機械波、光、電磁波、相對論總結(jié)材料與測試

1、機械波、光、電磁波、相對論總結(jié)與測試機械振動和機械波運動特點往復(fù)性祁周期性 機械振動;產(chǎn)生條件：存在回復(fù)力作用.阻力尺夠小描述物理量：抿幅3）、周期（.1）.頻率（ 動力學特征：回復(fù)力2一抵或加速度 = -m機 械 振 動 和 機 械運動學特征：匸一圖象，正弦（或余弦）曲線盂二/亂血（血+州）'潮畐振酊阻尼振動制畐掠動一一無阻尼振動自由振動 叔固有頻率振動策動力：周期性變化的蟲卜力 受迫振動+特點：丁巧純按振帽分簡諸振動旨色壷特征；機械能守恒 振動的分類彳彈餐振子，各丈I學周期性變化規(guī)律I典型模型單擺的周期公式：T =和用早擺周期公式測重力加遠度（產(chǎn)生條杵；液源、購質(zhì)運動本質(zhì)波偉輸機械

2、振珀、機械能.傳播信息機械痢物理量E周期d頻率波長（人人渡遠3）, V=AJ = - 描述彳上L圈聚廠耳圖分類橫波、縱波（主要硏究橫波）士菇j(luò)聲速；聲渡的謹度屮了鼻 由介質(zhì)決定 円跌反*h干涉、苗射、共咚）、多晉勒啟應(yīng)幾何光學及光的波動性井曲応自定律（光線位貫、Z亢的反射平面袋及其成傢規(guī)律定律（光線位冒ra=Einf / sin r）光的折射§Kwj光全反射I臨界角XI光的色做折射率與光的頻率育關(guān)光的干涉；職縫干涉，薄膜干涉，激光干涉 光的爸射單縫衍射，鬲孔衍射，團屏術(shù)射 '光的波動性光的偏振：由偏振片和反射光獲得偏扳光電施渡艮光的電磁說；麥克斯葦電施理論及預(yù)言電磁振蕩，電磁

3、波的友射與接收，電磁波譜相對論重點難點聚焦1 .簡諧運動的振動圖象x=x （t）=Asi n （3t+機）是簡諧運動的運動學方程，其中包含著幾乎全部的運動信息，對這些信息的理解，挖掘和運用是學習和考察的重點內(nèi)容。2 .彈簧振子和單擺的簡諧運動，是兩個理想化模型，這兩個模型共同體現(xiàn)了簡諧運動的重要特點，如對稱性，等時性，周期性，有界性，機械能守恒等，對這些重要特點的理解 非常有助于對實際問題的理解和解決。3 受迫振動發(fā)生的條件、特點，共振現(xiàn)象和發(fā)生共振現(xiàn)象的條件是機械振動中的一個 與實際問題密切結(jié)合的知識點，應(yīng)加深對它的理解和運用。4 機械波的形成過程：研究機械波的形成過程，對于理解機械波的傳播

4、一一傳播振動 形式，攜帶信息，傳播能量以及機械波時空周期性都有很大的幫助，是學習的重點和難點， 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用，如v=f入。6 根據(jù)波形圖所提供的信息進行計算是學習的重點，難點和高考的熱點。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。&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)象的理解和計算是幾 何光學的重點也是高考的熱點內(nèi)容。9 光學元件的特點：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習幾何光學基本內(nèi)容。10 雙縫干涉

5、現(xiàn)象中，對明、暗條紋出現(xiàn)的原因、條件、條紋間距 用，對薄膜干涉的理解和實際應(yīng)用，是學習光的波動性的重點和難點。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 相對論的兩個基本假設(shè)，相對論的幾個結(jié)論如同時性的相對性，時間和長度的相對性、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。知識要點回扣1 利用簡諧運動的圖象分析簡諧運動簡諧運動的圖象能夠反映簡諧運動的規(guī)律，因此將簡諧運動的圖象跟具體的運動過程聯(lián)系起來是討論簡諧運動的一種好方法。由圖象可以知道振動的周期，可以讀出不同時刻的位移；根據(jù)

