第4節(jié)光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論1.(2019·四川南充模擬)下列說(shuō)法正確的是(C)A.全息照片的拍攝利用了光的衍射原理B.只有發(fā)生共振時(shí),受迫振動(dòng)的頻率才等于驅(qū)動(dòng)力頻率C.高速飛離地球的飛船中的宇航員認(rèn)為地球上的時(shí)鐘變慢D.鳴笛汽車駛近路人的過(guò)程中,路人聽到的聲波頻率與該波源的頻率相比減小解析:全息照片的拍攝利用了光的干涉現(xiàn)象,故A錯(cuò)誤;受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)發(fā)生共振,故B錯(cuò)誤;根據(jù)愛因斯坦相對(duì)論可知,時(shí)間間隔的相對(duì)性t=,可知高速飛離地球的飛船中的宇航員認(rèn)為地球上的時(shí)鐘變慢,故C正確;根據(jù)多普勒效應(yīng)可知,鳴笛汽車駛近路人的過(guò)程中,路人聽到的聲波頻率與該波源的頻率相比增大,故D錯(cuò)誤.2.一艘太空飛船靜止時(shí)的長(zhǎng)度為30 m,它以0.6c(c為光速)的速度沿長(zhǎng)度方向飛行越過(guò)地球,下列說(shuō)法正確的是(B)A.飛船上的觀測(cè)者測(cè)得該飛船的長(zhǎng)度小于30 mB.地球上的觀測(cè)者測(cè)得該飛船的長(zhǎng)度小于30 mC.飛船上的觀測(cè)者測(cè)得地球上發(fā)來(lái)的光信號(hào)速度小于cD.地球上的觀測(cè)者測(cè)得飛船上發(fā)來(lái)的光信號(hào)速度小于c解析:根據(jù)狹義相對(duì)論,沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度縮短,所以地球上的觀測(cè)者測(cè)得該飛船的長(zhǎng)度小于30 m,飛船上的觀測(cè)者測(cè)得飛船的長(zhǎng)度等于30 cm,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)光速不變?cè)?飛船上和地球上的觀測(cè)者測(cè)得的光信號(hào)速度都等于c,選項(xiàng)C,D錯(cuò)誤.3. 我國(guó)成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機(jī)的克星,它標(biāo)志著我國(guó)雷達(dá)研究又創(chuàng)新的里程碑,米波雷達(dá)發(fā)射無(wú)線電波的波長(zhǎng)在110 m范圍內(nèi),則對(duì)該無(wú)線電波的判斷正確的是(C)A.米波的頻率比厘米波頻率高B.和機(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播C.同光波一樣會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象D.不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象解析:根據(jù)f=可知,波長(zhǎng)越長(zhǎng)的波頻率越低,故米波的頻率比厘米波的頻率低,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;無(wú)線電波不需要介質(zhì)傳播,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;無(wú)線電波同光波一樣會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象,選項(xiàng)C正確;干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.4.(2019·江蘇揚(yáng)州中學(xué)檢測(cè))(多選)光在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用,下列說(shuō)法正確的是(AD)A.為使拍攝的水面下景物更清晰,可利用偏振現(xiàn)象在照相機(jī)鏡頭前加一偏振片,減少反射光的影響B(tài).蚌殼內(nèi)表面上有一薄層珍珠質(zhì),在陽(yáng)光照射下常會(huì)呈現(xiàn)美麗的色彩,這是光的衍射C.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象D.光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象解析:為使拍攝的水面下景物更清晰,可利用偏振現(xiàn)象在照相機(jī)鏡頭前加一偏振片,減少反射光的影響,A正確;蚌殼內(nèi)表面上有一薄層珍珠質(zhì),在陽(yáng)光照射下常會(huì)呈現(xiàn)美麗的色彩,這是光的干涉現(xiàn)象,B錯(cuò)誤;在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象,C錯(cuò)誤;光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象,D正確.5.(多選)關(guān)于可見光,下列說(shuō)法正確的是(AC)A.可見光中的紅光比紫光的頻率低B.可見光不能在真空中傳播C.可見光波長(zhǎng)越長(zhǎng),越容易發(fā)生明顯衍射D.可見光能發(fā)生光的干涉和衍射現(xiàn)象,說(shuō)明光是橫波解析:根據(jù)可見光中光的頻率的排列順序可知,可見光中的紅光比紫光的頻率低,故A項(xiàng)正確;可見光屬于電磁波,能在真空中傳播,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;可見光波長(zhǎng)越長(zhǎng),越容易發(fā)生明顯衍射,故C項(xiàng)正確;可見光能發(fā)生光的干涉和衍射現(xiàn)象,說(shuō)明光具有波動(dòng)性;光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波,故D項(xiàng)錯(cuò)誤.6.