高考物理核心高頻考點(diǎn)專題備考專題62 光的波動(dòng)性　電磁波　相對論（原卷版）

專題62光的波動(dòng)性電磁波相對論一、光的干涉1.產(chǎn)生條件:兩列光的頻率相同,振動(dòng)方向相同,且具有恒定的相位差,才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。2.兩種典型的干涉(1)雙縫干涉圖樣特點(diǎn):單色光照射時(shí),形成明暗相間的條紋,中央為明條紋;白光照射時(shí),光屏上出現(xiàn)彩色條紋,中央為白色條紋。(2)薄膜干涉①相干光:光照射到透明薄膜上,從薄膜的兩個(gè)表面反射的兩列光波。②圖樣特點(diǎn):同雙縫干涉,同一條亮(或暗)條紋對應(yīng)薄膜的厚度相等。單色光照射薄膜時(shí)形成明暗相間的條紋,白光照射薄膜時(shí),形成彩色條紋。二、光的衍射1.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(huì)明顯。2.衍射條紋的特點(diǎn)(1)單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較單縫衍射圓孔衍射單色光中央為亮且寬的條紋,兩側(cè)為明暗相間的條紋,越靠外,亮條紋的亮度越弱,寬度越?、佼?dāng)該單色光波長一定時(shí),單縫越窄,屏上中央亮紋越寬,并且條紋間距越大;②單縫一定,光的波長越大,中央亮紋越寬,條紋間距越大①中央是大且亮的圓形亮斑,周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán),且越靠外,圓形亮紋的亮度越弱,寬度越小;②亮環(huán)或暗環(huán)間距離隨圓孔半徑的增大而減小白光中央為亮且寬的白色條紋,兩側(cè)為亮度逐漸變暗、寬度逐漸變窄的彩色條紋,其中最靠近中央的色光是紫光,離中央最遠(yuǎn)的是紅光中央是大且亮的白色亮斑,周圍是不等間距的彩色的同心圓環(huán)(2)泊松亮斑(圓盤衍射):當(dāng)光照到不透明的半徑很小的小圓盤上時(shí),在圓盤的陰影中心出現(xiàn)亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán))。三、光的偏振1.自然光:太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光,包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光,而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同,這種光叫做自然光。2.偏振光:在垂直于傳播方向的平面上,只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)的光。光的偏振證明光是橫波。四、電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收1.麥克斯韋電磁場理論:變化的磁場產(chǎn)生電場,變化的電場產(chǎn)生磁場。2.電磁波:電磁場(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波。(1)電磁波是橫波,在空間傳播不需要介質(zhì)。(2)電磁波的速度v、波長λ和頻率f之間的關(guān)系:v=λf。(3)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象。3.發(fā)射電磁波的條件(1)要有足夠高的振蕩頻率。(2)電路必須開放,使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間。4.調(diào)制:有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方法。5.電磁波的接收(1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí),接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng),這就是電諧振現(xiàn)象。(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧,能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。(3)從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩中“檢”出調(diào)制信號的過程叫做檢波,檢波是調(diào)制的逆過程,也叫做解調(diào)。五、電磁波譜按電磁波的波長從長到短排列是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線,形成電磁波譜。其中紅外線的熱效應(yīng)比較明顯,紫外線的化學(xué)效應(yīng)和熒光效應(yīng)比較明顯。六、相對論簡介1.狹義相對論的兩個(gè)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,光速與光源、觀察者間的相對運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系。2.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E=mc2。3.質(zhì)速關(guān)系:物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m與靜止時(shí)的質(zhì)量m0之間的關(guān)系:m=m01?(v【典例1】[雙縫干涉]雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，綠光通過單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫的距離相等，光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點(diǎn)距雙縫S1和S2的距離相等，P點(diǎn)是距OA.P點(diǎn)一定是紅光的亮條紋

B.O點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋

C.紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的下方

D.藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的下方【典例2】[薄膜干涉]劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖1所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，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2所示．干涉條紋有如下特點(diǎn)：(1)任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相鄰明條紋和暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定．現(xiàn)若在圖1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【典例3】[光的衍射]某同學(xué)觀察到波長相同的水波通過兩個(gè)寬度不同的狹縫時(shí)的現(xiàn)象，如下圖所示，下列說法正確的是(????)A.水波通過狹縫后波長變短

B.這是水波的衍射現(xiàn)象，有些波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象

C.此現(xiàn)象可以說明，波長一定，縫越窄衍射現(xiàn)象越明顯

D.此現(xiàn)象可以說明，縫寬一定，波長越長衍射現(xiàn)象越明顯【典例4】[光的偏振]碳水化合物(糖)的含量是食品安全檢驗(yàn)的一個(gè)重要的指標(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(huì)相對傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測量與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，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(dòng)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，則下列說法不正確的是(????)A.到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱

B.到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱

C.將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)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α

D.將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)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α【典例5】[光的色散]白光通過三棱鏡發(fā)生色散，這說明(????)A.不同顏色的光在真空中的光速不同

B.在同一介質(zhì)中紅光的折射率比紫光的大

C.在同一介質(zhì)中紅光的光速比紫光的大

D.每種顏色的光通過三棱鏡都會(huì)分成幾種顏色的光【典例6】[電磁波與相對論]（多選）電磁波在生產(chǎn)生活中有廣泛應(yīng)用。關(guān)于電磁波，下列說法正確的是(????)A.在同一介質(zhì)中所有電磁波傳播速度都相同

B.相對論認(rèn)為：真空中的光速在不同慣性參照系中是不相同的

C.狹義相對論指出：質(zhì)量要隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大D.電磁波譜中γ射線的波長最短

