第4講光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論 一 光的干涉1 條件 兩列光的 相同 振動(dòng)方向 且 具有恒定的相位差 就能產(chǎn)生干涉 頻率 相同 2 干涉圖樣 1 楊氏雙縫干涉 如圖12 4 1所示 圖12 4 1 白 單色光 等間距的 的條紋 中央為明條紋 當(dāng)光源S1 S2發(fā)出的光到屏上P點(diǎn)的路程差r2 r1 k 0 1 2 時(shí) 光屏上出現(xiàn)明條紋 當(dāng)光的路程差r2 r1 k 0 1 2 時(shí) 光屏上出現(xiàn)暗條紋 白光 光屏上出現(xiàn)彩色條紋 且中央亮條紋是 色 相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋的中心間距離 x 明暗相間 k 2 薄膜干涉 相干光 如圖12 4 2所示 照射到透明薄膜上的光 從薄膜的前表面AA 和后表面BB 反射回來(lái)的兩列光波 圖12 4 2 圖樣特點(diǎn) 單色光 照射薄膜時(shí)形成明暗相間的條紋 兩列光波的路程差 r等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍 即 r n 1 2 3 薄膜上出現(xiàn)明條紋 路程差 r等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍 即 r n 0 1 2 3 薄膜上出現(xiàn)暗條紋 白光 形成 色條紋 n 彩 基礎(chǔ)檢測(cè) 1 2014年江蘇卷 某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 在屏上觀察到圖12 4 3甲所示的條紋 僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后 觀察到的條紋如圖乙所示 他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是 圖12 4 3A 減小光源到單縫的距離B 減小雙縫之間的距離C 減小雙縫到光屏之間的距離D 換用頻率更高的單色光源答案 B 二 光的衍射1 發(fā)生明顯衍射的條件 只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長(zhǎng) 甚至比光的波長(zhǎng) 的時(shí)候 才會(huì)發(fā)生明顯的 衍射現(xiàn)象 相差不多 小 2 衍射條紋的特點(diǎn) 1 單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較 亮 寬 明暗相間 越弱 越小 白 變暗 變小 紫 紅 亮斑 明暗相間 越弱 越小 減小 彩 2 泊松亮斑 圓盤衍射 當(dāng)光照到 填 透明 或 不透明 的半徑很小的小圓盤上時(shí) 在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) 三 光的偏振現(xiàn)象 亮斑 1 偏振 強(qiáng)度 光波只沿 的方向的振動(dòng) 2 自然光太陽(yáng) 電燈等普通光源發(fā)出的光 包括在垂直于傳播方向上沿 振動(dòng)的光 而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的 都相同 這種光叫做自然光 不透明 某一特定 一切方向 3 偏振光 在 于傳播方向的平面上 只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)的光 只有 波才有偏振現(xiàn)象 自然光通過(guò) 后 就得到了偏振光 垂直 橫 偏振片 基礎(chǔ)檢測(cè) 2 下列關(guān)于光學(xué)現(xiàn)象的說(shuō)法中正確的是 A 用光導(dǎo)纖維束傳送圖象信息 這是光的衍射的應(yīng)用B 太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色光譜 這是光的干涉的結(jié)果C 在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)的景物 可使景像更清晰D 透過(guò)平行于日光燈的窄縫觀察正常發(fā)光的日光燈時(shí)能看到彩色條紋 這是光的色散現(xiàn)象答案 C 四 電磁場(chǎng) 電磁波 電磁波譜1 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論變化的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生 變化的電場(chǎng)能 夠在周圍空間產(chǎn)生 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 2 電磁場(chǎng)變化電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng) 變化磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng) 變化的 和 總是相互聯(lián)系成為一個(gè)完整 的整體 這就是電磁場(chǎng) 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 3 電磁波 介質(zhì) 相同 不同 高 小 f 1 電磁場(chǎng)在空間由近及遠(yuǎn)的傳播 形成電磁波 2 電磁波的傳播不需要 可在真空中傳播 在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是 的 都等于光速 3 不同頻率的電磁波 在同一介質(zhì)中傳播 其速度是 的 頻率越 波速越 v f是電磁波的頻率 4 電磁波譜 五 狹義相對(duì)論的基本假設(shè) 質(zhì)速關(guān)系 質(zhì)能關(guān)系 1 狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè) 1 狹義相對(duì)性原理 在不同的慣性參考系中 一切物理規(guī) 律都是 的 相同 相同 2 光速不變?cè)?真空中的光速在不同的慣性參考系中都是 的 光速與光源 觀測(cè)者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系 2 相對(duì)論的質(zhì)速關(guān)系 1 物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而 物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m與靜止時(shí)的質(zhì)量m0之間有如下關(guān)系 2 物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量總要 靜止時(shí)的質(zhì)量m0 增大 大于 3 相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系 用m表示物體的質(zhì)量 E表示它具有的能量 則愛(ài)因斯坦 質(zhì)能方程為 E mc2 考點(diǎn)1光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象 重點(diǎn)歸納 光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象的比較 考點(diǎn)練透 1 一束白光在真空中通過(guò)雙縫后在屏上觀察到干涉條紋 除中央白色亮紋外 兩側(cè)還有彩色條紋 其原因是 A 各色光的波長(zhǎng)不同 因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同B 各色光的速度不同 因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同C 各色光的強(qiáng)度不同 因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同D 上述說(shuō)法都不正確答案 A 考點(diǎn)2電磁場(chǎng) 電磁波和相對(duì)論 重點(diǎn)歸納 1 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) 2 電磁波譜中 相鄰兩波段的電磁波的波長(zhǎng)并沒(méi)有很明顯的界線 如紫外線和X射線 X射線和 射線都有重疊 但它們產(chǎn)生的機(jī)理不同 3 電磁波與機(jī)械波不同 機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度只與介質(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) 考點(diǎn)練透 2 2014年四川卷 電磁波已廣泛運(yùn)用于很多領(lǐng)域 下列關(guān) 于電磁波的說(shuō)法符合實(shí)際的是 A 電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象B 常用的遙控器通過(guò)發(fā)出紫外線脈沖信號(hào)來(lái)遙控電視機(jī)C 根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度D 光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在不同慣性系中測(cè)得的數(shù)值可能不同答案 C 3 多選 下列關(guān)于光的說(shuō)法中正確的是 A 分別用紅光和紫光在同一裝置上做干涉實(shí)驗(yàn) 相鄰紅光干涉條紋間距小于相鄰紫光干涉條紋間距B 雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的衍射現(xiàn)象C 水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象D 醫(yī)學(xué)上用光導(dǎo)纖維制成內(nèi)窺鏡 用來(lái)檢查人體內(nèi)臟器官的內(nèi)部 它利用了光的全反射原理 答案 CD