2024高考物理一輪復習第十四章光的波動性電磁波練習含解析魯科版

PAGE10-第十四章光的波動性電磁波考點一光的干涉雙縫干涉【典例1】(多選)(2024·廈門模擬)利用如圖裝置探討雙縫干涉現(xiàn)象并測量光的波長時,下面幾種說法中正確的是 ()A.試驗裝置中的①②③元件分別為濾光片、單縫、雙縫B.將濾光片由紫色的換成紅色的,干涉條紋間距變寬C.將單縫向雙縫移動一小段距離后,干涉條紋間距變寬D.測量過程中,把5個條紋間距數(shù)成6個,導致波長測量值偏小【解析】選A、B、D。試驗裝置中的①②③元件分別為濾光片、單縫、雙縫,故A正確;將濾光片由紫色的換成紅色的,波長變長,依據(jù)干涉條紋間距公式Δx=Ldλ知條紋間距變寬,故B正確;將單縫向雙縫移動一小段距離后,條紋間距不變,故C錯誤;把5個條紋間距數(shù)成6個,則Δx減小,依據(jù)Δx=Ldλ,可知波長減小,故薄膜干涉【典例2】關于薄膜干涉,下列說法中正確的是 ()A.只有厚度勻稱的薄膜,才會發(fā)生干涉現(xiàn)象B.只有厚度不勻稱的楔形薄膜,才會發(fā)生干涉現(xiàn)象C.厚度勻稱的薄膜會形成干涉條紋D.視察肥皂液膜的干涉現(xiàn)象時,視察者應和光源在液膜的同一側【通型通法】1.題型特征:光的薄膜干涉。2.思維導引:(1)薄膜干涉是通過一側光照耀到薄膜前后兩個面反射回來形成的同頻率的光形成的。(2)前后兩個面反射回來的光波的路程差,①為波長的整數(shù)倍,振動加強出現(xiàn)明條紋;②為半個波長奇數(shù)倍,振動減弱出現(xiàn)暗條紋?！窘馕觥窟xD。當光從薄膜的一側照耀到薄膜上時,只要前后兩個面反射回來的光波的路程差滿意振動加強的條件,就會出現(xiàn)明條紋,滿意振動減弱的條件就會出現(xiàn)暗條紋。這種狀況在薄膜厚度不勻稱時才會出現(xiàn);當薄膜厚度勻稱時,不會出現(xiàn)干涉條紋,但也發(fā)生干涉現(xiàn)象,假如是單色光照耀,若滿意振動加強的條件,整個薄膜前方都是亮的,否則整個薄膜的前方都是暗的;假如是復色光照耀,某些顏色的光因干涉而減弱,另一些顏色的光會因干涉而加強,減弱的光透過薄膜,加強的光被反射回來,這時會看到薄膜的顏色呈某種單色光的顏色,但不形成干涉條紋。1.雙縫干涉:(1)光能夠發(fā)生干涉的條件:兩光的頻率相同,振動步調(diào)相同。(2)明暗條紋的推斷方法:如圖所示,光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點的路程差為Δr=r2-r1。當Δr=kλ(k=0,1,2…)時,光屏上P′處出現(xiàn)明條紋。當Δr=(2k+1)λ2(k=0,1,2…)時,光屏上P′(3)用白光照耀雙縫時,形成的干涉條紋的特點:中心為白條紋,兩側為彩色條紋。(4)雙縫干涉形成的條紋是等間距的,兩相鄰亮條紋或相鄰暗條紋間距離與波長成正比,即Δx=ldλ2.薄膜干涉:(1)形成緣由:如圖所示,豎直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形。光照耀到薄膜上時,在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來,形成兩列頻率相同的光波,并且疊加。(2)明暗條紋的推斷方法:兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Δr,等于薄膜厚度的2倍。在P1、P2處,Δr=nλ(n=1,2,3…),薄膜上出現(xiàn)明條紋。在Q處,Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,3…),(3)條紋特點:①單色光:明暗相間的水平條紋;②白光:彩色水平條紋。(4)薄膜干涉的應用:干涉法檢查平面如圖所示,兩板之間形成一楔形空氣膜,用單色光從上向下照耀,假如被檢平面是平整光滑的,會視察到平行且等間距的明暗相間的條紋;若被檢平面不平整,則干涉條紋發(fā)生彎曲?！炯庸逃柧殹?.(多選)(2024·全國卷Ⅱ改編)在雙縫干涉試驗中,用綠色激光照耀在雙縫上,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.改用藍色激光C.減小雙縫間距D.將屏幕向遠離雙縫的位置移動【解析】選A、C、D。據(jù)Δx=ldλ可知改用紅色激光、減小雙縫間距、屏幕向遠離雙縫的位置移動可增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,故選A、C、D2.把一個平行玻璃板壓在另一個平行玻璃板上,一端用薄片墊起,構成空氣劈尖,讓單色光從上方射入(如圖),這時可以看到亮暗相間的條紋。下面關于條紋的說法中正確的是 ()A.將薄片向著劈尖移動使劈角變大時,條紋變疏B.