《備考指南 物理 》課件-選修3-4 第4講

機械振動和光學(選考)選修3－4第4講光的波動性電磁波相對論簡介【考綱解讀】1.理解光的干涉現象，掌握雙縫干涉中出現亮暗條紋的條件；2.理解光的衍射現象，知道發(fā)生明顯衍射的條件；3.知道光的偏振現象，了解偏振在日常生活中的應用；4.掌握麥克斯韋電磁場理論，知道電磁波是橫波；5.了解電磁波的產生、傳播、發(fā)射和接收，熟記電磁波譜；6.了解狹義相對論的基本假設和幾個重要結論．欄目導航01知識梳理回顧03核心素養(yǎng)改造02考點各個擊破04配套訓練知識梳理回顧11．光的干涉(1)條件和方法①兩列光的________相同，相位和振動方向相同，才能產生穩(wěn)定的干涉現象．②將同一列光分為兩列光可以獲得相干光源．雙縫干涉和薄膜干涉都是用此方法獲得相干光源．一光的干涉、衍射和偏振頻率

(3)薄膜干涉①原理：薄膜厚度上薄下厚，入射光照在薄膜的同一位置，來自前后兩個面的反射光_________不同，疊加后出現明暗相間的條紋．②應用：增透膜；利用光的干涉檢查平整度．路程差

2．光的衍射(1)概念．光離開直線路徑而繞過障礙物繼續(xù)傳播的現象．(2)條件．在障礙物(或孔)的尺寸可以跟____________相近，甚至比光的波長還小的時候，衍射現象十分明顯．(3)各種衍射圖樣：①中央為_________，兩側有明暗相間的條紋，但間距和亮度不同．白光衍射時，中央仍為白光，最靠近中央的是紫光，最遠離中央的是紅光．②圓孔衍射：明暗相間的不等距_______．③泊松亮斑：光照射到一個半徑很小的圓板后，在圓板的____________出現的亮斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據之一．光的波長亮條紋圓環(huán)陰影中心3．光的偏振(1)偏振光：在垂直于光傳播方向的平面上只沿某個____________振動的光．(2)產生途徑①光通過偏振片；②一定條件下光通過介質表面形成的反射光和折射光；(3)應用：拍攝景物照片時鏡頭加偏振片可使景像清晰，拍攝或觀看立體電影等．特定方向

夯基題組1．(多選)(2018年大慶二模)關于光的現象說法正確的是(

)A．若光從空氣射入液體中，它的傳播速度一定增大B．發(fā)生全反射時，折射光線完全消失，反射光的能量幾乎等于入射光的能量C．光的偏振現象說明了光是一種橫波D．用同一單色光經雙縫干涉后的明條紋距兩縫的距離之差為該單色波長的整數倍E．用同一單色光經雙縫干涉后的明條紋距兩縫的距離之差一定為該單色光波長的奇數倍【答案】BCD【解析】根據c＝nv，光從空氣射入液體中，折射率增大，則傳播速度減小，選項A錯誤．發(fā)生全反射時，折射光線完全消失，反射光的能量幾乎等于入射光的能量，選項B正確．光的偏振現象說明光是一種橫波，選項C正確．若光程差為波長λ的整數倍則出現明紋；若光程差為半個波長λ的奇數倍則出現暗紋．選項D正確，E錯誤．1．麥克斯韋電磁場理論二電磁場和電磁波2．電磁場變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個______________，這就是電磁場．完整的整體

3．電磁波(1)產生．電磁場(電磁能量)由近及遠地向周圍傳播形成電磁波．(2)發(fā)射——調制：①條件：足夠高的振蕩頻率和開放電路．②方法：調頻和調幅．(3)接收．通過解調接收電磁波，再通過解調獲取信息．(4)特點：①電磁波是橫波，在空間傳播_________介質．②真空中電磁波的速度約為3×108m/s.③v＝λf對電磁波也適用．④電磁波能產生反射、折射、干涉和衍射等現象．不需要

