高考物理復習第13章機械振動與機械波光電磁波與相對論第4講光的波動性電磁波相對論市賽課公開課一等獎省

機械振動與機械波光電磁波與相對論第十三章第4講光波動性電磁波相對論1/611知識梳理自測2關鍵考點突破32年高考模擬2/61知識梳理自測3/611．產生條件兩列光________相同，振動方向________，且含有恒定相位差，才能產生穩(wěn)定干涉圖樣。光干涉頻率相同4/612．兩種經典干涉(1)楊氏雙縫干涉。①原理如圖所表示。5/61②明、暗條紋條件。(Ⅰ)單色光：形成______________條紋，中央為明條紋。a．光旅程差Δr＝r2－r1＝________(k＝0,1,2，…)，光屏上出現(xiàn)明條紋。b．光旅程差Δr＝r2－r1＝________(k＝0,1,2，…)，光屏上出現(xiàn)暗條紋。(Ⅱ)白光：光屏上出現(xiàn)________條紋，且中央亮條紋是________(填寫顏色)。③相鄰兩個亮條紋或暗條紋中心間距公式：Δx＝________。明暗相間Kλ彩色白色6/61(2)薄膜干涉。①相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜兩個表面____________兩列光波。②圖樣特點：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)紋對應薄膜________相等。單色光照射薄膜時形成明暗相間條紋，白光照射薄膜時，形成彩色條紋。反射厚度7/611．發(fā)生顯著衍射條件：只有當障礙物尺寸與光波長____________，甚至比光波長________時候，衍射現(xiàn)象才會顯著。光衍射相差不多還小8/612．衍射條紋特點：9/61(1)單縫衍射和圓孔衍射圖樣比較。單縫衍射圓孔衍射單色光中央為亮且寬條紋，兩側為__________條紋，且越靠外，亮條紋亮度________，寬度________①中央是大且亮圓形亮斑，周圍分布著__________同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋亮度______，寬度_______②亮環(huán)或暗環(huán)間距離隨圓孔半徑增大而________白光中央為亮且寬白色條紋，兩側為亮度__________、寬度__________彩色條紋，其中最靠近中央色光是紫光，離中央最遠是紅光中央是大且亮白色亮斑，周圍是不等間距彩色_____________明暗相間越弱越小明暗相間越弱越小越小逐步變暗逐步變窄同心圓環(huán)10/61(2)泊松亮斑(圓盤衍射)：當光照射到不透明____________________上時，在圓盤陰影中心出現(xiàn)________(在陰影外還有不等間距明暗相間圓環(huán))。半徑很小小圓盤亮斑11/611．偏振現(xiàn)象橫波只沿某一____________振動，稱為波偏振現(xiàn)象。2．自然光若光源發(fā)出光，包含著在垂直于光傳輸方向上沿一切方向振動光，而且沿各個方向振動光波________都相同，這種光叫自然光。光偏振特定方向強度12/613．偏振光在垂直于光傳輸方向平面上，只沿一個_________振動光，叫偏振光。比如：自然光經過偏振片后，就得到了偏振光。見示意圖。特定方向13/611．電磁波產生(1)麥克斯韋電磁場理論改變磁場產生________，改變電場產生________。(2)電磁場改變電場和改變磁場總是相互聯(lián)絡成為一個完整整體，這就是電磁場。電磁波與相對論電場磁場14/61(3)電磁波電磁場(電磁能量)由近及遠地向周圍傳輸形成電磁波。①電磁波是橫波，在空間傳輸________介質；②真空中電磁波速度為___________m/s；③v＝λf對電磁波______________。④電磁波能產生反射、折射、________和衍射等現(xiàn)象。不需要3.0×108一樣適用干涉15/612．電磁波發(fā)射和接收(1)發(fā)射電磁波條件①要有足夠高____________。②電路必須________，使振蕩電路電場和磁場分散到盡可能大空間。(2)調制有________和調頻兩種方式，解調是調制逆過程。(3)電磁波譜①定義：按電磁波波長從長到短分布是___________、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線，形成電磁波譜；遞變規(guī)律：直線傳輸能力增強，衍射能力減弱。振蕩頻率開放調幅無線電波16/61②電磁波譜特征、應用電磁波譜特征應用紅外線________紅外線遙感紫外線化學效應、__________、能殺菌醫(yī)用消毒、防偽X射線貫通性強檢驗、醫(yī)用透視γ射線貫通本事最強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療熱效應熒光效應17/613．狹義相對論(1)狹義相對論兩個基本假設①狹義相對性原理：在不一樣慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是________。②光速不變原理：真空中光速在不一樣慣性參考系中都是________，光速與光源、觀察者間相對運動沒相關系。相同相同18/61(2)相對論質速關系①物體質量隨物體速度增加而增大，物體以速度v運動時質量m與靜止時質量m0之間有以下關系：m＝____________。②物體運動時質量m總要________靜止時質量m0。4．相對論質能關系用m表示物體質量，E表示它含有能量，則愛因斯坦質能方程為：E＝________。大于mc219/61思維診療：(1)光顏色取決于折射率。()(2)只有頻率相同兩列光波才能產生干涉。()(3)在雙縫干涉試驗中，雙縫作用是使白光變成單色光。()(4)陽光下茂密樹蔭中地面上圓形亮斑是光衍射形成。()(5)自然光是偏振光。()(6)電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場。()(7)無線電波不能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象。()(8)波長不一樣電磁波在本質上完全不一樣。()(9)真空中光速在不一樣慣性參考系中是不一樣。()×√×××××××20/61[解析]

