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1、第第4 4課時光的波動性電磁波相對論課時光的波動性電磁波相對論基礎回顧基礎回顧核心探究核心探究演練提升演練提升 基礎回顧基礎回顧 自主梳理自主梳理融會貫通融會貫通知識梳理知識梳理一、光的干涉一、光的干涉1.1.產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件: :兩列光的兩列光的 相同相同, ,振動方向相同振動方向相同, ,且具有恒定的相位差且具有恒定的相位差, ,才能才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣. .頻率頻率2.2.兩種典型的干涉兩種典型的干涉(1)(1)楊氏雙縫干涉楊氏雙縫干涉原理如圖所示原理如圖所示. .明、暗條紋的條件明、暗條紋的條件. .()()單色光單色光: :形成形成 的條紋的條紋, ,中央為明條紋

2、中央為明條紋. .明暗相間明暗相間a.a.光的路程差光的路程差rr=r=r2 2-r-r1 1= = (k=0,1,2),(k=0,1,2),光屏上出現(xiàn)明條紋光屏上出現(xiàn)明條紋. .b.b.光的路程差光的路程差rr=r=r2 2-r-r1 1= = (k=0,1,2),(k=0,1,2),光屏上出現(xiàn)暗條紋光屏上出現(xiàn)暗條紋. .()()白光白光: :光屏上出現(xiàn)光屏上出現(xiàn) 條紋條紋, ,且中央亮條紋是且中央亮條紋是 ( (填寫顏色填寫顏色).).212kkk彩色彩色白色白色條紋間距公式條紋間距公式: :xx= = . .ld(2)(2)薄膜干涉薄膜干涉. .相干光相干光: :光照射到透明薄膜上光照射

3、到透明薄膜上, ,從薄膜的兩個表面從薄膜的兩個表面 的兩列光波的兩列光波. .圖樣特點圖樣特點: :同雙縫干涉同雙縫干涉, ,同一條亮同一條亮( (或暗或暗) )紋對應薄膜的紋對應薄膜的 相等相等. .單色光單色光照射薄膜時形成照射薄膜時形成 的條紋的條紋, ,白光照射薄膜時白光照射薄膜時, ,形成彩色條紋形成彩色條紋. .反射反射厚度厚度明暗相間明暗相間二、光的衍射二、光的衍射1.1.發(fā)生明顯衍射的條件發(fā)生明顯衍射的條件: :只有當障礙物的尺寸與光的波長只有當障礙物的尺寸與光的波長 , ,甚至比甚至比光的波長光的波長 的時候的時候, ,衍射現(xiàn)象才會明顯衍射現(xiàn)象才會明顯. .相差不多相差不多還

4、小還小2.2.衍射條紋的特點衍射條紋的特點(1)(1)單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較. .明暗相間明暗相間越弱越弱越小越小明暗相間明暗相間越弱越弱越小越小減小減小逐漸變暗逐漸變暗逐漸變窄逐漸變窄同心圓環(huán)同心圓環(huán) (2) (2)泊松亮斑泊松亮斑( (圓盤衍射圓盤衍射):):當光照到當光照到 的半徑很小的小圓盤上時的半徑很小的小圓盤上時, ,在在圓盤的陰影中心出現(xiàn)圓盤的陰影中心出現(xiàn) ( (在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)).).不透明不透明亮斑亮斑三、光的偏振三、光的偏振1.1.偏振偏振: :光波只沿光波只沿 的方向的振動的方向的振

5、動. .2.2.自然光自然光: :太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光, ,包含著在垂直于傳播方向上沿包含著在垂直于傳播方向上沿 振動的光振動的光, ,而且沿著各個方向振動的光波的而且沿著各個方向振動的光波的 都相同都相同, ,這這種光叫做自然光種光叫做自然光. .3.3.偏振光偏振光: :在在 于傳播方向的平面上于傳播方向的平面上, ,只沿某個特定方向振動的光只沿某個特定方向振動的光. .光光的偏振證明光是的偏振證明光是 . .自然光通過偏振片后自然光通過偏振片后, ,就得到了偏振光就得到了偏振光. .某一特定某一特定一切方向一切方向強度強度垂直垂直橫波橫波四、電磁波的產(chǎn)

6、生、發(fā)射和接收四、電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收1.1.麥克斯韋電磁理論麥克斯韋電磁理論: :變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生 , ,變化的電變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生場能夠在周圍空間產(chǎn)生 . .2.2.電磁場電磁場: : 交替產(chǎn)生交替產(chǎn)生, ,形成不可分割的統(tǒng)一體形成不可分割的統(tǒng)一體, ,稱為電磁場稱為電磁場. .3.3.電磁波電磁波: :電磁場電磁場( (電磁能量電磁能量) )由近及遠地向周圍傳播形成電磁波由近及遠地向周圍傳播形成電磁波. .(1)(1)電磁波是橫波電磁波是橫波, ,在空間傳播在空間傳播 介質(zhì)介質(zhì). .(2)v=(2)v=ff對電磁波對電磁波 . .(3

7、)(3)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、電磁波能產(chǎn)生反射、折射、 和衍射等現(xiàn)象和衍射等現(xiàn)象. .電場電場磁場磁場變化的電場和變化的磁場變化的電場和變化的磁場不需要不需要同樣適用同樣適用干涉干涉4.4.發(fā)射電磁波的條件發(fā)射電磁波的條件(1)(1)采用采用 , ,使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間; ;(2)(2)要有足夠高的要有足夠高的 . .5.5.調(diào)制調(diào)制: :有有 和和 兩種方法兩種方法. .6.6.電磁波的傳播電磁波的傳播(1)(1)電磁波可以通過電纜、光纜進行有線傳輸電磁波可以通過電纜、光纜進行有線傳輸, ,也可實現(xiàn)無線傳輸也可實現(xiàn)無線傳輸.