4．電磁波譜(1)定義：按電磁波的波長從長到短分布依次是______________、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線，形成電磁波譜．其波長依次__________，頻率依次____________．無線電波變小變大(2)電磁波譜的特性、應用電磁波譜頻率/Hz真空中波長/m特性應用遞變規(guī)律無線電波<3×1011>10－3波動性強，易發(fā)生衍射無線電技術紅外線1011～101510－3～10－7熱效應紅外線遙感可見光101510－7引起視覺照明、攝影紫外線1015～101710－7～10－9化學效應、熒光效應、能殺菌醫(yī)用消毒、防偽X射線1016～101910－8～10－11貫穿性強檢查、醫(yī)用透視γ射線>1019<10－11貫穿本領最強工業(yè)探傷、醫(yī)用治療夯基題組2．(多選)(2019年四川模擬)關于電磁波，下列說法正確的是(

)A．可見光屬于電磁波B．只要變化的電場就能產生電磁波C．電磁波在任何介質中的傳播速率都相同D．使電磁波隨各種信號而改變的技術叫做調制E．電磁波能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現象，也能在真空中傳播【答案】ADE【解析】可見光屬于電磁波，選項A正確．麥克斯韋的電磁場理論：變化的電場產生磁場，變化的磁場產生電場．因此只有變化的電場，可能產生穩(wěn)定的磁場，而穩(wěn)定的磁場不能產生電場，則不會產生電磁波．所以變化分均勻變化與非均勻變化，選項B錯誤．電磁波在同一均勻介質中，傳播速率才相同，而在任何介質中的傳播速率不一定相同，選項C錯誤．電磁波隨各種信號而改變的技術叫做調制，選項D正確．電磁波具有波的特性，能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現象．電磁波能在真空中傳播，選項E正確．三狹義相對論相同

夯基題組3．(多選)(2019年許昌模擬)1905年，愛因斯坦提出了著名的狹義相對論，給物理科學帶來了巨大的進步．根據狹義相對論，下列說法正確的是(

)A．在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的C．根據狹義相對論可知，同時是絕對的D．根據狹義相對論可知，物體的長度、時間間隔和物體的質量都是相對的E．根據狹義相對論可知，在相對地面以速度v高速運動的火車上，當人以相對火車速度u′沿火車前進的方向運動時，則該人相對地面的速度為u＝u′＋v【答案】ABD考點各個擊破21．衍射和干涉的區(qū)別考點1光的干涉、衍射和偏振單縫衍射雙縫干涉光束一束兩束條紋寬度寬度不等，中央最寬寬度相等條紋間距相鄰條紋間距不等相鄰條紋等間距實質波的特有現象，屬于波的疊加2．自然光和偏振光的比較自然光(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，光振動沿任意方向，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，光振動沿特定方向例1

(多選)如圖1所示是用干涉法來檢查某塊厚玻璃板上表面是否平整的裝置．所用紅色光是用普通光源加紅色濾色光片產生的．從上往下觀察到的干涉條紋如圖2所示．則下列判斷正確的是(

)A．若觀察到的條紋如圖甲所示，則說明厚玻璃板上表面是平整的B．若觀察到的條紋如圖乙所示，則厚玻璃板上表面有下凹的位置C．若觀察到的條紋如圖乙所示，則厚玻璃板上表面有上凸的位置D．若用黃色濾色片產生的黃色光做該實驗，則干涉條紋變密E．若減小a、b板間的夾角，則干涉條紋變密【答案】ABD【解析】薄膜干涉形成的條紋是膜的上下表面的反射光干涉產生的．若觀察到的條紋如圖甲所示，則說明厚玻璃板上表面是平整的，選項A正確．薄膜干涉是等厚干涉，即明條紋處空氣膜的厚度相同．從彎曲的條紋可知，檢查平面左邊處的空氣膜厚度與后面的空氣膜厚度相同，知該處凹陷，選項B正確，選項C錯誤．若是用黃色濾色光片產生的黃色光做該實驗，則波長變短．干涉條紋變密．選項D正確．若減小a、b板間的夾角，導致同級的光程差的間距變大，則干涉條紋間距會增大，干涉條紋變疏，選項E錯誤．練1

