2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第14章光電磁波第2講光的波動(dòng)性電磁波學(xué)案

PAGE19-第2講光的波動(dòng)性電磁波學(xué)問(wèn)點(diǎn)光的干涉Ⅰ1．光的干涉的必要條件兩列光的eq\x(\s\up1(01))頻率相同，相位差恒定，才可能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象。2．楊氏雙縫干涉(1)原理如圖2所示。(2)明、暗條紋的條件①光的路程差r2－r1＝eq\x(\s\up1(02))±kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出現(xiàn)明條紋。②光的路程差r2－r1＝eq\x(\s\up1(03))±(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0,1,2…)，光屏上出現(xiàn)暗條紋。(3)相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋的中心間距公式：eq\x(\s\up1(04))Δx＝eq\f(l,d)λ。(4)干涉條紋的特點(diǎn)①單色光：形成明暗相間的條紋，中心為eq\x(\s\up1(05))亮紋，如圖3所示。②白光：光屏上出現(xiàn)eq\x(\s\up1(06))彩色條紋且中心亮條紋是eq\x(\s\up1(07))白色(填寫(xiě)顏色)，即發(fā)生色散，如圖4所示。3．薄膜干涉(1)原理：如圖5所示薄膜厚度上薄下厚，入射光在薄膜的同一位置的來(lái)自前后兩個(gè)面的反射光eq\x(\s\up1(08))路程差不同，疊加后出現(xiàn)明暗相間的條紋。(2)應(yīng)用①增透膜。②利用光的干涉檢查工件平整度。(3)圖樣特點(diǎn)：同一條明(或暗)紋對(duì)應(yīng)薄膜的eq\x(\s\up1(09))厚度相等。單色光照耀薄膜形成明暗相間的條紋，白光照耀薄膜時(shí)，形成彩色條紋，即薄膜干涉中的色散。學(xué)問(wèn)點(diǎn)光的衍射Ⅰ1．幾種典型衍射條紋的特點(diǎn)(1)單縫衍射：①單色光的衍射圖樣為中間eq\x(\s\up1(01))寬且亮(填特點(diǎn))的單色條紋，兩側(cè)是eq\x(\s\up1(02))明暗相間的條紋，條紋寬度比中心窄且暗；單色光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，單縫越窄，中心亮紋越寬。如圖7所示。②白光的衍射圖樣為中間寬且亮的白條紋，兩側(cè)是漸窄且暗的彩色條紋。其中最靠近中心的色光是紫光，離中心最遠(yuǎn)的是紅光，如圖8所示，這是光在衍射時(shí)的色散。(2)圓孔衍射：如圖9所示，中心是大且亮的eq\x(\s\up1(03))圓形光斑，四周分布著明暗相間的eq\x(\s\up1(04))不等距圓環(huán)，且越靠外，亮圓環(huán)越窄越暗。(3)圓盤(pán)衍射(泊松亮斑)：如圖10所示，當(dāng)光照到不透亮的半徑很小的小圓盤(pán)上時(shí)，對(duì)于肯定的波長(zhǎng)，在適當(dāng)?shù)木嚯x上，圓盤(pán)的陰影中心出現(xiàn)eq\x(\s\up1(05))亮斑，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。2．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(zhǎng)eq\x(\s\up1(06))相差不多，甚至比光的波長(zhǎng)eq\x(\s\up1(07))還小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。在任何狀況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別。學(xué)問(wèn)點(diǎn)光的偏振現(xiàn)象Ⅰ1．偏振橫波在eq\x(\s\up1(01))垂直于傳播方向的平面上，只沿eq\x(\s\up1(02))某一特定的方向振動(dòng)，叫做偏振。2．自然光太陽(yáng)、電燈等一般光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿eq\x(\s\up1(03))一切方向振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫做自然光。如圖11所示。3．偏振光在eq\x(\s\up1(04))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eq\x(\s\up1(05))橫波。自然光通過(guò)偏振片后，就得到了偏振光。光的偏振現(xiàn)象并不罕見(jiàn)。除了從太陽(yáng)、電燈等光源干脆發(fā)出的光以外，我們通?？吹降慕^大部分光，都是不同程度的偏振光。自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時(shí)，反射光和折射光都是偏振光(如圖12所示)，入射角變更時(shí)偏振的程度也有變更。學(xué)問(wèn)點(diǎn)電磁波的產(chǎn)生、放射、傳播和接收Ⅰ1．