8、.(2)(2)電磁波的波速電磁波的波速: :真空中電磁波的波速與光速相同真空中電磁波的波速與光速相同,c= ,c= m/sm/s. .開放電路開放電路振蕩頻率振蕩頻率調(diào)幅調(diào)幅調(diào)頻調(diào)頻3.03.010108 87.7.電磁波的接收電磁波的接收(1)(1)當振蕩電路的固有頻率跟傳播來的電磁波的頻率當振蕩電路的固有頻率跟傳播來的電磁波的頻率 時時, ,電路里激起電路里激起的感應電流就的感應電流就 , ,這種現(xiàn)象叫做電磁諧振這種現(xiàn)象叫做電磁諧振. .(2)(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做 , ,能夠調(diào)諧的接收電路能夠調(diào)諧的接收電路叫做叫做 電路電路. .(3)(3)調(diào)

9、諧電路中通過改變調(diào)諧電路中通過改變 來改變電路的固有頻率來改變電路的固有頻率, ,使它跟某一個電臺使它跟某一個電臺發(fā)射的頻率發(fā)射的頻率 , ,這個頻率的電磁波在接收電路里激起的感應電流最強這個頻率的電磁波在接收電路里激起的感應電流最強, ,這樣即可選出該電臺這樣即可選出該電臺. .五、電磁波譜五、電磁波譜1.1.定義定義: :按電磁波的波長從長到短分布是按電磁波的波長從長到短分布是 、紅外線、可見光、紅外線、可見光、紫外線、紫外線、X X射線和射線和射線射線, ,形成電磁波譜形成電磁波譜. .相等相等最強最強調(diào)諧調(diào)諧調(diào)諧調(diào)諧電容電容相同相同無線電波無線電波2.2.電磁波譜的特性、應用電磁波譜的

10、特性、應用熱效應熱效應熒光熒光效應效應六、相對論簡介六、相對論簡介1.1.狹義相對論的兩個基本假設狹義相對論的兩個基本假設(1)(1)愛因斯坦相對性原理愛因斯坦相對性原理: :對不同的慣性系對不同的慣性系, ,物理規(guī)律物理規(guī)律( (包括力學的和電磁的包括力學的和電磁的) )都是都是 . .(2)(2)光速不變原理光速不變原理: :光在真空中運動的速度在任何慣性系中測得的數(shù)值都是光在真空中運動的速度在任何慣性系中測得的數(shù)值都是 . .2.2.相對論質(zhì)能關系相對論質(zhì)能關系: :用用m m表示物體的質(zhì)量表示物體的質(zhì)量,E,E表示它具有的能量表示它具有的能量, ,則愛因斯坦質(zhì)則愛因斯坦質(zhì)能關系式能關系

11、式E=E= . .一樣的一樣的相同的相同的mcmc2 2自主檢測自主檢測1.1.思考判斷思考判斷(1)(1)光的干涉和衍射現(xiàn)象說明了光是波光的干涉和衍射現(xiàn)象說明了光是波, ,也能說明光是橫波也能說明光是橫波.(.() )(2)(2)真空中的光速在不同慣性參考系中是不同的真空中的光速在不同慣性參考系中是不同的.(.() )(3)(3)在雙縫干涉實驗中在雙縫干涉實驗中, ,雙縫的作用是使一束光變成兩束完全相同的相干光雙縫的作用是使一束光變成兩束完全相同的相干光.(.() )(4)(4)波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全不同波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全不同.(.() )(5)(5)陽光在水面的反射光是偏振

12、光陽光在水面的反射光是偏振光.(.() )(6)(6)光的顏色取決于折射率光的顏色取決于折射率.(.() )(7)(7)電磁波以一定的速度在空間傳播電磁波以一定的速度在空間傳播, ,在傳播過程中滿足在傳播過程中滿足v=v=ff.(.() )(8)(8)電磁波同機械波一樣能發(fā)生干涉、衍射、反射、折射等現(xiàn)象電磁波同機械波一樣能發(fā)生干涉、衍射、反射、折射等現(xiàn)象.(.() )答案答案: : (1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)(7)(7)(8)(8)2.2.(2018(2018上海楊浦區(qū)調(diào)研上海楊浦區(qū)調(diào)研) )如圖所示如圖所示, ,把酒精燈放在肥皂液薄膜前把酒精燈放

13、在肥皂液薄膜前, ,從薄膜上從薄膜上可看到明暗相間的條紋可看到明暗相間的條紋, ,能解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生原因的是能解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生原因的是( (示意圖中實線、虛示意圖中實線、虛線為光照射到薄膜上時線為光照射到薄膜上時, ,從膜的前后表面分別反射形成的兩列波從膜的前后表面分別反射形成的兩列波)()( ) )C C 解析解析: :波峰和波峰、波谷與波谷疊加的點波峰和波峰、波谷與波谷疊加的點, ,出現(xiàn)亮紋出現(xiàn)亮紋; ;波峰與波谷疊加的點波峰與波谷疊加的點, ,出現(xiàn)暗紋出現(xiàn)暗紋, ,肥皂泡薄膜在重力作用下應該上薄下厚肥皂泡薄膜在重力作用下應該上薄下厚, ,故選故選C.C.3 3.(.(多選多選) )電磁波