干涉、衍射是波特有現(xiàn)象，A正確；障礙物尺寸比波長小或與波長差不多才能發(fā)生顯著衍射現(xiàn)象，B錯誤；兩列頻率相同波疊加才能產生穩(wěn)定干涉圖樣，C錯誤，D正確。AD21/61[解析]

波發(fā)生顯著衍射現(xiàn)象條件是：孔、縫寬度或障礙物尺寸與波長相比差不多或比波長更短。因為無線電波波長比較大，和樓房線度相近，遠大于光波波長，故無線電波相對于建筑墻體能夠發(fā)生顯著衍射現(xiàn)象，而光波相對于建筑墻體無法發(fā)生顯著衍射現(xiàn)象，故只有D正確。D22/61AD23/6124/61BDE25/6126/61關鍵考點突破27/611．雙縫干涉與單縫衍射比較：光干涉、衍射及偏振內容干涉衍射現(xiàn)象在光疊加區(qū)域出現(xiàn)加強或減弱現(xiàn)象光繞過障礙物偏離直線傳輸現(xiàn)象產生條件兩束光頻率相同、相位差恒定障礙物或孔尺寸與波長差不多或更小經典試驗楊氏雙縫干涉單縫衍射(圓孔衍射、圓盤衍射)圖樣特點不一樣點條紋寬度條紋寬度相等條紋寬度不等、中央最寬條紋間距各相鄰條紋間距相等各相鄰條紋間距不等亮度情況清楚條紋，亮度基本相等中央條紋最亮，兩邊變暗相同點干涉、衍射都是波特有現(xiàn)象；干涉、衍射都有明暗相間條紋28/612．自然光和偏振光比較：自然光(非偏振光)偏振光光起源直接從光源發(fā)出光自然光經過起偏器后光光振動方向在垂直于光傳輸方向平面內，光振動沿任意方向，且沿各個方向振動光強度相同在垂直于光傳輸方向平面內，光振動沿特定方向29/61尤其提醒：(1)從本質上講，衍射條紋形成與干涉條紋形成含有相同原理，衍射條紋能夠認為從單縫經過多列頻率相同光波在屏上疊加形成干涉圖樣。(2)在任何情況下都能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是顯著與不顯著差異，衍射現(xiàn)象說明只有在光波長比障礙物小得多時才可看作沿直線傳輸。30/61A31/61[解析]

干涉圖樣條紋間距離都是相等，衍射圖樣最中間條紋最粗，向兩旁依次變細，故A、C是干涉圖樣，B、D是衍射圖樣；又因為藍光波長較紅光短，所以藍光形成干涉圖樣條紋間距離較小，所以A是藍光形成干涉圖樣。32/6133/61〔類題演練1〕ABD34/61[解析]

