選考部分 選修3 4振動(dòng)與波動(dòng)光學(xué)相對(duì)論 第4單元光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論 網(wǎng)控基礎(chǔ)點(diǎn)提煉命題源 一 光的波動(dòng)性1 光的干涉 1 定義在兩列光波的疊加區(qū)域 某些區(qū)域的光被 出現(xiàn)亮紋 某些區(qū)域的光被 出現(xiàn)暗紋 且 和 互相間隔的現(xiàn)象叫做光的干涉現(xiàn)象 2 條件兩列光的 且具有恒定的相位差 才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象 1 加強(qiáng)減弱加強(qiáng)減弱 2 頻率相等 讀讀教材 3 雙縫干涉由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后形成兩束振動(dòng)情況總是 的相干光波 屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差是 處出現(xiàn)亮條紋 路程差是半波長(zhǎng)的 處出現(xiàn)暗條紋 相鄰的明條紋 或暗條紋 之間距離 x與波長(zhǎng) 雙縫間距d及屏到雙縫距離l的關(guān)系為 4 薄膜干涉利用薄膜 如肥皂液薄膜 反射的光相遇而形成的 圖樣中同一條亮 或暗 條紋上所對(duì)應(yīng)薄膜厚度 2 光的衍射 1 光的衍射現(xiàn)象光在遇到障礙物時(shí) 偏離直線傳播方向而照射到陰影區(qū)域的現(xiàn)象 2 光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件當(dāng)孔或障礙物的尺寸比光波波長(zhǎng) 或者跟光波波長(zhǎng) 時(shí) 光才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 3 衍射圖樣 單縫衍射 中央為亮條紋 向兩側(cè)有明暗相間的條紋 但間距和亮度不同 白光衍射時(shí) 中央仍為白色 最靠近中央的是 最遠(yuǎn)離中央的是 2 小相差不多 3 紫光紅光 圓孔衍射 明暗相間的不等距圓環(huán) 泊松亮斑 光照射到一個(gè)半徑很小的圓板后 在圓板的陰影中心出現(xiàn)的 斑 這是光能發(fā)生衍射的有力證據(jù)之一 3 光的偏振 1 自然光與偏振光的區(qū)別 自然光 在垂直于傳播方向上沿 方向振動(dòng)的光 而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的 都相同 偏振光 在垂直于光波傳播方向的平面上 只沿某個(gè) 方向振動(dòng)的光 亮3 1 各個(gè)強(qiáng)度特定 2 偏振光的產(chǎn)生方式 通過(guò)兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光 第一個(gè)偏振片的作用是把自然光變成偏振光 叫 第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光 叫 自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上 如果光入射的方向合適 使反射光和折射光之間的夾角恰好是 時(shí) 反射光和折射光都是偏振光 且偏振方向相互 3 偏振光的理論意義及應(yīng)用 理論意義 光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說(shuō)明了光是一種波 但不能確定光波是橫波還是縱波 光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是 應(yīng)用 照相機(jī)鏡頭 立體電影 消除車燈眩光等 2 起偏器檢偏器90 垂直 3 橫波 二 電磁場(chǎng) 電磁波1 電磁波的產(chǎn)生 1 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生 變化的電場(chǎng)產(chǎn)生 2 電磁場(chǎng) 變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系成為一個(gè) 這就是電磁場(chǎng) 3 電磁波 電磁場(chǎng) 電磁能量 由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波 電磁波是橫波 在空間傳播 介質(zhì) 1 電場(chǎng)磁場(chǎng) 2 整體 3 不需要 真空中電磁波的速度為 m s v f對(duì)電磁波 電磁波能產(chǎn)生反射 折射 和衍射等現(xiàn)象 2 電磁波的發(fā)射與接收 1 發(fā)射電磁波的條件 要有足夠高的 電路必須 使振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)能分散到盡可能大的空間 2 調(diào)制有 和調(diào)頻兩種方式 