高考物理复习专题十五光学电磁波与相对论第2讲光的波动性电磁波相对论

第2讲光波动性电磁波相对论1/42考点1光干涉亮暗

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.相等

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.白色亮彩色2/42考点2光衍射偏离1.定义：光在传输过程中碰到障碍物时，________直线传输绕到障碍物阴影里去现象.差不多还小

2.发生显著衍射条件：障碍物或小孔尺寸跟光波长________，甚至比光波长________时，衍射现象显著.3/423.衍射图样特点单色窄且暗白色

(1)单缝衍射：单色光衍射图样为中间宽且亮________条纹，两侧是明暗相间条纹，条纹宽度比中央__________；白光衍射图样为中间宽且亮________条纹，两侧是渐窄且暗彩色条纹.圆环泊松

(2)圆孔衍射：明暗相间不等距________. (3)圆盘衍射：明暗相间不等距圆环，中心有一亮斑称为________亮斑(证实光波动性).4/42考点3光偏振一切方向

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.特定3.偏振光形成偏振片折射

(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.横5/42考点4电磁场与电磁波1.麦克斯韦电磁场理论电场磁场改变磁场能够在周围空间产生________，改变电场能够在周围空间产生________.电磁场横

2.电磁波：________由近及远地传输形成电磁波.电磁波是________波，在空间传输不需要依靠介质.真空中电磁波速度为________m/s；电磁波传输速度v等于波长λ和频率f乘积，即v＝________.3×108λf6/423.电磁波发射和接收足够高开放

(1)发射条件：①要有________频率；②采取______电路. (2)调制：使电磁波随各种信号而改变叫调制.使高频电磁波______随信号强弱而改变为调幅，使高频电磁波_______随信号强弱而改变为调频.振幅频率(3)接收相等

①当接收电路固有频率跟接收到电磁波频率______时，激起振荡电流最强，称为电谐振现象.7/42

②从经过调制高频电流中将声音或图像信号还原出来过程，叫做________，它是调制逆过程，调幅波解调也叫________. (4)电磁波谱：按照电磁波________或________大小顺序把它们排列成谱叫做电磁波谱.频率波长可见光

按波长由长到短排列电磁波谱为：无线电波、红外线、________、紫外线、X射线、γ射线.解调检波8/42考点5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________.相同相同mc2

(2)光速不变原理：真空中光速在不一样惯性参考系中都是________. 2.质能方程(质能关系)：E＝________.9/42【基础自测】)1.(多项选择，2016年北京卷改编)以下说法正确是(A.电磁波在真空中以光速c传输B.在空气中传输声波是横波C.声波只能在空气中传输D.光传输不需要介质E.电磁波是横波10/42

解析：光波属于电磁波，光波在真空中速度也就是电磁波在真空中速度，选项A正确.空气中声波是振源振动造成空气密度改变而产生，它存在密部和疏部，属于纵波，选项B错误.声波不但仅能在空气中传输，在固体、液体中都可以传输，选项C错误.光波属于电磁波，电磁波是经过电磁场交替改变传递，不需要介质，选项D正确.电磁波是横波，E项正确.答案：ADE11/42

2.(多项选择，2016年天津卷改编)我国成功研发反隐身先进“米波雷达”堪称隐身飞机克星，它标志着我国雷达研究又一创新里程碑，“米波雷达”发射无线电波波长在1～10m)范围内，则对该无线电波判断正确是( A.米波频率比厘米波频率低 B.和机械波一样需靠介质传输 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 E.波长越长无线电波越易发生衍射现象

答案：ACE12/42条纹如图乙所表示.他改变试验条件不可行是()

3.(多项选择)某同学用单色光进行“双缝干涉”试验，在屏上观察到图15-2-1甲所表示条纹，仅改变一个试验条件后，观察到乙

甲

图

15-2-1A.减小光源到单缝距离B.减小双缝之间距离C.增大双缝到光屏之间距离D.换用频率更高单色光源E.增大双缝之间距离答案：ADE...13/424.(多项选择)关于以下几个电磁波作用，以下说法正确是()

