第四講 光的波動(dòng)性 電磁波 相對(duì)論一、單項(xiàng)選擇題1(2016高考北京卷)下列說(shuō)法正確的是()A電磁波在真空中以光速c傳播B在空氣中傳播的聲波是橫波C聲波只能在空氣中傳播D光需要介質(zhì)才能傳播解析：電磁波可以在真空中傳播，也可以在介質(zhì)中傳播，在真空中的傳播速度為c，A正確；聲波是縱波，能夠在固體、液體、氣體中傳播，B、C錯(cuò)誤；光屬于電磁波，光可以在真空中傳播，也可以在介質(zhì)中傳播，D錯(cuò)誤答案：A2如圖甲所示，在平靜的水面下有一個(gè)點(diǎn)光源S，它發(fā)出的是兩種不同顏色的a光和b光，在水面上形成了一個(gè)被照亮的圓形區(qū)域，該區(qū)域的中間為由a、b兩種單色光所構(gòu)成的復(fù)色光的圓形區(qū)域，周邊為環(huán)狀區(qū)域，且為a光的顏色(見(jiàn)圖乙)則以下說(shuō)法中正確的是()Aa光的頻率比b光的大B水對(duì)a光的折射率比b光的大Ca光在水中的傳播速度比b光的大D在同一裝置的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，a光的干涉條紋比b光的窄解析：由題圖乙可知a光發(fā)生全反射的臨界角大，由sin C可知a光的折射率小，即頻率小，波長(zhǎng)長(zhǎng)，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由v可知選項(xiàng)C正確；由x可知選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：C3.(2017四川成都月考)彩虹的產(chǎn)生原因是光的色散，如圖所示為太陽(yáng)光射到空氣中小水珠時(shí)的部分光路圖，其中a、b為兩種單色光以下說(shuō)法正確的是()A在真空中a光波長(zhǎng)小于b光波長(zhǎng)Ba光頻率小于b光頻率C在同一玻璃中a光速度小于b光速度D用同一雙縫干涉裝置看到的a光干涉條紋間距比b光干涉條紋間距窄解析：當(dāng)太陽(yáng)光射到空氣中的小水珠時(shí)，a、b兩種單色光入射角相同，b光的折射角小于a光，即b光偏折程度大，所以nbna，易知fbfa，ba，vbva，由x知，條紋間距xaxb，故選B.答案：B4(2017安徽合肥模擬)如圖所示，兩束平行單色光a、b從空氣射入玻璃三棱鏡，出射光為和，對(duì)這兩束光，下列說(shuō)法正確的是()A出射光是a光B在該三棱鏡中a光的傳播速度比b光的大C從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角比b光的小D分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置，a光形成的相鄰亮條紋間距大解析：由圖可知，a光的偏折角大于b光的偏折角，故a光的折射率大于b光的折射率，通過(guò)三棱鏡右側(cè)面后a光的偏折程度較大，則知出射光是b光，故A錯(cuò)誤根據(jù)v分析知，在該三棱鏡中a光的傳播速度比b光的小，故B錯(cuò)誤根據(jù)sin C分析知，a光的臨界角比b光的小，故C正確a光的折射率大于b光的折射率，則a光的頻率大于b光的頻率，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，而雙縫干涉條紋的間距與波長(zhǎng)成正比，則分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置，a光形成的相鄰亮條紋間距小，故D錯(cuò)誤答案：C二、多項(xiàng)選擇題5(2017重慶巴蜀中學(xué)月考)下列說(shuō)法中正確的有()A不管光源與觀察者是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者觀察到的光速是不變的B水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象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聲源向靜止的觀察者運(yùn)動(dòng)，觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率E未見(jiàn)其人先聞其聲，是因?yàn)槁暡úㄩL(zhǎng)較長(zhǎng)，容易發(fā)生衍射現(xiàn)象解析：根據(jù)相對(duì)論原理可知，不管光源與觀察者是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者觀察到的光速是不變的，故A正確水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象，故B正確在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射原理，故C錯(cuò)誤聲源向靜止的觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，則觀察者接收到的頻率大于聲源的頻率，故D錯(cuò)誤未見(jiàn)其人先聞其聲屬于聲波的衍射，是因?yàn)槁暡úㄩL(zhǎng)較長(zhǎng)，容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故E正確答案：ABE6(2017河北滄州模擬)關(guān)于光的干涉現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A在波峰與波峰疊加處，將出現(xiàn)亮條紋；在波谷與波谷疊加處，將出現(xiàn)暗條紋B在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上距兩狹縫的路程差為1個(gè)波長(zhǎng)的某位置，將出現(xiàn)亮紋C把入射光由黃光換成紫光，兩相鄰亮條紋間的距離變窄D當(dāng)薄膜干涉的條紋是等間距的平行線時(shí)，說(shuō)明薄膜的厚度處處相等解析：在波峰與波峰疊加處和在波谷與波谷疊加處，都是振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)，都將出現(xiàn)亮條紋，