选修3-4-第3讲-光-电磁波-相对论简介

光的折射定律

(考纲要求Ⅱ)

折射率

(考纲要求Ⅰ)1．折射现象

光从一种介质斜射进入另一种介质

时传播方向发生_____的现象，如

图3－1.2．折射定律 (1)内容：折射光线与入射光线、法

线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的_____；入射角的正弦与折射角的正弦成_____．图3－1改变两侧正比3．折射率 (1)物理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时_______，反之偏折小．

(2)定义式：n＝________，不能说n与sinθ1成正比，与sinθ2成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的_____决定．

(3)计算公式：n＝__，因v<c，故任何介质的折射率总大于1.偏折大频率

全反射、光导纤维

(考纲要求Ⅰ)1.全反射 (1)定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将_____，只剩下反射光线的现象． (2)条件：①光从光密介质射向光疏介质．②入射角__________临界角． (3)临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为

C，则sinC＝__．介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．消失大于等于2．光导纤维

光导纤维的原理是利用光的全反射．

判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)无论是折射光路，还是全反射光路都是可逆的．(

)(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象． (

)(3)若光从空气中射入水中，它的传播速度一定增大．(

)答案

(1)√

(2)√

(3)×

(4)√

光的干涉、衍射和偏振现象

(考纲要求Ⅰ)1.光的干涉和衍射比较内容干涉衍射现象在光重叠区域出现加强或减弱的现象光绕过障碍物偏离直线传播的现象产生条件两束光频率相同、相位差恒定障碍物或孔的尺寸与波长差不多或小得多典型实验杨氏双缝干涉实验单缝衍射、圆孔衍射、不透明圆盘衍射图样特点不同点条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度不等，中央最宽条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等亮度情况清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.薄膜干涉 (1)相干光来自于薄膜的前、后表面(或上、下表面)反射回来的两列反射光． (2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的_____相等．厚度3．光的偏振现象 (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，包括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．某一特定一切方向强度垂直横波

判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)各种波均会发生偏振现象． (

)(2)用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹． (

)(3)光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物的现象．(

)答案

(1)×

(2)√

(3)√变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场

电磁波的产生、发射及接收电磁波及其传播

电磁波谱

(考纲要求

Ⅰ)1．麦克斯韦电磁场理论

变化的磁场能够在周围空间产生_____，变化的电场能够在周围空间产生_____．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．电场磁场3．电磁波 (1)电磁场在空间由近及远的传播，形成_______． (2)电磁波的传播不需要_____，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是_____的(都等于光速)． (3)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___． (4)v＝λf，f是电磁波的频率．电磁波介质相同小4．电磁波的发射 (1)发射条件：_____电路和_________信号，所以要对传输信号进行_____(包括调幅和调频)． (2)调制方式

①调幅：使高频电磁波的_____随信号的强弱而变．调幅广播(AM)一般使用中波和短波波段．

②调频：使高频电磁波的_____随信号的强弱而变．调频广播(FM)和电视广播都采用调频的方法调制．开放高频振荡振幅频率调制5．无线电波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率 _____时，激起的振荡电流_____，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_____．相等最强调谐调谐检波调制解调6．电磁波谱电磁波谱特性应用真空中波长/m频率/Hz递变规律无线电波波动性强，易发生衍射无线电技术>10－3<3×1011波长减小频率增大红外线热效应红外线遥感10－3～10－71011～1015可见光引起视觉照明、摄影10－71015紫外线化学效应、荧光效应、能杀菌医用消毒、防伪10－7～10－91015～1017X射线贯穿性强检查、医用透视10－8～10－111016～1019γ射线贯穿本领最强工业探伤、医用治疗<10－11>1019狭义相对论的基本假设狭义相对论时空观

与经典时空观的区别同时的相对性、长度

的相对性质能关系(考纲要求

Ⅰ)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_____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_____的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系．相同相同2．(1)同时具有相对性 (2)一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小．3．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＝____．mc2

激光的特性及应用(考纲要求Ⅰ)1.激光是自然界没有的光，是人类制造出来的光．2．激光特点： (1)相干性好 (2)方向性好(平行度好) (3)亮度高1．下列关于电磁波的说法正确的是 (