(2017·江蘇卷,12B)(多選)接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘,飛船和地球上的人觀測(cè)這兩只鐘的快慢,下列說(shuō)法正確的有(AC)A.飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較快B.飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較慢C.地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較快D.地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較慢解析:相對(duì)論告訴我們,運(yùn)動(dòng)的鐘會(huì)變慢,由于飛船上的人觀測(cè)飛船上的鐘是靜止的,觀測(cè)到地球上的鐘是運(yùn)動(dòng)的,因此飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘相對(duì)于地面上的鐘快,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;同樣,地球上的人觀測(cè)到飛船上的鐘是運(yùn)動(dòng)的,地球上的鐘是靜止的,因此地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘比飛船上的鐘快,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤.7.(多選)下列說(shuō)法中正確的是(CD)A.水中的氣泡看上去比較明亮是因?yàn)橛幸徊糠止獍l(fā)生了衍射現(xiàn)象B.雷達(dá)發(fā)射的電磁波是由均勻變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生的C.紅色和藍(lán)色的激光在不同介質(zhì)中傳播時(shí)波長(zhǎng)可能相同D.狹義相對(duì)論認(rèn)為:真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的解析:水中的氣泡看上去比較明亮是因?yàn)楣鈴乃猩湎驓馀輹r(shí),有一部分光發(fā)生了全反射現(xiàn)象,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;均勻變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)只能產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)或電場(chǎng),不能形成電磁波,雷達(dá)發(fā)射的電磁波一定是由周期性變化的電場(chǎng)或周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;紅色和藍(lán)色激光頻率不同,在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)波速不同,波長(zhǎng)不同,而紅色和藍(lán)色激光在不同介質(zhì)中傳播時(shí)波長(zhǎng)可能相同,選項(xiàng)C正確;狹義相對(duì)論認(rèn)為:真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的,選項(xiàng)D正確.8.(2018·四川綿陽(yáng)一診)(多選)以下說(shuō)法正確的是(ABE)A.太陽(yáng)能的真空玻璃管采用鍍膜技術(shù)增加透射光,這是利用了光的干涉原理B.在受迫振動(dòng)中,驅(qū)動(dòng)力的頻率不一定等于物體的固有頻率C.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),要在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度D.宇航員駕駛宇宙飛船以接近光速經(jīng)過(guò)地球時(shí),地球上的人觀察到飛船上的時(shí)鐘變快E.液晶顯示器用到了光的偏振解析:太陽(yáng)能真空玻璃管鍍上一層膜,入射光在膜的兩個(gè)面反射后產(chǎn)生干涉,使反射光強(qiáng)度減弱,增加透射光,這是利用了光的干涉原理,A正確;在受迫振動(dòng)中,物體振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,與固有頻率不一定相等,B正確;拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),由于玻璃表面反射光的干擾,影像會(huì)不清楚,如果在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片就可以減弱反射光的強(qiáng)度,C錯(cuò)誤;宇航員駕駛宇宙飛船以接近光速經(jīng)過(guò)地球時(shí),根據(jù)時(shí)間的相對(duì)性t=,知地球上的人觀察到飛船上的時(shí)間間隔變長(zhǎng),時(shí)鐘變慢,D錯(cuò)誤;液晶顯示器用到了光的偏振,E正確.9. (2019·江蘇南通調(diào)研)(多選)利用光的干涉,兩臺(tái)相距很遠(yuǎn)(幾千公里)聯(lián)合動(dòng)作的射電望遠(yuǎn)鏡觀察固定的射電恒星,可以精確測(cè)定大陸板塊漂移速度.模型可簡(jiǎn)化為如圖所示的雙縫干涉,射電恒星看成點(diǎn)光源S,分布在地球上不同大陸的兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)于兩個(gè)狹縫S1,S2,它們收到的光滿足相干條件,匯集兩望遠(yuǎn)鏡信號(hào)的接收器相當(dāng)于光屏.