2014屆高三物理光的波動性電磁波相對論教學(xué)一體練精

七彩教育網(wǎng)七彩教育網(wǎng)免費(fèi)提供Word版教學(xué)資源七彩教育網(wǎng)全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費(fèi)下載七彩教育網(wǎng)全國最新初中、高中試卷、課件、教案等教學(xué)資源免費(fèi)下載光的波動性電磁波相對論光的干涉1.條件兩列光的頻率相同，相位和振動情況都完全相同的光相遇.2.典型的干涉實(shí)驗(yàn)(1)雙縫干涉①產(chǎn)生明暗條紋的條件：雙縫處光振動情況完全相同，光屏上某點(diǎn)與兩個狹縫的路程差是光波波長的整數(shù)倍或是半波長的偶數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，與兩個狹縫的路程差是半波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋.②條紋的特點(diǎn)：相鄰亮條紋(或暗條紋的間距相等，且△=d，其中*為波長，為雙縫間距，為縫到屏的距離.實(shí)驗(yàn)裝置不變的條件下，紅光干涉條紋的間距最大，紫光的干涉條紋間距最??；若換用白光，在屏上得到彩色條紋、且中央為白色.(2薄膜干涉①薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂膜前后兩表面的反射光波相遇而形成的干涉.②圖樣特點(diǎn)：同一條亮(或暗條紋對應(yīng)薄膜厚度相等.單色光在肥皂膜上(上薄下厚形成水平狀的明暗相間的條紋，白光入射時形成彩色條紋.【針對訓(xùn)練】1.(2012?上海高考如圖12——1為紅光或紫光通過雙縫或單縫所呈現(xiàn)的圖樣，則( )圖12－4－1.甲為紫光的干涉圖樣 .乙為紫光的干涉圖樣.丙為紅光的干涉圖樣 .T為紅光的干涉圖樣【解析】紅光比紫光的波長大.根據(jù)△=d，紫光的干涉條紋較窄，故錯誤，正確.而丙、T是單縫衍射圖樣，故、錯誤.【答案】 B知M光的衍射.光發(fā)生明顯衍射的條件當(dāng)障礙物的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)象才會明顯..衍射條紋的特點(diǎn)單色光的衍射圖樣為中間寬且亮的單色條紋，兩側(cè)是明暗相間的條紋，條紋寬度比中央窄且暗；白光的衍射圖樣為中間寬且亮的白色條紋，兩側(cè)是漸窄且暗的彩色條紋.3泊松亮斑當(dāng)光照到不透明的小圓板上，在圓板的陰影中心出現(xiàn)亮斑(在陰影外還有不等間距的明

光的偏振暗相間的圓環(huán)暗相間的圓環(huán).自然光包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫自然光.如由太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光.2．偏振光在垂直于傳播方向的平面上，只沿著一個特定的方向振動的光.如自然光經(jīng)偏振片作用后的光.【針對訓(xùn)練】.(2012?銀川模擬關(guān)于光的衍射，下列說法中錯誤的是(A光的衍射是光在傳播過程中繞過障礙物的現(xiàn)象B只有兩列頻率相同的光波疊加后才能發(fā)生衍射光的衍射沒有否定光沿直線傳播的結(jié)論D光的衍射現(xiàn)象為波動說提供Y有利的證據(jù)【解析】由光的衍射的定義知正確；光波的衍射無條件，錯誤；當(dāng)滿足光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件時，光的衍射現(xiàn)象明顯，否則光沿直線傳播，可見光的衍射沒有否定光沿直線傳播的結(jié)論，正確；衍射是波動所特有的性質(zhì)，所以光的衍射現(xiàn)象為波動說提供了有利的證據(jù).【答案】金 4? 電磁波的特點(diǎn)和狹義相對論1電磁波的特點(diǎn)(1電磁波是橫波，電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都與傳播方向垂直.(2電磁波傳播時不需要任何介質(zhì)，在真空中傳播的速度最大，=3X10(3電磁波本身是一種物質(zhì)，它具有能量.(4)具有波的特征，能產(chǎn)生反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)象.2.相對論的簡單知識(1)狹義相對論的基本假設(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.(2時間和空間的相對性△t①時間間隔的相對性：△=:\■11- 2②長度的相對性：l=l°\/1-u+(3相對論速度變換公式：=['1+c)相對論質(zhì)量：質(zhì)能方程：=)相對論質(zhì)量：質(zhì)能方程：=m2【針對訓(xùn)練】3.(2010?