將薄片遠離劈尖移動使劈角變小時,條紋變疏C.上玻璃板是被檢測件,下玻璃板是標準件D.亮暗相間的條紋在上玻璃板的上表面上【解析】選B。當將薄片向著劈尖移動使劈角變大時,相鄰亮條紋間距變小,所以干涉條紋會變密;若將薄片遠離劈尖移動使劈角變小時,相鄰亮條紋間距變大,所以干涉條紋會變疏,故A項錯誤,B項正確;該圖中,上玻璃板是標準件,下玻璃板是被檢測件,故C項錯誤;從空氣膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光,發(fā)生干涉現(xiàn)象,出現(xiàn)條紋,所以此條紋是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光疊加后形成的,條紋在上玻璃板的下表面上,故D項錯誤?？键c二光的衍射偏振光的衍射【典例3】(2024·江蘇高考)將兩支鉛筆并排放在一起,中間留一條狹縫,通過這條狹縫去看與其平行的日光燈,能視察到彩色條紋,這是由于光的______(選填“折射”“干涉”或“衍射”)。當縫的寬度________(選填“遠大于”或“接近”)光波的波長時,這種現(xiàn)象非常明顯。

【通型通法】1.題型特征:光的衍射現(xiàn)象。2.思維導引:(1)光能繞過障礙物的現(xiàn)象,是光的衍射現(xiàn)象。(2)當障礙物或縫的寬度與光波的波長接近或比光波的波長小時,能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象?！窘馕觥客ㄟ^兩支鉛筆中間的縫能看到彩色條紋,說明光繞過縫而到人的眼睛,所以這是光的衍射現(xiàn)象;由發(fā)生明顯衍射條件可知,當縫的寬度與光波的波長接近或比光波的波長小得多時能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象。答案:衍射接近光的偏振【典例4】(多選)關于光的偏振,下列說法正確的是 ()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,加偏振片可使像更清楚C.全部的波都具有偏振現(xiàn)象D.立體電影是應用光的偏振的一個實例【解析】選A、B、D。自然光通過偏振片后,從而得到在某一方向振動的光,這就是偏振光,故A項正確;拍攝水面下的景物時,為防止反射光,所以在照相機鏡頭前裝一個偏振片可減弱水面反射光的影響,故B項正確;只有橫波才能發(fā)生光的偏振現(xiàn)象,故C項錯誤;立體電影的制作利用了光的偏振現(xiàn)象,放映的時候也是用雙鏡頭放映機,其中每個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應方向的偏振光片,這樣每只眼睛就只能看到一個鏡頭所投影的圖像,故D項正確。光的干涉和衍射的比較【典例5】(2024·北京高考)利用圖1所示的裝置(示意圖),視察光的干涉、衍射現(xiàn)象,在光屏上得到如圖2中甲和乙兩種圖樣。下列關于P處放置的光學元件說法正確的是 ()A.甲對應單縫,乙對應雙縫B.甲對應雙縫,乙對應單縫C.都是單縫,甲對應的縫寬較大D.都是雙縫,甲對應的雙縫間距較大【通型通法】1.題型特征:光的干涉和衍射現(xiàn)象的比較。2.思維導引:(1)光的干涉現(xiàn)象是兩列波的疊加,衍射是光繞過障礙物的現(xiàn)象。(2)單縫衍射圖樣為中心亮條紋最寬最亮,往兩邊變窄;雙縫干涉圖樣是明暗相間的條紋,條紋間距相等?！窘馕觥窟xA。單縫衍射圖樣為中心亮條紋最寬最亮,往兩邊變窄,雙縫干涉圖樣是明暗相間的條紋,條紋間距相等,條紋寬度相等,結合圖2甲、乙可知,甲對應單縫,乙對應雙縫,故A正確,B、C、D錯誤。1.對光的衍射的理解:(1)波長越長,衍射現(xiàn)象越明顯,在任何狀況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象,只是明顯與不明顯的差別。(2)衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播”只是一種特別狀況,只有在光的波長比障礙物小得多時,光才可以看作是沿直線傳播的。2.單縫衍射與雙縫干涉的比較:單縫衍射雙縫干涉不同點條紋寬度條紋寬度不等,中心最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度狀況中心條紋最亮,兩邊變暗條紋清楚,亮度基本相等相同點干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象,屬于波的疊加;干涉、衍射都有明暗相間的條紋3.光的偏振:(1)自然光與偏振光的比較。