高考物理一輪復(fù)習(xí)134光的干涉與衍射電磁波相對(duì)論學(xué)案

第4講光的干預(yù)與衍射電磁波相對(duì)論知識(shí)點(diǎn)一光的干預(yù)、衍射和偏振1．光的干預(yù)(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)________條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)________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________、相位差恒定．(3)雙縫干預(yù)圖樣特點(diǎn)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)，形成明暗相間的等間距的干預(yù)條紋；白光照射時(shí)，中央為________條紋，其余為________條紋．2．薄膜干預(yù)(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從________的兩個(gè)外表反射的兩列光波．(2)圖樣特點(diǎn)：同雙縫干預(yù)，同一條亮(或暗)紋對(duì)應(yīng)薄膜的厚度________．單色光照射薄膜時(shí)形成明暗相間的條紋，白光照射薄膜時(shí)，形成彩色條紋．3．光的衍射(1)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)________，甚至比光的波長(zhǎng)________的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯．(2)衍射條紋的特點(diǎn)4．光的偏振(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿________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)________的方向振動(dòng)的光．(3)偏振光的形成①讓自然光通過________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________，反射光和折射光可以成為局部偏振光或完全偏振光．(4)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波．知識(shí)點(diǎn)二光的偏振現(xiàn)象1．偏振：光波只沿________的方向振動(dòng)．2．自然光：太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包括在垂直于傳播方向上沿________振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的________都相同，這種光叫做自然光．3．偏振光：在________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________．自然光通過偏振片后，就得到了偏振光．4．偏振光的應(yīng)用：應(yīng)用于照相機(jī)鏡頭、________、消除車燈眩光等．知識(shí)點(diǎn)三電磁波1．產(chǎn)生：電磁場(chǎng)(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波．(1)電磁波是________(選填“縱波〞或“橫波〞)，在空間傳播不需要________．(2)真空中電磁波的速度為________．(3)公式v＝λf對(duì)電磁波同樣適用．(4)電磁波能產(chǎn)生反射、________、干預(yù)和________等現(xiàn)象．2．電磁波的發(fā)射(1)發(fā)射條件：足夠高的振蕩頻率和________電路．(2)調(diào)制分類：________和________．3．電磁波的接收(1)調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生________的過程．(2)解調(diào)：使聲音或圖像信號(hào)從高頻電流中復(fù)原出來的過程．4．電磁波譜按電磁波的波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短分布是________、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線，形成電磁波譜．知識(shí)點(diǎn)四相對(duì)論1．狹義相對(duì)論的兩個(gè)根本假設(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________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，光速和光源、觀測(cè)者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系．2．質(zhì)速關(guān)系：(1)物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而________，物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m與靜止時(shí)的質(zhì)量m0之間有如下關(guān)系：m＝m0(2)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量總要________靜止時(shí)的質(zhì)量m0.3．