上海高考電磁波包含了Y射線、紅外線、紫外線、無線電波等，按波長由長到短的排列順序是( 質(zhì)無線電波、紅外線、紫外線、Y射線B紅外線、無線電波、Y射線，紫外線.Y射線、紅外線、紫外線、無線電波D紫外線、無線電波、Y射線、紅外線【解析】在電磁波譜中，無線電波波長最長，Y射線波長最短.正確，、、錯誤．【答案】析考點(diǎn)?重難突破對應(yīng)學(xué)生用書第212頁)光的干涉條紋的形成分析1.楊氏雙縫干涉(1)原理如圖12－4－2所示．圖12－4－2(2)明、暗條紋的條件①單色光?光的路程差一=k=0,1,2…)，光屏上出現(xiàn)明條紋.Ab光的路程差2―1=2+1)萬=0,1,2…)，光屏上出現(xiàn)暗條紋.②白光：光屏上出現(xiàn)彩色條紋.條紋間距公式：△=d2．薄膜干涉(1)薄膜特點(diǎn)：如圖12一4一3所示，由于重力作用，皂膜上薄下厚．B,MPi圖12一—2相干光線：薄膜前表面‘和后表面’的反射光線疊加.亮紋條件：在、 處，薄膜厚度的2倍為前后表面反射光的光程差，當(dāng)光程差等于波長整數(shù)倍時，形成亮1條紋2．暗紋條件：在處，光程差等于半波長的奇數(shù)倍時，形成暗條紋.規(guī)律總結(jié)1只有相干光才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣.2單色光形成明暗相間的干涉條紋，白光形成彩色條紋.(在實(shí)驗(yàn)裝置不變的條件下，紅光的干涉條紋間距最大，紫光的干涉條紋間距最小.(2012?大綱版全國高考在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用黃光作為入射光.為了增大干涉條紋的間距，該同學(xué)可以采用的方法有(A改用紅光作為入射光B改用藍(lán)光作為入射光.增大雙縫到屏的距離.增大雙縫之間的距離【解析】根據(jù)△=-d，要增大條紋間距△，將、么增大或?qū)p小均可以，紅光比黃光波長大，故選項(xiàng)正確；而藍(lán)光比黃光波長小，故選項(xiàng)錯誤；增大雙縫到屏的距離，則△增大，故選項(xiàng)正確；增大雙縫間距，則△變小，故選項(xiàng)錯誤.【答案】AC光的干涉圖象和衍射圖樣的對比1.對光的衍射的理解(1)干涉和衍射是波的特征，波長越長，干涉和衍射現(xiàn)象越明顯．在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別．(2)衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長比障礙物小得多時，光才可以看做是沿直線傳播．2．單縫衍射與雙縫干涉的比較兩種現(xiàn)象比較項(xiàng)目單縫衍射雙縫干涉不同占八、、條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相等相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；干涉、衍射都有明暗相間的條紋卜樹印(2012?漢中模擬如圖12——所示，、、、四個圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣.分析各圖樣的特點(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是(mmiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiH b c cl圖12 A、是光的干涉圖樣B、是光的干涉圖樣形成圖樣的光的波長比形成圖樣光的波長短D形成圖樣的光的波長比形成圖樣光的波長短圖是衍射圖樣，【解析】干涉條紋是等距離的條紋，因此，、、、圖是干涉圖樣，、、圖是衍射圖樣，故項(xiàng)正確，項(xiàng)錯誤；由公式△=d可知，條紋寬的入射光的波長長，所以圖樣的光的波長比圖樣的光的波長長，故項(xiàng)錯誤；圖樣的光的波長比圖樣的光的波長長，故項(xiàng)錯誤.【答案】A考點(diǎn)力電磁波的應(yīng)用

電磁波譜頻率真空中波長m特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波<3X1011>10-3波動性強(qiáng)，易發(fā)生衍射無線電技術(shù)紅外線1011?101510-3?10-熱效應(yīng)紅外線遙感可見光101510-引起視覺照明、攝影紫外線1015?10110-?10-化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng)、能殺菌醫(yī)用消毒、防偽射線1016?10110-?10-11貫穿性強(qiáng)檢查、醫(yī)用透視Y射線>101<10-11貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療衍射能力減弱直線傳播能力增強(qiáng)（1）（2012?