《备考指南一轮 物理 》课件-第14章 第4讲

机械振动和光学第十四章第4讲光的波动性电磁波相对论简介【备考指南】1.理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现亮暗条纹的条件；2.理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件；3.知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用；4.掌握麦克斯韦电磁场理论，知道电磁波是横波；5.了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱；6.了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论．栏目导航01知识梳理回顾02要点各个击破03配套训练知识梳理回顾11．光的干涉(1)条件和方法①两列光的________相同，相位和振动方向相同，才能产生稳定的干涉现象．②将同一列光分为两列光可以获得相干光源．双缝干涉和薄膜干涉都是用此方法获得相干光源．一光的干涉、衍射和偏振频率

(3)薄膜干涉①原理：薄膜厚度上薄下厚，入射光照在薄膜的同一位置，来自前后两个面的反射光________不同，叠加后出现明暗相间的条纹．②应用：增透膜；利用光的干涉检查平整度．路程差

2．光的衍射(1)概念．光离开直线路径而绕过障碍物继续传播的现象．(2)条件．在障碍物(或孔)的尺寸可以跟__________相近，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显．(3)各种衍射图样：①中央为________，两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同．白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光．②圆孔衍射：明暗相间的不等距______．③泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的__________出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一．光的波长亮条纹圆环阴影中心3．光的偏振(1)偏振光：在垂直于光传播方向的平面上只沿某个___________振动的光．(2)产生途径①光通过偏振片；②一定条件下光通过介质表面形成的反射光和折射光；(3)应用：拍摄景物照片时镜头加偏振片可使景像清晰，拍摄或观看立体电影等．特定方向

【对点小练】1．(多选)抗击疫情期间，红外线探测人体体温得到了更加广泛的应用，物理常识在生活中无处不在，以下物理学知识的相关叙述中，正确的是(

)A．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普效应B．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振C．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，说明光具有波动性D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线【答案】AC【解析】交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普现象，从汽车上反射回的超声波的频率发生了变化，故A正确；用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，故B错误；通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，是波的衍射图样，说明光具有波动性，故C正确；红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体也能辐射红外线，故D错误．1．麦克斯韦电磁场理论2．电磁场变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个________________，这就是电磁场．二电磁场和电磁波完整的整体

3．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．(2)发射——调制：①条件：足够高的振荡频率和开放电路．②方法：调频和调幅．(3)接收．通过解调接收电磁波，再通过解调获取信息．(4)特点：①电磁波是横波，在空间传播________介质．②真空中电磁波的速度约为3×108m/s.③v＝λf对电磁波也适用．④电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象．不需要

4．电磁波谱(1)定义：按电磁波的波长从长到短分布依次是______________、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱．其波长依次__________，频率依次____________．(2)电磁波谱的特性、应用无线电波变小变大【对点小练】1．(多选)关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是(

)A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程【答案】BCD【解析】有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流和电视信号的频率较低，不能直接用来发射电磁波；电磁波接收原理是一种叫电谐振的现象，与机械振动中的共振有些相似；电视机显示图像时，必须通过检波过程，把有效的信号从高频调制信号中取出来，否则就不能显示．故A错误，B、C、D正确．1．基本假设(1)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________的．三狭义相对论相同

【对点小练】1．(多选)在狭义相对论中，下列说法正确的有(

)A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速B．质量、长度的测量结果都与物体相对观察者的相对运动状态有关C．时间间隔的测量结果与物体相对观察者的运动状态无关D．在某一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中也是同时发生的【答案】AB【解析】根据狭义相对论，光速是速度的极限值，而且是不变的，所以A对；根据狭义相对论，长度、质量、时间间隔都与运动状态有关，且都给出了具体的计算公式，所以B对，C错；同时是相对的，D错．要点各个击破2要点1光的干涉、衍射和偏振1．衍射和干涉的区别单缝衍射双缝干涉光束一束两束条纹宽度宽度不等，中央最宽宽度相等条纹间距相邻条纹间距不等相邻条纹等间距实质波的特有现象，属于波的叠加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，光振动沿特定方向例1

(多选)(2020届天津名校质检)下列有关光现象的说法正确的是(

)A．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变小B．以相同入射角从水中射向空气，红光能发生全反射，紫光也一定能发生全反射C．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时不一定有电子向外发射D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度【答案】BC【解析】光的双缝干涉实验中条纹间隔与光波长成正比，紫色光的波长比红色光的波长短，则若仅将入射光从紫光改为红光，则相邻亮条纹间距一定变大，故A错误；以相同入射角从水中射向空气，因红光的折射率较小，则其临界角较大，当红光能发生全反射，根据光的全反射条件，可知，紫光也一定能发生全反射，故B正确；紫光照射某金属时有电子向外发射，根据光电效应发生条件，可知，红光的频率小于紫光，则红光照射该金属时不一定有电子向外发射，故C正确；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的透射，故D错误．练1

(多选)现有a、b两束光通过同一狭缝，分别产生了如图甲和乙所示的衍射图样，则下列正确的是(

)A．a光的波长小于b光B．若用a光照射某金属板产生了光电效应，则用b光照射该板一定也会产生光电效应C．两束光分别从同一光密介质射向同一光疏介质，入射角从90°逐渐减小到0°的过程中，最先看到折射光线的是b光D．将分别能发出a光和b光的两个点光源安装在水下同一深度，水面上的人从光源的正上方看下去，感觉到a光的深度大【答案】BD【解析】由衍射图样可知，a光的衍射比较明显，则a光的波长较长，选项A错误；a光的波长较长，则频率较小，若用a光照射某金属板产生了光电效应，则用b光照射该板一定也会产生光电效应，选项B正确；a光频率较小，则折射率较小，临界角较大，则两束光分别从同一光密介质射向同一光疏介质，入射角从90°逐渐减小到0°的过程中，最先不能发生全反射的是a光，则首先看到折射光线的是a光，选项C错误；折射率越小，则由水中射向空气时偏折程度越小，则视深越大，选项D正确．要点2电磁场理论和电磁波的理解1．电磁波的传播及波长、频率、波速(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播．在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)．(2)不同频率的电磁波在同一介质中传播的速度是不同的，频率越高，波速越小．(3)三者关系v＝λf，f是电磁波的频率．2．电磁波与机械波的比较比较电磁波机械波研究对象电磁现象力学现象产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生波的特点横波纵波或横波波速在真空中等于光速(很大)(c＝3×108m/s)在空气中波速不大(如声波波速一般为340m/s)介质需要不需要介质(真空中仍可传播)需要介质(真空中不能传播)能量传播电磁能机械能例2

(多选)(2020届江苏名校联考)下列说法中正确的有(

)A．第5代移动通讯系统(5G)采用28GHz毫米波通信，该电磁波信号的磁感应强度随时间是均匀变化的B．光纤通信利用了全反射的原理C．红外线与紫外线相比，更容易发生衍射现象D．超声波可以在真空中传播，可以产生干涉和衍射现象【答案】BC【解析】电磁波信号的磁感应强度随时间是周期性变化的，故A错误；光纤通信利用了全反射的原理，故B正确；波长越长，越容易发生衍射现象，红外线的波长比紫外线的波长长，更容易发生衍射现象，故C正确；