14、與聲波比較電磁波與聲波比較, ,下列說法中正確的是下列說法中正確的是( ( ) )A.A.電磁波的傳播不需要介質(zhì)電磁波的傳播不需要介質(zhì), ,聲波的傳播需要介質(zhì)聲波的傳播需要介質(zhì)B.B.由空氣進入水中時由空氣進入水中時, ,電磁波速度變小電磁波速度變小, ,聲波速度變大聲波速度變大C.C.由空氣進入水中時由空氣進入水中時, ,電磁波波長變小電磁波波長變小, ,聲波波長變大聲波波長變大D.D.電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度, ,都是由介質(zhì)決定的都是由介質(zhì)決定的, ,與頻率無關與頻率無關ABCABC 核心探究核心探究 分類探究分類探究各個擊破各個擊破考點一光的干涉現(xiàn)象考

15、點一光的干涉現(xiàn)象1.1.雙縫干涉雙縫干涉(1)(1)光能夠發(fā)生干涉的條件光能夠發(fā)生干涉的條件: :兩光的頻率相同兩光的頻率相同, ,振動步調(diào)相同振動步調(diào)相同. .(2)(2)雙縫干涉形成的條紋是等間距的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兩相鄰亮條紋或相鄰暗條紋間距離與波長成正比波長成正比, ,即即xx= .= .(3)(3)用白光照射雙縫時用白光照射雙縫時, ,形成的干涉條紋的特點形成的干涉條紋的特點: :中央為白條紋中央為白條紋, ,兩側為彩色兩側為彩色條紋條紋. .ld2.2.薄膜干涉薄膜干涉(1)(1)如圖所示如圖所示, ,豎直的肥皂薄膜豎直的肥皂薄膜,

16、,由于重力的作用由于重力的作用, ,形成上薄下厚的楔形形成上薄下厚的楔形. .(2)(2)光照射到薄膜上時光照射到薄膜上時, ,在膜的前表面在膜的前表面AAAA和后表面和后表面BBBB分別反射出來分別反射出來, ,形成形成兩列頻率相同的光波兩列頻率相同的光波, ,并且疊加并且疊加, ,兩列光波同相疊加兩列光波同相疊加, ,出現(xiàn)明紋出現(xiàn)明紋; ;反相疊加反相疊加, ,出出現(xiàn)暗紋現(xiàn)暗紋. .(3)(3)條紋特點條紋特點: :單色光單色光: :明暗相間的水平條紋明暗相間的水平條紋; ;白光白光: :彩色水平條紋彩色水平條紋. .【典例典例1 1】 如圖所示如圖所示, ,在雙縫干涉實驗中在雙縫干涉實驗

17、中,S,S1 1和和S S2 2為雙縫為雙縫,P,P是光屏上的一點是光屏上的一點, ,已知已知P P點與點與S S1 1和和S S2 2距離之差為距離之差為2.12.11010-6-6 m, m,今分別用今分別用A,BA,B兩種單色光在空氣中兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗做雙縫干涉實驗, ,問問: :(1)(1)已知已知A A光在折射率為光在折射率為n=1.5n=1.5的介質(zhì)中波長為的介質(zhì)中波長為4 41010-7-7 m,Pm,P點是亮條紋還是暗點是亮條紋還是暗條紋條紋? ?(2)(2)已知已知B B光在某種介質(zhì)中波長為光在某種介質(zhì)中波長為3.153.151010-7-7 m, m,當當B

18、 B光從這種介質(zhì)射向空氣時光從這種介質(zhì)射向空氣時, ,臨界角為臨界角為3737(sin 37(sin 37=0.6,cos 37=0.6,cos 37=0.8),P=0.8),P點是亮條紋還是暗條紋點是亮條紋還是暗條紋? ?(3)(3)若用若用A A光照射時光照射時, ,把其中一條縫遮住把其中一條縫遮住, ,試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象. .(3)(3)光屏上仍出現(xiàn)明暗相間的條紋光屏上仍出現(xiàn)明暗相間的條紋, ,但中央條紋最寬最亮但中央條紋最寬最亮, ,兩邊條紋變窄變暗兩邊條紋變窄變暗. .答案答案: :見解析見解析反思總結反思總結 楊氏雙縫干涉實驗條紋的特點楊氏雙縫干涉

19、實驗條紋的特點【針對訓練針對訓練】 導學號導學號 58826295 (201858826295 (2018湖北襄陽第二次適應性考試湖北襄陽第二次適應性考試)()(多選多選) )如圖如圖( (甲甲) )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, ,所用所用紅色光是用普通光源加紅色濾光片產(chǎn)生的紅色光是用普通光源加紅色濾光片產(chǎn)生的, ,從上往下觀察到的干涉條紋如圖從上往下觀察到的干涉條紋如圖( (乙乙) )、( (丙丙) )所示所示, ,則下列判斷正確的是則下列判斷正確的是( ( ) )A.A.若觀察到的條紋如圖若觀察到的條紋如圖( (

20、乙乙) )所示所示, ,則說明厚玻璃板上表面是平整的則說明厚玻璃板上表面是平整的B.B.若觀察到的條紋如圖若觀察到的條紋如圖( (丙丙) )所示所示, ,則厚玻璃板上表面有下凹的位置則厚玻璃板上表面有下凹的位置C.C.若觀察到的條紋如圖若觀察到的條紋如圖( (丙丙) )所示所示, ,則厚玻璃板上表面有上凸的位置則厚玻璃板上表面有上凸的位置D.D.若是用黃色濾光片產(chǎn)生的黃色光做該實驗若是用黃色濾光片產(chǎn)生的黃色光做該實驗, ,則干涉條紋變密則干涉條紋變密E.E.若是用黃色濾光片產(chǎn)生的黃色光做該實驗若是用黃色濾光片產(chǎn)生的黃色光做該實驗, ,則干涉條紋變疏則干涉條紋變疏ABDABD解析解析: :薄膜干

