（山东专用）2020版高考物理一轮复习第4节光的波动性电磁波相对论课件新人教版.pptx

1、第4节光的波动性电磁波相对论,基础过关,考点研析,基础知识,一、光的干涉 1.产生条件:两列光的 相同,振动方向 ,且具有恒定的相位差,才能产生稳定的干涉图样.,基础过关 紧扣教材自主落实,频率,相同,2.两种典型的干涉 (1)杨氏双缝干涉,原理如图所示.,明、暗条纹的条件. ()单色光:形成 的条纹,中央为明条纹. a.光的路程差r=r2-r1= (k=0,1,2,),光屏上出现明条纹.,明暗相间,k,(2)薄膜干涉. 相干光:光照射到透明薄膜上,从薄膜的两个表面 的两列光波. 图样特点:同双缝干涉,同一条亮(或暗)纹对应薄膜的 相等.单色光照射薄膜时形成 的条纹,白光照射薄膜时,形成彩色条

2、纹.,()白光:光屏上出现 条纹,且中央亮条纹是 (填写颜色).,彩色,白色,反射,厚度,明暗相间,条纹间距公式:x= .,b.光的路程差r=r2-r1= (k=0,1,2,),光屏上出现暗条纹.,二、光的衍射 1.发生明显衍射的条件:只有当障碍物的尺寸与光的波长 ,甚至比光的波长 的时候,衍射现象才会明显.,相差不多,2.衍射条纹的特点,还小,(1)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,越弱,越小,减小,逐渐变暗,逐渐变窄,同心圆环,(2)泊松亮斑(圆盘衍射):当光照到 的半径很小的小圆盘上时,在圆盘的阴影中心出现 (在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环). 三、光

3、的偏振 1.偏振:光波只沿 的方向的振动. 2.自然光:太阳、电灯等普通光源发出的光,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 都相同,这种光叫做自然光. 3.偏振光:在 于传播方向的平面上,只沿某个特定方向振动的光.光的偏振证明光是 .自然光通过偏振片后,就得到了偏振光.,不透明,亮斑,某一特定,一切方向,强度,垂直,横波,四、电磁波的产生、发射和接收 1.麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场产生 ,变化的电场产生 .,电场,磁场,2.电磁场: 总是相互联系成为一个完整的整体,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播形成电磁波. (1)电磁波是横

4、波,在空间传播 介质. (2)v=f对电磁波 . (3)电磁波能产生反射、折射、 和衍射等现象. 4.发射电磁波的条件 (1)要有足够高的 ; (2)电路必须 ,使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间. 5.调制:有 和 两种方法.,变化的电场和变化的磁场,不需要,同样适用,干涉,振荡频率,开放,调幅,调频,6.电磁波的传播 (1)电磁波可以通过 、 进行有线传输,也可实现无线传输. (2)电磁波的波速:真空中电磁波的波速与光速相同,c= m/s. 7.电磁波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率 时,接收电路中产生的振荡电流 ,这就是电谐振现象. (2)使接收电路产生电

5、谐振的过程叫做 ,能够调谐的接收电路叫做 电路. (3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫做 ,检波是 的逆过程,也叫做 .,电缆,光缆,3.0108,相同,最强,调谐,调谐,检波,调制,解调,五、电磁波谱 1.定义:按电磁波的波长从长到短分布是 、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线,形成电磁波谱.,无线电波,2.电磁波谱的特性、应用,热效应,荧光效应,六、相对论简介 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 . (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 ,光速与光源、观察者间的相对运动没有关系. 2.相对论质能关

6、系:用m表示物体的质量,E表示它具有的能量,则爱因斯坦质能方程为E= .,相同的,相同的,mc2,(1)光的干涉和衍射现象说明了光是波,也能说明光是横波.( ) (2)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的.( ) (3)在双缝干涉实验中,双缝的作用是使一束光变成两束完全相同的相干光. ( ) (4)波长不同的电磁波在本质上完全不同.( ) (5)阳光在水面的反射光是偏振光.( ) (6)光的颜色取决于折射率.( ) (7)电磁波以一定的速度在空间传播,在传播过程中满足v=f.( ) (8)电磁波同机械波一样能发生干涉、衍射、反射、折射等现象.( ),过关巧练,1.思考判断,2.(2019上海

