高考物理一輪復習-第4講-光的波動-電磁波-相對論

授課提示：對應學生用書第383頁[A組基礎鞏固練]熱點一光的干涉現(xiàn)象1．(2022·山東煙臺模擬)在雙縫干涉實驗中，用波長為5×10－7m的黃光照射雙縫。已知兩縫間的間距為0.3mm，雙縫到光屏的距離為1.2m，光屏上P點到雙縫S1和S2的路程差為7.5×10－7m，則下列說法正確的是()A．P點出現(xiàn)的是亮條紋，相鄰兩個亮條紋或暗條紋的中心間距為2mmB．P點出現(xiàn)的是暗條紋，相鄰兩個亮條紋或暗條紋的中心間距為2mmC．P點出現(xiàn)的是亮條紋，相鄰兩個亮條紋或暗條紋的中心間距為4mmD．P點出現(xiàn)的是暗條紋，相鄰兩個亮條紋或暗條紋的中心間距為4mm解析：光屏上P點到雙縫S1和S2的路程差為7.5×10－7m，黃光的波長為5×10－7m，則n＝eq\f(ΔS,\f(λ,2))＝3為奇數(shù)，在P點出現(xiàn)暗條紋，相鄰兩個亮條紋或暗條紋的中心間距Δx＝eq\f(l,d)λ＝eq\f(1.2,0.0003)×5×10－7m＝2×10－3m，B正確，A、C、D錯誤。答案：B2．(2022·浙江杭州二中月考)如圖所示，把一平凸透鏡置于一平板玻璃上方，如果用平行單色光垂直照射到平凸透鏡上，順著平行光入射的方向觀測可看到透鏡中央出現(xiàn)明暗相間的條紋，這種現(xiàn)象最早是牛頓發(fā)現(xiàn)的，因此稱為牛頓環(huán)。以下說法正確的是()A．牛頓環(huán)是光的衍射現(xiàn)象B．牛頓環(huán)是明暗相間、半徑均勻增大的同心圓條紋C．若在透鏡AB面施加向下的微小壓力，則可看到同心圓向外擴展D．若在C處不小心沾上了灰塵，明暗相間的同心圓條紋排列將比沒有灰塵時疏解析：本題考查光的干涉規(guī)律的應用?？諝獗邮怯蓛蓚€反射面形成的，兩束光在圓弧面與平面反射形成，干涉條紋的間距不是均勻增加，而是隨著空氣薄層的厚度越向外增加得越快，所以干涉條紋不是疏密均勻的同心圓，故A、B錯誤；若在透鏡AB面上施加向下的微小壓力，滿足產(chǎn)生這一亮條紋的厚度向外移，即亮環(huán)向遠離圓心的方向平移，則可看到同心圓向外擴展，故C正確；若在C處不小心沾上了灰塵，空氣薄層厚度并未發(fā)生改變，明暗相間的同心圓條紋排列不變，故D錯誤。答案：C熱點二光的衍射和光的偏振現(xiàn)象3．(多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象中能反映光的偏振特性的是()A．一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化B．一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時，反射光是偏振光C．日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景象更清晰D．通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋E．陽光在水面的反射光是自然光解析：在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定方向振動的光是偏振光，選項A、B、C正確；看到彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，選項D錯誤；陽光在水面的反射光是偏振光，選項E錯誤。答案：ABC熱點三實驗：用雙縫干涉測光的波長4．現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D、透紅光的濾光片E等光學元件，要把它們放在圖甲所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。(1)本實驗的步驟有：①調(diào)節(jié)單縫與雙縫的間距為5～10cm，并使單縫與雙縫相互平行；②按合理順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；③取下遮光筒右側的元件，打開光源，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；④用米尺測出雙縫到屏的距離；用測量頭(讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間的距離；⑤將測得的數(shù)據(jù)代入公式求出紅光的波長。以上步驟合理的順序是________。(只填步驟代號)(2)將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖乙所示；同方向轉動測量頭，使分劃板的中心刻線與第5條亮紋中心對齊，此時手輪上的示數(shù)如圖丙所示。則圖乙中手輪上的示數(shù)是________mm；圖丙中手輪上的示數(shù)是________mm。(3)已知雙縫到屏的距離為0.500m，使用的雙縫間距為2.8×104m，由此可求得所測紅光波長λ＝________m(結果保留三位有效數(shù)字)。解析：(1)為獲取單色線光源，白色光源后面要有濾光片單縫、雙縫，所以步驟合理的順序為③②①④⑤。(2)題圖乙的固定刻度讀數(shù)為1mm，可動刻度讀數(shù)0.01×13.0mm＝0.130mm，則最終讀數(shù)1.130mm。題圖丙的固定刻度讀數(shù)為5.5mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×38.0mm＝0.380mm，則最終讀數(shù)為5.880mm。(3)相鄰亮紋的間距Δx＝eq\f(5.880－1.130,4)mm＝1.1875mm根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ得，λ＝eq\f(dΔx,l)＝eq\f(1.1875×10－3×2.8×10－4,0.500)m＝6.65×10－7m。答案：(1)③②①④⑤(2)1.1305.880(3)6.65×10－7熱點四電磁波與相對論5．(多選)(2022·貴州畢節(jié)質(zhì)檢)下列說法正確的是()A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關B．電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失C．在岸邊觀察前方水中的一條魚，魚的實際深度比看到的要深D．分別用藍光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實驗，用紅光時得到的條紋間距更寬E．