高考物理一轮复习第十五章第2节光的波动性电磁波相对论课件

第2节光的波动性电磁波相对论一、光的干涉亮相等

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，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象.白色亮

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，其余为彩色条纹.二、光的衍射偏离差不多

1.定义：光在传播的过程中遇到障碍物时，_______直线传播绕到障碍物阴影里去的现象. 2.发生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长__________，甚至比光的波长还小时，衍射现象明显.类型单缝衍射圆孔衍射单色光中央为亮且宽的条纹，两侧为________的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度____，宽度______a.中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着__________的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度______，宽度________b.亮环(或暗环)间的距离随圆孔半径的增大而________越弱越小减小3.单缝衍射和圆孔衍射图样的比较.明暗相间越弱越小明暗相间类型单缝衍射圆孔衍射白光中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度____________、宽度______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____________(续表)逐渐变暗变窄同心圆环三、光的偏振一切方向特定

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.偏振片折射横

(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_______波.四、电磁场与电磁波电场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磁场.电磁场λf

2.电磁波：___________由近及远地传播形成电磁波.电磁波是横波，在空间传播不需要依靠介质.真空中电磁波的速度为3×108

m/s；电磁波的传播速度v等于波长λ和频率f的乘积，即v＝________.五、相对论相同相同mc2

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. 2.质能方程(质能关系)：E＝________.【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)光的颜色取决于折射率.()(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)阳光下茂密的树荫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.()答案：(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)×)2.(2022年北京卷)下列现象能说明光是横波的是(A.光的衍射现象B.光的折射现象C.光的偏振现象D.光的干涉现象解析：光的偏振现象能说明光是横波.答案：C

3.5G(即第五代移动通信技术)采用3300～5000MHz频段，相比于现有的4G(即第四代移动通信技术，1880～2635MHz频段)技术而言，具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延.5G信号与4G信号相比，下列说法正确的是()A.5G信号在真空中的传播速度更快B.5G信号是横波，4G信号是纵波C.5G信号粒子性更显著D.5G信号更容易发生明显衍射答案：C

4.(2022年广东开学考)一个春光明媚的周末上午，小华一家来到公园玩.小华发现吹出的肥皂泡有彩色花纹.下列关于彩色花纹形成的原因，正确的是()A.光的偏振B.光的折射C.光的干涉D.光的衍射

解析：光照射在肥皂泡上，在肥皂泡的内外两个表面分别发生反射，两列反射光在肥皂泡膜的外表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹.

答案：C热点1光的干涉[热点归纳]1.明暗条纹的判断方法：(1)单色光.①如图15-2-1所示，光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)时，光屏上出现明条纹.图15-2-1出现暗条纹.(2)白光：光屏上出现彩色条纹.(3)中央条纹为明条纹.纹间距离与波长成正比，即Δx＝λ.2.双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻明条纹或相邻暗条ld

考向1双缝干涉

【典题1】(2023年山东枣庄二模)1801年，英国物理学家托马斯·杨完成了著名的双缝干涉实验.如图15-2-2所示为双缝干涉实验的原理图，单缝S0、屏上的P0

点均位于双缝S1

和S2的中垂线上.在双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质，屏上P点是P0点上方的第4条暗条纹的中心，P点到P0

点的距离为x.已知入射光在真空中的波长为λ，双缝与屏之间的距离为L，则双缝S1

和S2的距离为()图15-2-2A.7Lλ2nxB.4Lλ nxC.Lλ xD.Lλnx解析：P点为第4条暗条纹的中心，设相邻暗条纹间距为Δx，答案：A考向2薄膜干涉[热点归纳]1.如图15-2-3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.图15-2-32.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.3.原理分析：(1)单色光.

①在P1、P2

处，从两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr

等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1，2，3，…)，薄膜上出现明条纹.