7、杨浦区调研)如图所示,把酒精灯放在肥皂液薄膜前,从薄膜上可看到明暗相间的条纹,能解释这一现象产生原因的是(示意图中实线、虚线为光照射到薄膜上时,从膜的前后表面分别反射形成的两列波)( ),C,解析:波峰和波峰、波谷与波谷叠加的点,出现亮纹;波峰与波谷叠加的点,出现暗纹,肥皂泡薄膜在重力作用下应该上薄下厚,故选C.,3.(多选)下列说法中正确的是( ) A.红外线、紫外线、X射线和射线在真空中传播的速度均为3108 m/s B.红外线应用在遥感技术中,是利用它穿透本领强的特性 C.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度 D.日光灯是紫外线的荧光效应的应用,ACD,解析:不同波长的电磁波

8、在真空中的传播速度均为3108 m/s;红外线在遥感技术中用到了它的衍射现象;紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度;利用紫外线的荧光效应可以制成日光灯.由此可知A,C,D正确.,4.(多选)下列关于光和电磁波的说法中正确的是( ) A.雷达所用的微波波长比广播电台发射的长波波长短 B.红光由空气进入水中,波长变长,颜色不变 C.观察者迎着频率一定的声源运动时,接收到声波的频率一定发生变化 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,AC,解析:雷达所用的微波波长比广播电台发射的长波波长短,A正确;红光由空气进入水中,波长变短,频率不变,颜色不变,B错误

9、;观察者迎着频率一定的声源运动时,接收到声波的频率变大,C正确;拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加装一个偏振片是为了滤掉玻璃反射的光,D错误.,考点一光的干涉现象,考点研析 核心探究重难突破,1.双缝干涉 (1)光能够发生干涉的条件:两光的频率相同,振动步调相同.,(3)用白光照射双缝时,形成的干涉条纹的特点:中央为白条纹,两侧为彩色条纹.,2.薄膜干涉 (1)如图所示,竖直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形. (2)光照射到薄膜上时,在膜的前表面AA和后表面BB分别反射出来,形成两列频率相同的光波,并且叠加,两列光波同相叠加,出现明纹;反相叠加,出现暗纹. (3)条纹特点:单色光

10、:明暗相间的水平条纹;白光:彩色水平条纹.,【典例1】 (多选)用a,b两束单色光分别照射同一双缝干涉实验装置,在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样,其中图(甲)是用a光照射时形成的,图(乙)是用b光照射时形成的,关于a,b两束单色光,下列说法正确的是( ) A.在同一介质中,a,b两光的传播速度相同 B.a光的频率比b光的大 C.在水中,a光的传播速度比b光的小 D.水对a光的折射率比对b光的大,BCD,【针对训练】 (多选)用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图(甲)是撒有食盐的酒精灯火焰,图(乙)是竖立的附着一层肥皂薄膜的金属丝圈,关于该实验,下列说法正确的是( ) A.观

11、察时应当在火焰的同侧面向薄膜观察火焰的像 B.观察时应当在火焰的异侧透过薄膜观察火焰的像 C.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转90,干涉条纹保持原形状不变 D.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转90,干涉条纹也将同方向旋转90,AC,解析:观察到干涉图样是因为薄膜的前后面反射的光程差造成的,因此要顺着光的方向,即在酒精灯的同侧,A正确,B错误;在转动金属丝圈的过程中,由于重力作用同一水平高度的薄膜厚度是相同的,故薄膜的厚度不变,反射光形成的光程差也不会发生变化,产生的干涉条纹仍保持原来的状态不变,故C正确,D错误.,考点二光的衍射和偏振现象,1.对光的衍射的理解 (1)衍射是波的特征

12、,波长越长,衍射现象越明显.任何情况下都可以发生衍射现象,只有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尺寸小得多时,光才可以看做是沿直线传播的.,2.自然光和偏振光的比较,【典例2】 (2018江苏徐州模拟)(多选)以下说法正确的是( ) A.光的偏振现象说明光是一种横波 B.不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑属于光的干涉现象 C.照相机镜头呈淡紫色属于光的衍射现象 D.用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环,这是圆孔衍射现象,解析:偏振是横波的特有现象,光的偏振现象说明光是一种横波,故选项A正确;不透光圆片后面的阴影中心出现