6、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)點動能和勢能的變化情況。2 簡諧運動的特點(1) 周期性一一簡諧運動的物體經(jīng)過一個周期或n個周期后，能回得到原來的狀態(tài)， 因此，在處理實際問題中，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) 對稱性簡諧運動的物體具有對平衡位置的對稱性。例如，在平衡位置兩側(cè)對稱點的位移大小、 速度大小、加速度大小都分別相等； 振動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，彈簧

7、處于自然狀態(tài)，小 球發(fā)生位移x時，彈簧的彈力提供回復(fù)力 F= x。彈簧振子不但可以橫向振動， 也可以豎直振動，并且振動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過程中各個物理量發(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)物理學科內(nèi)的綜合。 解答過程需要考慮動力學、運動學、能量轉(zhuǎn)化與守恒及電磁學的有關(guān)規(guī)律。4 .單擺T=2兀 £(1 )單擺是一種理想的物理模型，在滿足擺角aV10。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

8、，在相等時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)。在有些振動中"不一定是繩長，g也不一定為9.8 m / s 2,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)的運動狀態(tài)(如：加速上升和勻速上升的升降機內(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擺線的張力與擺球質(zhì)量的比值。T=2tv 卜(2 )由于單擺的周期公式V- , g為等效加速度，與其位置、所處系統(tǒng)運動狀態(tài)及物理環(huán)境等有關(guān)。又因單擺擺動的振幅、

9、擺角、振動的最大速度等是相互聯(lián)系的，因此單擺易與數(shù)學、力學中的萬有引力定律及電磁學等構(gòu)成綜合性問題。解答的關(guān)鍵是：找準綜合點，正確運用規(guī)律。(3 )利用單擺的周期公式測定重力加速度g。T= -由得重力加速度 細長而不可伸長的繩拴一個小鐵球，構(gòu)成一個單擺。7 = 用秒表測30次全振動所用時間t，求出周期 一。 用帶有mm刻度的米尺測量懸點到球心的距離；，或者測量懸線的長度和擺球的直徑 由公式計算或做出 T2 圖象求g。5 .振動中的能量轉(zhuǎn)化簡諧運動中機械能守恒，系統(tǒng)動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，平衡位置動能最大；位移最大時，勢能最大。判斷動、勢能變化的趨勢是：位移x變化t勢能Ep變化一動能Ek變化。受迫振

10、動中不斷有外界供給能量，其總的機械能是變化的。 發(fā)生共振時，驅(qū)動力做功供給系統(tǒng)的機械能與振動系統(tǒng)消耗的機械能達到“供求”平衡時，系統(tǒng)的機械能不再變化，振幅達到最大。系統(tǒng)受迫振動發(fā)生共振的條件是驅(qū)動力的頻率等于固有頻率。6 .機械波多解問題(1 )波動圖象的多解涉及： 波的空間周期性； 波的時間的周期性； 波的雙向性； 介質(zhì)中兩質(zhì)點間距離與波長關(guān)系未定; 介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向未定。（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)倍的多個質(zhì)點振動情況完全相同。（3）波的時間的周期性在x軸上同一個給定的質(zhì)點， 在t+nT時刻的振動情況與它在 t時刻的振動情況（位移、 速度、加速度等）相同。因

11、此，在t時刻的波形，在t+ nT時刻會多次重復(fù)出現(xiàn)。這就是機械波的時間的周期性。波的時間的周期性，表明波在傳播過程中，經(jīng)過整數(shù)倍周期時，其波的圖象相同。（4）波的雙向性（5）介質(zhì)中兩質(zhì)點間的距離與波長關(guān)系未定在波的傳播方向上， 如果兩個質(zhì)點間的距離不確定，就會形成多解，學生若不能聯(lián)想到所有可能情況，易出現(xiàn)漏解。（6）介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向未定在波的傳播過程中， 質(zhì)點振動方向與傳播方向聯(lián)系，若某一質(zhì)點振動方向未確定，則波的傳播方向有兩種，這樣形成多解。波的對稱性：波源的振動帶動它左、右相鄰介質(zhì)點的振動，波要向左、右兩方向傳播。 對稱性是指波在介質(zhì)中左、右同時傳播時，關(guān)于波源對稱的左、右兩質(zhì)點振動情

