江苏专用2020版高考物理新增分大一轮复习第十三章机械振动与机械波光电磁波与相对论第4讲光的波动性电磁波和相对论讲义含解析.pdf
《江苏专用2020版高考物理新增分大一轮复习第十三章机械振动与机械波光电磁波与相对论第4讲光的波动性电磁波和相对论讲义含解析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《江苏专用2020版高考物理新增分大一轮复习第十三章机械振动与机械波光电磁波与相对论第4讲光的波动性电磁波和相对论讲义含解析.pdf(15页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第 4 讲 光的波动性 电磁波和相对论第 4 讲 光的波动性 电磁波和相对论 一、光的干涉 1.定义 : 在两列光波的叠加区域,某些区域的光被加强,出现亮条纹,某些区域的光被减弱, 出现暗条纹,且加强和减弱互相间隔的现象叫做光的干涉现象. 2.条件:两列光的频率相等,且具有恒定的相位差,才能产生稳定的干涉现象. 3.双缝干涉:由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是相同的相干光波,屏上某 点到双缝的路程差是波长的整数倍处出现亮条纹 ; 路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹.相 邻的亮条纹(或暗条纹)之间距离 x与波长、 双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为 x . l d 4.薄膜干涉:利用
2、薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的.图样中同一条亮(或 暗)条纹上所对应薄膜厚度相同. 二、光的衍射 1.光的衍射现象 光在遇到障碍物时,偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象. 2.光发生明显衍射现象的条件 当孔或障碍物的尺寸比光波波长小或者跟光波波长相差不多时,光才能发生明显的衍射现象. 3.衍射图样 (1)单缝衍射:中央为亮条纹,向两侧有明暗相间的条纹,但间距和亮度不同. (2)圆孔衍射:出现明暗相间的不等距圆环. (3)泊松亮斑 : 光照射到一个半径很小的不透光的圆板后,在圆板的阴影中心出现的亮斑,这 是光能发生衍射的有力证据之一. 三、光的偏振 1.偏振光:在跟光传播方
3、向垂直的平面内,光振动在某一方向较强而在另一些方向振动较弱 的光即为偏振光. 光的偏振现象证明光是横波. 2.自然光 : 太阳、电灯等普通光源发出的光,包括在垂直于传播方向上沿各个方向振动的光, 而且沿各个方向振动的光波的强度都相同,这种光叫做自然光. 3.偏振光的产生 通过两个共轴的偏振片观察自然光,第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光,叫做起偏 振器,第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光,叫做检偏振器. 自测 1 (多选)下列属于光的干涉现象的是( ) 答案 BC 解析 图 A 属于单缝衍射,图 B 属于薄膜干涉,图 C 属于薄膜干涉,图 D 属于白光的色散, 故属于光的干涉现象的是
4、B、C. 四、电磁场和电磁波 1.电磁波的产生 (1)麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场. (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整体,这就是电磁场. (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,在空间传播不需要介质. 真空中电磁波的速度为 3108m/s. vf对电磁波适用. 电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象. 2.电磁波的发射与接收 (1)发射电磁波的条件: 要有足够高的振荡频率. 电路必须开放,使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间. (2)调制有调幅和调频两种方式,解调是调制的逆过程. (3)电磁
5、波谱: 定义:按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和 射线,形成电磁波谱. 电磁波谱的特性、应用. 频率/Hz 真空中 波长/m 特性应用 无线 电波 103波动性强, 易发生衍射无线电技术 红外线10111015107103热效应红外线遥感 可见光1015107引起视觉照明、摄影 紫外线10151017109107 化学效应、荧光效应、 能杀菌 医用消毒、防伪 X 射线101610191011108贯穿性强检查、医用透视 射线1019B,则 (选填 “A” 或 “B” )在水中发生全反射时的临界角较大.用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时, 可以观察到(选填“A
6、”或“B”)产生的条纹间距较大. 答案 A A 解析 根据c知, 因AB, 则ACB. 1 n 根据 x,由于AB,故 xAxB,即A光产生的条纹间距大. l d 变式 1 (多选)(2018如皋市调研)在研究材料A的热膨胀特性时,可采用如图 4 所示的干 涉实验法,A的上表面是一光滑平面, 在A的上方放一个透明的平行板B,B与A上表面平行, 在它们之间形成一个厚度均匀的空气膜.现在用波长为的单色光垂直照射,同时对A缓慢 加热,在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化.当温度为t1时最亮,然后亮度逐渐减弱 至最暗;当温度升到t2时,亮度再一次回到最亮,则( ) 图 4 A.出现最亮时,B上表面反
7、射光与A上表面反射光叠加后加强 B.出现最亮时,B下表面反射光与A上表面反射光叠加后加强 C.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加 4 D.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加 2 答案 BD 解析 出现最亮时, 是B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉, 叠加后加强, 故 A 错误, B 正确 ; 温度从t1升到t2的过程中,亮度由最亮又变到最亮,知路程差为,则A的高度增加 ,故 C 错误,D 正确. 2 命题点二 光的衍射命题点二 光的衍射 1.对光的衍射的理解 (1)衍射是波的特征,波长越长,衍射现象越明显.在任何情况下都可以发生衍射现象,只是 明显与不明显的差别. (2)衍射现象说