類別自然光(非偏振光)偏振光光的來源從一般光源發(fā)出的光自然光通過起偏器后的光光的振動方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi),光振動沿隨意方向,且沿各個方向振動的光的強度相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi),光振動沿特定方向(2)偏振光的應用:加偏振濾光片的照相機鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消退車燈眩光等?！炯庸逃柧殹?.通過下列現(xiàn)象,不能正確地反映光具有的本性的是 ()A.泊松亮斑說明光具有波動性B.薄膜干涉說明光具有波動性C.單縫衍射說明光具有波動性D.偏振現(xiàn)象說明光是一種縱波【解析】選D。光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光是一種波,A、B、C正確;偏振現(xiàn)象說明光是橫波,D錯誤。2.如圖,用激光照耀直徑小于激光束的不透亮圓盤,例如小分幣,我們可以在光屏上看到的圖樣為下列圖中的 ()【解析】選B。當用激光照耀直徑小于激光束的不透亮圓盤時,在圓盤后屏上的陰影中心出現(xiàn)了一個亮斑,亮斑的四周是明暗相間的環(huán)狀衍射條紋。這就是泊松亮斑,是激光繞過不透光的圓盤發(fā)生衍射形成的,故B項正確,A、C、D項錯誤。考點三電磁波和電磁波譜【典例6】(多選)應用麥克斯韋的電磁場理論推斷如圖所示的表示電場產(chǎn)生磁場(或磁場產(chǎn)生電場)的關系圖象中(每個選項中的上圖表示改變的場,下圖表示改變的場產(chǎn)生的另外的場),正確的是 ()【解析】選B、C。A圖中的上圖磁場是穩(wěn)定的,由麥克斯韋的電磁場理論可知四周空間不會產(chǎn)生電場,A圖中的下圖是錯誤的;B圖中的上圖是勻稱改變的電場,應當產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,下圖的磁場是穩(wěn)定的,所以B圖正確;C圖中的上圖是振蕩的磁場,它能產(chǎn)生同頻率的振蕩電場,且相位差為π2,C圖是正確的;D圖的上圖是振蕩的電場,可在其四周空間產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場,但是下圖中的圖象與上圖相比較,相位差為π,故D1.電磁波與機械波的比較:名稱項目電磁波機械波相同點能量都攜帶能量并傳播能量速度公式v=λf遵循規(guī)律均可發(fā)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象不同點產(chǎn)生由周期性改變的電場、磁場產(chǎn)生由質(zhì)點(波源)的振動產(chǎn)生本質(zhì)是物質(zhì),是電磁現(xiàn)象,是電磁振蕩的傳播不是物質(zhì),是機械振動在介質(zhì)中的傳播傳播機理電磁場交替感應質(zhì)點間相互作用不同點傳播介質(zhì)不須要介質(zhì)(在真空中仍可傳播)必需有介質(zhì)(真空中不能傳播)波的種類橫波既有橫波也有縱波速度特點由介質(zhì)和頻率確定,在真空中等于光速(很大)(c=3×108m/s)僅由介質(zhì)確定2.電磁波譜的特性及應用:電磁波譜特性應用遞變規(guī)律無線電波簡單發(fā)生衍射通信和廣播紅外線熱效應紅外線遙感可見光引起視覺照明等紫外線熒光效應,能殺菌滅菌消毒、防偽X射線穿透實力強醫(yī)用透視、安檢γ射線穿透實力很強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療【加固訓練】1.(多選)關于電磁場理論的敘述正確的是 ()A.改變的磁場四周肯定存在著電場,與是否有閉合電路無關B.周期性改變的磁場產(chǎn)生同頻率改變的電場C.改變的電場和改變的磁場相互關聯(lián),形成一個統(tǒng)一的場,即電磁場D.電場四周肯定存在磁場,磁場四周肯定存在電場【解析】選A、B、C。只要有改變的磁場,四周就存在電場,與是否有閉合電路無關,故A項正確;周期性改變的磁場會產(chǎn)生同頻率改變的電場,故B項正確;改變的電場和改變的磁場相互聯(lián)系著,形成一個統(tǒng)一體,即電磁場,故C項正確;只有改變的電場才能形成磁場,而只有交變的電場才能形成改變的磁場,若電場或磁場是恒定的,不會產(chǎn)生磁場或電場,故D項錯誤。2.目前,我國正在開展5G網(wǎng)絡試點工作,并將于2024年進入全面5G時代。屆時,將開啟萬物互聯(lián)時代:車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、才智城市、無人機網(wǎng)絡、自動駕駛技術等將一一變?yōu)楝F(xiàn)實。5G,即第五代移動通信技術,采納3300～5000MHz頻段,相比于現(xiàn)有的4G(即第四代移