《三维设计》2014新课标高考物理一轮总聪翱渭第12章 波与相对论第4单元 光的波动性电磁波相对论.ppt
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1、光的干涉和衍射,想一想,在双缝干涉实验中,双缝到光屏上P 点的距离之差为x0.6 m;若分别用频率为f15.01014 Hz和f27.51014 Hz的单色光垂直照射双缝时,P点会出现亮条纹还是暗条纹?,记一记,一、光的干涉 1产生条件 (1)两列光的 相同,振动方向相同,且具有恒定的 ,才能产生稳定的干涉图样。 (2)将同一列光波分解为两列光波,可以获得相干光源, 和薄膜干涉都是用此方法获得相干光源。,频率,相位差,双缝干涉,2.两种典型的干涉 (1)杨氏双缝干涉: 原理如图1241所示。 明、暗条纹的条件:,图1241,明暗相间,k,彩色,白色,(2)薄膜干涉: 相干光:光照射到透明薄膜上
2、,从薄膜的两个 反射的两列光波。 图样特点:同双缝干涉,同一条亮(或暗)纹对应薄膜的 相等。 应用: ,利用光的干涉检查平整度。 二、光的衍射 1光的衍射 光绕过 偏离直线传播的现象。,表面,厚度,增透膜,障碍物,2发生明显衍射的条件 只有当障碍物的尺寸与光的波长 ,甚至比光的波长 的时候,衍射现象才会明显。 3衍射条纹的特点 (1)单缝衍射:单色光的衍射图样为中间 的单色条纹,两侧是 的条纹,条纹宽度比中央窄且暗;白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹,两侧是渐窄且暗的彩色条纹。 (2)圆孔衍射:明暗相间的 圆环。 (3)泊松亮斑(圆盘衍射):当光照到 (选填“透明”或“不透明”)的半径很小的小
3、圆盘上时,在圆盘的阴影中心出现 (在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。,相差不多,还小,宽且亮,明暗相间,不等距,不透明,亮斑,试一试 1如图1242所示,一束白光从左侧射入肥皂薄膜, 下列说法正确的是 ( ) A人从右侧向左看,可看到彩色条纹 B人从左侧向右看,可看到彩色条纹 C彩色条纹水平排列 D彩色条纹竖直排列,图1242,解析:一束白光照射到薄膜上经薄膜两个界面上反射回来的光再相遇时产生干涉现象,这样当人从左侧向右看时,可以看到彩色条纹,选项B正确,A错误。由于薄膜从上向下逐渐加厚,在同一水平线上的厚度相同,故彩色条纹是水平排列的,选项C正确,D错误。 答案:BC,电磁场与电磁波,
4、想一想,电磁波在传播过程中,每处的电场方向与磁场方向有何关系?它们与电磁波的传播方向有何关系? 提示 垂直 垂直,记一记,1电磁波的产生 (1)麦克斯韦电磁场理论: 变化的磁场产生 ,变化的电场产生 。 (2)电磁场: 变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个 ,这就是电磁场。,电场,磁场,完整的整体,(3)电磁波: 电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波。 电磁波是横波,在空间传播 介质。 真空中电磁波的速度为 m/s。 vf对电磁波 。 电磁波能产生反射、折射、 和衍射等现象。,不需要,3108,同样适用,干涉,2电磁波的发射与接收 (1)发射电磁波的条件: 要有足够高的 ;
5、电路必须 ,使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。 (2)调制有 和调频两种方式,解调是调制的逆过程。 (3)电磁波谱: 定义:按电磁波的波长从长到短分布是 、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线,形成电磁波谱。,振荡频率,开放,调幅,无线电波,电磁波谱的特性、应用:,衍射能力减弱,直线传播能力增强,_,热效应,衍射能力减弱,直线传播能力增强,荧光效应,试一试 2下列说法正确的是 ( ) A麦克斯韦证明了光的电磁说的正确性 B红外线的显著作用是热作用,紫外线最显著的 作用是化学作用 CX射线的穿透本领比射线更强 DX射线与射线的产生机理不同,因此它们的频 率范围界线分明,不可能重叠,解析
6、:麦克斯韦提出了光的电磁说,赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。X射线是原子的内层电子受激发而产生的,射线是原子核受激发而产生的,产生机理确实不同,但X射线和射线都有一个较大的频率范围,较高频率的X射线与较低频率的射线产生了重叠,其他相邻电磁波间也存在重叠。综上所述,A、D选项不正确,B选项与事实一致,C选项与事实相反;所以只有选项B正确。 答案:B,相 对 论,想一想,设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍,则粒子运动时的质量等于其静止质量的多少倍?粒子运动速度是光速的多少倍?,记一记,1狭义相对论的基本假设 (1)狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是 的。 (2)光速不变
7、原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是 的。 2时间和空间的相对性,相同,相同,(2)长度的相对性:l 。,3相对论的速度变换公式 u 。,4相对论质量 m 。,5质能方程 。,Emc2,试一试 3惯性系S中有一边长为l的正方形(如图1243所示), 从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是 ( ),图1243,答案:C,光的干涉与衍射,1.衍射与干涉的比较,干涉、衍射都是波特有的现象,属于波的叠加;干涉、衍射都有明暗相间的条纹,相同点,清晰条纹,亮度基本相等,中央条纹最亮,两边变暗,亮度,各相邻条纹等间距,各相邻条纹间距不等,条纹 间距,条纹宽度相等,条纹宽度不
8、等,中央最宽,条纹 宽度,不同点,双缝干涉,单缝衍射,两种现象 比较项目,2干涉与衍射的本质 光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果,从本质上讲,衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理。在衍射现象中,可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波,它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹。,例1 (2013湖南模拟)如图124 4所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝 S时,在光屏P上观察到干涉条纹。要得 到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以 ( ) A增大S1与S2的间距 B减小双缝屏到光屏的距离 C将绿光换为红光 D将绿光换为紫光,图1244,答案 C,对电磁场理论的认识,(1) 恒定的磁场周围没有电
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