專題14-8-光的波動(dòng)性-電磁波-相對(duì)論(原卷版)

2021年一輪考點(diǎn)掃描微專題專題14.8光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論目錄TOC\o"1-3"\h\u【考點(diǎn)掃描】 1一、光的干涉、衍射及偏振 1二、電磁場(chǎng)電磁波相對(duì)論 1三、實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng) 2【典例分析】 3【專題精練】 5【考點(diǎn)掃描】一、光的干涉、衍射及偏振1．光的干涉(1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。(2)條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定。(3)雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)，形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時(shí)，中央為白色條紋，其余為彩色條紋。2．光的衍射發(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)相差不多，甚至比光的波長(zhǎng)還小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。3．光的偏振(1)自然光：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。(2)偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)的光。(3)偏振光的形成①讓自然光通過(guò)偏振片形成偏振光。②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和折射，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。(4)光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波。二、電磁場(chǎng)電磁波相對(duì)論1．電磁波的特點(diǎn)(1)電磁波是橫波，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向都與傳播方向垂直。(2)電磁波傳播時(shí)不需要任何介質(zhì)，在真空中傳播的速度最大，c＝3×108m/s。(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(duì)論的簡(jiǎn)單知識(shí)(1)狹義相對(duì)論的基本假設(shè)：①狹義相對(duì)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?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的。(2)時(shí)間和空間的相對(duì)性：①時(shí)間間隔的相對(duì)性Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))eq\s\up8(2)))。②長(zhǎng)度的相對(duì)性l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))eq\s\up8(2))。(3)相對(duì)論速度變換公式：u＝eq\f(u′＋v,1＋\f(u′v,c2))。(4)質(zhì)能方程：E＝mc2。三、實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)1．實(shí)驗(yàn)裝置圖及實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀、光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭、刻度尺。2．實(shí)驗(yàn)原理(1)根據(jù)公式Δx＝eq\f(l,d)λ得λ＝eq\f(d,l)Δx。(2)用刻度尺測(cè)出雙縫到光屏的距離l，用測(cè)量頭調(diào)節(jié)清晰的干涉條紋，測(cè)出n個(gè)亮紋間的距離a，則Δx＝eq\f(a,n－1)。雙縫間距d是已知的，這樣就可以計(jì)算出波長(zhǎng)λ。3．注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)調(diào)整光源、單縫、雙縫和光屏、測(cè)量頭共軸，單縫和雙縫安裝時(shí)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(huì)引起干涉條紋亮度小，不清晰，不便于觀察和測(cè)量。(2)分劃板上的刻線應(yīng)與干涉條紋的亮(暗)線平行，否則會(huì)增大測(cè)量的誤差。(3)雙縫、測(cè)量頭安裝到遮光筒上時(shí)要裝到底，使各部件的定位面緊密吻合，否則會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。(4)雙縫干涉演示儀的測(cè)量頭有兩種，一種相當(dāng)于螺旋測(cè)微器，一種相當(dāng)于游標(biāo)卡尺，具體應(yīng)用時(shí)要加以區(qū)別。(5)測(cè)量雙縫至屏的距離l，要多次測(cè)量取平均值，同時(shí)要固定好雙縫及屏，切勿松動(dòng)。【典例分析】【例1】（1）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是()A．改用紅色激光B．改用藍(lán)色激光C．減小雙縫間距D．將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)E．將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)（2）關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，下面說(shuō)法正確的是()A．紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋B．白光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋C．光照到不透明小圓盤上出現(xiàn)泊松亮斑，說(shuō)明發(fā)生了衍射D．光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑，說(shuō)明光沿直線傳播，不存在光的衍射E．