13、一个亮斑属于光的衍射现象,故选项B错误;光通过照相机镜头上的增透膜时增透膜前后表面反射的光发生干涉,故照相机镜头呈淡紫色,选项C错误;用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环,这是圆孔衍射现象,D正确.,AD,【针对训练】 如图所示,小明将看3D电影的两只镜片P,Q平行放置,把发光的白炽灯放在P的左边,分别在A(PQ之间),B(Q右侧)两处透过镜片观察白炽灯.旋转P,A处亮度不变,B处亮度变化明显.把白炽灯换成正在工作的液晶显示器,旋转P,A,B两处的亮度均变化明显.下列推断符合实验事实的是() A.白炽灯发出的光与液晶显示器发出的光性质相同 B.在A,B处观察到白炽灯通过镜片的光的性

14、质相同 C.在B处观察到液晶显示器通过镜片的光,与白炽灯发出的光性质相同 D.在A处观察到白炽灯通过镜片的光,与液晶显示器发出的光性质相同,D,解析:观察白炽灯时,旋转P,A处亮度不变,B处亮度变化明显,因为白炽灯发出的是普通光线,不是偏振光.把白炽灯换成正在工作的液晶显示器,旋转P,A,B两处的亮度均变化明显,说明白炽灯发出的光与液晶显示器发出的光性质不同;在A,B处光线因为通过了两个不同偏振角度的镜片,所以在A,B处观察到白炽灯通过镜片的光的性质是不同的;在B处观察到液晶显示器通过镜片的光是偏振光,而白炽灯发出的光是普通光线,所以不同;液晶显示器由于特殊的发光成像原理发出的是偏振光,在A处

15、观察到白炽灯通过镜片的光,是经过偏振镜片后的光线,也是偏振光,故性质相同.,考点三电磁波与相对论,1.电磁波 (1)电磁波的传播及波长、频率、波速 电磁波本身是一种物质,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). 不同频率的电磁波,在同一介质中传播,其速度是不同的,频率越高,波速越小.,(2)电磁波与机械波的比较,(3)电磁波谱的产生机理:不同的电磁波,产生的机理不同. 无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的. 红外线、可见光、紫外线都是原子的外层电子受到激发后产生的. X射线是原子的内层电子受到激发后产生的. 射线是原子核受到激发

16、产生的.,2.相对论 (1)对“同时”的相对性的理解 经典的时空观:在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察也是同时的. 相对论的时空观:“同时”具有相对性,即在同一个惯性 系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察就不一定是同时发生的.,【典例3】 (多选)关于电磁波,下列说法正确的是( ) A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波 C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输,ABC,解析:任何电磁波在真

17、空中的传播速度均相同,A正确;周期性变化的电场和磁场相互激发,形成电磁波,B正确;电磁波为横波,即传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直,C正确;电磁波可通过电缆、光缆传输,D错误.,【针对训练】 (2017江苏卷,12B)(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有( ) A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快 B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢 C.地球上的人观测到地球上的钟较快 D.地球上的人观测到地球上的钟较慢,AC,解析:相对论告诉我们,运动的钟会变慢,由于飞船上的人观测飞船上的钟是静止的,观测到地球上的钟是运动的,因此飞船

18、上的人观测到飞船上的钟相对于地面上的钟快,A项正确,B项错误;同样,地球上的人观测到飞船上的钟是运动的,地球上的钟是静止的,因此地球上的人观测到地球上的钟比飞船上的钟快,C项正确,D项错误.,考点四用双缝干涉测量光的波长,1.原理与操作,2.处理与分析 (1)误差分析 测条纹间距x时带来误差. 测量双缝到光屏间距离l时产生误差. (2)注意事项 保证灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒共轴. 保持单缝和双缝平行.,【典例4】 (1)在双缝干涉实验中,保持双缝间的距离和双缝到屏的距离都不变,用不同的色光实验时,下列叙述正确的是. A.紫光的干涉条纹间距最大 B.红光的干涉条纹间距最大 C.红光和紫光的干涉条纹间距一样大 D.用白光照射会出现白色干涉条纹,答案:(1)B,(2)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上如图(甲),并选用缝间距d=0.2 mm的双缝屏.从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=700 mm.然后,接通电源使光源正常工作.,已知测量头主尺的最小刻度是毫米,游标尺上有50分度.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图(乙)(a)所示,图中数字是该同学给各暗纹的编号,此时图(乙)(b)中游标尺上