12、況完全相。分析多解問題要細心，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， 每個質(zhì)點都將參與兩列波引起的振動，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動狀態(tài)。波在相遇區(qū)域里，互不干擾，有獨立性。(2 )波的干涉 條件：頻率相同的兩列同性質(zhì)的波相遇。 現(xiàn)象：某些地方的振動加強， 某些地方的振動減弱， 并且加強和減弱的區(qū)域間隔出現(xiàn)， 加強的地方始終加強，減弱的地方始終減弱，形成的圖樣是穩(wěn)定的干涉圖樣。a .加強點、減弱點的位移與振幅。加強處和減弱處的振幅是兩列波引起的振幅的矢量和，質(zhì)點的位移都隨

13、時間變化，各質(zhì)點仍圍繞平衡位置振動，與振源振動周期相同。振動加強點的位移變化范圍：一|Ai+A2|Ai+A 2|振動減弱點位移變化范圍：一 |Ai A2|Ai A2|b 干涉是波特有的現(xiàn)象。c.加強點、減弱點的判斷。波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇處一定是加強的，并且用一條直線將以上加強點連接 起來，這條直線上的點都是加強的； 而波峰與波谷相遇處一定減弱， 把減弱點用直線連接起 來，直線上的點都是減弱的。 加強點與減弱點之間各質(zhì)點的振幅介于加強點與減弱點振幅之間。當兩相干波源振動步調(diào)相同時，到兩波源的路程差s為半波長偶數(shù)倍處是加強區(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，

14、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)點振動方向的方法A； <I 4丿方法一：微平移法（波形移動法）作出經(jīng)微小時間1 '后的波形，就知道了各質(zhì)點經(jīng)過厶 t時間達到的位置，運動方向就知道了。方法二：同側(cè)法所謂同側(cè)法，就是質(zhì)點的振動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，圖象上的其他點都可以使用這種方法判斷振動方向（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步調(diào)相同，當兩波源到某處的路程差是波長的整數(shù)倍， 則該處質(zhì)點 為振動加強點，當路程差是半波長的奇數(shù)倍， 則該處質(zhì)點為振動減弱點， 所以兩波源連線的 中垂線所在的區(qū)域一定

15、是振動加強區(qū)。無論是加強區(qū)，還是減弱區(qū)，各質(zhì)點的振動周期與波源的周期相同，各質(zhì)點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=3.0 X108 m / s ,在其它介質(zhì)匚v =中光的傳播速度為、，式中n為介質(zhì)的折射率，故 v v c。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

16、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：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，該點即為物點的像點。方法二：根據(jù)平面鏡成像特點作圖：先根據(jù)成像的對稱性作出物點的像點，然后作出物 點射到平面鏡上的任意兩條光線，最后將像點與兩入射光線在平面鏡上的入射點分別用直線連接，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:注意：實際光線用實線畫出并帶箭頭,作

17、圖準確，迅速方便。不管利用哪種方法作圖都應(yīng)實際光線的反向延長線用虛線表示；至少要畫兩條光線，因為至少要有兩條光線，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，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sm;=«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sim衛(wèi)=示為

18、 ：亠-。實驗和研究證明，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，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，當入射角增大到某一角度，使折射角達到90。時，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)進入光疏介質(zhì)；入射角大于或等于臨界角。jin C = _臨界角：折射角等于 90。時的入射角，某種介質(zhì)的臨界角用一計算。（4

19、）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、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sin ? gsin f v(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

20、光從折射率為ni的介質(zhì)1射入折射率為n2的介質(zhì)2中時，其入射角sin i 齣 v,場 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："廣J- J 所謂光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)是相對而言的，當先從介質(zhì)1射入介質(zhì)2，發(fā)生全反射的條c = arcam 件是：a: n1 >n2； b :入射角大于或等于臨界角，臨界角的表達式為。(2 )用折射定律分析光的色散現(xiàn)象分析、計算時，要掌握好 n的應(yīng)用及有關(guān)數(shù)學知識，著重理解兩點：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，就能準確而迅速地判斷有關(guān)色光在介質(zhì)中的傳播速度、

21、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，應(yīng)根據(jù)題意分析光路，即入射點、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動學問題光之所以發(fā)生折射，是因為在兩種介質(zhì)中的速度不同，而光的傳播總是使光在某兩點間傳播的時間最短，這就是折射定律的原理，可應(yīng)用于運動學中。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， 某些區(qū)域的光被減