在單縫衍射中增大單縫到屏的距離，衍射條紋變寬【規(guī)律總結(jié)】光的干涉、衍射比較內(nèi)容干涉衍射現(xiàn)象在光疊加區(qū)域出現(xiàn)加強(qiáng)或減弱的現(xiàn)象光繞過(guò)障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)象產(chǎn)生條件兩束光頻率相同、相位差恒定障礙物或孔的尺寸與波長(zhǎng)差不多或更小典型實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉單縫衍射(圓孔衍射、圓盤衍射)圖樣特點(diǎn)不同點(diǎn)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晰條紋，亮度基本相等中央條紋最亮，兩邊變暗相同點(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【例2】．(2020·唐山一模)如圖所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過(guò)偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，看不到光亮，則()A．圖中a光為自然光B．圖中a光為偏振光C．圖中b光為偏振光D．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)180°后，在P處將看到光亮E．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)90°后，在P處將看到光亮【方法總結(jié)】自然光和偏振光的比較自然光(非偏振光)偏振光光的來(lái)源直接從光源發(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)，光振動(dòng)沿任意方向，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)，光振動(dòng)沿特定方向【例3】(2020·南寧二中檢測(cè))關(guān)于機(jī)械波、電磁波和相對(duì)論的下列說(shuō)法正確的是()A．機(jī)械波和電磁波在介質(zhì)中的傳播速度僅由介質(zhì)決定B．假設(shè)火車以接近光速的速度通過(guò)站臺(tái)，站臺(tái)上的旅客觀察到車上的乘客變矮了C．簡(jiǎn)諧機(jī)械波傳播時(shí)單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)介質(zhì)中某點(diǎn)的完全波的個(gè)數(shù)就是這列波的頻率D．用光導(dǎo)纖維束傳播圖象信息利用了光的全反射E．在真空中傳播的兩列電磁波，頻率大的波長(zhǎng)短【例4】(2020·河南質(zhì)檢)在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。甲(1)某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)并觀察了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點(diǎn)，正確的是()A．燈絲與單縫和雙縫必須平行放置B．干涉條紋與雙縫垂直C．干涉條紋的疏密程度與單縫寬度有關(guān)D．干涉條紋的間距與光的波長(zhǎng)有關(guān)(2)當(dāng)測(cè)量頭中的分劃板中心刻線對(duì)齊某條紋的中心時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為________mm。(3)如果測(cè)量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖丙所示。則在這種情況下測(cè)量干涉條紋的間距Δx時(shí)，測(cè)量值________(選填“大于”“小于”或“等于”)實(shí)際值。乙丙【專題精練】1．在五彩繽紛的大自然中，我們常常會(huì)見到一些彩色光的現(xiàn)象，下列現(xiàn)象中屬于光的干涉的是()A．灑水車噴出的水珠在陽(yáng)光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象B．小孩兒吹出的肥皂泡在陽(yáng)光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象C．雨后天晴馬路上油膜在陽(yáng)光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象D．用游標(biāo)卡尺兩測(cè)量爪的狹縫觀察日光燈的燈光出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象E．實(shí)驗(yàn)室用雙縫實(shí)驗(yàn)得到的彩色條紋2.關(guān)于電磁波譜，下列說(shuō)法正確的是()A．X射線對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過(guò)量的X射線輻射會(huì)引起生物體的病變B．γ射線是波長(zhǎng)最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高C．紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射D．在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是γ射線E．在電磁波譜中，無(wú)線電波一般可用于通信3．下列說(shuō)法正確的是()A．“3D電影”的播放和觀看利用了光的衍射B．色散現(xiàn)象表明白光是復(fù)色光C．泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象D．增透膜的厚度應(yīng)為入射光在增透膜中波長(zhǎng)的eq\f(1,4)E．光的偏振現(xiàn)象表明光是橫波4.關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說(shuō)法正確的是()A．電磁波可以傳遞信息，聲波也能傳遞信息B．手機(jī)在通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波C．太陽(yáng)光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同D．遙控器發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)和醫(yī)院“CT”中的X射線波長(zhǎng)相同E．由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波速度變小，聲波速度變大5．(2020·商丘四校聯(lián)考)關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象，說(shuō)法中正確的是()A．電磁波和其他可見光一樣，也能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B．水中藍(lán)光的傳播速度比紅光的慢C．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是縱波D．分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬E．一束白光從空氣射入玻璃三棱鏡后形成彩色條紋，是因?yàn)椴Ａ忡R吸收了白光中的一些色光6．