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論：變更的磁場(chǎng)產(chǎn)生eq\x(\s\up1(01))電場(chǎng)，變更的電場(chǎng)產(chǎn)生eq\x(\s\up1(02))磁場(chǎng)(如圖13所示)。2．電磁場(chǎng)：變更的電場(chǎng)和變更的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系成為一個(gè)eq\x(\s\up1(03))完整的整體，這就是電磁場(chǎng)。3．電磁波(1)產(chǎn)生：電磁場(chǎng)(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向四周傳播形成電磁波。(2)電磁波是橫波，在空間傳播eq\x(\s\up1(04))不須要介質(zhì)。(3)電磁波的波速：真空中電磁波的波速與光速相同，c＝eq\x(\s\up1(05))3.0×108m/s。(4)v＝λf對(duì)電磁波eq\x(\s\up1(06))同樣適用。(5)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、eq\x(\s\up1(07))干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象。(6)eq\x(\s\up1(08))赫茲在人類(lèi)歷史上首先捕獲到了電磁波。4．電磁波的放射(1)放射電磁波的條件①要有足夠高的eq\x(\s\up1(09))振蕩頻率；②必需是eq\x(\s\up1(10))開(kāi)放電路，使振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散到盡可能大的空間。(2)信號(hào)的調(diào)制：為了利用電磁波傳遞信號(hào)，就要對(duì)電磁波調(diào)制。有eq\x(\s\up1(11))調(diào)幅和eq\x(\s\up1(12))調(diào)頻兩種調(diào)制方法。①eq\x(\s\up1(13))調(diào)幅：使高頻電磁波的eq\x(\s\up1(14))振幅隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變。②eq\x(\s\up1(15))調(diào)頻：使高頻電磁波的eq\x(\s\up1(16))頻率隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變。5．電磁波的傳播三種傳播方式：天波、eq\x(\s\up1(17))地波、直線(xiàn)傳播。6．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eq\x(\s\up1(18))相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流eq\x(\s\up1(19))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(guò)程叫做eq\x(\s\up1(20))調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做eq\x(\s\up1(21))調(diào)諧電路。(3)從經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻振蕩電流中還原出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程叫做eq\x(\s\up1(22))解調(diào)，它是eq\x(\s\up1(23))調(diào)制的逆過(guò)程，調(diào)幅波的解調(diào)也叫做eq\x(\s\up1(24))檢波。7．電磁波的應(yīng)用電視、雷達(dá)和移動(dòng)電話(huà)。學(xué)問(wèn)點(diǎn)電磁波譜Ⅰ1．定義將電磁波按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列依次是eq\x(\s\up1(01))無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)和γ射線(xiàn)，形成電磁波譜。2．電磁波譜的特性、應(yīng)用一堵點(diǎn)疏通1．薄膜干涉是薄膜前、后表面的反射光疊加產(chǎn)生的，所以要視察薄膜干涉條紋，應(yīng)當(dāng)從光源一側(cè)視察。()2．在光學(xué)元件(透鏡、棱鏡)的表面涂一層薄膜，當(dāng)薄膜的厚度是光在空氣中波長(zhǎng)的eq\f(1,4)時(shí)，可起到減小反射光強(qiáng)度、增大透射光強(qiáng)度的作用。()3．太陽(yáng)、電燈等一般光源發(fā)出的光都是自然光。()4．當(dāng)光照到不透亮的半徑很小的圓盤(pán)上時(shí)也會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。()5．電磁波的傳播須要介質(zhì)。()6．電場(chǎng)四周肯定存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)四周肯定存在電場(chǎng)。()7．無(wú)線(xiàn)電波不能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象。()8．