一轮复习学案13.4光的干涉与衍射电磁波相对论

第4讲光的干涉与衍射电磁波相对论知识点一光的干涉、衍射和偏振1．光的干涉(1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现________条纹，某些区域相互减弱，出现________条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象．(2)条件：两束光的频率________、相位差恒定．(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为________条纹，其余为________条纹．2．薄膜干涉(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从________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)纹对应薄膜的厚度________．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．3．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．(2)衍射条纹的特点4．光的偏振(1)自然光：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强度都相同．(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个________的方向振动的光．(3)偏振光的形成①让自然光通过________形成偏振光．②让自然光在两种介质的界面发生反射和________，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光．(4)光的偏振现象说明光是一种横波．知识点二光的偏振现象1．偏振：光波只沿________的方向振动．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．4．偏振光的应用：应用于照相机镜头、________、消除车灯眩光等．知识点三电磁波1．产生：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________(选填“纵波”或“横波”)，在空间传播不需要________．(2)真空中电磁波的速度为________．(3)公式v＝λf对电磁波同样适用．(4)电磁波能产生反射、________、干涉和________等现象．2．电磁波的发射(1)发射条件：足够高的振荡频率和________电路．(2)调制分类：________和________．3．电磁波的接收(1)调谐：使接收电路产生________的过程．(2)解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程．4．电磁波谱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γ射线，形成电磁波谱．知识点四相对论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相同的，光速和光源、观测者间的相对运动没有关系．2．质速关系：(1)物体的质量随物体速度的增加而________，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＝m0(2)物体运动时的质量总要________静止时的质量m0.3．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＝________．思考辨析(1)光的颜色由光的频率决定．()(2)只有频率相同的两列光波才能产生干涉．()(3)在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是使白光变成单色光．()(4)阳光下茂密的树林中，地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的．()(5)自然光是偏振光．()(6)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场．()(7)无线电波不能发生干涉和衍射现象．()(8)波长不同的电磁波在本质上完全不同．()(9)真空中的光速在不同惯性参考系中是相同的．()教材改编1．[人教版选修3－4P62T1、T2、T3，P61·做一做改编]判断正误．(1)通过两支铅笔的狭缝平行对着日光灯管，会看到彩色条纹，这是光的衍射现象()(2)减小游标卡尺两个卡脚之间狭缝的宽度，单色线光源通过狭缝产生的衍射条纹中央亮纹变窄()(3)太阳光通过三角形孔，当孔缩小时，先形成三角形光斑，最后形成太阳的像()(4)透过羽毛观察白炽灯，会看到彩色光晕，这是光的衍射()(5)减小不透光的挡板上的狭缝宽度，单色线光源通过狭缝产生的衍射现象更明显()2．(多选)关于狭义相对论的说法，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考点一光的干涉现象师生共研题型|双缝干涉1．条纹间距公式：Δx＝ldλ，对同一双缝2．明暗条纹的判断方法：如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1.当Δr＝kλ(k＝0，1，2…)时，光屏上P′处出现明条纹．当Δr＝(2k＋1)λ2(k＝0，1，2…)时，光屏上P′例1(多选)如图给出了“用双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝S1和S2间距为0.80mm，双缝到屏的距离为0.80m．波长为500nm的单色平行光垂直入射到双缝S1和S2上，在屏上形成干涉条纹．中心轴线OO′上方第1条亮纹中心位置在P1处，第3条亮纹中心位置在P2处．现有1号、2号虫子分别从S1、S2出发以相同速度沿垂直屏方向飞行，1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到P1，2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到P2.假定两只虫子爬行速率均为10－3m/s.正确的是()A．1号虫子运动路程比2号短B．两只虫子运动的时间差为0.2sC．两只虫子运动的时间差为1.0sD．已知条件不够，两只虫子运动时间差无法计算题型2|薄膜干涉1．形成原因：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．光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加．2．明暗条纹的判断方法：两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr.在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝0，1，2，3…)．薄膜上出现明条纹．在Q处，Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0，1，2，3…)例2[2021·上海杨浦调研]如图所示，把酒精灯放在肥皂液膜前，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示意图是(图中实线、虚线为光照射到液膜上时，从膜的前后表面分别反射形成的两列波)()练1(多选)下列现象中涉及光的干涉原理的是()练2(多选)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是()A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动考点二光的衍射和偏振现象激光自主演练1．