機(jī)械波、光、電磁波、相對論總結(jié)與測試.doc

機(jī)械波、光、電磁波、相對論總結(jié)與測試機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波幾何光學(xué)及光的波動(dòng)性 相對論重點(diǎn)難點(diǎn)聚焦1簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象x=x (t)=Asin (t+0)是簡諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，其中包含著幾乎全部的運(yùn)動(dòng)信息，對這些信息的理解，挖掘和運(yùn)用是學(xué)習(xí)和考察的重點(diǎn)內(nèi)容。2彈簧振子和單擺的簡諧運(yùn)動(dòng)，是兩個(gè)理想化模型，這兩個(gè)模型共同體現(xiàn)了簡諧運(yùn)動(dòng)的重要特點(diǎn)，如對稱性，等時(shí)性，周期性，有界性，機(jī)械能守恒等，對這些重要特點(diǎn)的理解非常有助于對實(shí)際問題的理解和解決。3受迫振動(dòng)發(fā)生的條件、特點(diǎn)，共振現(xiàn)象和發(fā)生共振現(xiàn)象的條件是機(jī)械振動(dòng)中的一個(gè)與實(shí)際問題密切結(jié)合的知識點(diǎn)，應(yīng)加深對它的理解和運(yùn)用。4機(jī)械波的形成過程：研究機(jī)械波的形成過程，對于理解機(jī)械波的傳播傳播振動(dòng)形式，攜帶信息，傳播能量以及機(jī)械波時(shí)空周期性都有很大的幫助，是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對波形成過程理解的突破，對解決波的問題有事半功倍之效。5對波的周期性，波長和波速的理解和運(yùn)用，如v=f。6根據(jù)波形圖所提供的信息進(jìn)行計(jì)算是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，難點(diǎn)和高考的熱點(diǎn)。7波的干涉現(xiàn)象，兩列波干涉條件，干涉條紋出現(xiàn)的原因和明暗條紋出現(xiàn)的條件。8光的折射現(xiàn)象：對折射定律，折射率，全反向現(xiàn)象及其色散現(xiàn)象的理解和計(jì)算是幾何光學(xué)的重點(diǎn)也是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容。9光學(xué)元件的特點(diǎn)：三棱鏡、玻璃磚（矩形，半圓形）、透明介質(zhì)等，對光路的改變，對復(fù)色光的色散以及成像是學(xué)習(xí)幾何光學(xué)基本內(nèi)容。10雙縫干涉現(xiàn)象中，對明、暗條紋出現(xiàn)的原因、條件、條紋間距理解的運(yùn)用，對薄膜干涉的理解和實(shí)際應(yīng)用，是學(xué)習(xí)光的波動(dòng)性的重點(diǎn)和難點(diǎn)。11了解干涉與衍射條紋的區(qū)別，研究光干涉和衍射的理論意義和實(shí)際意義等。12麥克斯韋電磁理論，光的電磁說，電磁波譜等。13相對論的兩個(gè)基本假設(shè)，相對論的幾個(gè)結(jié)論如同時(shí)性的相對性，時(shí)間和長度的相對性、相對論質(zhì)量、質(zhì)能方程，狹義相對論的時(shí)空觀是相對論一章應(yīng)重視理解的內(nèi)容或結(jié)論。知識要點(diǎn)回扣1利用簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象分析簡諧運(yùn)動(dòng)簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象能夠反映簡諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，因此將簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象跟具體的運(yùn)動(dòng)過程聯(lián)系起來是討論簡諧運(yùn)動(dòng)的一種好方法。由圖象可以知道振動(dòng)的周期，可以讀出不同時(shí)刻的位移；根據(jù)圖象可以確定速度大小、方向的變化趨勢；還可根據(jù)位移的變化判斷加速度的變化，也能判斷質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能和勢能的變化情況。2簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)（1）周期性簡諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過一個(gè)周期或n個(gè)周期后，能回得到原來的狀態(tài)，因此，在處理實(shí)際問題中，要注意到多解的可能或根據(jù)題目需要寫出解答結(jié)果的通式。（2）對稱性簡諧運(yùn)動(dòng)的物體具有對平衡位置的對稱性。例如，在平衡位置兩側(cè)對稱點(diǎn)的位移大小、速度大小、加速度大小都分別相等；振動(dòng)過程在平衡位置兩側(cè)的最大位移相等。3彈簧振子彈簧振子是一種理想模型：光滑水平桿穿過質(zhì)量為m的小球，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端固定在豎直支架上，一端固定在小球上。小球在平衡位置時(shí)，彈簧處于自然狀態(tài)，小球發(fā)生位移x時(shí)，彈簧的彈力提供回復(fù)力F=kx。彈簧振子不但可以橫向振動(dòng)，也可以豎直振動(dòng)，并且振動(dòng)過程中可受到其他各性質(zhì)力的作用（包括摩擦、阻尼等），這樣使得彈簧振子振動(dòng)過程中各個(gè)物理量發(fā)生變化，因此它可以與其他各部分物理知識相聯(lián)系，出現(xiàn)物理學(xué)科內(nèi)的綜合。