8、明“光沿直线传播”只是一种特殊情况,只有在光的波长比障碍物小得多时, 光才可以看成是沿直线传播的. 2.单缝衍射与双缝干涉的比较 单缝衍射双缝干涉 条纹 宽度 条纹宽度不等,中央最宽条纹宽度相等 条纹 间距 各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距 不 同 点 亮度 情况 中央条纹最亮,两边变暗条纹清晰,亮度基本相等 相同点干涉、衍射都是波特有的现象;干涉、衍射都有明暗相间的条纹 3.光的干涉和衍射的本质 光的干涉和衍射都属于光的叠加,从本质上看,干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理, 都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波,在屏上叠加形成的. 例 2 (多选)(2018南京市、盐城市一模)如
9、图所示的四种明暗相间条纹,是红光、紫光分 别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样.图中黑色部分 代表亮条纹,下列四幅图中由红光形成的图样是( ) 答案 AD 变式 2 (2018如皋市模拟四)1971 年, 屠呦呦等获得了青蒿乙醚提取物结晶, 研究人员通 过 X 射线衍射分析确定了青蒿素的结构.X 射线衍射是研究物质微观结构的最常用方法, 用于 分析的 X 射线波长在 0.05nm0.25nm 范围之间, 因为 X 射线的波长(选填 “接近” 或 “远小于” ) 晶体内部原子间的距离, 所以衍射现象明显.分析在照相底片上得到的衍射图样, 便可确定晶 体结构.X 射线
10、是(选填“纵波”或“横波”). 答案 接近 横波 解析 能发生明显的衍射现象的条件是 : 孔或障碍物的尺寸比波长小或者相差不多.当 X 射线 透过晶体内部原子间隙时,发生了明显的衍射现象,用于分析的 X 射线波长应接近晶体内部 原子间的距离;因为 X 射线是电磁波,所以 X 射线是横波. 命题点三 光的偏振命题点三 光的偏振 1.自然光与偏振光的比较 类别自然光(非偏振光)偏振光 光的 来源 从普通光源发出的光自然光通过起偏振器后的光 光的振 动方向 在垂直于光的传播方向的平面内,光振 动沿任意方向,且沿各个方向振动的光 的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内, 光振动沿特定方向 2.偏振光
11、的应用 加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等. 例 3 (2019淮阴中学月考)如图 5 所示, 电灯S发出的光先后经过偏振片A和B, (选填 “a” 或“b”)光为偏振光.人眼在P处迎着入射光方向,看不到光亮,则以SP为轴将B转过(选填 “90”或“180”)后,在P处将看到光亮. 图 5 答案 b 90 解析 由题意可知, 人眼在P处看不到光亮, 是因为偏振片A与偏振片B的透振方向相互垂直, a光是自然光,经过偏振片后,b光是偏振光;由上分析可知,以SP为轴将B转过 180后, 偏振片B仍然与偏振片A的透振方向相互垂直,在P处仍然不能看到光亮 ; 当以SP为轴将B
12、 转过 90,两个偏振片的透振方向平行,在P处将能看到光亮. 命题点四 电磁波命题点四 电磁波 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解 2.对电磁波的理解 (1)电磁波是横波.电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直,如图 6 所示. 图 6 (2)电磁波与机械波的比较 名称 项目 电磁波机械波 产生由周期性振荡的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生 波的特点横波纵波或横波 波速在真空中等于光速c3108m/s 在空气中不大(如声波波速在空气 中一般为 340m/s) 传播是否 需要介质 不需要介质(在真空中仍可传播)必须有介质(在真空中不能传播) 能量传播电磁能机械能 例 4 (多选)(2018江
13、苏单科12B(1)梳子在梳头后带上电荷,摇动这把梳子在空中产生 电磁波.该电磁波( ) A.是横波 B.不能在真空中传播 C.只能沿着梳子摇动的方向传播 D.在空气中的传播速度约为 3108m/s 答案 AD 解析 电磁波是横波,传播方向与振动方向垂直,既能在真空中传播,也能在介质中传播.电 磁波在空气中的传播速度约为 3108m/s,故选项 A、D 正确. 变式 3 (多选)(2018南京市、盐城市二模)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身 飞机的克星,它是我国雷达研究创新的里程碑.米波雷达发射无线电波的波长在 110m 范围 内,则对该无线电波的判断正确的有( ) A.必须依靠介质传播
14、 B.频率比厘米波的频率低 C.比可见光更容易产生衍射现象 D.遇到厘米波有可能产生干涉现象 答案 BC 解析 无线电波是电磁波,电磁波的传播不需要介质,A 错误;由cf知,波长越长频率 越低,B 正确 ; 波长越长越容易产生衍射现象,无线电波的波长远大于可见光的波长,C 正确 ; 米波和厘米波的波长不同,频率也不同,所以不能产生干涉现象,D 错误. 命题点五 相对论简介命题点五 相对论简介 例 5 (2018盐城市三模)如图 7 所示,宽度为l的宇宙飞船沿其长度方向以 0.9c(c为真 空中的光速)远离地球,地球上的人看到宇宙飞船宽度(选填“大于”“等于”或“小于”)l. 飞船和地面上各有一
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 江苏 专用 2020 高考 物理 新增 一轮 复习 第十三 机械振动 机械 波光 电磁波 相对论 波动性 讲义 解析
链接地址:https://www.31doc.com/p-4814573.html