波長(zhǎng)不同的電磁波在本質(zhì)上完全相同。()答案1.√2.×3.√4.√5.×6.×7.×8.√二對(duì)點(diǎn)激活1．(人教版選修3－4·P67圖改編)一束白光在真空中通過(guò)雙縫后在屏上視察到的干涉條紋，除中心白色亮條紋外，兩側(cè)還有彩色條紋，其緣由是()A．各色光的波長(zhǎng)不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同B．各色光的速度不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同C．各色光的強(qiáng)度不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同D．上述說(shuō)法都不正確答案A解析依據(jù)雙縫干涉的條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ，可以看出裝置不變時(shí)，條紋間距只與光的波長(zhǎng)有關(guān)。中間是白色亮紋，是因?yàn)楦鞣N顏色的光都在中間形成亮紋，故顯示白色。其他區(qū)域由于單色光條紋間距的不同而組成很多彩色條紋。2．(人教版選修3－4·P62·T1、T2、T3，P61·做一做改編)(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．通過(guò)兩支鉛筆的狹縫平行對(duì)著日光燈管，會(huì)看到彩色條紋，這是光的衍射現(xiàn)象B．減小游標(biāo)卡尺兩個(gè)卡腳之間狹縫的寬度，單色線(xiàn)光源通過(guò)狹縫產(chǎn)生的衍射條紋中心亮紋變窄C．太陽(yáng)光通過(guò)三角形孔，當(dāng)孔縮小時(shí)，先形成三角形光斑，最終形成太陽(yáng)的像D．透過(guò)羽毛視察白熾燈，會(huì)看到彩色光暈，這是光的衍射答案AD解析當(dāng)縫的寬度與光的波長(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)小時(shí)，會(huì)發(fā)生明顯的衍射，A、D正確；光的波長(zhǎng)不變時(shí)，狹縫越窄衍射時(shí)中心亮紋越寬，B錯(cuò)誤；當(dāng)三角形孔減小時(shí)，太陽(yáng)光通過(guò)它先形成影，然后是小孔成像，當(dāng)其尺寸與光的波長(zhǎng)差不多時(shí)，會(huì)出現(xiàn)衍射圖樣，C錯(cuò)誤。3．(人教版選修3－4·P59·T1改編)用如圖所示的試驗(yàn)裝置視察雙縫干涉圖樣，雙縫之間的距離是0.2mm，用的是綠色濾光片，在毛玻璃屏上可以看到綠色干涉條紋。下列說(shuō)法正確的是()A．毛玻璃屏上的干涉條紋與雙縫垂直B．假如把毛玻璃屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動(dòng)，相鄰兩亮條紋中心的距離變大C．把綠色濾光片換為紅色，相鄰兩個(gè)亮條紋中心的距離減小D．假如改用間距為0.3mm的雙縫，相鄰兩個(gè)亮條紋中心的距離變大答案B解析干涉條紋與雙縫平行，A錯(cuò)誤。依據(jù)雙縫干涉的條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，l增大，則Δx增大，B正確；λ變大，則Δx增大，C錯(cuò)誤；d增大，則Δx減小，D錯(cuò)誤。4．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度B．用透亮的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象C．用三棱鏡視察白光看到的彩色圖樣是光的色散現(xiàn)象D．泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，全息照相的拍攝利用了激光的相干性答案CD解析拍攝玻璃廚窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以減弱玻璃反射光的強(qiáng)度，使照片清楚，但不能增加透射光的強(qiáng)度，故A錯(cuò)誤；用透亮的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的干涉，故B錯(cuò)誤；用三棱鏡視察白光看到的彩色圖樣是利用光的折射，形成光的色散現(xiàn)象，故C正確；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，依據(jù)激光的應(yīng)用可知，全息照相的拍攝利用了激光的相干性的特點(diǎn)，與干涉原理有關(guān)，故D正確。5．(多選)依據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法中正確的是()A．變更的電場(chǎng)肯定產(chǎn)生變更的磁場(chǎng)B．勻稱(chēng)變更的電場(chǎng)肯定產(chǎn)生勻稱(chēng)變更的磁場(chǎng)C．周期性變更的電場(chǎng)肯定產(chǎn)生同頻率的周期性變更的磁場(chǎng)D．