22、弱， 且加強區(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。當這兩列光波到達某點的路程差為半波長的偶數(shù)倍時，即3= ±k入，該處的光相互加強,出現(xiàn)亮條紋。占二±(2上+1)學當兩列波到達某點的路程差為半波長的奇數(shù)倍時，即1 ,該點的光相互抵消，出現(xiàn)暗條紋。2 =： 4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。用單色光做實驗，則光屏上出現(xiàn)亮暗相同的條紋。若用白光做實驗， 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

23、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，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，當膜的厚度為光波在膜中波長的倍時，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度。(4 )波的波長、波速和頻率的關(guān)系：v=入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

24、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為光是電磁波，赫茲實驗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、丫射線，且它們之間沒有明顯的界線,相互交叉。(3)不同電磁波產(chǎn)生的機理不同無線電波由振蕩電路中自由電子作周期性運動產(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；丫射線由原子核受激后產(chǎn)生。(4 )不同電磁波的作

25、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)。 可見光引起視覺反應(yīng)。紫外線有顯著的化學作用。X射線穿透能力強。丫射線具有極強的穿透能力。16 .波的偏振現(xiàn)象(1)橫波與縱波橫波的振動矢量垂直于波的傳播方向振動時，偏于某個特定方向的現(xiàn)象。 縱波只能沿著波的傳播方向振動，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，所以直接觀察時不能發(fā)現(xiàn)光強偏于一定方向。這種沿著各個方向振動的光波的強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矢量只沿著一個方向振動，這種光叫偏振光。17 .激光與自然光的

26、區(qū)別(1 )激光與自然光比較，具有以下幾個重要特點： 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驗?zāi)康?1) 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。實驗原理實驗時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)，讓雙縫對準光源且雙縫平行于燈絲， 這樣通過雙縫的為單色

27、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、單色光寸 d AxA =的波長入之間滿足，可以求出入。可以讓學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。實驗器材雙縫干涉儀、米尺、測量頭。實驗步驟(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

28、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)A =紋間的距離 X,則/ 計算單色光的波長。為了減小誤差，可測出 n條亮(暗)紋Ax =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(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

29、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，用測量頭測出n條亮(暗)紋間的距離 a，求出相鄰的兩條明aAx = 一-(暗)紋間的距離-：-O規(guī)律方法整合1 .對振動圖象的理解1 圖甲是演示簡諧運動圖象的裝置，當盛沙漏斗下面的薄木板 N被勻速地拉出時， 擺動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間變化的關(guān)系，板上的直線 00 i代表時間軸。圖乙是兩個擺中的沙在各自木板上形成的曲線，若板Ni和板N2的速度vi和V2的關(guān)系為V2=2v i,則板Ni、N2上曲線所代表的振動的周期 Ti和T2的關(guān)系為()A. T2=TiB. T2=2T iC. T

30、2=4T 1答案：D解析：設(shè) ON i=ON 2=s ,又知 V2=2v i,得 Ti =4T 2?？偨Y(jié)升華：深刻理解振動圖象的物理意義。理解振動圖象中包含的信息。2 .對簡諧運動的周期性和對稱性的理解2 . 一彈簧振子做簡諧運動，周期為 T （）A .若t時刻和（t+ At）時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TB. 若t時刻和（t+ At）時刻振子運動速度大小相等、方向相反，則A t 一定等于二的 整數(shù)倍C. 若At=T，則在t時刻和（t+ At）時刻振子運動的加速度一定相等.TAr 二D .若 -，則在t時刻和（t+ At）時刻彈簧的長度一定相等答案：C解析：圖為在C

31、B間振動的彈簧振子的示意圖。對選項A，只能說明這兩時刻振子位于同一位置，設(shè)為P,并未說明這兩個時刻振子的運動方向是否相同，At可以是振子由P向B再回到P的時間，故認為A t 一定等于T的整數(shù)倍是錯誤的。對選項B，振子兩次到P位置時可以速度大小相等， 方向相反，但At并不肯定等于2的 整數(shù)倍。選項B也是錯誤的。在相隔一個周期 T的兩個時刻，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 C是正確的。相隔2的兩個時刻，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D是錯誤的?？偨Y(jié)升華： 振子振動過程

