2023版高三一輪總復(fù)習(xí)物理（新教材新高考）第13章第2節(jié)光的波動性電磁波相對論

1、 光的波動性電磁波相對論一、光的干涉、衍射和偏振1光的干涉(1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。(2)條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定。(3)雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：單色光照射時(shí)，形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時(shí)，中央為白色亮條紋，其余為彩色條紋。2光的衍射發(fā)生明顯衍射的條件：只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會明顯。3光的偏振(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個(gè)方向振動的光波的強(qiáng)度都相同。(2)偏振光：在垂直于光的傳播方向

2、的平面上，只沿著某個(gè)特定的方向振動的光。(3)偏振光的形成a讓自然光通過偏振片形成偏振光。b讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和折射，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。(4)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波。二、電磁波1麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。2電磁波(1)電磁場在空間由近及遠(yuǎn)的傳播，形成電磁波。(2)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波的傳播速度相同(都等于光速)。(3)不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小。(4)vf，f是電磁波的頻率。3電磁波的發(fā)射(1)發(fā)射

3、條件：開放電路和高頻振蕩信號，所以要對傳輸信號進(jìn)行調(diào)制(調(diào)幅或調(diào)頻)。(2)調(diào)制方式a調(diào)幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強(qiáng)弱而變。b調(diào)頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強(qiáng)弱而變。4無線電波的接收(1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率相等時(shí)，激起的振蕩電流最強(qiáng)，這就是電諧振現(xiàn)象。(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作調(diào)諧。(3)從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩中“檢”出調(diào)制信號的過程，叫作檢波。檢波是調(diào)制的逆過程，也叫作解調(diào)。5電磁波譜：按照電磁波的頻率或波長的大小順序把它們排列起來就是電磁波譜。按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線。三、相對論1狹義相對論的兩個(gè)

4、基本假設(shè)(1)狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的。(2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速和光源、觀測者間的相對運(yùn)動沒有關(guān)系。2質(zhì)速關(guān)系(1)物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而增大，物體以速度v運(yùn)動時(shí)的質(zhì)量m與靜止時(shí)的質(zhì)量m0之間有如下關(guān)系：meq f(m0,r(1blc(rc)(avs4alco1(f(v,c)eq sup12(2)。(2)物體運(yùn)動時(shí)的質(zhì)量總要大于靜止時(shí)的質(zhì)量m0。3質(zhì)能關(guān)系用m表示物體的質(zhì)量，E表示它具有的能量，則愛因斯坦質(zhì)能方程為：Emc2。一、易錯(cuò)易誤辨析(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)(1)只有橫波才能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象。

5、()(2)太陽光通過三棱鏡形成彩色光譜，這是光的干涉的結(jié)果。()(3)光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象。()(4)光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光從紅光改為紫光，則相鄰亮條紋間距一定變小。()(5)均勻變化的磁場產(chǎn)生均勻變化的電場，電場向外傳播便形成了電磁波。()(6)在真空中傳播的電磁波，當(dāng)它的頻率增加時(shí)，它的傳播速度不變，波長變短。()二、教材習(xí)題衍生1(人教版選擇性必修第一冊P94T4改編)劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示。甲乙現(xiàn)

6、若在圖甲的裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋()A變疏 B變密 C不變 D消失A如圖所示，若抽去一張紙片，則三角截面空氣層的傾角變小，則干涉條紋變疏，A正確。2(人教版選擇性必修第一冊P100“科學(xué)漫步”改編)如圖，A、B兩圖是由單色光分別入射到A圓孔和B圓孔形成的圖像，由兩圖可以得出()ABAA圖是衍射圖像，A孔直徑小于B孔直徑BA圖是干涉圖像，A孔直徑大于B孔直徑CB圖是衍射圖像，A孔直徑小于B孔直徑DB圖是干涉圖像，A孔直徑大于B孔直徑A干涉出現(xiàn)的明暗相間條紋寬度是均勻的，而A圖中出現(xiàn)明暗相間，間隔不均勻的條紋，所以A圖為衍射圖樣，小孔越小，

7、衍射越明顯；B圖是光沿直線傳播的圖樣，所以A孔直徑小于B孔直徑，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 光的干涉1雙縫干涉(1)光能夠發(fā)生干涉的條件：兩光的頻率相同，振動步調(diào)相同。(2)明暗條紋的判斷方法：如圖所示，光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P點(diǎn)的路程差為rr2r1。當(dāng)rk(k0,1,2)時(shí)，光屏上P處出現(xiàn)明條紋。當(dāng)r(2k1)eq f(,2)(k0,1,2)時(shí)，光屏上P處出現(xiàn)暗條紋。(3)用白光照射雙縫時(shí)，形成的干涉條紋的特點(diǎn)：中央為白色條紋，兩側(cè)為彩色條紋。(4)雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩個(gè)相鄰亮條紋或相鄰暗條紋間距離與波長成正比，即xeq f(l,d)。2薄膜干涉(1)形成原因：如圖所示，豎直

