第41講 光的波動性 電磁波和相對論解密考綱考查光的干涉、衍射條件、干涉條紋和衍射條紋的區(qū)別、干涉條紋寬度的計算、電磁波的理解、狹義相對論的簡單了解1(2019·上海普陀區(qū)二模)白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的，其原因是不同色光的()A頻率不同 B強度不同C振動方向不同 D傳播速度不同A解析 白光包含各種顏色的光，它們的頻率不同，則波長不同，在相同條件下做雙縫干涉實驗時，它們的干涉條紋間距不同，所以在中央亮條紋兩側(cè)出現(xiàn)彩色條紋，選項A正確2(2019·浙江教育綠色評價聯(lián)盟檢測)(多選)如圖所示，水下光源 S 向水面 A 點發(fā)射一束光線，折射光線分成 a、b 兩束，則()A在水中 a 光的速度比 b 光的速度小B用同一雙縫干涉實驗裝置分別以 a、b 光做實驗，a 光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距C做光電效應(yīng)實驗時，a 光產(chǎn)生的光電子的最大初動能較 b 光大D若保持入射點 A 位置不變，將入射光線順時針旋轉(zhuǎn)，則從水面上方觀察，b光先消失BD解析 由題知，兩光束的入射角i相同，折射角ra<rb，根據(jù)折射定律得到，折射率na<nb，由公式v，可知在水中a光的速度比b光的速度大，選項A錯誤；折射角ra<rb，則頻率a<b，波長a>b，根據(jù)x，可知用同一雙縫干涉實驗裝置分別以a、b光做實驗時，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距，選項B正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程有EkhW0，可知對同一金屬，逸出功W0相同，因頻率a<b，故a 光產(chǎn)生的光電子的最大初動能較 b 光小，選項C錯誤；根據(jù)臨界角公式sin C，a光的折射率小，其臨界角大，若保持入射點A位置不變，將入射光線順時針旋轉(zhuǎn)，入射角增大，先達到b光的臨界角，所以b光先發(fā)生全反射，從水面上方消失，選項D正確3(2019·合肥二模)如圖甲和乙所示是兩個著名物理實驗的示意圖，這兩個實驗使人們對光的本性有了全面、深刻的認識有關(guān)這兩個實驗，下列說法正確的是()A圖甲為單縫衍射實驗的示意圖，實驗證明了光具有波動性B圖乙為光電效應(yīng)實驗的示意圖，實驗證明了光具有粒子性C圖甲實驗中光屏上接收到的條紋是與雙縫垂直的豎條紋D圖乙實驗中用紫外線照射鋅板，驗電器的指針張開，若改用黃光照射，驗電器的指針也張開B解析 由圖甲可知，該實驗裝置是英國物理學(xué)家托馬斯·楊做的雙縫干涉實驗的示意圖，該實驗是光具有波動性的有力證據(jù)，故選項A錯誤；由圖乙所示可知，圖乙是光電效應(yīng)實驗的示意圖，該實驗是光的粒子說的有力證據(jù)，故選項B正確；圖甲實驗中光屏上接收到的條紋是與雙縫平行的明暗相間的橫條紋，故選項C錯誤；因為黃光頻率低于紫外線頻率，紫外線照射鋅板能發(fā)生光電效應(yīng)，黃光照射不一定發(fā)生光電效應(yīng)，故選項D錯誤4(2019·南京、鹽城二模)(多選)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110 m范圍內(nèi)，則對該無線電波的判斷正確的有()A必須依靠介質(zhì)傳播B頻率比厘米波的頻率低C比可見光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象D遇到厘米波有可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象BC解析 無線電波不需要介質(zhì)傳播，故選項A錯誤；根據(jù)f可知，波長越大的波，波的頻率越低，故米波的頻率比厘米波的頻率低，故選項B正確；米波的波長比可見光長，比可見光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，故選項C正確；兩列波發(fā)生干涉的條件是頻率相等，波長相等，所以米波遇到厘米波不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故選項D錯誤5(多選)下列說法錯誤的是()A由紅光和綠光組成的一細光束從水中射向空中，在不斷增大入射角時水面上首先消失的是綠光B光的雙縫干涉實驗中，在光屏上的某一位置會時而出現(xiàn)亮條紋時而出現(xiàn)暗條紋C均勻變化的磁場產(chǎn)生均勻變化的電場向外傳播就形成了電磁波D只有橫波才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象BCD解析 由紅光和綠光組成的一細光束從水中射向空氣，全反射臨界角sin C，綠光頻率大于紅光，則水對綠光的折射率大于對紅光的折射率，因此綠光的全反射臨界角小于紅光的全反射臨界角，在不斷增大入射角時水面上首先消失的是綠光，故選項A正確；光的雙縫干涉實驗中，在光屏上會出現(xiàn)明、暗相間條紋，而且在某一位置出現(xiàn)明條紋就一直是明條紋，故選項B錯誤；只有周期性變化的磁場才能產(chǎn)生周期性變化的電場，變化的電場和磁場交替出現(xiàn)，從而形成電磁波，故選項C錯誤；縱波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故選項D錯誤6(2019·北京朝陽區(qū)一模)下面是四種與光有關(guān)的事實：白光通過棱鏡在屏上呈現(xiàn)彩色；雨后的天空出現(xiàn)彩虹；肥皂泡的表面呈現(xiàn)彩色；白光通過雙縫在光屏上呈現(xiàn)彩色條紋；其中，與光的干涉有關(guān)的是()A