成都模擬）關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A雷達(dá)是用光來測定物體位置的設(shè)備B電磁波是橫波電磁波必須在介質(zhì)中傳播.使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做解調(diào)（2）某雷達(dá)工作時，發(fā)射電磁波的波長卜=20m每秒脈沖數(shù)=5000，每個脈沖持續(xù)時間=0.02p.①該電磁波的頻率為多少？②該雷達(dá)的最大偵察距離是多少？【解析】（1）由雷達(dá)的工作原理知，雷達(dá)是用微波來測定物體位置的設(shè)備，錯；電磁波在傳播過程中電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度總是相互垂直，且與波的傳播方向垂直，故電磁波是橫波，對；電磁波可以不依賴介質(zhì)而傳播，錯；使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做調(diào)制，錯.（2）①根據(jù)=A可得TOC\o"1-5"\h\z_ 3X10=T=20X10-2 =1.5X10 .②電磁波在雷達(dá)發(fā)射相鄰兩個脈沖間隔時間內(nèi)傳播的距離1=△=（一）=3X10X，000—0.02X10-6）m心6X10m,所以雷達(dá)的最大偵察距離s=2=3X10m=30m.【答案】 ⑴ ⑵①1.5X10 ②30 m|整！ 4| 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測光的波長.實(shí)驗(yàn)裝置（如圖12——5所示）

光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏3西圖光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏3西圖12－4－2．實(shí)驗(yàn)方法(1根據(jù)公式△=d得卜="△(2用刻度尺測出雙縫到光屏的距離，用測量頭調(diào)節(jié)清晰的干涉條紋，測出個亮紋間的距離，則^=一口雙縫間距是已知的，這樣就可以計算出波長*3．實(shí)驗(yàn)步驟(1)將光源、單縫、遮光筒、毛玻璃屏依次安裝在光具座上；(2)接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光；(3)調(diào)節(jié)各器材的高度，使光源燈絲發(fā)出的一束光，能沿軸線到達(dá)光屏；(安裝雙縫，使雙縫與單縫的縫平行，二者間距約 ?10c觀察白光的干涉條紋；(5)在單縫和雙縫間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋，安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋；(使分劃板中心刻線對齊某明(或暗條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動手輪使分劃板中心刻線移動，記下干涉條紋的條數(shù)和移動后手輪的讀數(shù)，與1的差即為條亮紋的間距； 2 1 2(用刻度尺測量雙縫到光屏的距離(是已知的；(8)重復(fù)測量、計算，求平均值作為波長的測量結(jié)果；(9用換用不同的濾光片，重復(fù)實(shí)驗(yàn)．4．注意事項(xiàng)(1用實(shí)驗(yàn)時應(yīng)調(diào)整光源、單縫、雙縫和光屏、測量頭共軸，單縫和雙縫安裝時應(yīng)豎直且相互平行，遮光筒的軸線要與光具座導(dǎo)軌平行．若不共軸或單縫與雙縫不平行則會引起干涉條紋亮度小，不清晰，不便于觀察和測量．(2用分劃板上的刻線應(yīng)與干涉條紋的亮(暗用線平行，否則會增大測量的誤差．(3用雙縫、測量頭安裝到遮光筒上時要裝到底，使各部件的定位面緊密吻合，否則會影響測量結(jié)果．(4用雙縫干涉演示儀的測量頭有兩種，一種相當(dāng)于螺旋測微器，一種相當(dāng)于游標(biāo)卡尺，具體應(yīng)用時要加以區(qū)別．(5用測量雙縫至屏的距離(2012?福建高考要多次測量取平均值，同時要固定好雙縫及屏，切勿松動．在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中(實(shí)驗(yàn)裝置如圖(5用測量雙縫至屏的距離(2012?福建高考光源漉光片單縫雙縫遮光筒屏圖12－4－6(1用下列說法哪一個是錯誤的 ．_(_填_選_項(xiàng)前的字母用A調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，應(yīng)放上單縫和雙縫B測量某條干涉亮紋位置時，應(yīng)使測微目鏡分劃板中4刻線與該亮紋的中4對齊C為了減少測量誤差，可用測微目鏡測出條亮紋間的距離a求出相鄰兩條亮紋間距△=n^T(2用測量某亮紋位置時，手輪上的示數(shù)如圖12－4－7，其示數(shù)為