解答過程需要考慮動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、能量轉(zhuǎn)化與守恒及電磁學(xué)的有關(guān)規(guī)律。4單擺（1）單擺是一種理想的物理模型，在滿足擺角10的條件下，周期。從公式中可看出，單擺周期與振幅及擺球質(zhì)量無關(guān)。從受力角度分析，單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向并且指向平衡位置的分力，偏角越大，回復(fù)力越大，加速度越大，在相等時(shí)間里走過的弧長也越大，所以周期與振幅及質(zhì)量無關(guān)，只與擺長和重力加速度g有關(guān)。在有些振動(dòng)中不一定是繩長，g也不一定為9.8 m / s2，因此要注意等效擺長和等效重力加速度。等效重力加速度g，由單擺所在的空間位置（如：地面與高空不同）、單擺系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（如：加速上升和勻速上升的升降機(jī)內(nèi)不同）、單擺所處的物理環(huán)境決定（如：帶電小球做成單擺處在不同的電場或磁場內(nèi)不同）。一般情況下，g值等于擺球靜止在平衡位置時(shí)擺線的張力與擺球質(zhì)量的比值。（2）由于單擺的周期公式，g為等效加速度，與其位置、所處系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及物理環(huán)境等有關(guān)。又因單擺擺動(dòng)的振幅、擺角、振動(dòng)的最大速度等是相互聯(lián)系的，因此單擺易與數(shù)學(xué)、力學(xué)中的萬有引力定律及電磁學(xué)等構(gòu)成綜合性問題。解答的關(guān)鍵是：找準(zhǔn)綜合點(diǎn)，正確運(yùn)用規(guī)律。（3）利用單擺的周期公式測定重力加速度g。由得重力加速度。細(xì)長而不可伸長的繩拴一個(gè)小鐵球，構(gòu)成一個(gè)單擺。用秒表測30次全振動(dòng)所用時(shí)間t，求出周期。用帶有mm刻度的米尺測量懸點(diǎn)到球心的距離，或者測量懸線的長度和擺球的直徑D，。由公式計(jì)算或做出T2圖象求g。5振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化簡諧運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒，系統(tǒng)動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化，平衡位置動(dòng)能最大；位移最大時(shí)，勢能最大。判斷動(dòng)、勢能變化的趨勢是：位移x變化勢能Ep變化動(dòng)能Ek變化。受迫振動(dòng)中不斷有外界供給能量，其總的機(jī)械能是變化的。發(fā)生共振時(shí)，驅(qū)動(dòng)力做功供給系統(tǒng)的機(jī)械能與振動(dòng)系統(tǒng)消耗的機(jī)械能達(dá)到“供求”平衡時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能不再變化，振幅達(dá)到最大。系統(tǒng)受迫振動(dòng)發(fā)生共振的條件是驅(qū)動(dòng)力的頻率等于固有頻率。6機(jī)械波多解問題（1）波動(dòng)圖象的多解涉及： 波的空間周期性；波的時(shí)間的周期性；波的雙向性；介質(zhì)中兩質(zhì)點(diǎn)間距離與波長關(guān)系未定；介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向未定。（2）波的空間的周期性沿波的傳播方向上，相距為波長整數(shù)倍的多個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況完全相同。（3）波的時(shí)間的周期性在x軸上同一個(gè)給定的質(zhì)點(diǎn)，在t+nT時(shí)刻的振動(dòng)情況與它在t時(shí)刻的振動(dòng)情況（位移、速度、加速度等）相同。因此，在t時(shí)刻的波形，在t+nT時(shí)刻會多次重復(fù)出現(xiàn)。這就是機(jī)械波的時(shí)間的周期性。波的時(shí)間的周期性，表明波在傳播過程中，經(jīng)過整數(shù)倍周期時(shí)，其波的圖象相同。（4）波的雙向性（5）介質(zhì)中兩質(zhì)點(diǎn)間的距離與波長關(guān)系未定在波的傳播方向上，如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離不確定，就會形成多解，學(xué)生若不能聯(lián)想到所有可能情況，易出現(xiàn)漏解。（6）介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向未定在波的傳播過程中，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向聯(lián)系，若某一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向未確定，則波的傳播方向有兩種，這樣形成多解。波的對稱性：波源的振動(dòng)帶動(dòng)它左、右相鄰介質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，波要向左、右兩方向傳播。對稱性是指波在介質(zhì)中左、右同時(shí)傳播時(shí)，關(guān)于波源對稱的左、右兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況完全相。分析多解問題要細(xì)心，切忌簡單了事，只求出一種情況就忘乎所以，要注意培養(yǎng)討論問題的好習(xí)慣。7波的疊加和干涉（1）波的疊加原理在兩列波相遇的區(qū)域里，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都將參與兩列波引起的振動(dòng)，其位移是兩列波分別引起位移的矢量和。