21、涉形成的條紋是膜的上下表面的反射光干涉產(chǎn)生的薄膜干涉形成的條紋是膜的上下表面的反射光干涉產(chǎn)生的, ,若觀若觀察到的條紋如圖察到的條紋如圖( (乙乙) )所示所示, ,則說明厚玻璃板上表面是平整的則說明厚玻璃板上表面是平整的. .故故A A正確正確; ;薄膜干涉是等厚干涉薄膜干涉是等厚干涉, ,即明條紋處空氣膜的厚度相同即明條紋處空氣膜的厚度相同. .從彎曲的條紋可從彎曲的條紋可知知, ,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, ,知該處凹知該處凹陷陷, ,故故B B正確正確,C,C錯誤錯誤. .若是用黃色濾光片產(chǎn)生的黃色光做該實驗若是用

22、黃色濾光片產(chǎn)生的黃色光做該實驗, ,則波長則波長變短變短, ,干涉條紋變密干涉條紋變密, ,故故D D正確正確,E,E錯誤錯誤. .考點二光的衍射和偏振現(xiàn)象考點二光的衍射和偏振現(xiàn)象1.1.對光的衍射的理解對光的衍射的理解(1)(1)衍射是波的特征衍射是波的特征, ,波長越長波長越長, ,衍射現(xiàn)象越明顯衍射現(xiàn)象越明顯. .任何情況下都可以發(fā)生衍任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象射現(xiàn)象, ,只有明顯與不明顯的差別只有明顯與不明顯的差別. .(2)(2)衍射現(xiàn)象說明衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播光沿直線傳播”只是一種特殊情況只是一種特殊情況, ,只有在光的波長比只有在光的波長比障礙物尺寸小得多時障礙物尺寸小得

23、多時, ,光才可以看做是沿直線傳播的光才可以看做是沿直線傳播的. .2.2.自然光和偏振光的比較自然光和偏振光的比較【典例典例2 2】 (2018(2018上海虹口區(qū)期中上海虹口區(qū)期中) )如圖為紅光、藍光分別通過單縫、雙縫如圖為紅光、藍光分別通過單縫、雙縫所呈現(xiàn)的圖樣所呈現(xiàn)的圖樣, ,則則( ( ) )A.A.甲為藍光的衍射圖樣甲為藍光的衍射圖樣B.B.乙為紅光的干涉圖樣乙為紅光的干涉圖樣C.C.丙為紅光的衍射圖樣丙為紅光的衍射圖樣D.D.丁為藍光的干涉圖樣丁為藍光的干涉圖樣D D反思總結反思總結 雙縫干涉與單縫衍射的比較雙縫干涉與單縫衍射的比較1.1. 光的衍射光的衍射 (2018(201

24、8上海普陀區(qū)質(zhì)量調(diào)研上海普陀區(qū)質(zhì)量調(diào)研) )用點光源照射一個不透光的障礙物用點光源照射一個不透光的障礙物, ,其背后屏上陰影的中央出現(xiàn)了亮斑其背后屏上陰影的中央出現(xiàn)了亮斑, ,原因是原因是( ( ) )A.A.光的反射光的反射 B.B.光的衍射光的衍射C.C.光的折射光的折射 D.D.光的干涉光的干涉多維訓練多維訓練B B解析解析: :當光照射到障礙物上時當光照射到障礙物上時, ,光離開直線路徑繞到障礙物的陰影里去的光離開直線路徑繞到障礙物的陰影里去的現(xiàn)象現(xiàn)象, ,叫做光的衍射現(xiàn)象叫做光的衍射現(xiàn)象, ,所以障礙物背后屏上陰影的中央出現(xiàn)了亮斑所以障礙物背后屏上陰影的中央出現(xiàn)了亮斑, ,是光的衍射

25、是光的衍射, ,故故B B正確正確;A,C,D;A,C,D錯誤錯誤. .2.2.導學號導學號 58826296 58826296 光的偏振現(xiàn)象光的偏振現(xiàn)象 (2018(2018四川綿陽南山中學月考四川綿陽南山中學月考)()(多選多選) )碳碳水化合物水化合物( (糖糖) )的含量是食品安全檢驗的一個重要的指標的含量是食品安全檢驗的一個重要的指標, ,可以用可以用“旋光法旋光法”來來測量糖溶液的濃度測量糖溶液的濃度, ,從而鑒定含糖量從而鑒定含糖量. .偏振光通過糖的水溶液后偏振光通過糖的水溶液后, ,偏振方向會相偏振方向會相對傳播方向向左或向右旋轉一個角度對傳播方向向左或向右旋轉一個角度,這一

26、角度這一角度稱為稱為“旋光度旋光度”,的值的值只與糖溶液的濃度有關只與糖溶液的濃度有關, ,將將的測量與標準值進行比較的測量與標準值進行比較, ,就能確定被測樣品的就能確定被測樣品的含糖量含糖量. .如圖所示如圖所示,S,S是自然光源是自然光源,A,B,A,B是偏振片是偏振片, ,轉動轉動B,B,使到達使到達O O處的光最強處的光最強, ,然然后將被測樣品后將被測樣品P P置于置于A,BA,B之間之間, ,則下列說法正確的是則下列說法正確的是( ( ) )A.A.到達到達O O處光的強度會明顯減弱處光的強度會明顯減弱B.B.到達到達O O處光的強度不會明顯減弱處光的強度不會明顯減弱C.C.將偏