对光的衍射的理解(1)干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和衍射现象越明显．在任何情况下都可以发生衍射现象，只是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小得多时，光才可以看作是沿直线传播的．2．自然光与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偏振片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，且沿各个方向光振动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3.偏振光的应用：照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等．[多维练透]1．(多选)关于光的偏振，下列说法正确的是()A．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰C．所有的波都具有偏振现象D．立体电影是应用光的偏振的一个实例2．(多选)关于激光的应用问题，下列说法中正确的是()A．光纤通信是应用激光相干性的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中传递信息的B.计算机内的“激光头”读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点C．医学上可用激光做“光刀”切除肿瘤是应用激光亮度低的特点D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光平行度好的特点3.[2021·浙江十校联盟月考](多选)如图所示，甲、乙两幅图分别是a、b两束单色光经过同一狭缝后的衍射图样，则下列说法正确的是()A．在真空中，a光的波长比b光的长B．在同一均匀介质中传播，a光的传播速度比b光的快C．两束单色光分别入射到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光亮纹的条数更多D．当两束光从空气中射向玻璃时，a光不发生全反射，但b光可能发生全反射4．如图，用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘，例如小分币，我们可以在光屏上看到的图样为下列图中的()考点三电磁场和电磁波相对论自主演练1．对麦克斯韦电磁场理论的理解2．电磁波谱的特性及应用电磁波谱特性应用递变规律无线电波容易发生衍射通信和广播红外线热效应红外线遥感可见光引起视觉照明等紫外线荧光效应，能杀菌灭菌消毒、防伪X射线穿透能力强医用透视、安检γ射线穿透能力很强工业探伤、医用治疗3.电磁波和机械波的比较机械波电磁波产生质点的振动周期性变化的电磁场传播介质传播需要介质传播不需要介质波速由介质决定，与频率无关与介质及频率都有关类型横波或纵波横波[多维练透]5．(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6．[2020·天津卷]新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城．志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航．红外线和紫外线相比较()A．红外线的光子能量比紫外线的大B．真空中红外线的波长比紫外线的长C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大D．红外线能发生偏振现象，而紫外线不能7．[2020·浙江7月]在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示．下列说法正确的是()A．当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的8．[2021·江西七校联考](多选)下列说法正确的是()A．波的传播过程中，质点的振动频率等于波源的振动频率B．爱因斯坦狭义相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的C．当某列声波产生多普勒效应时，相应声源的振动频率一定发生变化D．物体做受迫振动时，驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越大第4讲光的干涉与衍射电磁波相对论基础落实知识点一1．(1)亮暗(2)相同(3)白色亮彩色2．(1)薄膜(2)相等3．(1)相差不多还小4．(1)一切方向(2)特定(3)①偏振片②折射知识点二1．某一特定2．一切方向强度3．垂直横波4．立体电影知识点三1．(1)横波介质(2)c＝3×108m/s(4)折射衍射2．(1)开放(2)调幅调频3．电谐振4．无线电波知识点四1．(1)相同2．(1)增大(2)大于3．mc2思考辨析(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×(9)√教材改编1．(1)√(2)×(3)×(4)√(5)√2．答案：ABC考点突破例1解析：由题，结合双缝干涉的条纹间距公式：Δx＝ldλΔx＝0.800.80×10-3×500×10－9m＝5×10中心轴线OO′上方第1条亮纹中心位置在P1处，所以＝Δx＝5×10－4m中心轴线OO′上方第3条亮纹中心位置在P2处，所以＝3Δx＝1.5×10－3m所以1号虫子的路程为：s1＝l+＋d22号虫子的路程为：s2＝l+－d2则s2－s1＝-－d＝1.5×10－3m－5×10－4m－0.80×10－3m＝2×10－4m，故A正确；两只虫子运动的时间差Δt＝s2-s1v＝2×10-41×答案：AB例2解析：肥皂液膜上薄下厚，波峰与波峰、波谷与波谷叠加处，出现明条纹，波峰与波谷叠加处，出现暗条纹，故C正确．答案：C练1解析：内窥镜中的光导纤维利用的是全反射的原理，A错误；全息照相利用的是光的干涉原理，B正确；镜头玻璃的颜色利用的是薄膜干涉原理，C正确；D是光的衍射现象，D错误．答案：BC练2解析：在双缝干涉实验中相邻亮条纹的间距Δx＝ldλ，因此要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距可减小双缝间的距离，增大屏幕与双缝的距离，换用波长更长或频率更小的光做光源．故选A、C、答案：ACD1．解析：自然光通过偏振片后，从而得到在某一方向振动的光，这就是偏振光，故A项正确；拍摄水面下的景物时，为防止反射光，所以在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响，故B项正确；只有横波才能发生光的偏振现象，故C项错误；立体电影的制作利用了光的偏振现象，放映的时候也是用双镜头放映机，其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振光片，观众戴的眼镜上也有相对应方向的偏振光片，这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图像，故D项正确．答案：ABD2．解析：由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用激光的相干性，A正确；计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行性好，选项B正确；医疗中的激光“光刀”利用了激光的强度大的特点，C错误；激光测距利用的是激光的平行性好，D正确．答案：ABD3．解析：根据波长越长，衍射条纹间距越宽，由题图可知甲图条纹间距大，则a光的波长较长，A正确；依据f＝cλ可知，a光的波长较长，则频率较小，那么a光的折射率较小，根据v＝cn知