高考物理总复习第十二章振动和波光相对论选修第37讲光的波动性电磁波和相对论市赛课公开课一等奖省名师优

振动和波光相对论(选修3－4)第十二章第37讲光波动性电磁波和相对论1/45考纲要求考情分析命题趋势1.光干涉、衍射和偏振现象(Ⅰ)2．改变磁场产生电场、改变电场产生磁场、电磁包括其传输(Ⅰ)3．电磁波产生、发射和接收(Ⅰ)4．电磁波谱(Ⅰ)5．狭义相对论基本假设(Ⅰ)6．质速关系、质能关系(Ⅰ)7．相对论质能关系式(Ⅰ)·全国卷Ⅱ，34(1)·全国卷Ⅰ，34(1)·全国卷Ⅱ，34(2)·全国卷Ⅰ，34(1)·全国卷Ⅱ，34(1)·纲领全国卷，14·浙江卷，14高考试题可能考查光干涉和衍射条件、干涉条纹和衍射条纹区分、干涉条纹宽度计算、电磁波了解、电磁波和机械波区分；简单考查对狭义相对论了解.2/45栏目导航板块一板块二板块三板块四3/451．光干涉(1)定义：在两列光波叠加区域，一些区域相互加强，出现____条纹，一些区域相互减弱，出现_____条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔现象．(2)条件：两束光频率_______、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等间距干涉条纹；白光照射时，中央为________条纹，其余为______条纹．考点光波动性电磁波相对论亮暗相同白色亮彩色4/452．光衍射(1)发生显著衍射条件：只有当障碍物尺寸与光波长___________，甚至比光波长_______时候，衍射现象才会显著．相差不多还小5/45(2)衍射条纹特点：①单缝衍射和圆孔衍射图样比较单缝衍射圆孔衍射单色光中央为亮且宽条纹，两侧为__________条纹，且越靠外，亮条纹亮度_____，宽度_____a.中央是大且亮圆形亮斑，周围分布着__________同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹亮度越_____，宽度越_____；b．亮环或暗环间距离随圆孔半径增大而_________白光中央为亮且宽白色条纹，两侧为亮度__________、宽度_____彩色条纹，其中最靠近中央色光是紫光，离中央最远是红光中央是大且亮白色亮斑，周围是不等间距彩色__________明暗相间越弱越小明暗相间弱小减小逐步变暗变窄同心圆环6/45②泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到________

(选填“透明”或“不透明”)半径很小小圆盘上时，在圆盘阴影中心出现_____

(在阴影外还有不等间距明暗相间圆环)．3．光偏振(1)自然光：包含着在垂直于传输方向上沿__________振动光，而且沿着各个方向振动光波强度都相同．(2)偏振光：在垂直于光传输方向平面上，只沿着某个_____方向振动光．不透明亮斑一切方向特定7/45(3)偏振光形成：①让自然光经过___________形成偏振光．②让自然光在两种介质界面发生反射和_____，反射光和折射光能够成为部分偏振光或完全偏振光．(4)光偏振现象说明光是一个_____波．偏振片折射横8/454．电磁波产生(1)麦克斯韦电磁场理论改变磁场产生_____，改变电场产生_____．(2)电磁场改变电场和改变磁场总是相互联络成为一个完整整体，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输形成电磁波．①电磁波是横波，在空间传输__________介质；②真空中电磁波速度为__________m/s；③v＝λf对电磁波__________；④电磁波能产生反射、折射、_____和衍射等现象．电场磁场不需要3.0×108一样适用干涉9/455．电磁波发射和接收(1)发射电磁波条件①要有足够高__________；②电路必须_____，使振荡电路电场和磁场分散到尽可能大空间．(2)调制有_____和调频两种方式，解调是调制逆过程．(3)电磁波谱①定义：按电磁波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；递变规律：直线传输能力增强，衍射能力减弱．振荡频率开放调幅无线电波10/45②电磁波谱特征、应用电磁波谱特征应用红外线__________红外线遥感紫外线化学效应、__________、能杀菌医用消毒、防伪X射线贯通性强检验、医用透视γ射线贯通本事最强工业探伤、医用治疗热效应荧光效应11/456.狭义相对论(1)狭义相对论两个基本假设①狭义相对性原理：在不一样惯性参考系中，一切物理规律都是_______．②光速不变原理：真空中光速在不一样惯性参考系中都是_______，光速与光源、观察者间相对运动没相关系．相同相同12/45(2)相对论质速关系①物体质量随物体速度增加而增大，物体以速度v运动时质量m与静止时质量m0之间有以下关系：m＝____________.