解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程 3 電磁波譜 按電磁波的波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短分布是 紅外線 可見(jiàn)光 紫外線 X射線和 射線 形成電磁波譜 3 0 108成立干涉2 1 頻率開(kāi)放 2 調(diào)幅 3 無(wú)線電波 電磁波譜的特性 應(yīng)用 熱效應(yīng)熒光效應(yīng) 三 相對(duì)論1 狹義相對(duì)論的基本假設(shè) 1 在不同的慣性參考系中 一切物理規(guī)律都是相同的 慣性系 如果牛頓運(yùn)動(dòng)定律在某個(gè)參考系中成立 這個(gè)參考系叫做慣性系 相對(duì)一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系 2 真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 光速的大小與選取的參考系無(wú)關(guān) 因?yàn)楣馑偈菑柠溈怂鬼f方程組中推導(dǎo)出來(lái)的 無(wú)任何前提條件 2 時(shí)間和空間的相對(duì)性 1 時(shí)間間隔的相對(duì)性 t 2 長(zhǎng)度的相對(duì)性 l 3 狹義相對(duì)論認(rèn)為物體的質(zhì)量m與物體的速度v有關(guān) 其關(guān)系式為m 1 在白熾燈的照射下從兩塊捏緊的玻璃板表面看到彩色條紋 通過(guò)狹縫觀察發(fā)光的白熾燈也會(huì)看到彩色條紋 這兩種現(xiàn)象 A 都是光的衍射現(xiàn)象B 都是光的干涉現(xiàn)象C 前者是光的干涉現(xiàn)象 后者是光的衍射現(xiàn)象D 前者是光的衍射現(xiàn)象 后者是光的干涉現(xiàn)象 練練基礎(chǔ) 題組一 光的波動(dòng)性 解析 根據(jù)干涉和衍射的條件 兩塊玻璃板的空氣層形成薄膜干涉 日光燈發(fā)出的光通過(guò)狹縫會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象 2 多選 在觀察光衍射的實(shí)驗(yàn)中 分別觀察到如圖甲 乙所示的清晰的明暗相間的圖樣 圖中黑線為暗紋 那么障礙物應(yīng)是 A 乙圖對(duì)應(yīng)的是很小的不透明圓板B 甲圖對(duì)應(yīng)的是很大的不透明圓板C 乙圖對(duì)應(yīng)的是很大的中間有大圓孔的不透明擋板D 甲圖對(duì)應(yīng)的是很大的中間有小圓孔的不透明擋板 解析 比較兩圖 它們的背景明顯不同 甲圖的背景為黑色陰影 說(shuō)明障礙物應(yīng)是很大的不透明擋板 中間有透光并且?guī)в醒苌鋱D樣的花紋 說(shuō)明擋板的中間有小圓孔 B項(xiàng)錯(cuò)誤 D項(xiàng)正確 乙圖的背景為白光 說(shuō)明周圍沒(méi)有障礙物 中間有不透光圓形陰影 并且?guī)в醒苌鋱D樣的花紋 說(shuō)明中間存在很小的不透明圓板 乙圖正中央的小亮點(diǎn)是泊松亮斑 A項(xiàng)正確 C項(xiàng)錯(cuò)誤 3 下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是 A 均勻變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng)B 電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C 只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng) 就能產(chǎn)生電磁波D 電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播 題組二 電磁場(chǎng) 電磁波 解析 如果電場(chǎng) 或磁場(chǎng) 是均勻變化的 產(chǎn)生的磁場(chǎng) 或電場(chǎng) 是恒定的 不能產(chǎn)生新的電場(chǎng) 或磁場(chǎng) 因而不能產(chǎn)生電磁波 A正確 C錯(cuò)誤 電磁波在真空中的傳播速度為光速c 在介質(zhì)中的傳播速度小于光速c B錯(cuò)誤 波發(fā)生衍射現(xiàn)象時(shí) 不再沿直線傳播 波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是 障礙物或孔的尺寸跟光的波長(zhǎng)相差不大或比波長(zhǎng)還要小 D錯(cuò)誤 4 2015 濰坊模擬 多選 有關(guān)電磁波和聲波 下列說(shuō)法正確的是 A 電磁波的傳播不需要介質(zhì) 聲波的傳播需要介質(zhì)B 由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí) 電磁波的傳播速度變小 聲波的傳播速度變大C 電磁波是橫波 聲波也是橫波D 由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí) 