質(zhì)能關(guān)系：用m表示物體的質(zhì)量，E表示它具有的能量，那么愛因斯坦質(zhì)能方程為：E＝________．思考辨析(1)光的顏色由光的頻率決定．()(2)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干預(yù)．()(3)在“雙縫干預(yù)〞實(shí)驗(yàn)中，雙縫的作用是使白光變成單色光．()(4)陽(yáng)光下茂密的樹林中，地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的．()(5)自然光是偏振光．()(6)電場(chǎng)周圍一定存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定存在電場(chǎng)．()(7)無線電波不能發(fā)生干預(yù)和衍射現(xiàn)象．()(8)波長(zhǎng)不同的電磁波在本質(zhì)上完全不同．()(9)真空中的光速在不同慣性參考系中是相同的．()教材改編1．[人教版選修3－4P62T1、T2、T3，P61·做一做改編]判斷正誤．(1)通過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()(2)減小游標(biāo)卡尺兩個(gè)卡腳之間狹縫的寬度，單色線光源通過狹縫產(chǎn)生的衍射條紋中央亮紋變窄()(3)太陽(yáng)光通過三角形孔，當(dāng)孔縮小時(shí)，先形成三角形光斑，最后形成太陽(yáng)的像()(4)透過羽毛觀察白熾燈，會(huì)看到彩色光暈，這是光的衍射()(5)減小不透光的擋板上的狹縫寬度，單色線光源通過狹縫產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象更明顯()2．(多項(xiàng)選擇)關(guān)于狹義相對(duì)論的說法，正確的選項(xiàng)是()A．狹義相對(duì)論認(rèn)為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B．狹義相對(duì)論認(rèn)為在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運(yùn)動(dòng)無關(guān)C．狹義相對(duì)論只涉及無加速運(yùn)動(dòng)的慣性系D．狹義相對(duì)論在任何情況下都適用考點(diǎn)一光的干預(yù)現(xiàn)象師生共研題型|雙縫干預(yù)1．條紋間距公式：Δx＝ldλ，對(duì)同一雙縫干預(yù)裝置，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干預(yù)2．明暗條紋的判斷方法：如下圖，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點(diǎn)的路程差為Δr＝r2－r1.當(dāng)Δr＝kλ(k＝0，1，2…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)明條紋．當(dāng)Δr＝(2k＋1)λ2例1(多項(xiàng)選擇)如圖給出了“用雙縫干預(yù)測(cè)量光的波長(zhǎng)〞實(shí)驗(yàn)示意圖，雙縫S1和S2間距為0.80mm，雙縫到屏的距離為0.80m．波長(zhǎng)為500nm的單色平行光垂直入射到雙縫S1和S2上，在屏上形成干預(yù)條紋．中心軸線OO′上方第1條亮紋中心位置在P1處，第3條亮紋中心位置在P2處．現(xiàn)有1號(hào)、2號(hào)蟲子分別從S1、S2出發(fā)以相同速度沿垂直屏方向飛行，1號(hào)蟲子到達(dá)屏后，沿屏直線爬行到P1，2號(hào)蟲子到達(dá)屏后，沿屏直線爬行到P2.假定兩只蟲子爬行速率均為10－3m/s.正確的選項(xiàng)是()A．1號(hào)蟲子運(yùn)動(dòng)路程比2號(hào)短B．兩只蟲子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差為0.2sC．兩只蟲子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差為1.0sD．條件不夠，兩只蟲子運(yùn)動(dòng)時(shí)間差無法計(jì)算題型2|薄膜干預(yù)1．形成原因：如下圖，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上時(shí)，在膜的前外表AA′和后外表BB′分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加．2．明暗條紋的判斷方法：兩個(gè)外表反射回來的兩列光波的路程差Δr.在P1、P2處，Δr＝nλ(n＝0，1，2，3…)．薄膜上出現(xiàn)明條紋．在Q處，Δr＝(2n＋1)λ2例2[2021·上海楊浦調(diào)研]如下圖，把酒精燈放在肥皂液膜前，從薄膜上可看到明暗相間的條紋，能解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生原因的示意圖是(圖中實(shí)線、虛線為光照射到液膜上時(shí)，從膜的前后外表分別反射形成的兩列波)()練1(多項(xiàng)選擇)以下現(xiàn)象中涉及光的干預(yù)原理的是()練2(多項(xiàng)選擇)在雙縫干預(yù)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預(yù)圖樣．