關(guān)于電磁波，下列說(shuō)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無(wú)關(guān)B．周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以相互激發(fā)，形成電磁波C．電磁波在真空中自由傳播時(shí)，其傳播方向與電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直D．利用電磁波傳遞信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，但電磁波不能通過(guò)電纜、光纜傳輸E．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7.下列說(shuō)法正確的是()A．光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光從紫光改為紅光，則相鄰亮條紋間距一定變小B．做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體，經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，速度可能不同C．在受迫振動(dòng)中，驅(qū)動(dòng)力的頻率不一定等于物體的固有頻率D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片可以增加透射光的強(qiáng)度E．愛因斯坦狹義相對(duì)論指出，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的8．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)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(guò)兩個(gè)偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片，透射光的強(qiáng)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(dāng)反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時(shí)，反射光是偏振光C．日落時(shí)分，拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景像更清晰D．通過(guò)手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋E．陽(yáng)光在水面的反射光是自然光9.(2020·三亞模擬)下列說(shuō)法正確的是()甲乙丙丁戊A．圖甲是一束復(fù)色光進(jìn)入水珠后傳播的示意圖，其中a束光在水珠中傳播的速度一定大于b束光在水珠中傳播的速度B．圖乙是一束單色光進(jìn)入平行玻璃磚后傳播的示意圖，當(dāng)入射角i逐漸增大到某一值后不會(huì)再有光線從bb′面射出C．圖丙是雙縫干涉示意圖，若只減小屏到擋板間的距離L，兩相鄰亮條紋間距離將減小D．圖丁是用干涉法檢測(cè)工件表面平整程度時(shí)得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說(shuō)明被檢測(cè)的平面在此處是凸起的E．圖戊中的M、N是偏振片，P是光屏。當(dāng)M固定不動(dòng)，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)N時(shí)，光屏P上的光亮度將會(huì)發(fā)生變化，此現(xiàn)象表明光波是橫波10．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距Δx1與綠光的干涉條紋間距Δx2相比，Δx1_______Δx2(選填“>”“＝”或“<”)。若實(shí)驗(yàn)中紅光的波長(zhǎng)為630nm，雙縫與屏幕的距離為1.00m，測(cè)得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5mm，則雙縫之間的距離為mm。11．在觀察光的雙縫干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中：(1)將激光束照在如圖乙所示的雙縫上，在光屏上觀察到的現(xiàn)象是圖甲中的________。甲乙(2)換用間隙更小的雙縫，保持雙縫到光屏的距離不變，在光屏上觀察到的條紋寬度將________；保持雙縫間隙不變，減小光屏到雙縫的距離，在光屏上觀察到的條紋寬度將________(以上均選填“變寬”“變窄”或“不變”)。12.如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對(duì)地面的速度均為v(v接近光速c)。地面上的人測(cè)得它們相距為L(zhǎng)，則飛船A上的人測(cè)得兩飛船間的距離________(選填“大于”“等于”或“小于”)L。當(dāng)B向A發(fā)出一光信號(hào)，飛船A上的人測(cè)得該信號(hào)的速度為________。13.(2020·日照模擬)光傳感器可用來(lái)測(cè)量光屏上的光強(qiáng)分布。如圖甲所示為某同學(xué)利用單縫做的一個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)，圖乙為該同學(xué)使用光傳感器對(duì)該實(shí)驗(yàn)所采集到的光屏上的光強(qiáng)分布圖象，則該同學(xué)所做的實(shí)驗(yàn)是光的________(選填“干涉”或“衍射”)實(shí)驗(yàn)；根據(jù)圖乙可以看出，光屏上中央亮條紋的光強(qiáng)分布特點(diǎn)是_____________。甲乙14.在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上，如圖甲所示，并選用縫間距d＝0.2mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離l＝700mm。然后，接通電源使光源正常工作。甲乙丙(1)已知測(cè)量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50個(gè)分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測(cè)量頭的目鏡看去，第一次映入眼簾的干涉條紋如圖乙(a)所示，圖乙(a)中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號(hào)，此時(shí)圖乙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1＝1.16mm；接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖丙(a)所示，此時(shí)圖丙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2＝_______