變更的電場(chǎng)和變更的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向四周傳播，形成電磁波答案CD解析勻稱(chēng)變更的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，所以A、B均錯(cuò)誤；周期性變更的電場(chǎng)肯定產(chǎn)生同頻率的周期性變更的磁場(chǎng)，這是麥克斯韋電磁波理論的基礎(chǔ)，C正確；由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知，D正確。6．關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法正確的是()A．麥克斯韋在人類(lèi)歷史上首先捕獲到了電磁波B．紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光長(zhǎng)，比無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)短C．雷達(dá)是用X光來(lái)測(cè)定物體位置的設(shè)備D．使電磁波隨各種信號(hào)而變更的技術(shù)叫做解調(diào)答案B解析赫茲證明白麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論，并在人類(lèi)歷史上首先捕獲到了電磁波，A錯(cuò)誤；由電磁波譜可知，B正確；雷達(dá)是利用無(wú)線(xiàn)電波來(lái)測(cè)定物體位置的設(shè)備，C錯(cuò)誤；使電磁波隨各種信號(hào)而變更的技術(shù)叫調(diào)制，把經(jīng)調(diào)制的高頻振蕩電流中的信號(hào)“檢”出來(lái)的過(guò)程叫解調(diào)，D錯(cuò)誤。考點(diǎn)細(xì)研悟法培優(yōu)考點(diǎn)1光的干涉現(xiàn)象1.雙縫干涉(1)亮暗條紋的推斷方法①如圖甲所示，光源S1、S2發(fā)出的光到屏上某點(diǎn)的路程差r2－r1＝±kλ(k＝0,1,2…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)亮條紋。②光的路程差r2－r1＝±(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0,1,2…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)暗條紋。(2)亮條紋中心的位置的推導(dǎo)如圖甲所示，在線(xiàn)段P1S2上作P1M＝P1S1，于是S2M＝r2－r1。由于兩縫之間的距離d遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于縫到屏的距離l，所以能夠認(rèn)為三角形S1S2M是直角三角形。依據(jù)三角函數(shù)的關(guān)系，有r2－r1＝d另一方面：當(dāng)角θ很小時(shí)，用弧度表示的θ與它的正弦sinθ、正切tanθ，三者近似相等。所以x＝ltanθ≈lsinθ，消去sinθ，有r2－r1＝deq\f(x,l)，當(dāng)兩列波的路程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即deq\f(x,l)＝±kλ，(k＝0,1,2…)時(shí)出現(xiàn)亮條紋，也就是說(shuō)，亮條紋中心的位置為x＝±keq\f(l,d)λ。(3)條紋間距：由上面的分析可知，相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋的中心間距是Δx＝eq\f(l,d)λ，其中l(wèi)是雙縫到光屏的距離，d是雙縫間的距離，λ是光波的波長(zhǎng)。2．薄膜干涉(1)如圖乙所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。(2)光照耀到薄膜上時(shí)，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來(lái)，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加，兩列光波同相疊加，出現(xiàn)明紋；反相疊加，出現(xiàn)暗紋。(3)條紋特點(diǎn)：①單色光：明暗相間的水平條紋；②白光：彩色水平條紋。例1如圖所示，在雙縫干涉試驗(yàn)中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)與S1、S2的距離之差為2.1×10－6m，已知A光在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中的波長(zhǎng)為4×10－7m，B光在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為3.15×10－7m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，臨界角為37°。分別用A、B兩種單色光在空氣中用此裝置做雙縫干涉試驗(yàn)，問(wèn)P(1)如何判定P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？提示：路程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)是暗條紋，是偶數(shù)倍時(shí)是亮條紋。(2)光通過(guò)一條細(xì)小的狹縫會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？