【解析】(1)放上單縫和雙縫后，誤．(2)按讀數(shù)規(guī)則，讀出示數(shù)為：1.【解析】(1)放上單縫和雙縫后，誤．(2)按讀數(shù)規(guī)則，讀出示數(shù)為：1.【答案】(1)A(2)1.970mm圖12－4－7由于發(fā)生干涉現(xiàn)象沒法調(diào)節(jié)光源的高度，故項(xiàng)錯m+47.0X0.01mm=1.70mm.練考題?隨堂口測同末提能還(對應(yīng)學(xué)生用書第214頁1．在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中如果( )A用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋B用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋D用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距相等的條紋【解析】用白光作楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，錯；用紅光作光源，屏上將呈現(xiàn)紅色條紋與暗條紋(即黑條紋相間，對；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，錯；紫光作光源，遮住一條狹縫，屏上出現(xiàn)單縫衍射條紋，即間距不等的條紋，錯．【答案】B2．關(guān)于光的性質(zhì)，下列說法正確的是( )A光在介質(zhì)中的速度大于光在真空中的速度B雙縫干涉說明光具有粒子性光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播D光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波【解析】由折射率公式=v>l可得選項(xiàng)錯誤；干涉、衍射是波所特有的現(xiàn)象，所以選項(xiàng)錯誤；由常識得選項(xiàng)正確；光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，故選項(xiàng)錯誤.【答案】c3．下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法中正確的是( )A在太陽光照射下，水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的色散現(xiàn)象B在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由經(jīng)光改為紅光，則干涉條紋間距變窄光纖通信應(yīng)用了光的全反射原理D光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波【解析】太陽光照射下的油膜出現(xiàn)的彩色花紋是從油膜上下兩個表面反射出來的光線干涉的結(jié)果，不是色散，故項(xiàng)錯誤；在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，得到的條紋間距△=d，若僅將入射光由綠光改為紅光，光的波長^變大，則條紋間距△變寬，故項(xiàng)錯誤；光纖通信是利用全反射來傳遞光信號的，故項(xiàng)正確；光波是電磁波，是橫波，故項(xiàng)正確.【答案】cD4.(2012?上海寶山區(qū)模擬在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，如圖12－4－8所示，四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是( )圖12－4－【解析】 圖是雙縫干涉圖樣，圖是單縫衍射圖樣，圖是小孔衍射圖樣，圖是單縫衍射圖樣，故正確.【答案】D5．激光散斑測速是一種嶄新的測速技術(shù)，它應(yīng)用了光的干涉原理．用二次曝光照相所獲得的“散斑對”相當(dāng)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫，待測物體的速度與二次曝光時間間隔△的乘積等于雙縫間距.實(shí)驗(yàn)中可測得二次曝光時間間隔△、雙縫到屏之距離以及相鄰兩條亮紋間距△，若所用激光波長為*，則該實(shí)驗(yàn)確定物體運(yùn)動速度的表達(dá)式是（TOC\o"1-5"\h\z*△ lA=△ ?寸△△ 4C=*△  =*△【解析】 由題意知雙縫間距=△、雙縫干涉中相鄰兩亮紋（或暗紋間距△與雙*縫到屏的距離及雙縫間距、波長*的關(guān)系為△=d，由以上兩式得=晨丁【答案】B（2012?