27、振片將偏振片B B轉動一個角度轉動一個角度, ,使得使得O O處光強度最大處光強度最大, ,偏振片偏振片B B轉過的角度等于轉過的角度等于D.D.將偏振片將偏振片A A轉動一個角度轉動一個角度, ,使得使得O O處光強度最大處光強度最大, ,偏振片偏振片A A轉過的角度等于轉過的角度等于ACDACD解析解析: :沒有被測樣品時沒有被測樣品時,A,B,A,B透振方向平行透振方向平行,O,O處光最強處光最強, ,當加上被測樣品時當加上被測樣品時, ,由于旋光作用由于旋光作用, ,偏振光的振動方向會旋轉一個角度偏振光的振動方向會旋轉一個角度, ,即振動方向與即振動方向與B B的透振的透振方向不平行方

28、向不平行, ,所以所以O O處光的強度會明顯減弱處光的強度會明顯減弱; ;要想使要想使O O處的光仍最強處的光仍最強, ,可以旋可以旋轉轉B B一個角度或反方向旋轉一個角度或反方向旋轉A A相同角度相同角度. .綜合以上分析知綜合以上分析知,A,C,D,A,C,D正確正確,B,B錯誤錯誤. .考點三電磁波與相對論考點三電磁波與相對論1.1.電磁波電磁波(1)(1)電磁波的傳播及波長、頻率、波速電磁波的傳播及波長、頻率、波速電磁波本身是一種物質(zhì)電磁波本身是一種物質(zhì), ,電磁波的傳播不需要介質(zhì)電磁波的傳播不需要介質(zhì), ,可在真空中傳播可在真空中傳播, ,在真在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的

29、空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的( (都等于光速都等于光速).).12 LC不同頻率的電磁波不同頻率的電磁波, ,在同一介質(zhì)中傳播在同一介質(zhì)中傳播, ,其速度是不同的其速度是不同的, ,頻率越高頻率越高, ,波速波速越小越小. .三者關系三者關系v v= =f,ff,f是電磁波的頻率是電磁波的頻率, ,即為發(fā)射電磁波的即為發(fā)射電磁波的LCLC振蕩電路的頻率振蕩電路的頻率f f= ,= ,改變改變L L或或C C即可改變即可改變f,f,從而改變電磁波的波長從而改變電磁波的波長. .(2)(2)電磁波與機械波的比較電磁波與機械波的比較(3)(3)電磁波譜的產(chǎn)生機理電磁波譜的產(chǎn)生機理: :不同的

30、電磁波不同的電磁波, ,產(chǎn)生的機理不同產(chǎn)生的機理不同. .無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生的無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生的. .紅外線、可見光、紫外線都是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的紅外線、可見光、紫外線都是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的. .X X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的. .射線是原子核受到激發(fā)產(chǎn)生的射線是原子核受到激發(fā)產(chǎn)生的. .2.2.相對論相對論(1)(1)對對“同時同時”的相對性的理解的相對性的理解經(jīng)典的時空觀經(jīng)典的時空觀: :在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩

31、個事件, ,在另一在另一個慣性系中觀察也是同時的個慣性系中觀察也是同時的. .相對論的時空觀相對論的時空觀:“:“同時同時”具有相對性具有相對性, ,即在同一個慣性系中不同地點同即在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件時發(fā)生的兩個事件, ,在另一個慣性系中觀察就不一定是同時發(fā)生的在另一個慣性系中觀察就不一定是同時發(fā)生的. .(2)(2)對對“長度的相對性長度的相對性”的理解的理解: :狹義相對論中的長度公式狹義相對論中的長度公式l=ll=l0 0 中中,l,l0 0是相對于桿靜止的觀察者測出的桿的長度是相對于桿靜止的觀察者測出的桿的長度, ,而而l l可認為桿沿桿的長度方向以可認為桿沿桿的

32、長度方向以速度速度u u運動時運動時, ,靜止的觀察者測量的長度靜止的觀察者測量的長度, ,還可以認為桿不動還可以認為桿不動, ,而觀察者沿桿而觀察者沿桿的長度方向以速度的長度方向以速度u u運動時測出的桿的長度運動時測出的桿的長度. .21uc (3)(3)對對“時間間隔的相對性時間間隔的相對性”的理解的理解: :時間間隔的相對性公式時間間隔的相對性公式= = 中中0 0是相對事件發(fā)生地靜止的觀察者測量同一地點的兩個事件發(fā)生的時間間是相對事件發(fā)生地靜止的觀察者測量同一地點的兩個事件發(fā)生的時間間隔隔, ,而而則是相對于事件發(fā)生地以速度則是相對于事件發(fā)生地以速度u u運動的觀察者測量同一地點的同

33、樣運動的觀察者測量同一地點的同樣兩個事件發(fā)生的時間間隔兩個事件發(fā)生的時間間隔. .也就是說也就是說: :在相對運動的參考系中觀測在相對運動的參考系中觀測, ,事件變化事件變化過程的時間間隔變大了過程的時間間隔變大了, ,這叫做狹義相對論中的時間膨脹這叫做狹義相對論中的時間膨脹( (動鐘變慢動鐘變慢).).21vc 【典例典例3 3】 (2018(2018安徽池州月考安徽池州月考)()(多選多選) )下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.變化的磁場產(chǎn)生變化的電場變化的磁場產(chǎn)生變化的電場, ,變化的電場產(chǎn)生變化的磁場變化的電場產(chǎn)生變化的磁場B.B.電磁波的頻率與傳播介質(zhì)無關電磁波的