A.用红外线热像仪检测经过它发烧病人，是利用了物体在不一样温度下发射红外线频率和强度不一样 B.刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高 C.红外线遥感技术利用了红外线显著热效应 D.验钞机之所以利用紫外线验钞是因为紫外线含有荧光效应 E.阴极射线是一个频率极高电磁波

答案：ABD14/42热点1光干涉

[热点归纳] 1.明暗条纹判断方法： (1)单色光 ①如图15-2-2所表示，光源S1、S2

发出光到屏上P点路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现明条纹. 图15-2-215/42(2)白光：光屏上出现彩色条纹.(3)中央条纹为明条纹.2.双缝干涉形成条纹是等间距，两相邻明条纹或相邻16/42法错误是()考向1对双缝干涉现象了解

【典题1】一束白光在真空中经过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色亮条纹外，两侧还有彩色条纹，则以下说

A.各色光波长不一样，因而各色光分别产生干涉条纹间距不一样 B.各色光速度不一样，因而各色光分别产生干涉条纹间距不一样 C.各色光强度不一样，因而各色光分别产生干涉条纹间距不一样 D.屏上展现内紫外红条纹 E.屏上条纹不按一定规律分布..17/42

解析：白光包含各种颜色光，它们波长不一样，在相同条件下做双缝干涉试验时，它们干涉条纹间距不一样，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹，紫光条纹间距最小，因而最里面是紫色条纹.答案：BCE18/42考向2明暗条纹位置确实定

【典题2】如图15-2-3所表示，在双缝干涉试验中，S1和S2为双缝，P是光屏上一点，已知P点与S1

和S2

距离之差为2.1×10－6

m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉试验，问P点是亮条纹还是暗条纹？图15-2-3(1)已知A光在折射率为n＝1.5介质中波长为4×10－7

m.(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8).19/42解：(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由

λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7

m＝6×10－7m依据旅程差Δx＝2.1×10－6m可见，用A光做光源，P点为暗条纹.20/4221/42热点2薄膜干涉

[热点归纳] 1.如图15-2-4所表示，竖直肥皂薄膜，因为重力作用，形成上薄下厚楔形. 图15-2-4 2.光照射到薄膜上时，在膜前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同光波，而且叠加.22/423.原理分析：(1)单色光

①在P1、P2

处，两个表面反射回来两列光波旅程差Δr等于波长整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现明条纹.②在Q处，两列反射回来光波旅程差Δr等于半波长(2)白光：薄膜上出现水平彩色条纹.23/424.薄膜干涉应用：(1)检验精密零件表面是否平整

如图15-2-5所表示，将被检验平面和放在上面透明标准样板一端垫一薄片，使样板标准平面与被检验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，依据干涉条纹形状来确定工件表面情况.图15-2-524/42

若被检验平面平整则干涉图样是等间距明暗相间平行直条纹.若某处凹下，则对应亮(暗)条纹提前出现，如图15-2-6甲所表示；若某处凸起，则对应亮(暗)条纹延后出现，如图乙所表示.甲乙图

15-2-625/42(2)增透膜在光学元件(透镜、棱镜)表面涂上一层薄膜(如氟化镁)，反射光光程差恰好等于半个波长，因而相互抵消，到达减小反射光、增大透射光强度目标.26/42考向薄膜干涉应用【典题3】(多项选择)关于光学镜头增透膜，以下说法正确是(

)A.增透膜是为了降低光反射损失，增加透射光强度B.增透膜厚度等于入射光在真空中波长C.增透膜厚度等于入射光在薄膜中波长1414

D.因为增透膜厚度普通适合绿光反射时相互抵消，红光、紫光反射不能完全抵消，所以涂有增透膜镜头呈淡紫色 E.涂有增透膜镜头，进入光线全部相互抵消，所以这种镜头成像效果很好27/42