②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr

等于半波长的奇(2)白光：薄膜上出现水平彩色条纹.4.薄膜干涉的应用：(1)检查精密零件的表面是否平整.图15-2-4

如图15-2-4所示，将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片，使样板的标准平面与被检查平面间形成一个楔形空气薄层.单色光从上面照射，入射光在空气层的上表面a和下表面b反射出两列光波叠加，从反射光中看到干涉条纹，根据干涉条纹的形状来确定工件表面的情况.

若被检查平面平整，则干涉图样是等间距、明暗相间的平行直条纹.若某处凹下，则对应亮(暗)条纹提前出现，如图15-2-5甲所示；若某处凸起，则对应亮(暗)条纹延后出现，如图乙所示.甲乙图15-2-5(2)增透膜.在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂上一层薄膜(如氟化镁)，当射光的光程差恰好等于半个波长，因而相互抵消，达到减少反射光、增大透射光强度的目的.

【典题2】(2022

年广东深圳模拟)如图15-2-6所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方垂直玻璃射入，从上)往下看凸透镜，明暗相间的条纹分布是(

图15-2-6ABCD

解析：凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的劈形空气薄膜，当单色光垂直射向平凸透镜时，从劈形空气薄膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉.同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状.并且可以观察到这些同心圆环分布是中间疏、边缘密，圆心在接触点.答案：B

【迁移拓展】(2023年江苏常州月考)如图15-2-7所示，将水平面上的一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，使在两玻璃表面之间形成一个倾角θ很小的劈形空气薄膜，光从上方入射后，从上往下看到的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)任意相邻明条纹中心位置或暗条纹中心位置所对应的薄膜厚度差恒定.由此可以判定在垂直水平面的入射光不变的情况下，相邻明条纹或暗条纹的间距Δx与倾角θ(单位为rad)的关系图像可能正确的是()图15-2-7ABCD解析：设任意相邻明条纹或暗条纹中心位置所对应的薄膜厚度差为d，根据几何关系可得sinθ＝

dΔx，由于任意相邻明条纹中心或暗条纹中心所对应的薄膜厚度差恒定，又因为倾角θ很小，答案：D热点2光的衍射[热点归纳]光的衍射.

(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. (3)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).

【典题3】将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的_______(填“折射”“干涉”或“衍射”).缝的宽度_______(填“远大于”或“接近”)光的波长时，这种现象十分明显.

解析：将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的衍射产生的.当缝的宽度与光波波长接近时，衍射现象非常明显.答案：衍射接近内容干涉衍射现象在光叠加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更小典型实验杨氏双缝干涉单缝衍射(圆孔衍射、圆盘衍射)热点5光的干涉、衍射的比较内容干涉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(续表)

【典题4】(2022

年广东广州模拟)如图15-2-8甲，让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样.现保持激光器到狭缝的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，下列关于本实验说法正确的是()甲丙

乙

图15-2-8A.将会观察到乙图样B.光屏上条纹更宽C.移动后，条纹变得模糊D.该现象说明光具有波动性

解析：让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样是光的衍射图样，衍射条纹的中央亮条纹的宽度最大，将会观察到丙图样.当保持激光器到狭缝的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，光屏上条纹更窄，条纹变得清晰.光的衍射现象说明光具有波动性，D正确.答案：D两种光自然光(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，光振动沿特定方向热点4光的偏振[热点归纳]自然光和偏振光的比较.

【典题5】假设所有的汽车前窗玻璃和车灯玻璃均按同一要求设置，使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体.下列措施中可行的是()

A.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的

B.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向也是竖直的

C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45° D.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向也是斜向右上45°

解析：首先，司机要能够看清楚自己车灯发出的经对面物体反射回来的光线，所以他自己车灯的偏振片的透振方向和前窗玻璃的透振方向一定要平行.其次，他不能看到对面车灯发出的强光，所以对面车灯玻璃的透振方向与他自己车窗玻璃的透振方向一定要垂直.满足上述要求的只有D.答案：D热点5电磁场和电磁波[热点归纳]1.对麦克斯韦电磁场理论的理解.2.对电磁波的理解.(1