、B、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; 用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。在操作步骤时还应注意单缝与双缝相互平行,其间距为510 cm,保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上。 (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