假設(shè)要增大干預(yù)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)考點(diǎn)二光的衍射和偏振現(xiàn)象激光自主演練1．對(duì)光的衍射的理解(1)干預(yù)和衍射是波的特征，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干預(yù)和衍射現(xiàn)象越明顯．在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差異．(2)衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播〞只是一種特殊情況，只有在光的波長(zhǎng)比障礙物小得多時(shí)，光才可以看作是沿直線傳播的．2．自然光與偏振光的比擬自然光(非偏振光)偏振光光的來源直接從光源發(fā)出的光自然光通過偏振片后的光光的振動(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)方向光振動(dòng)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3.偏振光的應(yīng)用：照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等．[多維練透]1．(多項(xiàng)選擇)關(guān)于光的偏振，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．自然光通過偏振片后，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晰C．所有的波都具有偏振現(xiàn)象D．立體電影是應(yīng)用光的偏振的一個(gè)實(shí)例2．(多項(xiàng)選擇)關(guān)于激光的應(yīng)用問題，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．光纖通信是應(yīng)用激光相干性的特點(diǎn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使其在光導(dǎo)纖維中傳遞信息的B.計(jì)算機(jī)內(nèi)的“激光頭〞讀出光盤上記錄的信息是應(yīng)用了激光平行度好的特點(diǎn)C．醫(yī)學(xué)上可用激光做“光刀〞切除腫瘤是應(yīng)用激光亮度低的特點(diǎn)D．“激光測(cè)距雷達(dá)〞利用激光測(cè)量很遠(yuǎn)目標(biāo)的距離是應(yīng)用了激光平行度好的特點(diǎn)3.[2021·浙江十校聯(lián)盟月考](多項(xiàng)選擇)如下圖，甲、乙兩幅圖分別是a、b兩束單色光經(jīng)過同一狹縫后的衍射圖樣，那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A．在真空中，a光的波長(zhǎng)比b光的長(zhǎng)B．在同一均勻介質(zhì)中傳播，a光的傳播速度比b光的快C．兩束單色光分別入射到同一雙縫干預(yù)裝置時(shí)，在光屏上b光亮紋的條數(shù)更多D．當(dāng)兩束光從空氣中射向玻璃時(shí)，a光不發(fā)生全反射，但b光可能發(fā)生全反射4．如圖，用激光照射直徑小于激光束的不透明圓盤，例如小分幣，我們可以在光屏上看到的圖樣為以下圖中的()考點(diǎn)三電磁場(chǎng)和電磁波相對(duì)論自主演練1．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解2．電磁波譜的特性及應(yīng)用電磁波譜特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波容易發(fā)生衍射通信和播送紅外線熱效應(yīng)紅外線遙感可見光引起視覺照明等紫外線熒光效應(yīng)，能殺菌滅菌消毒、防偽X射線穿透能力強(qiáng)醫(yī)用透視、安檢γ射線穿透能力很強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療3.電磁波和機(jī)械波的比擬機(jī)械波電磁波產(chǎn)生質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期性變化的電磁場(chǎng)傳播介質(zhì)傳播需要介質(zhì)傳播不需要介質(zhì)波速由介質(zhì)決定，與頻率無關(guān)與介質(zhì)及頻率都有關(guān)類型橫波或縱波橫波[多維練透]5．(多項(xiàng)選擇)關(guān)于電磁波，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(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)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸6．[2021·天津卷]新冠肺炎疫情突發(fā)，中華兒女風(fēng)雨同舟、守望相助，筑起了抗擊疫情的巍峨長(zhǎng)城．志愿者用非接觸式體溫測(cè)量?jī)x，通過人體輻射的紅外線測(cè)量體溫，防控人員用紫外線燈在無人的環(huán)境下消殺病毒，為人民健康保駕護(hù)航．