相遇后仍保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。波在相遇區(qū)域里，互不干擾，有獨(dú)立性。（2）波的干涉條件：頻率相同的兩列同性質(zhì)的波相遇?，F(xiàn)象：某些地方的振動(dòng)加強(qiáng)，某些地方的振動(dòng)減弱，并且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域間隔出現(xiàn)，加強(qiáng)的地方始終加強(qiáng)，減弱的地方始終減弱，形成的圖樣是穩(wěn)定的干涉圖樣。a加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的位移與振幅。加強(qiáng)處和減弱處的振幅是兩列波引起的振幅的矢量和，質(zhì)點(diǎn)的位移都隨時(shí)間變化，各質(zhì)點(diǎn)仍圍繞平衡位置振動(dòng)，與振源振動(dòng)周期相同。振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移變化范圍：|A1+A2| |A1+A2|振動(dòng)減弱點(diǎn)位移變化范圍：|A1A2| |A1A2|b干涉是波特有的現(xiàn)象。c加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的判斷。波峰與波峰（或波谷與波谷）相遇處一定是加強(qiáng)的，并且用一條直線將以上加強(qiáng)點(diǎn)連接起來，這條直線上的點(diǎn)都是加強(qiáng)的；而波峰與波谷相遇處一定減弱，把減弱點(diǎn)用直線連接起來，直線上的點(diǎn)都是減弱的。加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)振幅之間。當(dāng)兩相干波源振動(dòng)步調(diào)相同時(shí)，到兩波源的路程差s為半波長偶數(shù)倍處是加強(qiáng)區(qū)；到兩波源的路程差是半波長奇數(shù)倍處是減弱區(qū)。任何波相遇都能疊加，但兩列頻率不同的波相遇不能產(chǎn)生干涉。8判斷波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的方法方法一：微平移法（波形移動(dòng)法）作出經(jīng)微小時(shí)間后的波形，就知道了各質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過t時(shí)間達(dá)到的位置，運(yùn)動(dòng)方向就知道了。方法二：同側(cè)法所謂同側(cè)法，就是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向必定在波形曲線的同側(cè)。除了波峰和波谷，圖象上的其他點(diǎn)都可以使用這種方法判斷振動(dòng)方向（或波的傳播方向），如圖。9波的干涉和衍射問題若兩相干波源的振動(dòng)步調(diào)相同，當(dāng)兩波源到某處的路程差是波長的整數(shù)倍，則該處質(zhì)點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，當(dāng)路程差是半波長的奇數(shù)倍，則該處質(zhì)點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)，所以兩波源連線的中垂線所在的區(qū)域一定是振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)。無論是加強(qiáng)區(qū)，還是減弱區(qū)，各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期與波源的周期相同，各質(zhì)點(diǎn)的位移是周期性變化的。10光的反射（1）光的直線傳播光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。在真空中傳播速度為c=3.0108 m / s，在其它介質(zhì)中光的傳播速度為，式中n為介質(zhì)的折射率，故vc。小孔成像、本影、半影、日食、月食等都是光的直線傳播的典型例子。本影：完全不受光照射的區(qū)域。半影：受到光源發(fā)出的一部分光照射的區(qū)域。（2）光的反射定律反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)，反射角等于入射角。在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。鏡面反射和漫反射都遵循光的反射定律。（3）平面鏡的作用平面鏡改變光的傳播方向，而不改變光束的性質(zhì)。平面鏡成像的特點(diǎn)：等大、正立、虛像、物像關(guān)于鏡面對稱。（4）平面鏡成像作圖法方法一：根據(jù)光的反射定律作成像光路圖；先作出物點(diǎn)射到平面鏡上的任意兩條光線，然后根據(jù)反射定律作出其反射光線，最后將反射光線反向延長交于平面鏡后的一點(diǎn)，該點(diǎn)即為物點(diǎn)的像點(diǎn)。方法二：根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)作圖：先根據(jù)成像的對稱性作出物點(diǎn)的像點(diǎn)，然后作出物點(diǎn)射到平面鏡上的任意兩條光線，最后將像點(diǎn)與兩入射光線在平面鏡上的入射點(diǎn)分別用直線連接，并在鏡前延長這兩直線即為兩條反射光線。如圖所示。利用方法二比方法一有明顯的優(yōu)點(diǎn)：作圖準(zhǔn)確，迅速方便。不管利用哪種方法作圖都應(yīng)注意：實(shí)際光線用實(shí)線畫出并帶箭頭，實(shí)際光線的反向延長線用虛線表示；至少要畫兩條光線，因?yàn)橹辽僖袃蓷l光線，才能找出像的位置。