(多選)(2019年新鄉(xiāng)二模)如圖所示，一細束白光通過玻璃三棱鏡折射后分成各種單色光，對其中a、b、c三種色光，下列說法正確的是(

)A．a色光的頻率最大B．c色光在該玻璃三棱鏡中的速度最大C．三種色光的波長關系為λa＞λb＞λcD．若分別讓a、b、c三色光通過一條縫干涉裝置，則a光形成的干涉條紋的間距最大E．若讓a、b、c三色光以相同的入射角從某介質射向真空，b光恰能發(fā)生全反射，則a光也一定能發(fā)生全反射【答案】ABE1．電磁波的傳播及波長、頻率、波速(1)電磁波的傳播不需要介質，可在真空中傳播．在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)．(2)不同頻率的電磁波在同一介質中傳播的速度是不同的，頻率越高，波速越?。?3)三者關系v＝λf，f是電磁波的頻率．考點2電磁場理論和電磁波的理解2．電磁波與機械波的比較比較電磁波機械波研究對象電磁現象力學現象產生由周期性變化的電場、磁場產生由質點(波源)的振動產生波的特點橫波縱波或橫波波速在真空中等于光速(很大)(c＝3×108m/s)在空氣中波速不大(如聲波波速一般為340m/s)介質需要不需要介質(真空中仍可傳播)需要介質(真空中不能傳播)能量傳播電磁能機械能例2

(多選)(2019年廣安模擬)關于電磁波，下列說法正確的是(

)A．電磁波在真空和介質中的傳播速度相同B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波C．電磁波譜中的無線電波與可見光相比，更容易產生顯著的衍射現象D．電磁振蕩可以產生電磁波，若波源的電磁振蕩停止，其發(fā)射到空間的電磁波隨即消失E．反射電磁波是為了用它傳遞某種信號，載有信號的電磁波可以在真空中傳播也可以通過光纜傳輸【答案】BCE【解析】電磁波在不同介質中的速度不同，選項A錯誤．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波，選項B正確．電磁波譜中的無線電波與可見光相比，因波長較長，故更容易產生顯著的衍射現象，選項C正確．電磁波本身是種能量形式，波源的電磁振蕩停止，其發(fā)射到空間的電磁波仍將繼續(xù)傳播，選項D錯誤．電磁波可以傳遞信息，反射電磁波是為了用它傳遞某種信號．載有信號的電磁波可以在真空中傳播，也可以通過光纜傳輸，選項E正確．練2

(2019屆天津校級模擬)我國成功研發(fā)的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星，它標志著我國雷達研究創(chuàng)新的里程碑．米波雷達發(fā)射無線電波的波長在1～10m范圍內．對該無線電波的判斷正確的是(

)A．米波的頻率比厘米波的頻率高B．和機械波一樣需靠介質傳播C．同光波一樣會發(fā)生反射現象D．不可能產生干涉和衍射現象【答案】C機械波與電磁波的比較比較電磁波機械波對象研究電磁現象研究力學現象周期性變化的物理量電場強度E和磁感應強度B隨時間和空間做周期性變化位移隨時間和空間做周期性變化傳播傳播不需要介質，在真空中波速總是c；在介質中傳播時，波速與介質及頻率都有關系傳播需要介質，波速與介質有關，與頻率無關產生由周期性變化的電流(電磁振蕩)激發(fā)由質點(波源)的振動產生干涉可以發(fā)生可以發(fā)生核心素養(yǎng)改造3例1

(多選)如圖所示，實線和虛線分別表示振幅、頻率均相同的兩列波的波峰和波谷．此刻，M是波峰與波峰相遇點．下列說法正確的是(

)A．該時刻質點O正處在平衡位置B．P、N兩質點始終處在平衡位置C．隨著時間的推移，質點M向O點移動D．從該時刻起，經過四分之一周期，質點M到達平衡位置【答案】BD例2

兩列簡諧橫波均沿x軸傳播，傳播速度大小相等，其中一列沿x正方向傳播，如圖中虛線所示；另一列沿x負方向傳播，如圖中實線所示．這