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)亮紋的條件是光屏上某位置距兩狹縫的路程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍，出現(xiàn)暗紋的條件是光屏上某位置距兩狹縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，選項(xiàng)B正確；根據(jù)條紋間距公式x，黃紫，選項(xiàng)C正確；薄膜干涉實(shí)驗(yàn)中的薄膜是“楔形”空氣膜，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：BC7關(guān)于波的現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的有()A當(dāng)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率不會(huì)發(fā)生變化B光波從空氣進(jìn)入水中后，更容易發(fā)生衍射C波源沿直線勻速靠近一靜止接收者，則接收者接收到波信號(hào)的頻率會(huì)比波源頻率低D不論機(jī)械波、電磁波，都滿足vf，式中三參量依次為波速、波長(zhǎng)、頻率E電磁波具有偏振現(xiàn)象解析：由波的性質(zhì)可知，A正確；光波從空氣進(jìn)入水中，波速變小，波長(zhǎng)變短，故不容易發(fā)生衍射，B錯(cuò)；由多普勒效應(yīng)可判斷，波源靠近接收者的過(guò)程中，接收者接收到波信號(hào)的頻率會(huì)比波源頻率高，則C錯(cuò)誤；波速的計(jì)算公式vf(v波速，波長(zhǎng)，f頻率)對(duì)機(jī)械波和電磁波通用，則D正確；光波具有偏振現(xiàn)象，光波是電磁波，則E正確答案：ADE8(2017河南鶴壁高中模擬)以下說(shuō)法正確的是()A單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力B照相機(jī)鏡頭采用鍍膜技術(shù)增加透射光，這是利用了光的薄膜干涉原理C古代某寺廟里的磬常自鳴自響，屬于聲音的共振現(xiàn)象D如果某一遙遠(yuǎn)星球離地球遠(yuǎn)去，那么地球上接收到該星球發(fā)出光的波長(zhǎng)要變長(zhǎng)E不同波長(zhǎng)的聲波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播速度一樣；不同頻率的光波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越高，波速越大解析：?jiǎn)螖[做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力不是重力和擺線拉力的合力，而是重力沿圓弧切線方向的分力，故A錯(cuò)誤；照相機(jī)鏡頭采用鍍膜技術(shù)增加透射光，原理是：光照射在薄膜兩表面上被反射回去，在疊加處由于光程差使得兩束反射光出現(xiàn)振動(dòng)減弱，導(dǎo)致相互抵消，從而增強(qiáng)光的透射能力，這是依據(jù)光的干涉現(xiàn)象，故B正確；古代某寺廟里的磬常自鳴自響，屬于聲音的共鳴現(xiàn)象，是一種聲音共振現(xiàn)象，故C正確；星球離地球遠(yuǎn)去，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，則地球上接收到該星球發(fā)出光的頻率變小，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，故D正確；不同波長(zhǎng)的聲波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播速度一樣，不同頻率的光波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越高，折射率越大，由v知波速越小，故E錯(cuò)誤答案：BCDB組能力題一、選擇題9(2017南充模擬)下列說(shuō)法正確的是()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(tīng)到的聲波頻率與該波源的頻率相比減小解析：全息照相利用了激光的頻率單一，具有相干性好的特點(diǎn)，利用了光的干涉現(xiàn)象，與光的衍射無(wú)關(guān)，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)力的頻率接近物體的固有頻率時(shí)，振動(dòng)顯著增強(qiáng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)即共振，故B錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦相對(duì)論可知，時(shí)間間隔的相對(duì)性：t，可知在宇宙中高速飛行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，當(dāng)兩物體以很大的速度互相靠近時(shí)，感覺(jué)頻率會(huì)增大，遠(yuǎn)離時(shí)感覺(jué)頻率會(huì)減小，故D錯(cuò)誤答案：C10.