提示：?jiǎn)慰p衍射。嘗試解答暗條紋__亮條紋__仍出現(xiàn)明暗相間的條紋，但中心條紋最寬最亮，從中心向兩側(cè)亮條紋漸漸變窄、變暗，相鄰兩條亮條紋或暗條紋間距漸漸減小，這是單縫衍射現(xiàn)象設(shè)A光在空氣中波長(zhǎng)為λ1，在介質(zhì)中波長(zhǎng)為λ介，由n＝eq\f(c,v)，c＝fλ，v＝fλ介得，n＝eq\f(λ1,λ介)，則λ1＝nλ介＝6×10－7m。用A光作光源，S1、S2到P點(diǎn)的路程差δ＝2.1×10－6m，N1＝eq\f(δ,λ1)＝3.5，即從S1和S2到P點(diǎn)的光的路程差δ是波長(zhǎng)λ1的3.5倍，所以P點(diǎn)為暗條紋。用B光作光源，依據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC＝eq\f(1,n)，得n′＝eq\f(1,sin37°)＝eq\f(5,3)，由此可知，B光在空氣中的波長(zhǎng)λ2＝n′λ介′＝5.25×10－7m，N2＝eq\f(δ,λ2)＝4，P點(diǎn)為明條紋。若用A光照耀時(shí)，把其中一條縫遮住，光屏上仍出現(xiàn)明暗相間的條紋，但中心條紋最寬、最亮，從中心向兩側(cè)條紋漸漸變窄、變暗，相鄰兩條亮條紋或暗條紋間距漸漸減小，這是單縫衍射現(xiàn)象。1．雙縫干涉中亮暗條紋的分析步驟和應(yīng)留意的問(wèn)題(1)一般解題步驟①由題設(shè)狀況依λ真＝nλ介，求得光在真空(或空氣)中的波長(zhǎng)。②由屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件推斷光屏上出現(xiàn)的是亮條紋還是暗條紋。③依據(jù)亮條紋的推斷式Δx＝±kλ(k＝0,1,2，…)或暗條紋的推斷式Δx＝±(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0,1,2，…)推斷出k的取值，從而推斷條紋數(shù)。(2)應(yīng)留意的問(wèn)題①λ真＝nλ介可以依據(jù)c＝λ真f，v＝λ介f，n＝eq\f(c,v)三個(gè)式子推導(dǎo)得到。②兩列光發(fā)生干涉的必要條件是兩列光的頻率相同，相位差恒定。③相干光的獲得方法。a．將一束光分成兩束而獲得，此法稱(chēng)為分光法。b．利用激光。2．薄膜干涉現(xiàn)象的應(yīng)用(1)增透膜：增透膜的厚度為透射光在薄膜中波長(zhǎng)的四分之一，使薄膜前后兩面的反射光的路程差為波長(zhǎng)的一半，故反射光疊加后減弱，透射光的強(qiáng)度增加。(2)用干涉法檢查平面：如圖甲所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照耀，假如被檢測(cè)平面是平整的，得到的干涉圖樣必是等間距的。假如某處凹下，則對(duì)應(yīng)明紋(或暗紋)提前出現(xiàn)，如圖乙所示；假如某處凸起來(lái)，則對(duì)應(yīng)條紋延后出現(xiàn)，如圖丙所示。(注：“提前”與“延后”不是指在時(shí)間上，而是指如圖甲所示由左向右的依次位置上。)[變式1－1](多選)如圖所示是a、b兩單色光分別經(jīng)過(guò)同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，則()A．在同種勻稱(chēng)介質(zhì)中，a光的傳播速度比b光的大B．在真空中a、b兩單色光傳播速度相同C．從真空射入同種介質(zhì)發(fā)生全反射時(shí)，a光全反射臨界角小D．在相同的條件下，b光比a光更簡(jiǎn)單產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象答案BD解析依據(jù)題圖可知，b光的干涉條紋間距大于a光的干涉條紋間距。由雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，b光的波長(zhǎng)比a光的大。由λ＝eq\f(c,f)可知，b光的頻率比a光的小，則在同種介質(zhì)中，b光的折射率小于a光，依據(jù)n＝eq\f(c,v)可知，在介質(zhì)中，a光的傳播速度比b光的小，A錯(cuò)誤；在真空中a、b兩單色光傳播速度相同，均為c，B正確；從真空射入同種介質(zhì)不會(huì)發(fā)生全反射，C錯(cuò)誤；由于b光的波長(zhǎng)比a光的大，依據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，在相同的條件下，b光比a光更簡(jiǎn)單產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，D正確。[變式1－2](多選)把一個(gè)曲率半徑很大的凸透鏡的彎曲表面壓在另一個(gè)玻璃平面上，讓單色光從上方射入，俯視可以視察到明暗相間的同心圓環(huán)，如圖所示。這個(gè)現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)覺(jué)的，這些同心圓叫做牛頓環(huán)。為了使同一級(jí)圓環(huán)的半徑變大(例如從中心數(shù)起的其次條圓環(huán))，則應(yīng)()A．將凸透鏡的曲率半徑變大B．將凸透鏡的曲率半徑變小C．