B. C. D. D解析 白光是復(fù)色光，而同一種玻璃對不同的單色光的折射率不同，故不同的單色光的入射角相同但經(jīng)玻璃折射后的出射角不同即發(fā)生了色散，故折射的結(jié)果與光的干涉無關(guān)，雨后天空中的彩虹是光的色散現(xiàn)象，肥皂泡在陽光照耀下呈現(xiàn)彩色條紋，太陽光經(jīng)過肥皂泡內(nèi)外膜的反射后疊加，從而出現(xiàn)彩色條紋，這是光的干涉，白光通過雙縫在光屏上呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象，綜上所述，選項D正確7(2019·北京房山區(qū)一模)熱反射玻璃一般是在玻璃表面鍍一層或多層諸如鉻、鈦或不銹鋼等金屬或其化合物組成的薄膜，使產(chǎn)品呈豐富的色彩，對于可見光有適當(dāng)?shù)耐干渎?，對紅外線有較高的反射率，對紫外線有較高吸收率，因此，也稱為陽光控制玻璃，主要用于建筑和玻璃幕墻，其透視方向是由光的強度決定當(dāng)室外比室內(nèi)明亮?xí)r，單向透視玻璃與普通鏡子相似，室外看不到室內(nèi)的景物，但室內(nèi)可以看清室外的景物而當(dāng)室外比室內(nèi)昏暗時，室外可看到室內(nèi)的景物，且室內(nèi)也能看到室外的景物，其清晰程度取決于室外亮度的強弱根據(jù)以上信息和你所學(xué)過的物理知識判斷，下列說法錯誤的是()A熱反射玻璃可以有效的阻止過強紫外線對人體的傷害B熱反射玻璃應(yīng)該具有保溫隔熱作用C熱反射玻璃和普通玻璃一樣，能有效的減弱噪聲D熱反射玻璃的單向透視性不遵從光路可逆性D解析 熱反射玻璃對紫外線有較高吸收率，可以有效的阻止過強紫外線對人體的傷害，選項A正確；熱反射玻璃對紅外線有較高的反射率，應(yīng)該具有保溫隔熱作用，選項B正確；熱反射玻璃和普通玻璃一樣，能有效的減弱噪聲，選項C正確；熱反射玻璃的單向透視性仍遵從光路可逆性，選項D錯誤8(2018·江蘇卷)(多選)梳子在梳頭后帶上電荷，搖動這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波該電磁波()A是橫波B不能在真空中傳播C只能沿著梳子搖動的方向傳播D在空氣中的傳播速度約為3×108 m/sAD解析 搖動的梳子在空中產(chǎn)生電磁波，電磁波是橫波，選項A正確；電磁波能在真空中傳播，選項B錯誤；電磁波傳播的方向與振動方向垂直，選項C錯誤；電磁波在空氣中傳播的速度約為光速，選項D正確9(2019·蘇北四市高三調(diào)研)(多選)下列說法正確的有()A觀察者接近恒定頻率波源時，接收到的波的頻率變小B物體做受迫振動，當(dāng)驅(qū)動力頻率等于固有頻率時，振幅最大C雨后美麗的彩虹是光的干涉現(xiàn)象D相對論認為時間和空間與物質(zhì)的運動狀態(tài)有關(guān)BD解析 當(dāng)波源與觀察者有相對運動時，如果二者相互接近，間距變小，觀察者接收的頻率增大，如果二者遠離，間距變大，觀察者接收的頻率減小，故選項A錯誤；做受迫振動的物體，當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于物體固有頻率時，物體振幅最大，產(chǎn)生共振現(xiàn)象，故選項B正確；彩虹是太陽光經(jīng)過空氣中的小水珠，發(fā)生色散形成的，色散現(xiàn)象屬于光的折射，故選項C錯誤；相對論認為時間和空間與物質(zhì)的運動狀態(tài)是相聯(lián)系的，與物體的運動狀態(tài)有關(guān)，故選項D正確10(2019·江西重點中學(xué)協(xié)作體高三聯(lián)考)(多選)下列說法正確的是()A在受迫振動中，振動系統(tǒng)的振動頻率僅由驅(qū)動力頻率決定，與振動系統(tǒng)無關(guān)B人站在鐵軌上看到火車勻速遠去，人聽到的汽笛聲的頻率會逐漸降低C泊松亮斑說明光具有波動性D在任何慣性參考系中，光速總是不變的ELC振蕩回路中，電流最小時，電容器的電壓一定會處于最大值A(chǔ)BCE解析 做受迫振動的物體的頻率等于驅(qū)動力的頻率，由驅(qū)動力的頻率決定，與物體固有頻率無關(guān)，選項A正確；當(dāng)聲源離觀測者而去時，聲波的波長增加，音調(diào)變得低沉，選項B正確；泊松亮斑說明光具有波動性，選項C正確；真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，若是非慣性參考系中，則不同，應(yīng)是在真空中，選項D錯誤；電容器充電的過程，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，電流在減小，線圈中電流產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度正在減小，而電壓在增大，當(dāng)電壓達到最大值Um 時，充電完畢，電流強度為零，選項E正確11(2019·山東昌樂二中一模)(多選)下列說法正確的是()A簡諧運動的平衡位置是指回復(fù)力為零的位置B電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線D通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，說明光具有波動性E一束光從某種介質(zhì)射入空氣中時，頻率不變ADE解析 