如圖所示，市場(chǎng)上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時(shí)能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜(例如氟化鎂)，這種膜能消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來(lái)的熱效應(yīng)最顯著的紅外線以表示紅外線的波長(zhǎng)，則所鍍薄膜的最小厚度應(yīng)為()A.B.C. D解析：紅外線最顯著的特點(diǎn)之一就是熱效應(yīng)，當(dāng)光照射物體時(shí)，一般都伴隨著大量的紅外線在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜(相當(dāng)于增透膜)，當(dāng)增透膜最小厚度等于紅外線在其中傳播的波長(zhǎng)的時(shí)，燈泡發(fā)出的紅外線射到增透膜后，從增透膜的前后表面反射回來(lái)的兩束紅外線發(fā)生干涉，相互抵消，使反射的紅外線強(qiáng)度減弱，達(dá)到冷光效果答案：B11有a、b兩束單色光從空氣中平行照射在平行玻璃磚上，它們經(jīng)玻璃折射后射入空氣的光線如圖所示，則有關(guān)a、b光的說(shuō)法正確的是()A在玻璃中傳播時(shí)a光的速度較大B在同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生干涉時(shí)，a光的干涉條紋間距較大C從同一介質(zhì)射向空氣時(shí)，a光發(fā)生全反射的臨界角較小D只有a光才是偏振光解析：根據(jù)光路圖知，a光的偏折程度大于b光，則a光的折射率大于b光的折射率，根據(jù)v知，a光在玻璃中傳播的速度較小，故A錯(cuò)誤光的折射率大，則頻率大，波長(zhǎng)小，則a光的波長(zhǎng)小，根據(jù)x知，a光的干涉條紋間距較小，故B錯(cuò)誤a光的折射率大，根據(jù)sin C知，a光的全反射的臨界角較小，故C正確折射光和反射光都是偏振光，故D錯(cuò)誤答案：C12(多選)(2017吉林模擬)下列說(shuō)法正確的是()A光在介質(zhì)中傳播的速度僅由介質(zhì)本身所決定B雨后路面上的油膜形成的彩色條紋是由光的干涉形成的C楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)兩縫間的距離以及擋板和屏的距離一定時(shí)，紅光干涉條紋的相鄰條紋間距比藍(lán)光干涉條紋的相鄰條紋間距小D光的偏振特征說(shuō)明光是橫波E水中的氣泡看起來(lái)特別明亮，是因?yàn)楣鈴乃湎驓馀輹r(shí)，一部分光在界面上發(fā)生了全反射的緣故解析：光在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身及光的頻率共同決定，故A錯(cuò)誤油膜形成的彩色條紋，是油膜的前后表面反射光進(jìn)行光的疊加，形成的干涉條紋，故B正確根據(jù)光的干涉條紋間距公式x可知，紅光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，則紅光干涉條紋的相鄰條紋間距比藍(lán)光干涉條紋的相鄰條紋間距大，故C錯(cuò)誤光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波而不是縱波，故D正確水中的氣泡看起來(lái)特別明亮，是因?yàn)楣鈴乃湎驓馀輹r(shí)，即從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，一部分光在界面上發(fā)生了全反射，故E正確答案：BDE13(多選)(2017江蘇揚(yáng)州中學(xué)模擬)下列說(shuō)法正確的是()A測(cè)定某恒星特定元素發(fā)出光的頻率，對(duì)比地球上該元素的發(fā)光頻率，可以推算該恒星遠(yuǎn)離地球的速度B無(wú)線電波沒(méi)有偏振現(xiàn)象C紅外線比無(wú)線電波更容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象D在一個(gè)確定的參考系中觀測(cè)，運(yùn)動(dòng)物體上物理過(guò)程的時(shí)間進(jìn)程跟物體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)解析：測(cè)定某恒星特定元素發(fā)出光的頻率，對(duì)比地球上該元素的發(fā)光頻率，可以根據(jù)多普勒效應(yīng)推算該恒星遠(yuǎn)離地球的速度，A正確；無(wú)線電波是橫波，偏振現(xiàn)象是橫波所特有的現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；根據(jù)電磁波譜可知紅外線波長(zhǎng)比無(wú)線電波的波長(zhǎng)短，因而更不容易發(fā)生衍射，故C錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦相對(duì)論知，在一個(gè)確定的參考系中觀測(cè)，運(yùn)動(dòng)物體上物理過(guò)程的時(shí)間進(jìn)程跟物體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，故D正確答案：AD二、非選擇題14如圖所示，在同一均勻介質(zhì)中有S1和S2兩個(gè)波源，這兩個(gè)波源的頻率、振動(dòng)方向均相同，且振動(dòng)的步調(diào)完全一致，S1與S2之間相距為4 m，若S1、S2振動(dòng)頻率均為10 Hz，兩列波的波速均為10 m/s，B點(diǎn)為S1和S2連線的中點(diǎn)，今以B點(diǎn)為圓心，以RBS1為半徑畫(huà)圓 (1)該波的波長(zhǎng)為多少？(2)在S1、S2連線之間(S1和S2兩波源點(diǎn)除外)振動(dòng)減弱的點(diǎn)有幾個(gè)？(3)在該圓周上(S1和S2兩波源點(diǎn)除外)共有幾個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)？解析：(1)由公式 m1 m.(2)S1、S2之間恰好有4個(gè)波長(zhǎng)，振動(dòng)減弱點(diǎn)距兩波源的距離之差r(2n1)，故當(dāng)n0、1、2、3時(shí)，r，.由對(duì)稱性可知B點(diǎn)左右各4各點(diǎn)，一共8個(gè)點(diǎn)(3)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)距兩波源距離之差rn.當(dāng)n0、1、2、3，時(shí)，距離差值小于4個(gè)波長(zhǎng)根據(jù)對(duì)稱性，在上半圓上共有7個(gè)，由對(duì)稱可知下半圓上也有7個(gè)，故共有14個(gè)答案：(1)1 m(2)8個(gè)減弱點(diǎn)(3)14個(gè)加強(qiáng)點(diǎn)6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375