《备考指南 物理 》课件-选修3-4 第4讲

机械振动和光学(选考)选修3－4第4讲光的波动性电磁波相对论简介【考纲解读】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03核心素养改造02考点各个击破04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

夯基题组1．(多选)(2018年大庆二模)关于光的现象说法正确的是(

)A．若光从空气射入液体中，它的传播速度一定增大B．发生全反射时，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量C．光的偏振现象说明了光是一种横波D．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色波长的整数倍E．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数倍【答案】BCD【解析】根据c＝nv，光从空气射入液体中，折射率增大，则传播速度减小，选项A错误．发生全反射时，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量，选项B正确．光的偏振现象说明光是一种横波，选项C正确．若光程差为波长λ的整数倍则出现明纹；若光程差为半个波长λ的奇数倍则出现暗纹．选项D正确，E错误．1．麦克斯韦电磁场理论二电磁场和电磁波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．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____________．无线电波变小变大(2)电磁波谱的特性、应用电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律无线电波<3×1011>10－3波动性强，易发生衍射无线电技术红外线1011～101510－3～10－7热效应红外线遥感可见光101510－7引起视觉照明、摄影紫外线1015～101710－7～10－9化学效应、荧光效应、能杀菌医用消毒、防伪X射线1016～101910－8～10－11贯穿性强检查、医用透视γ射线>1019<10－11贯穿本领最强工业探伤、医用治疗夯基题组2．(多选)(2019年四川模拟)关于电磁波，下列说法正确的是(

)A．可见光属于电磁波B．只要变化的电场就能产生电磁波C．电磁波在任何介质中的传播速率都相同D．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制E．电磁波能发生反射、折射、干涉和衍射现象，也能在真空中传播【答案】ADE【解析】可见光属于电磁波，选项A正确．麦克斯韦的电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场．因此只有变化的电场，可能产生稳定的磁场，而稳定的磁场不能产生电场，则不会产生电磁波．所以变化分均匀变化与非均匀变化，选项B错误．电磁波在同一均匀介质中，传播速率才相同，而在任何介质中的传播速率不一定相同，选项C错误．电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，选项D正确．电磁波具有波的特性，能发生反射、折射、干涉和衍射现象．电磁波能在真空中传播，选项E正确．三狭义相对论相同

夯基题组3．(多选)(2019年许昌模拟)1905年，爱因斯坦提出了著名的狭义相对论，给物理科学带来了巨大的进步．根据狭义相对论，下列说法正确的是(

)A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的C．根据狭义相对论可知，同时是绝对的D．根据狭义相对论可知，物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的E．根据狭义相对论可知，在相对地面以速度v高速运动的火车上，当人以相对火车速度u′沿火车前进的方向运动时，则该人相对地面的速度为u＝u′＋v【答案】ABD考点各个击破21．衍射和干涉的区别考点1光的干涉、衍射和偏振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)如图1所示是用干涉法来检查某块厚玻璃板上表面是否平整的装置．所用红色光是用普通光源加红色滤色光片产生的．从上往下观察到的干涉条纹如图2所示．则下列判断正确的是(

)A．若观察到的条纹如图甲所示，则说明厚玻璃板上表面是平整的B．若观察到的条纹如图乙所示，则厚玻璃板上表面有下凹的位置C．若观察到的条纹如图乙所示，则厚玻璃板上表面有上凸的位置D．若用黄色滤色片产生的黄色光做该实验，则干涉条纹变密E．若减小a、b板间的夹角，则干涉条纹变密【答案】ABD【解析】薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的．若观察到的条纹如图甲所示，则说明厚玻璃板上表面是平整的，选项A正确．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同．从弯曲的条纹可知，检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知该处凹陷，选项B正确，选项C错误．若是用黄色滤色光片产生的黄色光做该实验，则波长变短．干涉条纹变密．选项D正确．若减小a、b板间的夹角，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会增大，干涉条纹变疏，选项E错误．练1

(多选)(2019年新乡二模)如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分成各种单色光，对其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是(

)A．a色光的频率最大B．c色光在该玻璃三棱镜中的速度最大C．三种色光的波长关系为λa＞λb＞λcD．若分别让a、b、c三色光通过一条缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大E．若让a、b、c三色光以相同的入射角从某介质射向真空，b光恰能发生全反射，则a光也一定能发生全反射【答案】ABE1．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．考点2电磁场理论和电磁波的理解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)(2019年广安模拟)关于电磁波，下列说法正确的是(

)A．电磁波在真空和介质中的传播速度相同B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C．电磁波谱中的无线电波与可见光相比，更容易产生显著的衍射现象D．电磁振荡可以产生电磁波，若波源的电磁振荡停止，其发射到空间的电磁波随即消失E．反射电磁波是为了用它传递某种信号，载有信号的电磁波可以在真空中传播也可以通过光缆传输【答案】BCE【解析】电磁波在不同介质中的速度不同，选项A错误．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，选项B正确．电磁波谱中的无线电波与可见光相比，因波长较长，故更容易产生显著的衍射现象，选项C正确．电磁波本身是种能量形式，波源的电磁振荡停止，其发射到空间的电磁波仍将继续传播，选项D错误．电磁波可以传递信息，反射电磁波是为了用它传递某种信号．载有信号的电磁波可以在真空中传播，也可以通过光缆传输，选项E正确．练2

(2019届天津校级模拟)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究创新的里程碑．米波雷达发射无线电波的波长在1～10m范围内．对该无线电波的判断正确的是(

)A．米波的频率比厘米波的频率高B．和机械波一样需靠介质传播C．同光波一样会发生反射现象D．不可能产生干涉和衍射现象【答案】C机械波与电磁波的比较比较电磁波机械波对象研究电磁现象研究力学现象周期性变化的物理量电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化位移随时间和空间做周期性变化传播传播不需要介质，在真空中波速总是c；在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关产生由周期性变化的电流(电磁振荡)激发由质点(波源)的振动产生干涉可以发生可以发生核心素养改造3例1

(多选)如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷．此刻，M是波峰与波峰相遇点．下列说法正确的是(

)A．该时刻质点O正处在平衡位置B．P、N两质点始终处在平衡位置C．随着时间的推移，质点M向O点移动D．从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置【答案】BD例2

两列简谐横波均沿x轴传播，传播速度大小相等，其中一列沿x正方向传播，如图中虚线所示；另一列沿x负方向传播，如图中实线所示．这