改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的單色光照耀D．改用波長(zhǎng)更短的單色光照耀答案AC解析牛頓環(huán)的形成原理是空氣薄膜干涉，為了使同一級(jí)圓環(huán)半徑變大，可以使空氣薄膜更薄，或改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的單色光照耀，故選A、C?？键c(diǎn)2光的衍射和偏振1.單縫衍射與雙縫干涉的比較兩種現(xiàn)象單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)圖樣特點(diǎn)條紋寬度條紋寬度不等，中心最寬條紋寬度相等條紋間距相鄰條紋間距不等相鄰條紋等間距亮度狀況中心條紋最亮，兩側(cè)條紋漸漸變暗條紋清楚，亮度基本相等發(fā)生條件產(chǎn)生明顯的條件：障礙物或孔的尺寸與波長(zhǎng)差不多或更小必要條件(非充分)：兩束光頻率相同、相位差恒定相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，波長(zhǎng)越長(zhǎng)越明顯；干涉、衍射都有明暗相間的條紋2．白光干涉和衍射形成彩色條紋的緣由(1)雙縫干涉時(shí)，依據(jù)亮條紋中心位置的公式x＝±keq\f(l,d)λ(k＝0,1,2…)，各種單色光的波長(zhǎng)不同，在屏上的亮紋位置(間距)就不同，所以各色光不重合呈現(xiàn)彩色條紋，中心位置對(duì)各單色光路程差都為0，所以疊加出白條紋。(2)單縫衍射時(shí)，縫寬肯定，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，中心亮紋越寬，且各單色光衍射時(shí)的其他條紋位置不同，所以白光的單縫衍射中心亮紋疊加出白色，兩側(cè)呈彩色。3．干涉與衍射的本質(zhì)光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，從本質(zhì)上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具有相像的原理。光的干涉是兩列波的疊加，光的單縫衍射是來(lái)自單縫不同位置的無(wú)限列光波通過(guò)縫之后疊加時(shí)加強(qiáng)或減弱的結(jié)果。4．偏振光的產(chǎn)生方式(1)自然光通過(guò)起偏器時(shí)產(chǎn)生偏振光。通過(guò)兩個(gè)共軸的偏振片視察自然光，第一個(gè)偏振片的作用是把自然光變成偏振光，叫起偏器。其次個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光，叫檢偏器。(2)自然光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，假如光入射的方向合適，使反射光和折射光的夾角恰好是90°，則反射光和折射光都是完全偏振光，且偏振方向相互垂直。例2(多選)在單縫衍射試驗(yàn)中，用紅色激光照耀單縫，對(duì)于下列不同條件下縫后的屏幕上出現(xiàn)的現(xiàn)象，說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)縫較寬時(shí)，屏上出現(xiàn)一條與縫寬相當(dāng)?shù)牧翖l紋B．當(dāng)縫很窄并接著調(diào)窄，中心亮條紋變亮，寬度增大C．當(dāng)縫很窄，屏上出現(xiàn)了中心亮條紋，增大縫與屏間距離，則中心亮條紋寬度增大D．當(dāng)縫很窄，屏上出現(xiàn)了中心亮條紋，改用藍(lán)色激光，則中心亮條紋寬度不變(1)當(dāng)縫較寬時(shí)，光有明顯衍射嗎？提示：不會(huì)出現(xiàn)明顯衍射，光基本沿直線(xiàn)傳播。(2)當(dāng)縫很窄，光能發(fā)生明顯衍射的條件下，波長(zhǎng)越短中心亮紋越寬還是越窄？提示：越窄。嘗試解答選AC。當(dāng)縫較寬時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)明顯的衍射現(xiàn)象，此時(shí)間基本沿直線(xiàn)傳播，因此屏上出現(xiàn)一條與縫寬相當(dāng)?shù)牧翖l紋，故A正確；當(dāng)縫的寬度變窄時(shí)，衍射現(xiàn)象更明顯，中心明條紋寬度增加，但亮度降低，故B錯(cuò)誤；同理，當(dāng)縫很窄，屏上出現(xiàn)了中心亮條紋，增大縫與屏間距離，則中心亮條紋寬度增大，故C正確；當(dāng)縫很窄時(shí)，屏上出現(xiàn)了中心亮條紋，若改用藍(lán)色激光，因波長(zhǎng)變短，則中心亮條紋寬度變小，故D錯(cuò)誤。1．對(duì)光的衍射的理解(1)衍射是波的特征，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯。任何狀況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只有明顯與不明顯的差別。(2)衍射現(xiàn)象說(shuō)明“光沿直線(xiàn)傳播”只是一種特別狀況，只有在光的波長(zhǎng)比障礙物小得多時(shí)，光才可以看成是沿直線(xiàn)傳播的。2．