②物体运动时质量m总要_________静止时质量m0.7．相对论质能关系用m表示物体质量，E表示它含有能量，则爱因斯坦质能方程为：E＝_____.大于mc213/451．判断正误(1)光颜色由光频率决定．(

)(2)只有频率相同两列光波才有可能产生稳定干涉．(

)(3)在双缝干涉试验中，双缝作用是使白光变成单色光．(

)(4)阳光下茂密树荫中地面上圆形亮斑是光衍射形成．(

)(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)波长不一样电磁波在本质上完全不一样．(

)(9)真空中光速在不一样惯性参考系中是不一样．(

)√√×××××××14/452．(光偏振)光偏振现象说明光是横波．以下现象中不能反应光偏振特征是()A．一束自然光相继经过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光强度发生改变B．一束自然光入射到两种介质分界面上，当反射光线与折射光线之间夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C．日落时分，拍摄水面下景物，在摄影机镜头前装上偏振滤光片能够使景象更清楚D．经过手指间缝隙观察日光灯，能够看到彩色条纹D15/451．光双缝干涉现象(1)明暗条纹判断方法①如图所表示，光源S1、S2发出光到屏上P点旅程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现明条纹．一光干涉、衍射和偏振16/452．对光衍射了解(1)干涉和衍射是波特征，波长越长，干涉和衍射现象越显著．在任何情况下都能够发生衍射现象，只是显著与不显著差异．(2)衍射现象说明“光沿直线传输”只是一个特殊情况，只有在光波长比障碍物小得多时，光才能够看做是沿直线传输．17/453．单缝衍射与双缝干涉比较两种现象比较项目单缝衍射双缝干涉不一样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，两边变暗条纹清楚，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有现象；干涉、衍射都有明暗相间条纹4.干涉与衍射本质光干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加结果，从本质上讲，衍射条纹形成与干涉条纹形成含有相同原理．在衍射现象中，能够认为从单缝经过两列或多列频率相同光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹．18/455．光偏振(1)自然光与偏振光比较类别自然光(非偏振光)偏振光光起源从普通光源发出光自然光经过起偏器后光光振动方向在垂直于光传输方向平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动光强度相同在垂直于光传输方向平面内，光振动沿特定方向(2)偏振光应用：加偏振滤光片摄影机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。19/45[例1]如图所表示为条纹总宽度相同4种明暗相间条纹，其中有两种是红光、蓝光各自经过同一个双缝干涉仪器形成干涉图样，还有两种是黄光、紫光各自经过同一个单缝形成衍射图样(灰黑色部分表示亮纹)．则图中从左向右排列，亮条纹颜色依次是()A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫B20/4521/451．如图所表示，竖直肥皂薄膜，因为重力作用，形成上薄下厚楔形．二薄膜干涉现象了解2．光照射到薄膜上时，在膜前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，相互叠加，发生干涉．22/4523/454．薄膜干涉应用干涉法检验平面如图所表示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，假如被检平面是平整光滑，我们会观察到平行且等间距明暗相间条纹；若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲．24/45[例2](多项选择)把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，组成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所表示．这时能够看到明暗相间条纹．下面关于条纹说法中正确是(