34、頻率與傳播介質(zhì)無關, ,等于激發(fā)電磁波的振蕩電流的頻率等于激發(fā)電磁波的振蕩電流的頻率C.C.電磁波能獨立存在電磁波能獨立存在D.D.增大增大LCLC振蕩電路的振蕩電路的C,C,可提高激發(fā)電磁波的頻率可提高激發(fā)電磁波的頻率E.E.改變改變LCLC振蕩電路中的振蕩電路中的L,CL,C可改變激發(fā)電磁波的頻率可改變激發(fā)電磁波的頻率BCEBCE解析解析: :均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場, ,而非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的而非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場磁場, ,故故A A錯誤錯誤; ;電磁波的頻率與傳播介質(zhì)無關電磁波的頻率與傳播介質(zhì)無關, ,等于激發(fā)電磁波的振蕩電等于激發(fā)電磁波

35、的振蕩電流的頻率流的頻率, ,故選項故選項B B正確正確; ;電磁波是變化的電磁場在空間的傳播電磁波是變化的電磁場在空間的傳播, ,不依賴物不依賴物質(zhì)質(zhì), ,故故C C正確正確; ;根據(jù)根據(jù)f=f= , ,可知可知, ,增大電容增大電容C,C,則振蕩電路的頻率減小則振蕩電路的頻率減小, ,故故D D錯誤錯誤,E,E正確正確. .12 LC誤區(qū)警示誤區(qū)警示 關于電磁波產(chǎn)生的說明關于電磁波產(chǎn)生的說明(1)(1)能否產(chǎn)生電磁波能否產(chǎn)生電磁波, ,要看變化的電場和磁場是否能持續(xù)地再產(chǎn)生變化的磁要看變化的電場和磁場是否能持續(xù)地再產(chǎn)生變化的磁場和電場場和電場, ,也就是說也就是說, ,所產(chǎn)生的磁場或電場必

36、須是變化的所產(chǎn)生的磁場或電場必須是變化的, ,而不能是穩(wěn)定的而不能是穩(wěn)定的. .(2)LC(2)LC振蕩電路產(chǎn)生的振蕩電場和振蕩磁場都能產(chǎn)生電磁波振蕩電路產(chǎn)生的振蕩電場和振蕩磁場都能產(chǎn)生電磁波. .1.1. 電磁波的產(chǎn)生、傳播電磁波的產(chǎn)生、傳播 ( (多選多選) )下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.變化的磁場產(chǎn)生變化的電場變化的磁場產(chǎn)生變化的電場, ,變化的電場產(chǎn)生變化的磁場變化的電場產(chǎn)生變化的磁場B.B.電磁波的頻率與傳播介質(zhì)無關電磁波的頻率與傳播介質(zhì)無關, ,等于激發(fā)電磁波的振蕩電流的頻率等于激發(fā)電磁波的振蕩電流的頻率C.C.電磁波能獨立存在電磁波能獨立存在D.D.增大

37、增大LCLC振蕩電路的電容振蕩電路的電容C,C,可提高激發(fā)電磁波的頻率可提高激發(fā)電磁波的頻率E.E.改變改變LCLC振蕩電路中的振蕩電路中的L,CL,C可改變激發(fā)電磁波的頻率可改變激發(fā)電磁波的頻率BCEBCE多維訓練多維訓練解析解析: :均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場, ,而非均勻變化的電場產(chǎn)生非均勻變而非均勻變化的電場產(chǎn)生非均勻變化的磁場化的磁場, ,故選項故選項A A錯誤錯誤; ;電磁波的頻率與傳播介質(zhì)無關電磁波的頻率與傳播介質(zhì)無關, ,等于激發(fā)電磁波的等于激發(fā)電磁波的振蕩電流的頻率振蕩電流的頻率, ,故選項故選項B B正確正確; ;電磁波是變化的電磁場在空間的傳

38、播電磁波是變化的電磁場在空間的傳播, ,不依不依賴物質(zhì)賴物質(zhì), ,故選項故選項C C正確正確; ;根據(jù)根據(jù)f= ,f= ,可知可知, ,增大電容增大電容C,C,則振蕩電路的頻率則振蕩電路的頻率減小減小, ,故選項故選項D D錯誤錯誤,E,E正確正確. .12 LC2.2. 對狹義相對論的理解對狹義相對論的理解 (2016(2016江蘇卷江蘇卷,12B),12B)一艘太空飛船靜止時的長度為一艘太空飛船靜止時的長度為30 m,30 m,它以它以0.6c(c0.6c(c為光速為光速) )的速度沿長度方向飛行越過地球的速度沿長度方向飛行越過地球, ,下列說法正確的下列說法正確的是是( ( ) )A.A

39、.飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m30 mB.B.地球上的觀測者測得該飛船的長度小于地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m30 mC.C.飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于c cD.D.地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c cB B解析解析: :根據(jù)狹義相對論根據(jù)狹義相對論, ,沿運動方向的長度縮短沿運動方向的長度縮短, ,所以地球上的觀測者測得所以地球上的觀測者測得該飛船的長度小于該飛船的長度小于30 m,30 m,飛船上的觀測者測得飛船

40、的長度等于飛船上的觀測者測得飛船的長度等于30 cm,30 cm,選項選項A A錯誤錯誤,B,B正確正確; ;根據(jù)光速不變原理根據(jù)光速不變原理, ,飛船上和地球上的觀測者測得的光信號飛船上和地球上的觀測者測得的光信號速度都等于速度都等于c,c,選項選項C,DC,D錯誤錯誤. .考點四用雙縫干涉測量光的波長考點四用雙縫干涉測量光的波長1.1.原理與操作原理與操作2.2.處理與分析處理與分析(1)(1)誤差分析誤差分析測條紋間距測條紋間距xx時帶來誤差時帶來誤差. .測量雙縫到光屏間距離測量雙縫到光屏間距離l l時產(chǎn)生誤差時產(chǎn)生誤差. .(2)(2)注意事項注意事項保證燈絲、單縫、雙縫、測量頭與遮