自然光和偏振光的比較自然光(非偏振光)偏振光光的來(lái)源干脆從光源發(fā)出的光自然光通過(guò)起偏器后的光光的振動(dòng)方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光的振動(dòng)沿隨意方向，且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光的振動(dòng)沿特定方向3.光的偏振的理論意義及應(yīng)用(1)理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象說(shuō)明白光是波，但不能確定光是橫波還是縱波，光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明白光是橫波。(2)應(yīng)用：照相機(jī)鏡頭前裝偏振片消退反光，放映和觀看立體電影，電子表的液晶顯示器等。[變式2－1](多選)抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示，視察光束經(jīng)過(guò)細(xì)絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可以推斷細(xì)絲粗細(xì)的變更()A．這里應(yīng)用的是光的衍射現(xiàn)象B．這里應(yīng)用的是光的干涉現(xiàn)象C．假如屏上條紋間距變寬，表明抽制的絲變粗D．假如屏上條紋間距變寬，表明抽制的絲變細(xì)答案AD解析由于是激光束越過(guò)細(xì)絲即繞過(guò)障礙物，所以是光的衍射現(xiàn)象，當(dāng)抽制的絲變細(xì)的時(shí)候，衍射更明顯，條紋間距變寬，A、D正確。[變式2－2](2024·山東日照模擬改編)(多選)關(guān)于光的偏振，下列說(shuō)法正確的是()A．自然光通過(guò)偏振片后，就得到了偏振光B．拍攝水面下的景物時(shí)，加偏振片可使像更清楚C．立體電影是應(yīng)用光的偏振的一個(gè)實(shí)例D．自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，折射光是偏振光，反射光不是偏振光答案ABC解析自然光通過(guò)偏振片后，從而得到在某一方向振動(dòng)的光，這就是偏振光，A正確；拍攝水面下的景物時(shí)，在照相機(jī)鏡頭前裝一個(gè)偏振片，可減弱水面反射光的影響，B正確；立體電影的制作利用了光的偏振現(xiàn)象，放映的時(shí)候也是用雙鏡頭放映機(jī)，其中每個(gè)鏡頭前放有偏振方向不同的偏振光片，觀眾戴的眼鏡上也有相對(duì)應(yīng)方向的偏振光片，這樣每只眼睛就只能看到一個(gè)鏡頭所投影的圖像，C正確；自然光射到界面上后，折射光和反射光都是偏振光，D錯(cuò)誤。[變式2－3]以下說(shuō)法正確的是()A．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種縱波B．不透光圓片后面的陰影中心出現(xiàn)一個(gè)亮斑屬于光的干涉現(xiàn)象C．照相機(jī)鏡頭呈淡紫色屬于光的衍射現(xiàn)象D．用點(diǎn)光源照耀小圓孔，后面屏上會(huì)出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)，這是圓孔衍射現(xiàn)象答案D解析偏振是橫波的特有現(xiàn)象，光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波，A錯(cuò)誤；不透光圓片后面的陰影中心出現(xiàn)一個(gè)亮斑屬于光的衍射現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；光通過(guò)照相機(jī)鏡頭上的增透膜時(shí)增透膜前后表面反射的光發(fā)生干涉，故照相機(jī)鏡頭呈淡紫色，C錯(cuò)誤；用點(diǎn)光源照耀小圓孔，后面屏上會(huì)出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)，這是圓孔衍射現(xiàn)象，D正確。考點(diǎn)3電磁波與相對(duì)論1.對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解2．對(duì)電磁波的理解(1)電磁波是橫波，電磁波的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、傳播方向三者兩兩垂直，如圖所示。(2)電磁波與機(jī)械波的比較名稱(chēng)項(xiàng)目電磁波機(jī)械波產(chǎn)生由周期性變更的電場(chǎng)、磁場(chǎng)產(chǎn)生由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生波的特點(diǎn)橫波縱波或橫波波速在真空中等于光速c＝3×108在空氣中不大(如聲波波速在空氣中一般為340m/s)；在液體和固體中較大是否須要介質(zhì)不須要介質(zhì)(在真空中仍可傳播)必需有介質(zhì)(真空中不能傳播)能量傳播電磁能機(jī)械能例3(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說(shuō)法正確的是()A．X射線(xiàn)對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過(guò)量的X射線(xiàn)輻射會(huì)引起生物體的病變B．γ射線(xiàn)是波長(zhǎng)最短的電磁波，它比X射線(xiàn)的頻率還要高C．