西安模擬如圖12——所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若把單縫從雙縫、的中央對稱軸位置處稍微向上移動一些，則（ 1圖12－4－A不再產(chǎn)生干涉條紋B仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中央亮條紋的位置不變?nèi)钥僧a(chǎn)生干涉條紋，其中央亮條紋的位置略上移D仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中央亮條紋的位置略下移【解析】因?yàn)閺摹l(fā)出的光頻率相同，因而仍可發(fā)生干涉現(xiàn)象，上仍可產(chǎn)生干涉條紋，由于上移，從1發(fā)出的光到、時由于光程不同，因而在光屏上發(fā)生干涉時情況也會相應(yīng)有所改變，即中央亮紋位置將向下移，故選【答案】D.（2011?北京高考如圖12——10所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫時，在光屏上觀察到干涉條紋.要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以（1三5卜?；ā猲單縫屏雙縫屏光扉圖12 10.增大和的間距B減小雙縫屏2到光屏的距離將綠光換為紅光D將綠光換為紫光【解析】由雙縫干涉條紋間距公式△Md可知：增大］與2的間距、△將減小，項(xiàng)錯誤；減小雙縫屏到光屏的距離L△將減小，項(xiàng)錯誤；紅光波長大于綠光波長，*變大，△將變大，項(xiàng)正確；紫光波長小于綠光波長，*變小，△將變小，項(xiàng)錯誤.【答案】c圖12－4－11(2012?江蘇高考如圖12——11所示，白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片和，點(diǎn)位于、之間，點(diǎn)位于右側(cè).旋轉(zhuǎn)偏振片，、兩點(diǎn)光的強(qiáng)度變化情況是(.、均不變B、均有變化不變，有變化D有變化，不變【解析】白熾燈光包含各方向的光，且各個方向的光強(qiáng)度相等，所以旋轉(zhuǎn)偏振片時各方向透射光強(qiáng)度相同，故點(diǎn)光的強(qiáng)度不變；白熾燈光經(jīng)偏振片后為偏振光，當(dāng)旋轉(zhuǎn)時，只有與的偏振方向一致時才有光透過Q因此點(diǎn)的光強(qiáng)有變化，選項(xiàng)正確.【答案】C.(2010?北京高考屬于狹義相對論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中(、．真空中光速不變B時間間隔具有相對性物體的質(zhì)量不變D物體的能量與質(zhì)量成正比【解析】狹義相對論基本假設(shè)為：一是在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的；二是真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，即光速不變原理，由此可知、屬于狹義相對論基本假設(shè)，故正確，、、錯誤.【答案】、.(2010?天津高考下列關(guān)于電磁波的說法正確的是(、．均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場、.電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波D電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播【解析】不管磁場怎樣變化，只要是變化的磁場就可以在空間產(chǎn)生電場，所以均勻變化的磁場也能夠在空間產(chǎn)生電場，、正確；電磁波的傳播速度與介質(zhì)和頻率有關(guān)，相同頻率的電磁波在不同的介質(zhì)中傳播速度不同，故、錯誤；恒定的電場(磁場)周圍不會產(chǎn)生磁場(電場，只有周期性變化的電場(磁場才能產(chǎn)生電磁波，故錯誤；電磁波只有在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，若同一種介質(zhì)是不均勻的，電磁波在其中的折射率是不一樣的，在這樣的介質(zhì)中是沿曲線傳播的，故錯誤.【答案】、.用某一單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時，已知雙縫間距離為0.25 ,在距離雙縫為1.2處的光屏上，測得5條亮紋間的距離為7.5mm.(1)求這種單色光的波長；(2)若用這種單色光照射到增透膜上，已知增透膜對這種光的折射率為1.3，則增透膜的厚度應(yīng)取多少？【解析】（1根據(jù)公式△=d,得卜="△ _由題意知△=—1=5—1X10-=1.2m =0.25X10—_ 0.25X10-3X7.5X10-3所以A=