41、光筒共軸保證燈絲、單縫、雙縫、測量頭與遮光筒共軸. .保持單縫和雙縫平行保持單縫和雙縫平行. .【典例典例4 4】 (2018 (2018天津靜海五校期末天津靜海五校期末) )在在“用雙縫干涉測量光的波長用雙縫干涉測量光的波長”實驗實驗中中, ,實驗裝置如圖實驗裝置如圖( (甲甲) )所示所示. .(1)(1)以線狀白熾燈為光源以線狀白熾燈為光源, ,對實驗裝置進行了調(diào)節(jié)并觀察實驗現(xiàn)象后對實驗裝置進行了調(diào)節(jié)并觀察實驗現(xiàn)象后, ,總結出總結出以下幾點以下幾點, ,你認為正確的是你認為正確的是.A.A.狹縫和光源必須平行放置狹縫和光源必須平行放置B.B.各元件的中心可以不在遮光筒的軸線上各元件的中

42、心可以不在遮光筒的軸線上C.C.雙縫間距離越大呈現(xiàn)的干涉條紋越密雙縫間距離越大呈現(xiàn)的干涉條紋越密D.D.若將濾光片移走則無干涉現(xiàn)象產(chǎn)生若將濾光片移走則無干涉現(xiàn)象產(chǎn)生解析解析: :(1)(1)在用狹縫觀察以線狀白熾燈為光源的光的干涉現(xiàn)象時狹縫必須在用狹縫觀察以線狀白熾燈為光源的光的干涉現(xiàn)象時狹縫必須與燈絲平行與燈絲平行, ,這時干涉條紋與狹縫平行這時干涉條紋與狹縫平行, ,狹縫與燈絲垂直時觀察不到明顯狹縫與燈絲垂直時觀察不到明顯的干涉條紋的干涉條紋. .故故A A正確正確; ;各元件的中心必須在遮光筒的軸線上各元件的中心必須在遮光筒的軸線上,B,B錯誤錯誤. .由由x= x= 可知可知, ,條紋

43、間距疏密程度與雙縫間距有關條紋間距疏密程度與雙縫間距有關, ,雙縫間距離越大雙縫間距離越大, ,條紋條紋間距越小間距越小, ,呈現(xiàn)的干涉條紋越密呈現(xiàn)的干涉條紋越密, ,故故C C正確正確. .去掉濾光片后去掉濾光片后, ,白光透過雙縫白光透過雙縫, ,白光由七種色光組成白光由七種色光組成, ,其波長不一樣其波長不一樣, ,則條紋間距不同則條紋間距不同, ,則形成彩色條紋則形成彩色條紋, ,故故D D錯誤錯誤. .ld答案答案: :(1)AC(1)AC(2)(2)當測量頭中的分劃板中心刻線對齊當測量頭中的分劃板中心刻線對齊A A條紋中心時條紋中心時, ,游標卡尺的示數(shù)如圖游標卡尺的示數(shù)如圖( (

44、乙乙) ) (c)(c)所示所示, ,第二次分劃板中心刻線對齊第二次分劃板中心刻線對齊B B條紋中心時條紋中心時, ,游標卡尺的示數(shù)如圖游標卡尺的示數(shù)如圖( (乙乙) ) (d)(d)所示所示. .已知雙縫間距為已知雙縫間距為0.5 mm,0.5 mm,從雙縫到屏的距離為從雙縫到屏的距離為1 m,1 m,則圖則圖( (乙乙)(d)(d)中游中游標卡尺示數(shù)為標卡尺示數(shù)為 mm.mm.所測光波的波長為所測光波的波長為 m.(m.(保留兩位保留兩位有效數(shù)字有效數(shù)字)答案答案: : (2)16.7 (2)16.76.66.61010-7-7(3)(3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向

45、上如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上, ,如圖如圖( (丙丙) )所所示示. .則在這種情況下來測量干涉條紋的間距則在這種情況下來測量干涉條紋的間距xx時時, ,測量值測量值 實際實際值值.(.(填填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”)答案答案: :(3)(3)大于大于【針對訓練針對訓練】 (2018 (2018吉林大學附中月考吉林大學附中月考) )現(xiàn)有毛玻璃屏現(xiàn)有毛玻璃屏A A、雙縫、雙縫B B、白光光源、白光光源C C、單縫單縫D D、透紅光的濾光片、透紅光的濾光片E E等光學元件等光學元件, ,要把它們放在圖要把它們放在圖( (甲甲) )所示的光具座上組所示的

46、光具座上組裝成雙縫干涉裝置裝成雙縫干涉裝置, ,用以測量紅光的波長用以測量紅光的波長. .(1)(1)本實驗的步驟有本實驗的步驟有: :調(diào)節(jié)單縫與雙縫的間距為調(diào)節(jié)單縫與雙縫的間距為5 510 cm,10 cm,并使單縫與雙縫相互平行并使單縫與雙縫相互平行; ;按合理順序在光具座上放置各光學元件按合理順序在光具座上放置各光學元件, ,并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上; ;取下遮光筒右側的元件取下遮光筒右側的元件, ,打開光源打開光源, ,調(diào)節(jié)光源高度調(diào)節(jié)光源高度, ,使光束能直接沿遮光筒軸線把使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮屏照亮; ;用米尺測出雙縫到屏的距離