)A．干涉条纹是光在空气劈尖膜前后两表面反射形成两列光波叠加结果B．干涉条纹中暗条纹是上述两列反射光波谷与波谷叠加结果C．将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光另一侧AC25/45解析：依据薄膜干涉产生原理，上述现象是由空气劈尖膜前后表面反射两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以A项对，B项错误．因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光同一侧，故D项错误．条纹位置与空气劈尖膜厚度是对应，当上玻璃板平行上移时，同一厚度空气劈尖膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C项正确．26/451．对麦克斯韦电磁场理论了解三电磁波和相对论27/452．对电磁波了解(1)电磁波是横波．电磁波电场、磁场、传输方向三者两两垂直，如图所表示．28/45(2)电磁波与机械波比较名称项目电磁波机械波产生由周期性改变电场、磁场产生由质点(波源)振动产生波特点横波纵波或横波波速在真空中等于光速c＝3×108m/s在空气中不大(如声波波速在空气中普通为340m/s)是否需要介质不需要介质(在真空中仍可传输)必须有介质(真空中不能传输)能量传输电磁能机械能29/45[例3]关于电磁场和电磁波，以下说法正确是()A．电磁场是一个物质，它只能在真空中传输B．电磁波在真空中传输时，它电场强度方向和磁感应强度方向相互平行C．因为微波衍射现象不显著，所以雷达用它测定物体位置D．大气对蓝光吸收较强，所以天空看起来是蓝色解析：电磁场是一个特殊物质，在真空、介质中都可传输，A项错误；电磁波在真空中传输时，它电场强度方向和磁感应强度方向相互垂直，B项错误；当太阳光经过大气时，太阳光中波长较长红光、橙光、黄光都能穿透大气层，直接射到地面，而波长较短蓝、紫等色光，很轻易被悬浮在空气中微粒阻挡，从而使光线射向四面八方使天空展现出蓝色，D项错误．C30/45四狭义相对论简单应用31/453．质能方程E＝mc2.含义：反应物体质量和能量之间关系．由此会有两种能量表示：静止时能量和运动时能量；两能量之差就是物体动能Ek，即Ek＝E－E0.32/45[例4]属于狭义相对论基本假设是：在不一样惯性系中()A．真空中光速不变B．时间间隔含有相对性C．物体质量不变D．物体能量与质量成正比解析：狭义相对论基本假设为在不一样惯性参考系中，一切物理规律都是相同；真空中光速在不一样惯性参考系中都是相同，即光速不变原理。由此可知A属于狭义相对论基本假设，故A正确，B、C、D均错误．A33/451．(多项选择)以下属于光干涉现象是(

)BC解析：图A属于单缝衍射，图B属于薄膜干涉，图C属于薄膜干涉，图D属于白光色散，故属于光干涉现象是B、C．34/452．(多项选择)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所表示，激光束越过细丝时产生条纹和它经过遮光板一样宽度窄缝规律相同．观察光束经过细丝后在光屏上所产生条纹即可判断细丝粗细改变，以下叙述中正确是(

)A．这里应用是光衍射现象B．这里应用是光干涉现象C．假如屏上条纹变宽，表明抽制丝变粗D．假如屏上条纹变宽，表明抽制丝变细解析：因为是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光衍射现象，当抽制丝变细时候，丝直径较靠近激光波长，条纹间距就大，A、D对．AD35/453．奶粉中碳水化合物(糖)含量是一个主要指标，能够用“旋光法”来测量糖溶液浓度，从而判定含糖量．偏振光经过糖水溶液后，偏振方向会相对于传输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值只与糖溶液浓度相关，将α测量值与标准值相比较，就能确定被测样品含糖量了．如图所表示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使抵达O处光最强，然后将被测样品P置于A、B之间．36/45(1)偏振片A作用是__________________________．(2)偏振现象证实了光是一个_______．(3)(多项选择)以下说法中正确是(

)A．抵达O处光强度会显著减弱B．抵达O处光强度不会显著减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过角度等于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过角度等于α把自然光变成偏振光横波ACD37/45解析：(1)自然光源发出光不是偏振光，但当自然光经过偏振片后就变成了偏振光，所以偏振片A作用是把自然光变成偏振光．(2)偏振现象证实了光是一个横波．(3)因为A、B透振方向一致，故A、B间不放糖溶液时，自然光经过偏振片A后变成偏振光，经过B后到O.当在A、B间加上糖溶液时，因为糖溶液旋光作用，使经过A偏振光振动方向转动了一定角度，使经过B抵达O光强度不是最大，但当B转过了一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后偏振光振动方向一致时，O处光强又为最强，故B旋转角度即为糖溶液旋光度．若偏振片B不动而将A旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光振动方向恰与B透振方向一致，则A转过角度也为a，故选项A、C、D正确．38/45[例1](·福建漳州检测·5分)从两只相同手电筒射出光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为(

)A．手电筒射出光不是单色光B．干涉图样太细小看不清楚C．周围环境光太强D．这两束光为非相干光源39/45[答题送检]····································来自阅卷名师汇报错误致错原因扣分B生活中任何两个独立发光光源产生光在空间相叠加都不会产生干涉，这是由物体发光机理决定，即任何两个独立光源都不是相干光源．光相干条件中，中学主要考查是频率，频率相同是光发生干涉必要条件，要注意从题目中挖掘.－5[解析]

本题即使强调两