11光的折射（1）光的折射定律光同一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，在界面上將發(fā)生光路改變的現(xiàn)象叫光的折射。折射不僅可以改變光的現(xiàn)象叫光的折射。折射不僅可以改變光的傳播方向，還可以改變光束的性質(zhì)。光的折射定律：折射光線跟入射光線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，。光的折射現(xiàn)象中，光路可逆。（2）折射率光從真空射入某種介質(zhì)，入射角的正弦與折射角正弦之比為定值叫做介質(zhì)的折射率，表示為。實(shí)驗(yàn)和研究證明，某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的速度c跟光在這種介質(zhì)中的速度v之比，即。折射率較小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)。折射率較大的介質(zhì)叫光密介質(zhì)。（3）全反射和臨界角全反射：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，在界面處一部分光被反射回原介質(zhì)中，一部分光被折射到另一種介質(zhì)中，隨著入射角的增大，折射角逐漸增大，且折射光線越來越弱，反射光線越來越強(qiáng)，當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射。全反射的條件：光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)；入射角大于或等于臨界角。臨界角：折射角等于90時(shí)的入射角，某種介質(zhì)的臨界角用計(jì)算。（4）三棱鏡、光的色散三棱鏡：橫截面為三角形的三棱柱透明體為棱鏡。棱鏡有使光線向底部偏折的作用。等腰直角三棱鏡為全反射三棱鏡。光的色散：白光通過三棱鏡后，出射光束變?yōu)榧t、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七色光的光束。由七色光組成的光帶稱光譜。這種現(xiàn)象叫光的色散。光的色散現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同而引起的，折射率大的，偏折角大，在七種色光中，紫光的折射率最大，故紫光向三棱鏡底部偏折程度最大。12關(guān)于折射現(xiàn)象的說明（1）絕對折射率與相對折射率絕對折射率：光從真空射入某介質(zhì)時(shí)的折射率，稱為絕對折射率，通常所說某介質(zhì)折射率指其絕對折射率。相對折射率：當(dāng)光從折射率為n1的介質(zhì)1射入折射率為n2的介質(zhì)2中時(shí)，其入射角的正弦與折射角的正弦之比叫介質(zhì)2對介質(zhì)1的相對折射率：所謂光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對而言的，當(dāng)先從介質(zhì)1射入介質(zhì)2，發(fā)生全反射的條件是：a：n1n2；b：入射角大于或等于臨界角，臨界角的表達(dá)式為。（2）用折射定律分析光的色散現(xiàn)象分析、計(jì)算時(shí)，要掌握好n的應(yīng)用及有關(guān)數(shù)學(xué)知識，著重理解兩點(diǎn)：其一，光的頻率（顏色）由光源決定，與介質(zhì)無關(guān)；其二，同一個(gè)介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，再應(yīng)用等知識，就能準(zhǔn)確而迅速地判斷有關(guān)色光在介質(zhì)中的傳播速度、波長、入射線與折射線偏折程度等問題。（3）折射定律公式的應(yīng)用在解決光的折射問題時(shí)，應(yīng)根據(jù)題意分析光路，即入射點(diǎn)、入射光線、折射光線，作出光路圖，找出入射角和折射角的直接已知條件或表達(dá)式，然后應(yīng)用公式求解，找出臨界光線往往是解題的關(guān)鍵。（4）用折射定律的原理解運(yùn)動(dòng)學(xué)問題光之所以發(fā)生折射，是因?yàn)樵趦煞N介質(zhì)中的速度不同，而光的傳播總是使光在某兩點(diǎn)間傳播的時(shí)間最短，這就是折射定律的原理，可應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)學(xué)中。13光的干涉（1）產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件兩光源發(fā)現(xiàn)的光波的頻率相同；兩列光波波源到空間某點(diǎn)的距離差恒定不變。（2）光的干涉現(xiàn)象兩列相干光波相疊加，某些區(qū)域的光被加強(qiáng)，某些區(qū)域的光被減弱，且加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)相互間隔的現(xiàn)象叫光的干涉。（3）光的干涉現(xiàn)象的應(yīng)用楊氏雙縫干涉：由同一光源發(fā)出的光經(jīng)兩狹縫后形成兩列光波疊加產(chǎn)生。當(dāng)這兩列光波到達(dá)某點(diǎn)的路程差為半波長的偶數(shù)倍時(shí)，即=k，該處的光相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋。當(dāng)兩列波到達(dá)某點(diǎn)的路程差為半波長的奇數(shù)倍時(shí)，即，該點(diǎn)的光相互抵消，出現(xiàn)暗條紋。條紋的間距（寬度）：，其中表示雙縫到屏的距離，d表示雙縫的間距，條紋寬度與單色光波波長成正比。用單色光做實(shí)驗(yàn)，則光屏上出現(xiàn)亮暗相同的條紋。若用白光做實(shí)驗(yàn)，則光屏上出現(xiàn)的是中央為白條紋，兩則是彩色條紋。薄膜干涉：通過薄膜前、后表面反射的兩列光波疊加而形成，劈形薄膜干涉可產(chǎn)生平行相間的條紋。