紅外線和紫外線相比擬()A．紅外線的光子能量比紫外線的大B．真空中紅外線的波長(zhǎng)比紫外線的長(zhǎng)C．真空中紅外線的傳播速度比紫外線的大D．紅外線能發(fā)生偏振現(xiàn)象，而紫外線不能7．[2021·浙江7月]在抗擊新冠病毒的過程中，廣泛使用了紅外體溫計(jì)測(cè)量體溫，如下圖．以下說法正確的選項(xiàng)是()A．當(dāng)體溫超過37.3℃時(shí)人體才輻射紅外線B．當(dāng)體溫超過周圍空氣溫度時(shí)人體才輻射紅外線C．紅外體溫計(jì)是依據(jù)體溫計(jì)發(fā)射紅外線來測(cè)體溫的D．紅外體溫計(jì)是依據(jù)人體溫度越高，輻射的紅外線強(qiáng)度越大來測(cè)體溫的8．[2021·江西七校聯(lián)考](多項(xiàng)選擇)以下說法正確的選項(xiàng)是()A．波的傳播過程中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率等于波源的振動(dòng)頻率B．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C．當(dāng)某列聲波產(chǎn)生多普勒效應(yīng)時(shí)，相應(yīng)聲源的振動(dòng)頻率一定發(fā)生變化D．物體做受迫振動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)力的頻率越高，受迫振動(dòng)的物體振幅越大第4講光的干預(yù)與衍射電磁波相對(duì)論根底落實(shí)知識(shí)點(diǎn)一1．(1)亮暗(2)相同(3)白色亮彩色2．(1)薄膜(2)相等3．(1)相差不多還小4．(1)一切方向(2)特定(3)①偏振片②折射知識(shí)點(diǎn)二1．某一特定2．一切方向強(qiáng)度3．垂直橫波4．立體電影知識(shí)點(diǎn)三1．(1)橫波介質(zhì)(2)c＝3×108m/s(4)折射衍射2．(1)開放(2)調(diào)幅調(diào)頻3．電諧振4．無線電波知識(shí)點(diǎn)四1．(1)相同2．(1)增大(2)大于3．mc2思考辨析(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×(9)√教材改編1．(1)√(2)×(3)×(4)√(5)√2．答案：ABC考點(diǎn)突破例1解析：由題，結(jié)合雙縫干預(yù)的條紋間距公式：Δx＝ldλ可知，該光的干預(yù)Δx＝0.800.80×10-3×500×10－9中心軸線OO′上方第1條亮紋中心位置在P1處，所以＝Δx＝5×10－4m中心軸線OO′上方第3條亮紋中心位置在P2處，所以＝3Δx＝1.5×10－3m所以1號(hào)蟲子的路程為：s1＝l+＋d22號(hào)蟲子的路程為：s2＝l+－d2那么s2－s1＝-－d＝1.5×10－3m－5×10－4m－0.80×10－3m＝2×10－4m，故A正確；兩只蟲子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差Δt＝s2-s答案：AB例2解析：肥皂液膜上薄下厚，波峰與波峰、波谷與波谷疊加處，出現(xiàn)明條紋，波峰與波谷疊加處，出現(xiàn)暗條紋，故C正確．答案：C練1解析：內(nèi)窺鏡中的光導(dǎo)纖維利用的是全反射的原理，A錯(cuò)誤；全息照相利用的是光的干預(yù)原理，B正確；鏡頭玻璃的顏色利用的是薄膜干預(yù)原理，C正確；D是光的衍射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤．答案：BC練2解析：在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中相鄰亮條紋的間距Δx＝ldλ，因此要增大干預(yù)圖樣中兩相鄰亮條紋的間距可減小雙縫間的距離，增大屏幕與雙縫的距離，換用波長(zhǎng)更長(zhǎng)或頻率更小的光做光源．應(yīng)選答案：ACD1．解析：自然光通過偏振片后，從而得到在某一方向振動(dòng)的光，這就是偏振光，故A項(xiàng)正確；拍攝水面下的景物時(shí)，為防止反射光，所以在照相機(jī)鏡頭前裝一個(gè)偏振片可減弱水面反射光的影響，故B項(xiàng)正確；只有橫波才能發(fā)生光的偏振現(xiàn)象，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；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，故D項(xiàng)正確．答案：ABD2．解析：由激光的特點(diǎn)及應(yīng)用可知光纖通信主要利用激光的相干性，A正確；計(jì)算機(jī)內(nèi)的“磁頭〞讀出光盤上的信息主要應(yīng)用了激光的平行性好，選項(xiàng)B正確；醫(yī)療中的激光“光刀〞利用了激光的強(qiáng)度大的特點(diǎn)，C錯(cuò)誤；激光測(cè)距利用的是激光的平行性好，D正確．答案：ABD3．解析：根據(jù)波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射條紋間距越寬，由題圖可知甲圖條紋間距大，那么a光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，A正確；依據(jù)f＝cλ可知，a光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，那么頻