E.醫(yī)學(xué)上用γ射線透視人體，檢查體內(nèi)病變等【點(diǎn)對點(diǎn)01】根據(jù)高中物理所學(xué)知識，分析下列生活中的物理現(xiàn)象：

①聞其聲而不見其人

②夏天雷雨后路面上油膜呈現(xiàn)彩色

③當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們疾馳而來時(shí)，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高；

④觀眾在看立體電影時(shí)要戴上特質(zhì)的眼睛，這樣看到電影畫面的效果和眼睛直接觀看物體的效果一樣具有立體感；

這些物理現(xiàn)象分別屬于波的(????)A.折射、干涉、多普勒效率、偏振 B.干涉、衍射、偏振、多普勒效應(yīng)

C.衍射、偏振、折射、多普勒效應(yīng) D.衍射、干涉、多普勒效應(yīng)、偏振【點(diǎn)對點(diǎn)02】小華通過偏振太陽鏡觀察平靜水面上反射的陽光，轉(zhuǎn)動(dòng)鏡片時(shí)發(fā)現(xiàn)光有強(qiáng)弱變化。下列說法能夠解釋這一現(xiàn)象的是(????)A.陽光在水面反射后的反射光是偏振光，鏡片起起偏器的作用

B.陽光在水面反射后的反射光是偏振光，鏡片起檢偏器的作用

C.陽光在水面反射時(shí)沒有發(fā)生偏振，鏡片起起偏器的作用

D.陽光在水面反射時(shí)沒有發(fā)生偏振，鏡片起檢偏器的作用【點(diǎn)對點(diǎn)03】1801年，托馬斯·楊(圖甲)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì)，證實(shí)了光的波動(dòng)性，在光的波動(dòng)說中具有重要的地位和意義。如圖乙所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，單縫S在雙縫S1、S2的中心對稱軸上，實(shí)驗(yàn)中在屏上P點(diǎn)剛好得到的是中央亮紋上方第3級亮紋，現(xiàn)要使P處出現(xiàn)中央亮紋上方第4級亮紋，可采取的措施有(????)A.適當(dāng)增大屏到雙縫的距離 B.適當(dāng)增大單縫到雙縫的距離

C.換用頻率更低的單色光 D.換用波長更短的單色光【點(diǎn)對點(diǎn)04】

一個(gè)半徑較大的透明玻璃球體，截取其下面的一部分，然后將這一部分放到標(biāo)準(zhǔn)的水平面上，現(xiàn)讓單色光豎直射向截面，如圖所示，在反射光中看到的是(????)A.平行的明暗相間的直干涉條紋

B.環(huán)形的明暗相間的干涉條紋

C.環(huán)形明暗相間條紋從中心向外越來越疏

D.只能看到同顏色的平行反射光【點(diǎn)對點(diǎn)05】市場上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時(shí)能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低，從而被廣泛應(yīng)用于各種場所.這種燈降低熱效應(yīng)的原理之一是燈泡后面放置的反光鏡的表面上鍍有一層薄膜(例如氟化鎂)，這種膜能消除不鍍膜時(shí)表面反射回來的熱效應(yīng)最顯著的紅外線.以λ?1表示紅外線在真空中的波長，以λ?2表示此紅外線在薄膜中的波長，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為(A.λ12 B.λ14v 【點(diǎn)對點(diǎn)06】讓太陽光垂直照射到一塊遮光板上，板上有一個(gè)可自由收縮的三角形孔，當(dāng)此三角形孔緩慢地收縮變小直到閉合時(shí)，在孔后的屏上將先后出現(xiàn)(遮住側(cè)面光)?(

)A.由大變小的三角形光斑，直至光斑消失

B.由大變小的三角形光斑，明暗相間的彩色條紋，直至條紋消失

C.由大變小的三角形光斑，明暗相間的黑白條紋，直至條紋消失

D.由大變小的三角形光斑，小圓形光斑，明暗相間的彩色條紋，直至條紋消失【點(diǎn)對點(diǎn)07】

某研究性學(xué)習(xí)小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖所示的衍射圖樣，據(jù)此可以判斷出(????)

a

bA.a、b圖都是光線射到圓孔后的衍射圖樣，a圖中孔的直徑較大

B.a、b圖都是光線射到圓板后的衍射圖樣，b圖中板的直徑較大

C.a圖是光線射到圓孔后的衍射圖樣，b圖是光線射到圓板后的衍射圖樣

D.b圖是光線射到圓孔后的衍射圖樣，a圖是光線射到圓板后的行射圖樣【點(diǎn)對點(diǎn)08】如圖所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，看不到光亮．下列措施可以在P處看到光亮的是(

)A.以SP為軸將A轉(zhuǎn)過90° B.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°

C.平移偏振片A、B使其互換位置 D.將光源S由電燈更換為太陽光【點(diǎn)對點(diǎn)09】以下說法中正確的是(????)A.同一束光，在光疏介質(zhì)中傳播速度較小

B.通過一個(gè)狹縫觀察日光燈，可看到彩色條紋屬于光的色散現(xiàn)象

C.當(dāng)紅光和藍(lán)光以相同入射角從玻璃射入空氣時(shí)，若藍(lán)光剛好能發(fā)生全反射，則紅光也一定能發(fā)生全反射

D.所有光在真空中的速度都相同【點(diǎn)對點(diǎn)10】下列說法正確的是(????)A.機(jī)械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波

B.在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨各種信號而改變叫解調(diào)

C.所有波都能發(fā)生干涉、衍射和多普勒效應(yīng)

D.麥克斯韋首先提出了電磁波理論，并用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在【點(diǎn)對點(diǎn)11】以下關(guān)于電磁波與相對論的說法，正確的是(????)A.麥克斯韋預(yù)言了電磁波，且首次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在