)． A．电磁波必须依赖介质传播 B．电磁波可以发生衍射现象 C．电磁波不会发生偏振现象 D．电磁波无法携带信息传播

解析根据电磁波的产生机理及传播特性可知，电磁波的传播不需要依赖介质，选项A错误；干涉、衍射是所有波都具有的共同特性，选项B正确；由于电磁波是横波，故能发生偏振现象，选项C错误；电磁波能够携带图象、声音等信息进行传播，选项D错误．

答案

B基础自测2．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．狭义相对论任何情况下都适用

解析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，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．

答案

D3．如图3－2所示，偏振片P的透振方

向(用带有箭头的实线表示)为竖直

方向．下列四种入射光束中，能在

P的另一侧观察到透射光的是 (

)． A．太阳光 B．沿竖直方向振动的光 C．沿水平方向振动的光 D．沿与竖直方向成45°角振动的光图3－2解析偏振片只让沿某一方向振动的光通过，当偏振片的透振方向与光的振动方向不同时，透射光的强度不同，它们平行时最强，而垂直时最弱．太阳光是自然光，光波可沿任何方向振动，所以在P的另一侧能观察到透射光；沿竖直方向振动的光，振动方向与偏振片的透振方向相同，当然可以看到透射光；沿水平方向振动的光，其振动方向与透振方向垂直，所以看不到透射光；沿与竖直方向成45°角振动的光，其振动方向与透振方向不垂直，仍可看到透射光．答案

ABD4．(2013·江苏考前模拟)下列说法中正确的是 (

)． A．光的偏振现象说明光是纵波 B．全息照相利用了激光相干性好的特性 C．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理 D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫

光，则相邻亮条纹间距一定变大答案

BC5．很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是(

)．解析红光、蓝光都要发生反射，红光的折射率较小，所以红光发生全反射的临界角较蓝光大，蓝光发生全反射时，红光不一定发生，故C正确．答案

C1．光的折射、全反射中的三个“一”一个规律：光的折射定律一个概念：折射率一个条件：全反射的条件热点一光的折射全反射对应“高考题组”见PPT课件，供参考2．解答全反射类问题的技巧

解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：

一是光必须从光密介质射入光疏介质，

二是入射角大于或等于临界角．利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析．【典例1】[2013·课标Ⅰ，34(2)]如

图3－3所示为一光导纤维(可简

化为一长玻璃丝)的示意图，玻

璃丝长为L，折射率为n，AB代

表端面．已知光在真空中的传播速度为c. (ⅰ)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件； (ⅱ)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间．图3－3解析

(ⅰ)设光线在端面AB上C点(见右图)的入射角为i，折射角为γ，由折射定律有sini＝nsinγ ①设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有α≥θ

②式中，θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足nsinθ＝1 ③由几何关系得α＋γ＝90° ④解答光的折射、全反射问题时抓好两个关键点(1)准确作出光路图(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，找准入射角和折射角．图3－4答案

B图3－5光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°，均发生全反射．设光线在CD边的入射角为α，折射角为β，由几何关系得α＝30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在CD边，由折射定律得答案见解析1．单缝衍射与双缝干涉的比较热点二光的干涉、衍射及偏振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；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.自然光和偏振光的比较自然光(非偏振光)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】(2013·大纲全国，14)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．

答案B【跟踪短训】3．(2013·上海单科，3)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的 (

)． A．传播速度不同

B．强度不同 C．振动方向不同

D．频率不同

解析白光是由各种不同颜色的单色光组成的复色光，而光的颜色由频率决定，不同单色光，频率不同，D正确．

答案

D4．如图3－6所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧．旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是 (

)．图3－6 A．A、B均不变

B．A、B均有变化 C．A不变，B有变化

D．A有变化，B不变解析白炽灯光经过偏振片P后成为完全偏振光，旋转P时P、Q间偏振光的振动方向改变，但光的强度不变，B、D错误．由于偏振片Q的透振方向不变，故旋转P时Q右侧的偏振光强度发生周期性变化，故A错误，C正确．答案

C热点三电磁波相对论2．电磁波与机械波的比较名称