薄膜干涉的應(yīng)用：a用干涉法檢查平面，如圖（a）所示，兩板之間形成一層空氣膜，在單色平行光照射下，如果被檢查平面是光滑的，得到如圖（b）所示的圖樣，若平面某處有凹點(diǎn)，則得到如圖（c）所示的圖樣。b增透膜：在透鏡表面鍍上一層增加透射光的薄膜，當(dāng)膜的厚度為光波在膜中波長的倍時(shí)，使薄膜前后兩表面的反射光的光程差為半波長，故兩列光波疊加后減弱，從而增加了透射光的強(qiáng)度。（4）波的波長、波速和頻率的關(guān)系：v=f。14光的衍射（1）發(fā)生衍射的條件障礙物或小孔的尺寸跟光的波長相差不多，即光波波長比障礙物或小孔的尺寸大小相差不多。（2）光的衍射現(xiàn)象光離開直線路徑繞到障礙物的陰影里去的現(xiàn)象，在障礙物背后出現(xiàn)明暗（彩色）相間的條紋。且中間條紋寬而亮，兩側(cè)條紋窄而暗。泊松亮斑是典型的衍射現(xiàn)象。15光的電磁說（1）麥克斯韋的電磁說認(rèn)為光是電磁波，赫茲實(shí)驗(yàn)證明了麥克斯韋的光的電磁說理論是正確的。（2）電磁波按波長由大到小排列順序無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線，且它們之間沒有明顯的界線，相互交叉。（3）不同電磁波產(chǎn)生的機(jī)理不同無線電波由振蕩電路中自由電子作周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生；紅外線、可見光、紫外線由原子外層電子受激后產(chǎn)生；X射線由原子內(nèi)層電子受激后產(chǎn)生；射線由原子核受激后產(chǎn)生。（4）不同電磁波的作用不同無線電波易發(fā)生干涉和衍射，用來傳遞信息。紅外線有顯著的熱效應(yīng)?？梢姽庖鹨曈X反應(yīng)。紫外線有顯著的化學(xué)作用。X射線穿透能力強(qiáng)。射線具有極強(qiáng)的穿透能力。16波的偏振現(xiàn)象（1）橫波與縱波橫波的振動(dòng)矢量垂直于波的傳播方向振動(dòng)時(shí)，偏于某個(gè)特定方向的現(xiàn)象?？v波只能沿著波的傳播方向振動(dòng)，所以不可能有偏振。（2）自然光和偏振光自然光：從普通光源直接發(fā)生的天然光是無數(shù)偏振光的無規(guī)則集合，所以直接觀察時(shí)不能發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)偏于一定方向。這種沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同的光叫做自然光。偏振光：自然光通過偏振片后，垂直于傳播方向的振動(dòng)矢量只沿著一個(gè)方向振動(dòng)，這種光叫偏振光。17激光與自然光的區(qū)別（1）激光與自然光比較，具有以下幾個(gè)重要特點(diǎn)： 普通光源發(fā)出的是混合光，激光的頻率單一。因此激光相干性非常好，顏色特別純。激光束的平行度和方向性非常好。激光的強(qiáng)度特別大，亮度很高。（2）激光的重要應(yīng)用激光的應(yīng)用非常多，發(fā)展前景非常廣闊，目前的重要應(yīng)用有：光纖通信、精確測距、目標(biāo)跟蹤、激光光盤、激光致熱切割、激光核聚變等等。18用雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件；（2）觀察雙縫干涉圖樣；（3）測定單色光的波長。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)時(shí)可以用燈絲為線狀的燈泡作光源，在雙縫前加一濾光片（紅、綠均可），讓雙縫對準(zhǔn)光源且雙縫平行于燈絲，這樣通過雙縫的為單色光。然后調(diào)節(jié)雙縫的卡腳，即可在筒內(nèi)帶有刻度的光屏上得到單色光的干涉條紋，再從觀察到的條紋中選若干條清晰的條紋，從屏上的刻度讀出他們的間距之和，求出相鄰兩條紋的間距x。干涉圖樣中相鄰兩條亮（暗）紋間的距離與雙縫間的距離d、雙縫到屏的距離、單色光的波長之間滿足，可以求出。可以讓學(xué)生用其觀察白光的干涉條紋（不加濾光片，直接觀察燈絲發(fā)出的光），在屏上可看到彩色條紋。實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀、米尺、測量頭。實(shí)驗(yàn)步驟（1）把直徑約10 cm、長約1 m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端裝有雙縫，另一端裝有毛玻璃屏；（2）取下雙縫，打開光源，調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的光束能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮；（3）放好單縫和雙縫，單縫和雙縫間距離為510 cm，使縫相互平行，中心大致在遮光筒的軸線上，這時(shí)在屏上就會看到白光的雙縫干涉圖樣；（4）在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的雙縫干涉圖樣；（5）分別改變?yōu)V光片和雙縫，觀察干涉圖樣的變化；（6）已知雙縫間的距離d，測出雙縫到屏的距離，用測量頭測出相鄰兩條亮（暗）紋間的距離x，則計(jì)算單色光的波長。為了減小誤差，可測出n條亮（暗）紋間的距離a，則；（7）換用不同顏色的濾光片，觀察干涉條紋間距的變化，并求出相應(yīng)色光的波長。注意事項(xiàng)（1）單縫雙縫應(yīng)相互平行，其中心位于遮光筒的軸線上，雙縫到屏的距離應(yīng)相等；（2）測雙縫到屏的距離可用米尺測多次，取平均值；（3）測條紋間距x時(shí)，用測量頭測出n條亮（暗）紋間的距離a，求出相鄰的兩條明（暗）紋間的距離。