在空氣中傳播的聲波是橫波解析：電磁波在真空中傳播的速度是光速，和頻率無關，A錯誤；電磁波可由電磁振蕩產(chǎn)生，當波源停止振動，已經(jīng)產(chǎn)生的電磁波會繼續(xù)向前傳播，不會消失，B錯誤；光由水中射入空氣中進入人的眼睛，折射角比入射角大，因此人眼看見的是折射光線的反向延長線上的魚的虛像，比魚的實際深度淺，因此魚的實際深度更深，C正確；由干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，波長越大，產(chǎn)生的條紋間距越寬，紅光的波長大于藍光的波長，因此紅光的條紋寬度更寬，D正確；在空氣中傳播的聲波是縱波，E錯誤。答案：CD6．(多選)下列說法正確的是()A．任何變化的磁場都要在周圍空間產(chǎn)生變化的電場B．機械波的傳播需要介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播C．紅外體溫計通過發(fā)射紅外線照射人體來測體溫D．振蕩磁場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩電場E．在如圖所示的振蕩電路中，當M、N間電勢差隨電流的變化達到最大值時，磁場能剛好全部轉化為電場能解析：變化的電場(或磁場)在周圍空間產(chǎn)生磁場(或電場)；均勻變化的電場(或磁場)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(或電場)；振蕩電場(或磁場)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(或電場)，A錯誤，D正確。機械波的傳播需要介質(zhì)，但電磁波可以在真空中傳播，B正確。紅外體溫計是通過接收紅外線來測體溫的，C錯誤。當M、N間電勢差達到最大值時，即電容器帶電荷量最多時，磁場能剛好全部轉化為電場能，E正確。答案：BDE[B組綜合提能練]7．(多選)(2022·江西宜春模擬)下列說法正確的是()A．肥皂泡呈現(xiàn)彩色是光的薄膜干涉現(xiàn)象B．在雙縫干涉實驗中，同等條件下用紅光做實驗比用紫光做實驗得到的條紋間距更小C．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片可以減弱玻璃表面反射光的影響D．光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波E．X射線比無線電波更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象解析：肥皂泡呈現(xiàn)彩色是光通過前面、后面反射回來的光發(fā)生干涉現(xiàn)象的結果，故A正確；在雙縫干涉實驗中，設條紋間距為Δx，雙縫到光屏距離為l，波長為λ，則Δx＝eq\f(l,d)λ，紅光比紫光波長長，所以同等條件下用紅光做實驗比用紫光做實驗得到的條紋間距大，故B錯誤；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，反射光的振動方向和玻璃櫥窗內(nèi)的物品光的振動方向不同，所以在鏡頭前加一個偏振片可以減弱玻璃表面反射光的影響，故C正確；光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，符合客觀事實，故D正確；波長越長越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，而X射線比無線電波波長短，不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故E錯誤。答案：ACD8．(多選)(2022·四川內(nèi)江模擬)下列說法正確的是()A．狹義相對論認為，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、觀察者間的相對運動無關B．電視遙控器發(fā)出的紅外線的波長比醫(yī)院里“CT”中發(fā)出的X射線的波長要短C．分別用紅光、紫光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，紅光的相鄰兩個亮條紋的中心間距大于紫光的相鄰兩個亮條紋的中心間距D．如圖甲所示，a、b兩束光以不同的入射角由玻璃射向真空，結果折射角相同，則在玻璃中a光的全反射臨界角大于b光的全反射臨界角E．如圖乙所示，偏振片P的透振方向為豎直方向，沿與豎直方向成45°角振動的偏振光照射到偏振片P上，在P的另一側能觀察到透射光解析：狹義相對論認為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、觀察者間的相對運動沒有關系，故A正確；遙控器發(fā)出的紅外線波長比醫(yī)院“CT”中的X射線波長要長，而頻率卻低，故B錯誤；根據(jù)雙縫干涉條紋間距Δx＝eq\f(L,d)λ得，由于紅光波長大于紫光波長，可知在同一實驗裝置上，紅光的相鄰兩個亮條紋的中心間距大于紫光的相鄰兩個亮條紋的中心間距，故C正確；以不同的入射角從玻璃射向真空，a光入射角較小，折射角相同，所以根據(jù)折射定律可知：此玻璃對a光的折射率大于對b光的折射率，在玻璃中，光的全反射臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)，a光的折射率大，則臨界角小，故D錯誤；沿與豎直方向成45°角振動的光也能通過偏振片，在P的另一側能觀察到透射光，故E正確。答案：ACE9．如圖所示，在雙縫干涉實驗中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點，已知P點與S1和S2距離之差為2.1×10－6m，今分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗，問P點是亮條紋還是暗條紋？(1)已知A光在折射率n＝1.5的介質(zhì)中波長為4×10－7m；(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×10－7m，當B光從這種介質(zhì)射向空氣時，臨界角為37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)；(3)若用A光照射時，把其中一條縫遮住，試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象。解析：(1)設A光在空氣中波長為λ1，在介質(zhì)中波長為λ2，由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ1,λ2)得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m根據(jù)路程差Δr＝2.1×10－6m所以N1＝eq\f(Δr,λ1)＝eq\f(2.1×10－6m,6×10－7m)＝3.5由此可知，從S1和S2到P點的路程差Δr是波長λ1的3.5倍，所以P點為暗條紋。(2)根據(jù)臨界角與折射率的關