32、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個周期振動狀態(tài)復(fù)原。3 對振動過程的理解3 .如圖所示，一個做簡諧運動的彈簧振子，周期為T,振幅為A，設(shè)振子第一次從平衡位置運動到】處所經(jīng)最短時間為 ti，第一次從最大正位移處運動到】所經(jīng)最短時間為t2，關(guān)于ti與t2，以下說法正確的是（）A. ti=t 2B. 11vt2C. tl> t2D. 無法判斷解析：用圖象法，畫出X t圖象，從圖象上，我們可很直觀看出tl v t2，因而正確選項為B。答案：B錯解警示：X 錯解一：因為周期為 T,那么從平衡位置到】處，正好是振幅的一半，所以時間應(yīng)TTf 二 為 2，

33、同理，】，所以選A。AX 二錯解二：振子從平衡位置向1處移動，因為回復(fù)力小，所以加速度也小，而從最A(yù)大位移處（即x=A ）向二處移動時，回復(fù)力大，加速度也大，因而時間短，所以ti >t2，應(yīng)選Co錯解三：因為這是一個變加速運動問題，不能用勻速運動或勻變速運動規(guī)律求解，因而無法判斷ti和t2的大小關(guān)系，所以選 D o選A項的同學是用勻速運動規(guī)律去解，而選C項的同學亂用勻變速運動規(guī)律去解，因而錯了。事實上，簡諧運動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.某同學業(yè)余時間在家里想根據(jù)用單擺測重力加速度的方法，測量當?shù)氐闹亓铀俣?。他在家中找了一根長度為

34、1.2 m左右的細線，有一個可作停表用的電子表和一把學生用的毫米刻度尺（無法一次直接測量出擺長）。由于沒有擺球，他就找了一個螺絲帽代替，他先用細線和螺絲帽組成一個單擺，用電子表根據(jù)多次測量求平衡值的方法測出振動周期為Ti。然后將細線縮短，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)出該同學測量當?shù)刂亓铀俣鹊谋磉_式。思路點撥：由單擺周期公式列出不冋擺長時的表達式，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5.A.B.C.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

35、，無需從懸點量到物體的重心，是技巧之一。5 波的傳播方向和振動方向的關(guān)系簡諧橫波在某時刻的波形圖象如圖甲所示，由此圖可知（）若質(zhì)點a向下運動，則波是從左向右傳播的 若質(zhì)點b向上運動，則波是從左向右傳播的 若波從右向左傳播，則質(zhì)點 c向下運動D .若波從右向左傳播，則質(zhì)點d向上運動答案：BD解析：用“波形移動”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)點從原來的實線的位置沿y軸方向運動到虛線的位置，即a質(zhì)點向上運動,b質(zhì)點也向上運動，由此可知選項B中B是正確的。類似地可以判定選項總結(jié)升華：波形微小平移法很直觀地將質(zhì)點的振

36、動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0.2 s后它的波形圖線。6 .如圖中實線是一列簡諧波在某一時刻的波形圖線。虛線是這列波可能的傳播速度是解析：從圖上可以看出入=4 m 。-T 1-T 2-T當波沿x正方向傳播時，兩次波形之間間隔的時間可能為 -,-,，,牡+ 1 丁40.2s4x0.2硼十1/Av =由波速公式-,代入數(shù)據(jù)解得p= 4" +1 ni / £ = (20m+5) m / s (?= 0,1,2,- )+37 = 0 2s3宀九1-T 2-7- ?當波沿x負方向傳播時，兩次波形之間間隔的時間可能為A

37、V =由波速公式-,代入數(shù)據(jù)解得4丹十3f20吃 +15) m / sm I s0.2答案：(20n+5) m / s或(20n+15) m / s(n=0 , 1 , 2，)錯解警示：從圖上可以看出波長入=4 m，而從兩波的波形圖可知：£= 0.2s=-74 ，所以 T=0.8 s。入V=:由波速公式-，代入數(shù)據(jù)解得：v=5 m / S 。-T = O.2s(1)在沒有分析出此波的傳播方向前，就認定 二，是錯誤的。實際上，只有當波向右(沿x正方向)傳播時，上述關(guān)系才可能成立。-T" 后的波形如虛(2)沒有考慮到波的傳播過程的周期性。也就是說，不僅 線所示，1 丄丁 2-7