規(guī)律方法整合1對振動(dòng)圖象的理解1圖甲是演示簡諧運(yùn)動(dòng)圖象的裝置，當(dāng)盛沙漏斗下面的薄木板N被勻速地拉出時(shí)，擺動(dòng)著的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲線顯示出擺的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系，板上的直線OO1代表時(shí)間軸。圖乙是兩個(gè)擺中的沙在各自木板上形成的曲線，若板N1和板N2的速度v1和v2的關(guān)系為v2=2v1，則板N1、N2上曲線所代表的振動(dòng)的周期T1和T2的關(guān)系為（ ）AT2=T1BT2=2T1CT2=4T1D答案：D解析：設(shè)ON1=ON2=s，則由圖示知，又知v2=2v1，得T1=4T2?？偨Y(jié)升華：深刻理解振動(dòng)圖象的物理意義。理解振動(dòng)圖象中包含的信息。2對簡諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對稱性的理解2一彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)，周期為T（ ）A若t時(shí)刻和（t+t）時(shí)刻振子位移大小相等、方向相同，則t一定等于T的整數(shù)倍B若t時(shí)刻和（t+t）時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)速度大小相等、方向相反，則t一定等于的整數(shù)倍C若t=T，則在t時(shí)刻和（t+t）時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)的加速度一定相等D若，則在t時(shí)刻和（t+t）時(shí)刻彈簧的長度一定相等答案：C解析：圖為在CB間振動(dòng)的彈簧振子的示意圖。對選項(xiàng)A，只能說明這兩時(shí)刻振子位于同一位置，設(shè)為P，并未說明這兩個(gè)時(shí)刻振子的運(yùn)動(dòng)方向是否相同，t可以是振子由P向B再回到P的時(shí)間，故認(rèn)為t一定等于T的整數(shù)倍是錯(cuò)誤的。對選項(xiàng)B，振子兩次到P位置時(shí)可以速度大小相等，方向相反，但t并不肯定等于的整數(shù)倍。選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的。在相隔一個(gè)周期T的兩個(gè)時(shí)刻，振子只能位于同一位置，其位移相同，合外力相同，加速度必相等，選項(xiàng)C是正確的。相隔的兩個(gè)時(shí)刻，振子的位移大小相等，方向相反，其位置如圖中的P與P，在P處彈簧處于伸長狀態(tài)，在P處彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈簧長度不相等，選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的?？偨Y(jié)升華：振子振動(dòng)過程中在對稱的位置上，有相同大小的位移，速度和加速度，但方向不一定相同。每經(jīng)過1個(gè)周期振動(dòng)狀態(tài)復(fù)原。3對振動(dòng)過程的理解3如圖所示，一個(gè)做簡諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，周期為T，振幅為A，設(shè)振子第一次從平衡位置運(yùn)動(dòng)到處所經(jīng)最短時(shí)間為t1，第一次從最大正位移處運(yùn)動(dòng)到所經(jīng)最短時(shí)間為t2，關(guān)于t1與t2，以下說法正確的是（ ）At1=t2Bt1t2Ct1t2D無法判斷解析：用圖象法，畫出xt圖象，從圖象上，我們可很直觀看出t1t2，因而正確選項(xiàng)為B。答案：B錯(cuò)解警示：錯(cuò)解一：因?yàn)橹芷跒門，那么從平衡位置到處，正好是振幅的一半，所以時(shí)間應(yīng)為，同理，所以選A。錯(cuò)解二：振子從平衡位置向處移動(dòng)，因?yàn)榛貜?fù)力小，所以加速度也小，而從最大位移處（即x=A）向處移動(dòng)時(shí)，回復(fù)力大，加速度也大，因而時(shí)間短，所以t1t2，應(yīng)選C。錯(cuò)解三：因?yàn)檫@是一個(gè)變加速運(yùn)動(dòng)問題，不能用勻速運(yùn)動(dòng)或勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解，因而無法判斷t1和t2的大小關(guān)系，所以選D。選A項(xiàng)的同學(xué)是用勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律去解，而選C項(xiàng)的同學(xué)亂用勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律去解，因而錯(cuò)了。事實(shí)上，簡諧運(yùn)動(dòng)的過程有其自身的許多規(guī)律，我們應(yīng)該用它的特殊規(guī)律去求解。4用單擺測重力加速度4某同學(xué)業(yè)余時(shí)間在家里想根據(jù)用單擺測重力加速度的方法，測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取Ｋ诩抑姓伊艘桓L度為1.2 m左右的細(xì)線，有一個(gè)可作停表用的電子表和一把學(xué)生用的毫米刻度尺（無法一次直接測量出擺長）。由于沒有擺球，他就找了一個(gè)螺絲帽代替，他先用細(xì)線和螺絲帽組成一個(gè)單擺，用電子表根據(jù)多次測量求平衡值的方法測出振動(dòng)周期為T1。然后將細(xì)線縮短，用刻度量出縮短的長度為L，測出這種情況下單擺的周期為T2。根據(jù)這些數(shù)據(jù)就可以測出重力加速度了，請你用以上測得的數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出該同學(xué)測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊谋磉_(dá)式。