電磁波的波長(zhǎng)變長(zhǎng) 聲波的波長(zhǎng)變短 解析 電磁波本身就是一種物質(zhì) 它的傳播不需要介質(zhì) 而聲波的傳播需要介質(zhì) 選項(xiàng)A正確 電磁波由空氣進(jìn)入水中時(shí) 傳播速度變小 但聲波在水中的傳播速度比其在空氣中大 選項(xiàng)B正確 電磁波的傳播方向與E B兩個(gè)振動(dòng)矢量的方向都垂直 是橫波 而聲波是縱波 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 電磁波由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí) 波速變小 波長(zhǎng)變小 而聲波由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí) 波速變大 波長(zhǎng)變大 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 故答案為A B 5 如圖所示 強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0 9c c為光速 的宇宙飛船追趕正前方的壯壯 壯壯的飛行速度為0 5c 強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò) 則壯壯觀測(cè)到該光束的傳播速度為 A 0 4cB 0 5cC 0 9cD 1 0c 題組三 相對(duì)論 解析 由狹義相對(duì)論的基本假設(shè) 光速的大小與選取的參考系無(wú)關(guān) 選項(xiàng)D正確 1 光的干涉 衍射說(shuō)明光是一種波 光的偏振說(shuō)明光是橫波 2 光的干涉是有條件的 只有相干光才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣 3 光的衍射是沒(méi)有條件的 在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象 但發(fā)生明顯衍射是有條件的 4 電磁波本身是一種物質(zhì) 傳播不需要其他介質(zhì) 機(jī)械波必須在介質(zhì)中才能傳播 小思考微總結(jié) 細(xì)研核心點(diǎn)練透經(jīng)典題 1 楊氏雙縫干涉 1 原理如圖所示 考點(diǎn)一雙縫干涉和薄膜干涉 調(diào)研1 如圖所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 使用波長(zhǎng)為600nm的橙色光照射時(shí) 在光屏上的P0點(diǎn)和P0點(diǎn)上方的P1點(diǎn)恰好形成兩列相鄰的亮條紋 若用波長(zhǎng)為400nm的紫光重復(fù)上述實(shí)驗(yàn) 則P0點(diǎn)和P1點(diǎn)形成的明暗條紋情況是 A P0點(diǎn)和P1點(diǎn)都是亮條紋B P0點(diǎn)是亮條紋 P1點(diǎn)是暗條紋C P0點(diǎn)是暗條紋 P1點(diǎn)是亮條紋D P0點(diǎn)和P1點(diǎn)都是暗條紋 試題調(diào)研 解析 不管使用什么顏色的單色光做實(shí)驗(yàn) 光屏中間P0點(diǎn)始終是亮條紋 據(jù)此可先排除選項(xiàng)C D 根據(jù)題意 P1點(diǎn)到兩雙縫的光程差為600nm 其大小是紫光波長(zhǎng)的1 5倍 所以若用波長(zhǎng)為400nm的紫光重復(fù)上述實(shí)驗(yàn) P1點(diǎn)是暗條紋 所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 答案 B 1 兩列光發(fā)生干涉的條件是兩列光的頻率相同 振動(dòng)方向相同 相位差恒定 2 相干光的獲得方法 將一束光分成兩束而獲得 此法稱為分光法 利用激光 3 當(dāng)光屏上某點(diǎn)到雙縫的距離差為波長(zhǎng)整數(shù)倍 出現(xiàn)亮條紋 為半波長(zhǎng)奇數(shù)倍 出現(xiàn)暗條紋 名師歸納點(diǎn)題破疑 類題練熟 答案 條紋間距將變大 1 單縫衍射與雙縫干涉的比較 考點(diǎn)二對(duì)衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象的理解 2 自然光和偏振光的比較 調(diào)研2 一束紅光射向一塊有雙縫的不透光的薄板 在薄板后的光屏上呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋 現(xiàn)在將其中一條窄縫擋住 讓這束紅光只通過(guò)一條窄縫 則在光屏上可以看到 A 與原來(lái)相同的明暗相間的條紋 只是亮條紋比原來(lái)暗些B 與原來(lái)不同的明暗相間的條紋 而中央亮條紋變寬些C 只有一條與縫寬相對(duì)應(yīng)的亮條紋D 無(wú)條紋 只存在一片紅光 試題調(diào)研 解析 本題中這束紅光通過(guò)雙縫時(shí) 產(chǎn)生了干涉現(xiàn)象 說(shuō)明每一條縫寬都很窄 