太陽光包含垂直傳輸方向向各個方向振動光，當太陽光照射P時能在P另一側觀察到偏振光，故A正確；沿豎直方向振動光能經過偏振片，故B正確；沿水平方向振動光不能經過偏振片，因為它們已經相互垂直，故C錯誤；沿與豎直方向成45°角振動光也能經過偏振片，故D正確。35/61〔類題演練2〕BCE36/6137/61(1)已知A光在空氣中波長為6×10－7m，問P點是亮條紋還是暗條紋？(2)已知B光在某種介質中波長為3.15×10－7m，當B光從這種介質射向空氣時，臨界角為37°，問P點是亮條紋還是暗條紋？〔類題演練3〕(3)若讓A光照射S1，B光照射S2，試分析光屏上能觀察到現(xiàn)象。(4)設光屏上O為到S1和S2旅程相等點，則B光在PO間有幾條暗紋？38/61答案：(1)暗條紋(2)亮條紋(3)看法析(4)4條39/6140/61試驗：用雙縫干涉測光波長41/613．試驗步驟：(1)安裝儀器：①將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。②接好光源，打開開關，使白熾燈正常發(fā)光。調整各部件高度，使光源燈絲發(fā)出光能沿軸線抵達光屏。③安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒軸線上，使雙縫和單縫縫平行。42/6143/614．注意事項：(1)調整雙縫干涉儀時，要注意調整光源高度，使它發(fā)出一束光能夠沿著遮光筒軸線把屏照亮。(2)放置單縫和雙縫時，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒軸線上。(3)調整測量頭時，應使分劃板中心刻線和條紋中心對齊，記清此時手輪上讀數(shù)，轉動測量頭，使分劃板中心刻線和另一條紋中心對齊，記下此時手輪上讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩個條紋間距離。(4)不要直接測Δx，要測幾個條紋間距，計算得Δx，這么能夠減小誤差。(5)白光干涉觀察到是彩色條紋，其中白色在中央，紅色在最外邊。44/61尤其提醒：(1)試驗中濾光片作用是取得單色光，要測量某種單色光波長，試驗中必須使用濾光片。(2)單縫相當于一個單色光光源，雙縫相當于兩個步調完全一致單色相干光源。45/61(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其它光學元件，由左至右，表示各光學元件字母排列次序應為C、_______、______、_______、A。EDB46/61(2)本試驗步驟有：①取下遮光筒左側元件，調整光源高度，使光束能直接沿遮光簡軸線把屏照亮；②按合理次序在光具座上放置各光學元件，并使各元件中心位于遮光筒軸線上；③用米尺測量雙縫到屏距離；④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間距離。在操作步驟②時還應注意____________________________________________________________________________________________。單縫與雙縫必須平行，其間距為5～10cm，確保光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏中心在同一軸線上47/61(3)將測量頭分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上示數(shù)如圖甲所表示。然后同方向轉動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，記下此時圖乙中手輪上示數(shù)為________mm，求得相鄰亮紋間距Δx為________mm。13.8702.31048/61(4)已知雙縫間距d為2.0×10－4m，測得雙縫到屏距離l為0.700m，由計算式λ＝________，求得所測紅光波長為__________nm。[解析]

(1)濾光片E是從白光中選出單色紅光，單縫屏是獲取線光源，雙縫屏是取得相干光源，最終成像在毛玻璃屏上，所以排列次序為C、E、D、B、A。(次序不能交換)(2)在操作步驟②時應注意事項有：放置單縫、雙縫時，單縫、雙縫間距離大約為5～10cm；使單縫與雙縫相互平行。6.6×10249/6150/61〔類題演練4〕51/61(1)保持縫到光屏距離不變，換用不一樣間隙雙縫，雙縫間隙越小，屏上明暗相間條紋間距________(填“越大”或“越小”)；(2)保持雙縫間隙不變，光屏到縫距離越大，屏上明暗相間條紋間距________(填“越大”或“越小”)；(3)在雙縫間隙和雙縫與屏距離都不變條件下，用不一樣顏色光做試驗，發(fā)覺用藍色光做試驗在屏上明暗相間條紋間距比用紅色光做試驗時_____(填“大”或“小”)；(4)試驗觀察到光屏上展現(xiàn)明暗相間條紋，試利用波動理論對明紋形成給予解釋。答：________________________________________________________________________________________________________________________。越大越大小同一色光透過雙縫光形成相干光源，在光屏相遇，有區(qū)域光振動加強，有區(qū)域光振動減弱，光振動加強區(qū)域展現(xiàn)明紋52/6153/61對電磁波譜四點說明(1)波長不一樣電磁波，表現(xiàn)出不一樣特征。其中波長較長無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長較短紫外線、X射線、γ射線等，穿透能力較強。(2)電磁波譜中，相鄰兩波段電磁波波長并沒有很顯著界限，如紫外線和X射線、X射線和γ射線都有重合。(3)不一樣電磁波，產生機理不一樣，無線電波是振蕩電路中自由電子周期性運動產生；紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子受到激發(fā)后產生；X射線是原子內層電子受到激發(fā)后產生；γ射線是原子核受到激發(fā)后產生。(4)電磁波能量隨頻率增大而增大。