思路點(diǎn)撥：由單擺周期公式列出不同擺長時(shí)的表達(dá)式，整理可得。解析：設(shè)原來單擺的擺長為L，根據(jù)單擺的周期公式有，兩式聯(lián)立消去L有 答案：總結(jié)升華：此種改變擺長的測量方法，消除了擺長測量帶來的系統(tǒng)誤差，無需從懸點(diǎn)量到物體的重心，是技巧之一。5波的傳播方向和振動(dòng)方向的關(guān)系5簡諧橫波在某時(shí)刻的波形圖象如圖甲所示，由此圖可知（ ）A若質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動(dòng)，則波是從左向右傳播的B若質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng)，則波是從左向右傳播的C若波從右向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)c向下運(yùn)動(dòng)D若波從右向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)d向上運(yùn)動(dòng)答案：BD解析：用“波形移動(dòng)”來分析：設(shè)這列波是從左向右傳播的，則在相鄰的一小段時(shí)間內(nèi)，這列波的形狀向右平移一小段距離，如圖乙虛線所示。因此所有的質(zhì)點(diǎn)從原來的實(shí)線的位置沿y軸方向運(yùn)動(dòng)到虛線的位置，即a質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，b質(zhì)點(diǎn)也向上運(yùn)動(dòng)，由此可知選項(xiàng)A、B中B是正確的。類似地可以判定選項(xiàng)D是正確的。總結(jié)升華：波形微小平移法很直觀地將質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向關(guān)系反映出來，利用“同側(cè)法則”也可更簡單地建立此關(guān)系。6關(guān)于波的多解性6如圖中實(shí)線是一列簡諧波在某一時(shí)刻的波形圖線。虛線是0.2 s后它的波形圖線。這列波可能的傳播速度是_。解析：從圖上可以看出=4 m。當(dāng)波沿x正方向傳播時(shí)，兩次波形之間間隔的時(shí)間可能為，而 ，由波速公式，代入數(shù)據(jù)解得當(dāng)波沿x負(fù)方向傳播時(shí)，兩次波形之間間隔的時(shí)間可能為，而 ，由波速公式，代入數(shù)據(jù)解得答案：(20n+5) m / s或(20n+15) m / s（n=0，1，2，）錯(cuò)解警示：從圖上可以看出波長=4 m，而從兩波的波形圖可知：，所以T=0.8 s。由波速公式，代入數(shù)據(jù)解得：v=5 m / S。（1）在沒有分析出此波的傳播方向前，就認(rèn)定，是錯(cuò)誤的。 實(shí)際上，只有當(dāng)波向右（沿x正方向）傳播時(shí)，上述關(guān)系才可能成立。（2）沒有考慮到波的傳播過程的周期性。也就是說，不僅后的波形如虛線所示， ，后的波形均與虛線所示相同。7振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象的聯(lián)系與區(qū)別7如圖所示，甲為某一波動(dòng)在t=1.0 s時(shí)的圖象，乙圖為參與該波動(dòng)的P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象。（1）說出兩圖中AA的意義？（2）說出甲圖中OAB圖線的意義。（3）求波速。（4）在甲圖中畫出再經(jīng)3.5 s時(shí)的波形圖。（5）求接下來的3.5 s內(nèi)P質(zhì)點(diǎn)的路程s。解析：甲圖為1.0 s末的波動(dòng)圖象，乙為參與該波動(dòng)的眾多質(zhì)點(diǎn)中的P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，理解了這兩圖線間的聯(lián)系與區(qū)別，后面的問題就很好解決了。（1）甲圖AA表示A質(zhì)點(diǎn)的振幅或1.0 s時(shí)A質(zhì)點(diǎn)的位移，大小為0.2 m，方向?yàn)樨?fù)。乙圖中AA表示P質(zhì)點(diǎn)的振幅，也是P質(zhì)點(diǎn)在0.25 s時(shí)的位移，大小為0.2 m，方向?yàn)樨?fù)。（2）甲圖中OAB段圖象表示O到B間所有質(zhì)點(diǎn)在1.0 s時(shí)的位移，方向均為y軸負(fù)方向。（3）由甲圖得=4 m，由乙圖得周期T=1 s，所以波速。（4）用平移法：，所以只需將波形向x軸負(fù)方向平移即可。如圖丙。（5）因?yàn)?，所以路程s=2nA=270.2 m=2.8 m?？偨Y(jié)升華：解決兩種圖象結(jié)合的問題的基本思路：（1）首先識別哪一個(gè)是波動(dòng)圖象，哪一個(gè)是振動(dòng)圖象，兩者間的聯(lián)系紐帶是周期與振幅。（2）從振動(dòng)圖象中找出某一質(zhì)點(diǎn)在波動(dòng)圖象中的那一時(shí)刻的振動(dòng)方向，然后再確定波的傳播方向及其他的問題。8對干涉現(xiàn)象的理解8兩列振幅相同（振幅設(shè)為A）的波在相遇區(qū)域發(fā)生了穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，在其干涉圖中有A、B、C三點(diǎn)，如圖所示（實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷），下列說法正確的是（ ）AA點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，所以A點(diǎn)的位移不可能為零BB點(diǎn)始終處于平衡位置CC點(diǎn)的振幅為2AD從圖示開始經(jīng)時(shí)間，A點(diǎn)的位移為零答案：BD解析：A點(diǎn)是波峰與波峰的疊加，所以是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振幅為2A，位移范圍0s2A（s為質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻的位移），A錯(cuò)，B點(diǎn)是波峰與波谷的疊加，所以是振動(dòng)減弱點(diǎn)，又因?yàn)閮闪胁ǖ恼穹嗤?