解析：光学镜头前增透膜是为了降低光反射损失，增加透射光强度，A正确；依据光干涉理论，增透膜厚度等于入射光在薄膜中波长四分之一，B错误，C正确；增透膜通常是针对人眼最敏感绿光设计，使从镜头反射绿光干涉相消，而对太阳光中红光和紫光并没有显著减弱，所以看上去呈淡紫色，D正确；涂有增透膜镜头，只能抵消某种色光反射光线，E错误.答案：ACD28/42热点3光偏振

[热点归纳] 1.偏振光产生方式： (1)自然光经过起偏器：经过两个共轴偏振片观察自然光，第一个偏振片作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器.第二个偏振片作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器. (2)自然光射到两种介质交界面上，假如光入射方向合适，使反射光和折射光之间夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直. 2.偏振光理论意义及应用： (1)理论意义：光偏振现象说明了光波是横波. (2)应用：摄影机镜头、立体电影、消除车灯眩光等.29/42

【典题4】(

年江苏调研)某同学在暑假一次旅行中发现一个奇怪现象：他戴着某种墨镜用手机拍照，手机竖着拍没问题，而当把手机横过来拍时，发觉手机黑屏了，而旁边小搭档却说手机屏是亮着.这是光________现象，该现象说明光是________(填“横波”或“纵波”).

解析：这位同学手机竖着拍没问题，而当把手机横过来拍时，发觉手机黑屏了，说明光不能透过，这是光偏振现象，该现象说明光是横波.答案：(1)偏振(2)横波30/42热点4光衍射

[热点归纳] 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别. 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.31/42项目干涉衍射现象在光重合区域出现加强或减弱现象光绕过障碍物偏离直线传输现象产生条件两束光频率相同、相位差恒定障碍物或孔尺寸与波长差不多或更小经典试验杨氏双缝试验单缝衍射(圆孔衍射、不透明圆盘衍射)图样不一样 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楚条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗图样相同点干涉、衍射都是波特有现象；干涉、衍射都有明暗相间条纹3.光干涉和衍射比较：32/42【典题5】(多项选择，

年安徽合肥二模)以下说法正确是(

)A.光导纤维传输信号是利用光干涉现象B.全息摄影利用了激光相干性好特征C.光偏振现象说明光是横波D.X射线比无线电波更轻易发生干涉和衍射现象E.刮胡须刀片影子边缘含糊不清是光衍射现象答案：BCE33/42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了解：34/422.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15-2-7所表示.图15-2-7

(2)电磁波与机械波不一样，机械波在介质中传输速度只与介质相关，电磁波在介质中传输速度与介质和频率均相关.35/42电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特征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热效应红外遥感可见光101510－7引发视觉照明、摄影紫外线1015～101710－7～10－9化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪X射线1016～101910－8～10－11贯通本事强检验、医用透视γ射线＞1019＜10－11贯通本事最强工业探伤、医用治疗3.电磁波谱分析及应用：36/42考向1对麦克斯韦电磁场理论了解【典题6】(多项选择，

年新课标Ⅱ卷)关于电磁波，以下说法正确是()

A.电磁波在真空中传输速度与电磁波频率无关 B.周期性改变电场和改变磁场能够相互激发，形成电磁波 C.电磁波在真空中自由传输时，其传输方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D.利用电磁波传递信号能够实现无线通信，但电磁波不能经过电缆、光缆传输 E.电磁波能够由电磁振荡产生，若波源电磁振荡停顿，空间电磁波随即消失37/42

解析：电磁波在真空中传输速度不变，与频率无关，选项A正确；电磁波由周期性改变电场和改变磁场相互激发得到，选项B正确；电磁波传输方向与电场方向、磁场方向均垂直，选项C正确；光是一个电磁波，光可在光导纤维中传输，选项D错误；电磁波含有能量，电磁振荡停顿后，已形成电磁波仍会在介质或真空中继续传输，选项E错误.答案：ABC38/42考向2电磁波应用【典题