高考物理核心高频考点专题备考专题62 光的波动性　电磁波　相对论（原卷版）

专题62光的波动性电磁波相对论一、光的干涉1.产生条件: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。2.两种典型的干涉(1)双缝干涉图样特点:单色光照射时,形成明暗相间的条纹,中央为明条纹;白光照射时,光屏上出现彩色条纹,中央为白色条纹。(2)薄膜干涉①相干光:光照射到透明薄膜上,从薄膜的两个表面反射的两列光波。②图样特点:同双缝干涉,同一条亮(或暗)条纹对应薄膜的厚度相等。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。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(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,两侧为明暗相间的条纹,越靠外,亮条纹的亮度越弱,宽度越小①当该单色光波长一定时,单缝越窄,屏上中央亮纹越宽,并且条纹间距越大;②单缝一定,光的波长越大,中央亮纹越宽,条纹间距越大①中央是大且亮的圆形亮斑,周围分布着明暗相间的同心圆环,且越靠外,圆形亮纹的亮度越弱,宽度越小;②亮环或暗环间距离随圆孔半径的增大而减小白光中央为亮且宽的白色条纹,两侧为亮度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹,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同心圆环(2)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,在圆盘的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。三、光的偏振1.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一切方向振动的光,而且沿着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。四、电磁波的产生、发射和接收1.麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。2.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,在空间传播不需要介质。(2)电磁波的速度v、波长λ和频率f之间的关系:v=λf。(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。3.发射电磁波的条件(1)要有足够高的振荡频率。(2)电路必须开放,使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。4.调制:有调幅和调频两种方法。5.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相同时,接收电路中产生的振荡电流最强,这就是电谐振现象。(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐,能够调谐的接收电路叫做调谐电路。(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,检波是调制的逆过程,也叫做解调。五、电磁波谱按电磁波的波长从长到短排列是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线,形成电磁波谱。其中红外线的热效应比较明显,紫外线的化学效应和荧光效应比较明显。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、观察者间的相对运动没有关系。2.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。3.质速关系:物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系:m=m01−(v【典例1】[双缝干涉]双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距OA.P点一定是红光的亮条纹

B.O点不是蓝光的亮条纹

C.红光的第一条亮条纹在P点的下方

D.蓝光的第一条亮条纹在P点的下方【典例2】[薄膜干涉]劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，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2所示．干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图1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【典例3】[光的衍射]某同学观察到波长相同的水波通过两个宽度不同的狭缝时的现象，如下图所示，下列说法正确的是(    )A.水波通过狭缝后波长变短

B.这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象

C.此现象可以说明，波长一定，缝越窄衍射现象越明显

D.此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显【典例4】[光的偏振]碳水化合物(糖)的含量是食品安全检验的一个重要的指标，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，偏振方向会相对传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量与标准值进行比较，就能确定被测样品的含糖量．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，则下列说法不正确的是(    )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处光强度最大，偏振片B转过的角度等于α

D.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α【典例5】[光的色散]白光通过三棱镜发生色散，这说明(    )A.不同颜色的光在真空中的光速不同

B.在同一介质中红光的折射率比紫光的大

C.在同一介质中红光的光速比紫光的大

D.每种颜色的光通过三棱镜都会分成几种颜色的光【典例6】[电磁波与相对论]（多选）电磁波在生产生活中有广泛应用。关于电磁波，下列说法正确的是(    )A.在同一介质中所有电磁波传播速度都相同

B.相对论认为：真空中的光速在不同惯性参照系中是不相同的

C.狭义相对论指出：质量要随着物体运动速度的增大而增大D.电磁波谱中γ射线的波长最短

E.医学上用γ射线透视人体，检查体内病变等【点对点01】根据高中物理所学知识，分析下列生活中的物理现象：

①闻其声而不见其人

②夏天雷雨后路面上油膜呈现彩色

③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高；

④观众在看立体电影时要戴上特质的眼睛，这样看到电影画面的效果和眼睛直接观看物体的效果一样具有立体感；

这些物理现象分别属于波的(    )A.折射、干涉、多普勒效率、偏振 B.干涉、衍射、偏振、多普勒效应

C.衍射、偏振、折射、多普勒效应 D.衍射、干涉、多普勒效应、偏振【点对点02】小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光，转动镜片时发现光有强弱变化。下列说法能够解释这一现象的是(    )A.阳光在水面反射后的反射光是偏振光，镜片起起偏器的作用

B.阳光在水面反射后的反射光是偏振光，镜片起检偏器的作用

C.阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用

D.阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用【点对点03】1801年，托马斯·杨(图甲)用双缝干涉实验研究了光波的性质，证实了光的波动性，在光的波动说中具有重要的地位和意义。如图乙所示为双缝干涉实验装置，单缝S在双缝S1、S2的中心对称轴上，实验中在屏上P点刚好得到的是中央亮纹上方第3级亮纹，现要使P处出现中央亮纹上方第4级亮纹，可采取的措施有(    )A.适当增大屏到双缝的距离 B.适当增大单缝到双缝的距离

C.换用频率更低的单色光 D.换用波长更短的单色光【点对点04】

一个半径较大的透明玻璃球体，截取其下面的一部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如图所示，在反射光中看到的是(    )A.平行的明暗相间的直干涉条纹

B.环形的明暗相间的干涉条纹

C.环形明暗相间条纹从中心向外越来越疏

D.只能看到同颜色的平行反射光【点对点05】市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而被广泛应用于各种场所.这种灯降低热效应的原理之一是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线.以λ 1表示红外线在真空中的波长，以λ 2表示此红外线在薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为(A.λ12 B.λ14v 【点对点06】让太阳光垂直照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地收缩变小直到闭合时，在孔后的屏上将先后出现(遮住侧面光) (

)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，明暗相间的黑白条纹，直至条纹消失

D.由大变小的三角形光斑，小圆形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失【点对点07】

某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图所示的衍射图样，据此可以判断出(    )

a

bA.a、b图都是光线射到圆孔后的衍射图样，a图中孔的直径较大

B.a、b图都是光线射到圆板后的衍射图样，b图中板的直径较大

C.a图是光线射到圆孔后的衍射图样，b图是光线射到圆板后的衍射图样

D.b图是光线射到圆孔后的衍射图样，a图是光线射到圆板后的行射图样【点对点08】如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮．下列措施可以在P处看到光亮的是(

)A.以SP为轴将A转过90° B.以SP为轴将B转过180°

C.平移偏振片A、B使其互换位置 D.将光源S由电灯更换为太阳光【点对点09】以下说法中正确的是(    )A.同一束光，在光疏介质中传播速度较小

B.通过一个狭缝观察日光灯，可看到彩色条纹属于光的色散现象

C.当红光和蓝光以相同入射角从玻璃射入空气时，若蓝光刚好能发生全反射，则红光也一定能发生全反射

D.所有光在真空中的速度都相同【点对点10】下列说法正确的是(    )A.机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波

B.在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变叫解调

C.所有波都能发生干涉、衍射和多普勒效应

D.麦克斯韦首先提出了电磁波理论，并用实验证实了电磁波的存在【点对点11】以下关于电磁波与相对论的说法，正确的是(    )A.麦克斯韦预言了电磁波，且首次用实验证实了电磁波的存在