8、的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上時(shí)，在膜的前表面AA和后表面BB分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。(2)明暗條紋的判斷方法：兩個(gè)表面反射回來的兩列光波的路程差r，等于薄膜厚度的2倍。在P1、P2處，rn(n1,2,3)，薄膜上出現(xiàn)明條紋。在Q處，r(2n1)eq f(,2)(n0,1,2,3)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。(3)條紋特點(diǎn)：單色光：明暗相間的水平條紋；白光：彩色水平條紋。(4)薄膜干涉的應(yīng)用。干涉法檢查平面：如圖所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢平面是平整光滑的，我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢查平面不

9、平整，則干涉條紋發(fā)生彎曲。被檢查平面典例(2020山東卷)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的截面圖如圖所示。光源S到S1、S2的距離相等，O點(diǎn)為S1、S2連線中垂線與光屏的交點(diǎn)。光源S發(fā)出的波長為的光，經(jīng)S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點(diǎn)，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點(diǎn)，由S1到O點(diǎn)與由S2到O點(diǎn)，光傳播的時(shí)間差為t。玻璃片厚度為10，玻璃對該波長光的折射率為1.5，空氣中光速為c，不計(jì)光在玻璃片內(nèi)的反射。以下判斷正確的是()Ateq f(5,c) Bteq f(15,2c) Cteq f(10,c) Dteq f(15,c)A波長為的光在玻璃片中的傳播速度veq f(c,n)，通過10的距離，光傳播的時(shí)間差te

10、q f(10n,c)eq f(10,c)eq f(5,c)，選項(xiàng)A正確。跟進(jìn)訓(xùn)練1(雙縫干涉中亮、暗條紋的判斷)如圖所示，用頻率為f的單色光(激光)垂直照射雙縫，在光屏的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，已知光速為c，則P到雙縫S1、S2的距離之差|r1r2|應(yīng)為()Aeq f(c,2f) Beq f(3c,2f) Ceq f(3c,f) Deq f(5c,2f)D在P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，說明S1、S2到P點(diǎn)距離之差為eq f(,2)(2n1)eq f(5,2)，而eq f(c,f)，所以|r1r2|eq f(5,2)eq f(5c,2f)，因此D是正確的。2(多選)(薄膜干涉) (2021浙江6月選考)

11、肥皂膜的干涉條紋如圖所示，條紋間距上面寬、下面窄。下列說法正確的是()A過肥皂膜最高和最低點(diǎn)的截面一定不是梯形B肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋C肥皂膜從形成到破裂，條紋的寬度和間距不會發(fā)生變化D將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動90，條紋也會跟著轉(zhuǎn)動90AB由于表面張力的作用，過肥皂膜最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的截面會有凹或者凸現(xiàn)象，A項(xiàng)正確；薄膜前后兩個(gè)表面的反射光頻率相同，發(fā)生了干涉現(xiàn)象，形成干涉條紋，B項(xiàng)正確；從形成到破裂，由于重力的影響，肥皂膜會上薄下厚，且厚度會改變，故條紋會改變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于重力作用，當(dāng)把柄向上轉(zhuǎn)動90時(shí)，條紋不會隨之轉(zhuǎn)動，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 光的衍射及偏振現(xiàn)象1三種不

12、同的衍射現(xiàn)象的特點(diǎn)(1)單縫衍射圖樣的四個(gè)特點(diǎn)：中央條紋亮而寬；兩側(cè)亮條紋具有對稱性，亮條紋寬度逐漸變窄，亮度逐漸減弱；波長一定時(shí)，單縫窄的中央條紋寬，條紋間距大，單縫不變時(shí)，光波波長大的中央條紋寬，條紋間距大；白光的單縫衍射條紋中央為白色亮條紋，兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，靠近白色亮條紋的內(nèi)側(cè)為紫色。(2)圓孔衍射圖樣的兩個(gè)特點(diǎn)：單色光的圓孔衍射圖樣中央亮圓的亮度大，外面是明暗相間的不等距的圓環(huán)。越向外，圓環(huán)亮度越低。白光的圓孔衍射圖樣中央亮圓為白色，周圍是彩色圓環(huán)。(3)泊松亮斑圖樣的特點(diǎn)：圓形陰影中心有一亮斑，圓形陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。與小孔衍射圖樣

13、有明顯區(qū)別。2光的偏振(1)自然光與偏振光的比較：自然光偏振光成因從光源(如太陽、電燈等)直接發(fā)出的光自然光通過偏振片后就變成了偏振光，反射光、折射光均為偏振光振動方向在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，沿著各個(gè)方向振動在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，有且只有一個(gè)振動方向經(jīng)偏振片后現(xiàn)象比較如圖所示，通過偏振片后，自然光就變成了偏振光，轉(zhuǎn)動偏振片，偏振光的亮度不變，但偏振方向隨之變化如圖所示，偏振光經(jīng)偏振片后，若偏振方向與透振方向平行，屏亮；若垂直，則屏暗；若介于兩者之間，則屏上亮度介于兩者之間并隨偏振方向與透振方向夾角的增大而變暗(2)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光