47、用米尺測出雙縫到屏的距離; ;用測量頭用測量頭( (讀數(shù)方法同螺旋測微器讀數(shù)方法同螺旋測微器) )測量數(shù)條亮紋間測量數(shù)條亮紋間的距離的距離; ;將測得的數(shù)據(jù)代入公式求出紅光的波長將測得的數(shù)據(jù)代入公式求出紅光的波長. .以上步驟合理的順序是以上步驟合理的順序是 .(.(只填步驟代號只填步驟代號)解析解析: :(1)(1)為獲取單色線光源為獲取單色線光源, ,白色光源后面要有濾光片、單縫、雙縫白色光源后面要有濾光片、單縫、雙縫. .所以各光學所以各光學元件的字母排列順序應為元件的字母排列順序應為. .答案答案: :(1)(1)答案答案: : (2)1.130 (2)1.1305.8805.880(

48、2)(2)將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊, ,將該亮紋定為第將該亮紋定為第1 1條亮紋條亮紋, ,此時手此時手輪上的示數(shù)如圖輪上的示數(shù)如圖( (乙乙) )所示所示; ;然后同方向轉動測量頭然后同方向轉動測量頭, ,使分劃板的中心刻線與第使分劃板的中心刻線與第5 5條亮紋條亮紋中心對齊中心對齊, ,此時手輪上的示數(shù)如圖此時手輪上的示數(shù)如圖( (丙丙) )所示所示. .則圖則圖( (乙乙) )中手輪上的示數(shù)是中手輪上的示數(shù)是 mm;mm;圖圖( (丙丙) )中手輪上的示數(shù)是中手輪上的示數(shù)是 mm.mm.答案答案: :(3)6.65(3)6.65

49、1010-7-7(3)(3)已知雙縫到屏的距離為已知雙縫到屏的距離為0.500 m,0.500 m,使用的雙縫間距為使用的雙縫間距為2.82.81010-4-4 m, m,由此可求由此可求得所測紅光波長為得所測紅光波長為= m(m(結果保留三位有效數(shù)字結果保留三位有效數(shù)字).). 演練提升演練提升 真題體驗真題體驗強化提升強化提升1.1. 雙縫干涉實驗的原理雙縫干涉實驗的原理 (2017(2017全國全國卷卷,34)(,34)(多選多選) )在雙縫干涉實驗中在雙縫干涉實驗中, ,用用綠色激光照射在雙縫上綠色激光照射在雙縫上, ,在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣. .若要

50、增大干涉圖若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距樣中兩相鄰亮條紋的間距, ,可選用的方法是可選用的方法是( ( ) )A.A.改用紅色激光改用紅色激光B.B.改用藍色激光改用藍色激光C.C.減小雙縫間距減小雙縫間距D.D.將屏幕向遠離雙縫的位置移動將屏幕向遠離雙縫的位置移動E.E.將光源向遠離雙縫的位置移動將光源向遠離雙縫的位置移動ACDACD2.2. 光的干涉與光電效應、原子能級躍遷結合光的干涉與光電效應、原子能級躍遷結合 (2016(2016天津卷天津卷,2),2)如圖是如圖是a,ba,b兩兩光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣,

51、,則則( ( ) )A.A.在同種均勻介質(zhì)中在同種均勻介質(zhì)中,a,a光的傳播速度比光的傳播速度比b b光的大光的大B.B.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時a a光臨界角大光臨界角大C.C.照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應時照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應時,a,a光的飽和電流大光的飽和電流大D.D.若兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生若兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生, ,產(chǎn)生產(chǎn)生a a光的能級能量差大光的能級能量差大D D 3.3. 電磁波的產(chǎn)生與傳播電磁波的產(chǎn)生與傳播 (2016(2016全國全國卷卷,34)(,34)(多選多選) )關于電磁波關于電磁波, ,下列說法正確的是下列

52、說法正確的是( ( ) )A.A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關B.B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā), ,形成電磁波形成電磁波C.C.電磁波在真空中自由傳播時電磁波在真空中自由傳播時, ,其傳播方向與電場強度、磁感應強度均垂直其傳播方向與電場強度、磁感應強度均垂直D.D.利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信, ,但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸?shù)姶挪ú荒芡ㄟ^電纜、光纜傳輸E.E.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生, ,若波源的電磁振蕩停止若波源的電磁振蕩停

53、止, ,空間的電磁波隨即消失空間的電磁波隨即消失ABCABC解析解析: :任何電磁波在真空中傳播速度均相同任何電磁波在真空中傳播速度均相同; ;周期性變化的電場和磁場相互周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)激發(fā), ,形成電磁波形成電磁波; ;電磁波為橫波電磁波為橫波, ,即傳播方向與電場強度、磁感應強度均即傳播方向與電場強度、磁感應強度均垂直垂直; ;電磁波可通過電纜、光纜傳輸電磁波可通過電纜、光纜傳輸; ;電磁波由電場和磁場的相互激發(fā)產(chǎn)生電磁波由電場和磁場的相互激發(fā)產(chǎn)生, ,即使電磁振蕩停止即使電磁振蕩停止, ,空間的電磁波仍可以繼續(xù)傳播空間的電磁波仍可以繼續(xù)傳播, ,選項選項A,B,CA,B,C正確正確. .4.4. 雙縫干涉實驗的數(shù)據(jù)分析雙縫干涉實驗的數(shù)據(jù)分析 (2015(2015全國全國卷卷,34),34)在雙縫干涉實驗中在雙縫干涉實驗中, ,分別用分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫紅色和綠色的激光照射同一雙縫, ,在雙縫后的屏幕上在雙縫后的屏幕上, ,紅光的干涉條紋間距紅光的干涉條紋間距xx1 1與綠光的干涉條紋間距與綠光的干涉條紋間距xx2 2相比相比,x,x1 1 xx2 2( (填填“”“=”“”“=”或或“”).“ 0.3000.300