，所以B點(diǎn)的振幅為零，B對，C點(diǎn)不是振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)，也不是振動(dòng)減弱區(qū)，所以C點(diǎn)的振幅小于2A，C錯(cuò)，從圖示開始經(jīng)兩列波在A點(diǎn)的位移均為零，所以A點(diǎn)的合位移為零，D對，正確選項(xiàng)為B、D。9光的折射、全反射與色散綜合問題9如圖所示，一束截面為圓形（半徑 R）的平行復(fù)色光垂直射向一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕 S上形成一個(gè)圓形彩色亮區(qū)。已知玻璃半球的半徑為 R，屏幕 S至球心的距離為 D（D3R），不考慮光的干涉和衍射，試問： （1）在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色？（2）若玻璃半球?qū)Γ?）中色光的折射率為n，請你求出圓形亮區(qū)的最大半徑。解析：（1）紫色。（2）（2）如圖，紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線射在屏幕S上的點(diǎn)E到亮區(qū)中心G的距離r就是所求最大半徑。設(shè)紫光臨界角為C，由全反射的知識得 ，又， ， ， 所以有 ?？偨Y(jié)升華：明確折射率與光的顏色之間的關(guān)系，畫出臨界光路圖，明確幾何關(guān)系是解題關(guān)鍵。10折射定律的應(yīng)用10有一折射率為n，厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點(diǎn)光源S，從S發(fā)出的光線SA以角度入射到玻璃板上表面，經(jīng)玻璃板后從下表面射出，如圖所示，若沿此傳播的光，從光源到玻璃板上表面?zhèn)鞑r(shí)間與在玻璃板中傳播的時(shí)間相等，點(diǎn)光源S到玻璃上表面的垂直距離L應(yīng)是多少？ 解析：設(shè)光線在玻璃中的折射角為r，光線從S射到玻璃板上表面的傳播距離SA=L / cos，光線從S點(diǎn)射到A點(diǎn)所需的傳播時(shí)間，t1=SA / C=L / (Ccos)，式中C表示在空氣中的光速。光線在玻璃中傳播的距離AB=D / cos r，光在玻璃中的傳播速度v=c / n，光在玻璃中傳播的時(shí)間t2=AB / v=dn / (ccos r)。根據(jù)題意有 t1=t2L/ cos=nd / cos rcos r=ndcos / L。根據(jù)折射定律有 sin=nsin rsin r=sin/ n由以上兩式聯(lián)立解得：總結(jié)升華：對幾何光學(xué)方面的試題，應(yīng)用光路圖或有關(guān)幾何圖形進(jìn)行分析與公式配合將物理問題轉(zhuǎn)化為幾何問題，能夠做到直觀形象，易于發(fā)現(xiàn)隱含因素，有利于啟迪思維，理順?biāo)悸贰?1折射率測定11如何用直尺和盛水的廣口瓶測定水的折射率？ 如圖所示，在廣口瓶內(nèi)盛滿水，將直尺緊貼著廣口瓶的C點(diǎn)豎直插入瓶內(nèi)，這時(shí)在P點(diǎn)觀察將同時(shí)看到直尺在水中部分和露出部分在水中的像，讀出所看到的水下部分最低點(diǎn)的刻度S1，以及跟這個(gè)刻度重合的水上部分的刻度S2的像S2（即已知h1和h2），并量出廣口瓶的瓶口直徑為d，試寫出計(jì)算水的折射率n的表達(dá)式。解析：h1是S1在液體中的實(shí)際深度，h2是S1的像的深度，光路如圖所示，由圖知，由折射率的計(jì)算公式，水的折射率。答案：12光的折射、全反射、色散動(dòng)態(tài)分析12abc為全反射棱鏡，它的橫截面是等腰直角三角形，如圖甲所示，一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上發(fā)生全反射，若光線入射點(diǎn)O的位置保持不變，改變光線的入射方向（不考慮bc面反射的光線）A使入射光按圖中所示順時(shí)針方向繞O點(diǎn)逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，則紅光將首先射出B使入射光按圖中所示的順時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出ab面，則紫光將首先射出C使入射光按圖中所示的逆時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紅光將首先射出ab面D使入射光按圖中所示的逆時(shí)針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紫光將首先射出ab面解析：白光由從紅到紫七種色光組成，同一種介質(zhì)對它們的折射率，從紅光到紫光逐漸增大。在同一種介質(zhì)中產(chǎn)生全反射，它們的臨界角不同，由公式可知，n越小，C越大。紅光折射率最小，則臨界角最大。光垂直入射ac面，在ab面發(fā)生全反射，則臨界角C45，當(dāng)光順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)入射，其入射角C減小，如圖乙，首先小到紅光臨界角以下，紅光先射出ab面。當(dāng)光沿逆時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)入射，其入射角增大，如圖丙所示，不可能有光線在ab面上射出。答案：A13光的