14、等。題組突破1(光的衍射)如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)。在下面的4幅圖中(從左往右排列)，亮條紋的顏色依次是()圖1圖2圖3圖4A紅黃藍(lán)紫 B紅紫藍(lán)黃 C藍(lán)紫紅黃 D藍(lán)黃紅紫B雙縫干涉條紋是等間距的，而單縫衍射條紋除中央亮條紋最寬、最亮之外，兩側(cè)條紋亮度、寬度都逐漸減小，因此圖1、3為雙縫干涉條紋，圖2、4為單縫衍射條紋。雙縫干涉條紋的寬度(即相鄰亮、暗條紋間距)xeq f(l,d)，紅光波長大于藍(lán)光波長，則紅光干涉條紋間距大于藍(lán)光干涉條紋間距，即1、3分別對應(yīng)于紅光和藍(lán)

15、光。而在單縫衍射中，當(dāng)單縫寬度一定時(shí)，波長越長，衍射越明顯，即中央條紋越寬越亮，2、4分別對應(yīng)于紫光和黃光。綜上所述，1、2、3、4四幅圖中亮條紋的顏色依次是：紅、紫、藍(lán)、黃，B項(xiàng)正確。2(多選)(光的偏振)奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個(gè)重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量。偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，這一角度稱為“旋光度”，的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將的測量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測樣品的含糖量。如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測樣品P置于A、B之間。以下說法中正確的是()

16、自然光源偏振片 被測樣品 偏振片A到達(dá)O處光的強(qiáng)度會明顯減弱B到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會明顯減弱C將偏振片B轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最大，偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于D將偏振片A轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最大，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于ACD因?yàn)锳、B的透振方向一致，故A、B間不放糖溶液時(shí)，自然光通過偏振片A后變成偏振光，通過B后到O處。當(dāng)在A、B間加上糖溶液時(shí)，由于糖溶液的旋光作用，使通過A的偏振光的振動方向轉(zhuǎn)動了一定角度，使通過B到達(dá)O處的光的強(qiáng)度不是最大，但當(dāng)B轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，恰好使透振方向與經(jīng)過糖溶液后的偏振光的振動方向一致時(shí)，O處光強(qiáng)又為最強(qiáng)，故B的旋轉(zhuǎn)角度即糖溶液的旋光度。若偏振片B不動而將A

17、旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，再經(jīng)糖溶液旋光后光的振動方向恰與B的透振方向一致，則A轉(zhuǎn)過的角度也為，故A、C、D三項(xiàng)正確。 電磁振蕩電磁波相對論1對麥克斯韋電磁場理論的理解2電磁波的四大特點(diǎn)(1)電磁波是橫波，在空間傳播不需要介質(zhì)。(2)在真空中電磁波的傳播速度為3108 m(3)vf對電磁波同樣適用。(4)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象。3電磁波譜的特性及應(yīng)用電磁波譜特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波容易發(fā)生衍射通信和廣播紅外線熱效應(yīng)紅外線遙感可見光引起視覺照明等紫外線熒光效應(yīng)，能殺菌滅菌消毒、防偽X射線穿透能力強(qiáng)醫(yī)用透視、安檢射線穿透能力很強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療4狹義相對論(1)狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè)狹義

18、相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的。光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速與光源、觀測者間的相對運(yùn)動沒有關(guān)系。(2)狹義相對論的質(zhì)能關(guān)系用m表示物體的質(zhì)量，E表示它具有的能量，則愛因斯坦質(zhì)能方程為：Emc2。(3)狹義相對論的三個(gè)有用的結(jié)論：運(yùn)動的時(shí)鐘變慢了。運(yùn)動的尺子長度縮短了。運(yùn)動的物體質(zhì)量增大了。題組突破1(電磁振蕩)近場通信是一種短距高頻的無線電技術(shù)，其主要結(jié)構(gòu)就是線圈和電容器組成的類似LC振蕩電路的并聯(lián)諧振電路，其終端有主動、被動和雙向三種模式，最常見的被動模式廣泛應(yīng)用于公交卡、門禁卡、校園一卡通等，刷卡時(shí)，電路發(fā)生電諧振，給電容器充電，達(dá)到一定電壓后，在讀卡設(shè)備發(fā)出的射頻場中響應(yīng)，被讀或?qū)懭胄畔?。下列說法正確的是()ALC電路的電容器在充電時(shí)，電流增大B如果增大LC電路中電容器兩極板間距離，振蕩周期將增大CLC電路中，電容器充電時(shí)，線圈中自感電動勢增大D電磁波發(fā)射時(shí)，使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫電諧振CLC電路的電容器在充電時(shí)，電流減小，故A錯(cuò)誤；