紫外線(xiàn)比紫光更簡(jiǎn)單發(fā)生干涉和衍射D．在電磁波譜中，無(wú)線(xiàn)電波一般可用于通信(1)電磁波譜波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短如何排列？提示：無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)。(2)什么樣的電磁波簡(jiǎn)單發(fā)生干涉、衍射？提示：波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電磁波。嘗試解答選ABD。X射線(xiàn)的頻率比較大，能量大，對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的輻射作用，過(guò)量的X射線(xiàn)輻射會(huì)引起生物體的病變，A正確；依據(jù)電磁波譜的排列依次可知，γ射線(xiàn)是波長(zhǎng)最短的電磁波，它的頻率比X射線(xiàn)的頻率高，B正確；紫外線(xiàn)比紫光的波長(zhǎng)短，更不簡(jiǎn)單發(fā)生干涉和衍射，C錯(cuò)誤；無(wú)線(xiàn)電波廣泛應(yīng)用于通信、廣播，D正確。對(duì)電磁波譜的四點(diǎn)說(shuō)明(1)波長(zhǎng)不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性。其中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無(wú)線(xiàn)電波和紅外線(xiàn)，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長(zhǎng)較短的X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)，穿透實(shí)力較強(qiáng)。(2)電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長(zhǎng)并沒(méi)有很明顯的界線(xiàn)，如紫外線(xiàn)和X射線(xiàn)、X射線(xiàn)和γ射線(xiàn)都有重疊。(3)不同的電磁波，產(chǎn)生的機(jī)理不同，無(wú)線(xiàn)電波是振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的；紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；X射線(xiàn)是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；γ射線(xiàn)是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。(4)電磁波的能量隨頻率的增大而增大。[變式3](2024·哈爾濱三中高三一模改編)(多選)梳子在梳頭后帶上電荷，搖動(dòng)這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波。該電磁波()A．是橫波B．是由于電荷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的C．不能在真空中傳播D．在空氣中的傳播速度約為3×108答案ABD解析依據(jù)電磁波的特點(diǎn)可知，電磁波為橫波，故A正確；梳子帶電后搖動(dòng)梳子，電荷發(fā)生移動(dòng)形成電流，電流的變更產(chǎn)生電磁波，故B正確；電磁波的傳播不須要介質(zhì)，可以在真空中傳播，故C錯(cuò)誤；電磁波的傳播速度等于光的傳播速度，在空氣中的傳播速度約為3×108高考模擬隨堂集訓(xùn)1．(2024·北京高考)利用圖1所示的裝置(示意圖)，視察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖2中甲和乙兩種圖樣。下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說(shuō)法正確的是()A．甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫B．甲對(duì)應(yīng)雙縫，乙對(duì)應(yīng)單縫C．都是單縫，甲對(duì)應(yīng)的縫寬較大D．都是雙縫，甲對(duì)應(yīng)的雙縫間距較大答案A解析單縫衍射圖樣的中心條紋亮且寬，相鄰條紋間距不等；雙縫干涉圖樣中相鄰條紋間距相等。依據(jù)題目中給出的甲、乙兩種圖樣可知，甲是單縫衍射的圖樣，乙是雙縫干涉的圖樣，A正確。2．(2024·北京高考)用雙縫干涉試驗(yàn)裝置得到白光的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后()A．干涉條紋消逝B．彩色條紋中的紅色條紋消逝C．中心條紋變成暗條紋D．中心條紋變成紅色答案D解析當(dāng)用白光做干涉試驗(yàn)時(shí)，頻率相同的色光，相互疊加干涉，在光屏上形成彩色條紋，中心形成白色的亮條紋；當(dāng)在光源與單縫之間加上紅色濾光片后，只有紅光能通過(guò)單縫，然后通過(guò)雙縫后相互疊加干涉，在光屏上形成紅色干涉條紋，光屏中心為加強(qiáng)點(diǎn)，所以中心條紋變成紅色亮條紋，A、B、C