設(shè)某時(shí)刻光屏上P點(diǎn)到S1,S2的距離相等,S到S1,S2的距離也相等,當(dāng)S2向上遠(yuǎn)離S1時(shí),下列說(shuō)法正確的有(BC)A.P點(diǎn)接收到的信號(hào)先變強(qiáng)B.P點(diǎn)接收到的信號(hào)先變?nèi)魿.干涉條紋間距發(fā)生改變D.干涉條紋間距不變解析:當(dāng)光程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),振動(dòng)加強(qiáng),信號(hào)表現(xiàn)為亮紋,當(dāng)光程差為二分之一波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),振動(dòng)減弱,信號(hào)表現(xiàn)為暗紋,當(dāng)S2向上遠(yuǎn)離S1時(shí),光程差從0變大,所以P點(diǎn)接收到的信號(hào)先變?nèi)?B項(xiàng)正確;根據(jù)x=,當(dāng)S2向上遠(yuǎn)離S1時(shí),d變大,干涉條紋間距x變小,C項(xiàng)正確.10.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫,在雙縫后的屏幕上,紅光的干涉條紋間距x1與綠光的干涉條紋間距x2相比,x1x2(填“>”“=”或“<”).若實(shí)驗(yàn)中紅光的波長(zhǎng)為630 nm,雙縫與屏幕的距離為1.00 m,測(cè)得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5 mm,則雙縫之間的距離為mm. 解析:根據(jù)公式x=,紅光波長(zhǎng)大于綠光波長(zhǎng),因此x1>x2.根據(jù)題意,條紋間距x= mm=2.1 mm,所以d=3.00×10-4 m=0.300 mm.答案:>0.30011. (1)楊氏干涉實(shí)驗(yàn)證明光的確是一種波,一束單色光投射在兩條相距很近的狹縫上,兩狹縫就成了兩個(gè)光源,它們發(fā)出的光波滿足干涉的必要條件,即兩列光的相同.如圖所示,在這兩列光波相遇的區(qū)域中,實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,如果放置光屏,在(選填“A”“B”或“C”)點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)暗條紋. (2)在上述楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中,若單色光的波長(zhǎng)=5.89×10-7 m,雙縫間的距離d=1 mm,雙縫到屏的距離l=2 m.求第1個(gè)亮條紋到第11個(gè)亮條紋的中心間距.解析:(1)產(chǎn)生穩(wěn)定干涉圖樣的條件之一是兩束光的頻率相同,由一束單色光形成的兩個(gè)光源頻率是相同的.A,B兩點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),出現(xiàn)亮條紋,C點(diǎn)是波峰與波谷相遇,振動(dòng)減弱,出現(xiàn)暗條紋.(2)相鄰亮條紋的中心間距x=,由題意知,亮條紋的數(shù)目n=10,解得L=,代入數(shù)據(jù)得L=1.178×10-2 m.答案:(1)頻率C(2)1.178×10-2 m12.(2019·湖北武漢調(diào)研)一枚靜止時(shí)長(zhǎng)30 m的火箭以 0.6c的速度從觀察者的身邊掠過(guò),火箭上的人測(cè)得火箭的長(zhǎng)度為m,觀察者測(cè)得火箭的長(zhǎng)度為m. 解析:根據(jù)相對(duì)論原理,火箭上的人測(cè)得火箭的長(zhǎng)度不變,仍為30 m.觀察者測(cè)得火箭的長(zhǎng)度為l=l0=30× m=24 m.答案:302413. (2019·山東臨沂模擬)解答下列關(guān)于電磁波的問(wèn)題:(1)在如圖(甲)所示振蕩電流的圖像中,表示電容器充電過(guò)程的有;線圈中有最大電流的時(shí)刻為;電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能的過(guò)程有. (2)列舉下列三種電磁波的一種應(yīng)用:紅外線  紫外線  X射線  (3) 某居住地A位于某山脈的一邊,山脈的另一邊P處建有一無(wú)線電波發(fā)射站,如圖(乙)所示.該發(fā)射站可發(fā)送頻率為400 kHz的中波和頻率為400 MHz的微波,已知無(wú)線電波在空氣中 的傳 播速度都為3×108 m/s,求:該中波和微波的波長(zhǎng)各是多少?發(fā)射站發(fā)出的電磁波是經(jīng)過(guò)干涉還是衍射后到達(dá)居住地A處的?若兩種波的接收 效果不同,請(qǐng)說(shuō) 明哪一種波的接收效果更好?為什么?解析:(1)電流減小的過(guò)程都是充電過(guò)程,故充電過(guò)程為ab,cd,ef.線圈中有最大電流的時(shí)刻為a,c,e.電容器放電時(shí),電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能,此時(shí)應(yīng)是電流增大的過(guò)程,即bc,de.(2)紅外線具有熱效應(yīng),因此應(yīng)用有紅外線探測(cè)器、紅外線烤箱等.紫外線有熒光和殺菌作用,應(yīng)用有驗(yàn)鈔機(jī)、消毒柜等.X射線有較強(qiáng)的穿透作用,應(yīng)用有X射線透視儀.(3)由=知,1=750 m,2=0.75 m.無(wú)線電波繞過(guò)山脈到達(dá)A處,發(fā)生了衍射現(xiàn)象.頻率為400 kHz的中波接收效果更好,因?yàn)樗牟ㄩL(zhǎng)長(zhǎng),衍射現(xiàn)象更明顯.答案:(1)ab,cd,efa,c,ebc,de(2)紅外線探測(cè)器驗(yàn)鈔機(jī)X射線透視儀(3)750 m0.75 m衍射中波,原因是中波波長(zhǎng)長(zhǎng),衍射現(xiàn)象更明顯- 5 -