簡諧運動的平衡位置是指回復(fù)力為零的位置，選項A正確；電磁波在真空中的速度大于在介質(zhì)中的傳播速度，選項B錯誤；紅外線的顯著作用是熱作用，任何溫度的物體都能輻射紅外線，選項C錯誤；通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的衍射現(xiàn)象，說明光具有波動性，選項D正確；一束光從某種介質(zhì)射入空氣中時，頻率不變，波速和波長變化，選項E正確12(多選)下列說法正確的是()A單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振動周期與單擺的擺長無關(guān)B線性變化的電場一定產(chǎn)生恒定的磁場，線性變化的磁場一定產(chǎn)生恒定的電場C在楊氏雙縫實驗中，若僅將入射光由紅光改為藍光，則干涉條紋間距變窄D光纖通信的工作原理是光的反射，光纖通信具有容量大，抗干擾性強等優(yōu)點E用標準玻璃樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振ABC解析 受迫振動的周期等于驅(qū)動力的周期，與固有周期無關(guān)，故選項A正確；變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，故選項B正確；根據(jù)公式x，由于紅>藍，所以若僅將入射光由紅光改為藍光，則干涉條紋間距變窄，故選項C正確；光纖通信的工作原理是全反射，故選項D錯誤；用透明的標準平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象，故選項E錯誤13(2019·長春二模)(多選)下列說法正確的是()A物體做受迫振動時，驅(qū)動力的頻率越高，受迫振動的物體振幅越大B滿足干涉條件的振幅不同的兩列簡諧橫波相遇時，某時刻振動加強點的位移可能比振動減弱點的位移小C發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源發(fā)出的波的頻率發(fā)生了變化D光的雙縫干涉實驗中，僅將入射光從紅光改為紫光，相鄰亮條紋間距一定變小E機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)后，它的頻率保持不變BDE解析 物體做受迫振動時，發(fā)生共振時振幅最大，選項A錯誤；振動加強點的振幅一定比振動減弱點的振幅大，但位移不一定，選項B正確；在多普勒效應(yīng)中，觀察到的頻率發(fā)生了變化，選項C錯誤；紫光波長比紅光波長短，由x得條紋間距變小，選項D正確；機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)后，頻率保持不變，選項E正確14(2019·陜西高三質(zhì)檢)(多選)下列說法正確的是()A偏振光可以是橫波，也可以是縱波B光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象C光纖通信及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理DX射線在磁場中能偏轉(zhuǎn)、穿透能力強，可用來進行人體透視E聲源與觀察者相互靠近時，觀察者所接收的頻率大于聲源振動的顏率BCE解析 偏振光只可以是橫波，不能是縱波，故選項A錯誤；光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，故選項B正確；光導(dǎo)纖維傳輸信號及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用光的全反射現(xiàn)象，故選項C正確；用X光機透視人體是利用X光的穿透性，但在磁場中不能偏轉(zhuǎn)，因其不帶電，故選項D錯誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，聲源與觀察者相互靠近，觀察者所接收的頻率大于聲源發(fā)出的頻率，故選項E正確15艘太空飛船靜止時的長度為30 m，他以0.6c(c為光速)的速度沿長度方向飛行經(jīng)過地球，下列說法正確的是()A飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30 mB地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 mC飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于cD地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于cB解析 飛船上的觀察者相對飛船是靜止的，測得飛船長度為靜止長度30 m，選項A錯誤；地球上的觀察者相對飛船的速度為0.6 c，測得飛船的長度ll00.8 l024 m，選項B正確；由光速不變原理知光信號的速度與參考系無關(guān)，選項C、D錯誤16(2017·江蘇卷)(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這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有()A飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快B飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢C地球上的人觀測到地球上的鐘較快D地球上的人觀測到地球上的鐘較慢AC解析 由狹義相對論的“鐘慢效應(yīng)”原理可知，飛船上的人觀測到地球上的鐘較慢，地球上的人觀測到飛船上的鐘較慢，故選項A、C正確，B、D錯誤7