滿足這束紅光發(fā)生明顯衍射的條件 這束紅光通過(guò)雙縫在光屏上形成的干涉圖樣的特點(diǎn)是 中央出現(xiàn)亮條紋 兩側(cè)對(duì)稱出現(xiàn)等間隔的明暗相間條紋 而這束紅光通過(guò)單縫時(shí)形成的衍射圖樣的特點(diǎn)是 中央出現(xiàn)較寬的亮條紋 兩側(cè)對(duì)稱出現(xiàn)不等間隔的明暗相間的條紋 且距中央亮條紋遠(yuǎn)的亮條紋亮度迅速減小 所以衍射圖樣看上去明暗相間的條紋數(shù)量較少 本題正確選項(xiàng)是B項(xiàng) 答案 B 單縫衍射圖樣與雙縫干涉圖樣的區(qū)別1 條紋寬度有區(qū)別 雙縫干涉條紋是等寬的 條紋間的距離是相等的 而單縫衍射的條紋 中央亮條紋最寬 兩側(cè)的亮條紋是越來(lái)越窄 2 光強(qiáng)分布不同 雙縫干涉條紋如果不考慮距離的遠(yuǎn)近造成的傳播上的損失 每條亮條紋的光強(qiáng)分布是相同的 而單縫衍射條紋的光強(qiáng)分布主要集中在中央亮條紋 中央亮紋的光強(qiáng)占整個(gè)光強(qiáng)的95 以上 名師歸納點(diǎn)題破疑 類題練熟 解析 激光通過(guò)細(xì)絲后在光屏上形成明暗相間的條紋 用的是光的衍射現(xiàn)象 A B都錯(cuò)誤 當(dāng)光屏上的條紋變寬時(shí) 即衍射現(xiàn)象更明顯 根據(jù)產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知 對(duì)應(yīng)的絲應(yīng)變細(xì) 故C錯(cuò)誤 D正確 解析 太陽(yáng)光通過(guò)偏振片P后變成偏振光 再通過(guò)偏振片Q后在光屏N上光的亮度會(huì)隨Q的轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)亮?xí)r暗 當(dāng)Q與P透振方向平行時(shí)最亮 垂直時(shí)最暗 故B正確 1 對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解 考點(diǎn)三對(duì)電磁場(chǎng) 電磁波的理解 2 電磁波與機(jī)械波不同 機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)有關(guān) 電磁波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)和頻率均有關(guān) 3 波長(zhǎng)不同的電磁波 表現(xiàn)出不同的特性 其中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無(wú)線電波和紅外線等 易發(fā)生干涉 衍射現(xiàn)象 波長(zhǎng)較短的紫外線 X射線 射線等 穿透能力較強(qiáng) 4 不同的電磁波 產(chǎn)生的機(jī)理不同 無(wú)線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 紅外線 可見(jiàn)光 紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的 X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的 射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的 試題調(diào)研 解析 穩(wěn)定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng) 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng) 選項(xiàng)B正確 電場(chǎng)和磁場(chǎng)最大時(shí)變化率為零 對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電場(chǎng)為零 選項(xiàng)C正確 D錯(cuò)誤 答案 BC 名師歸納點(diǎn)題破疑 類題練熟 3 2 關(guān)于電磁波 下列說(shuō)法中正確的是 A 在真空中 頻率高的電磁波傳播速度較大B 在真空中 電磁波的能量越大 傳播速度越大C 電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì) 速度變小 頻率不變D 只要發(fā)射電路的電磁振蕩一停止 產(chǎn)生的電磁波立即消失 解析 任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都是c 故A B都錯(cuò) 電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì) 波速變小 而頻率不變 C正確 變化的電場(chǎng) 磁場(chǎng)由變化區(qū)域向外傳播就形成電磁波 發(fā)射電路的電磁振蕩停止時(shí) 雖不再發(fā)射電磁波 但已發(fā)射出的電磁波還要繼續(xù)傳播 故D錯(cuò)