38、4,°,后的波形均與虛線所示相同。7 振動圖象和波動圖象的聯(lián)系與區(qū)別7 .如圖所示，甲為某一波動在t=1.0 s時的圖象，乙圖為參與該波動的P質(zhì)點的振動圖象。(1) 說出兩圖中AA /的意義？(2) 說出甲圖中 OA / B圖線的意義。(3 )求波速。(4) 在甲圖中畫出再經(jīng) 3.5 s時的波形圖。(5) 求接下來的3.5 s內(nèi)P質(zhì)點的路程s。解析：甲圖為1.0 s末的波動圖象，乙為參與該波動的眾多質(zhì)點中的P質(zhì)點的振動圖象，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)點的振幅或1.0 s時A質(zhì)點的位移，大小為 0.2 m，方向為 負。乙圖中AA

39、/表示P質(zhì)點的振幅，也是 P質(zhì)點在0.25 s時的位移，大小為 0.2 m，方向 為負。(2) 甲圖中OA / B段圖象表示O到B間所有質(zhì)點在1.0 s時的位移，方向均為 y軸 負方向。(3)由甲圖得入=4 m，由乙圖得周期 T=1 s，所以波速= v Az =14in 二弓+ 爲(4)用平移法：1，所以只需將波形向x軸負方向平移即可。如圖丙。A2 3 5（5）因為 二，所以路程 s=2nA=2 X7 X0.2 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）首先識別哪一個是波動圖象，哪一個是振動圖象，兩者間的聯(lián)系紐帶是周期與振 幅。（2 ）從振動圖象中找出某一質(zhì)點在波動圖

40、象中的那一時刻的振動方向，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，如圖所示（實線表示波峰，虛線表示波谷） 正確的是（）A. A點為振動加強點，所以 A點的位移不可能為零B. B點始終處于平衡位置C. C點的振幅為2ATD 從圖示開始經(jīng) -時間，A點的位移為零答案：BD解析：A點是波峰與波峰的疊加，所以是振動加強點，振幅為2A，位移范圍0 WSW2A（s為質(zhì)點某時刻的位移），A錯，B點是波峰與波谷的疊加， 所以是振動減弱點， 又因為兩 列波的振幅相同，所以 B點的振幅為零，B對，

41、C點不是振動加強區(qū)，也不是振動減弱區(qū)，T所以C點的振幅小于2A , C錯，從圖示開始經(jīng) -兩列波在A點的位移均為零，所以 A點的合位移為零，D對，正確選項為 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 ( D > 3R),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)?1)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)如圖，紫光剛要發(fā)生全反

42、射時的臨界光線射在屏幕S上的點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1D= RcosC =BF - AB-XC -GE _ QFsinC = - AB = .RnC = n 又起所以有r = GE=AB = £)-l-o總結(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光源S,從S發(fā)出的光線SA以角度B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間與在玻璃板中傳播的時間相等，點光源S

43、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 B,光線從S點射到A點所需的傳播時間，ti=SA / C=L / (C cos B),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間 t2=AB / v=dn / (ccos r)。根據(jù)題意有ti=t2'L/ cos B=n d / cos r cos r=ndcos 0 / L。根據(jù)折射定律有sin 0=nsin rsin r=sin 0/ nL-d cos Bf由

44、以上兩式聯(lián)立解得：總結(jié)升華：對幾何光學方面的試題，應(yīng)用光路圖或有關(guān)幾何圖形進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 思路。11 .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點豎直插入瓶內(nèi)，這時在 P點觀察將同時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的刻度S1，以及跟這個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，試寫出計算水的折射率 n的表達式。解析：h 1是S1在液體中的實際深度，h2是S1

45、的像的深度，光路如圖所示，12 .光的折射、全反射、色散動態(tài)分析12 . abc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0的位置保 持不變，改變光線的入射方向（不考慮be面反射的光線）A使入射光按圖中所示順時針方向繞0點逐漸偏轉(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針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，如果有色光射出 先射出C. 使入射光按圖中所示的逆時針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紅光將首先射出D 使入射光按圖中所示的逆時針方向逐漸偏轉(zhuǎn)，紫光將首先射出stn C =-增大。在冋一種介質(zhì)中產(chǎn)生全反射，它們的臨界角不冋，由公式丹可知，n越小,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,從紅光到紫光逐漸紅光折射率最小，則臨界角最大。光垂直入射ae面，在ab面發(fā)生全反射,則臨