第4課時(shí)光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論1.(2018廣東仲元中學(xué)期中)現(xiàn)代通信技術(shù)是電磁波最輝煌的應(yīng)用成果之一,從理論上預(yù)言電磁波的存在以及第一次從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證電磁波存在的科學(xué)家分別是(B)A.法拉第和愛(ài)迪生 B.麥克斯韋和赫茲C.奧斯特和貝爾 D.法拉第和赫茲解析:麥克斯韋預(yù)言電磁波的存在,赫茲證實(shí)了電磁波的存在,所以B正確;A,C,D錯(cuò)誤.2.(多選)下列說(shuō)法正確的是(BCE)A.光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)是利用光的干涉現(xiàn)象B.全息照相利用了激光相干性好的特性C.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波D.X射線比無(wú)線電波更容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象E.刮胡須的刀片的影子邊模糊不清是光的衍射現(xiàn)象解析:光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)是利用光的全反射現(xiàn)象;全息照相利用了激光相干性好的特性;光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波;X射線比無(wú)線電波波長(zhǎng)短,不容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象;刮胡須刀片的影子邊模糊不清是光的衍射現(xiàn)象.3.(多選)下列說(shuō)法正確的是(CDE)A.只有橫波才能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象B.均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng)向外傳播就形成了電磁波C.泊松亮斑支持了光的波動(dòng)說(shuō)D.由紅光和綠光組成的一細(xì)光束從水中射向空氣,在不斷增大入射角時(shí)水面上首先消失的是綠光E.用同一實(shí)驗(yàn)裝置觀察,光的波長(zhǎng)越大,光的雙縫干涉條紋間距就 越大解析:一切波都有干涉和衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論知,均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng),不能形成電磁波,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;泊松亮斑支持了光的波動(dòng)說(shuō),選項(xiàng)C正確;紅光和綠光組成的一細(xì)光束從水中射向空氣,在不斷增大入射角時(shí),由臨界角C滿足sin C=可知水面上最先消失的是綠光,選項(xiàng)D正確;用同一實(shí)驗(yàn)裝置觀察,由x=可知,在L,d不變情況下,光的波長(zhǎng)越大,光的雙縫干涉條紋間距就越大,選項(xiàng)E正確.4.(2018安徽屯溪月考)(多選)下列說(shuō)法正確的是(BDE)A.光波在介質(zhì)中傳播的速度與光的頻率無(wú)關(guān)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.狹義相對(duì)論認(rèn)為在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的解析:光的傳播速度由介質(zhì)的本身性質(zhì)與頻率共同決定,所以光波在介質(zhì)中傳播的速度與光的頻率有關(guān),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=,因?yàn)榧t光的波長(zhǎng)比藍(lán)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;偏振是橫波區(qū)別于其他縱波的一個(gè)最明顯的標(biāo)志,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;狹義相對(duì)論認(rèn)為,在不同的慣性參考系上一切物理規(guī)律都是相同的,故E正確.5.(多選)在以下各種說(shuō)法中,正確的是(BDE)A.變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)B.相對(duì)論認(rèn)為真空中的光速大小在不同慣性參考系中都是相同的C.橫波在傳播過(guò)程中,波峰上的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到相鄰的波峰所用的時(shí)間為一個(gè)周期D.機(jī)械波和電磁波本質(zhì)上不相同,但它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象E.如果測(cè)量到來(lái)自遙遠(yuǎn)星系上某些元素發(fā)出的光波波長(zhǎng)比地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)出的光波波長(zhǎng)長(zhǎng),這說(shuō)明該星系正在遠(yuǎn)離地球解析:均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;相對(duì)論認(rèn)為光速與慣性參考系無(wú)關(guān),選項(xiàng)B正確;質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;機(jī)械波和電磁波本質(zhì)不同,但均能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象,選項(xiàng)D正確;若測(cè)得遙遠(yuǎn)星系上某些元素發(fā)出的光波波長(zhǎng)比地球上靜止的該元素發(fā)出的光波波長(zhǎng)要長(zhǎng),表明接收到的頻率變低,故這些星系正遠(yuǎn)離地球,選項(xiàng)E正確.6.(2018湖南長(zhǎng)郡中學(xué)摸底)(多選)下列說(shuō)法中正確的是(CDE)A.光纖由內(nèi)芯和外套兩層組成,內(nèi)芯的折射率比外套的小B.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若入射光為白光,則在光屏上看到的是明暗相間的彩色條紋,中央為暗條紋C.在障礙物的尺寸比光的波長(zhǎng)大得多的情況下,衍射現(xiàn)象不明顯D.一束陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色光帶,表明光是各種色光組成的復(fù) 合光E.電磁波具有偏振現(xiàn)象解析:光纖由內(nèi)芯和外套兩層組成,內(nèi)芯的折射率比外套的大,才可能發(fā)生光的全反射現(xiàn)象,故A錯(cuò)誤;在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若入射光為白光,則在光屏上看到的是明暗相間的彩色條紋,中央為亮條紋,因?yàn)楦魃舛荚谠擖c(diǎn)加強(qiáng),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;光傳播時(shí),若遇到的障礙物的尺寸比光的波長(zhǎng)小得多將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,故C正確;太陽(yáng)光是一種復(fù)色光,所以我們可以通過(guò)三棱鏡將其分解為七種顏色的色光,說(shuō)明光是由各種色光組成的,則該現(xiàn)象稱為光的色散,故D正確;電磁波是橫波,故電磁波具有偏振現(xiàn)象,故E正確.7.(2018海南文昌中學(xué)期中)礦井中的瓦斯對(duì)人危害極大,某同學(xué)查資料得知含有瓦斯的氣體的折射率大于干凈空氣的折射率,于是他根據(jù)雙縫干涉的原理設(shè)計(jì)了一個(gè)監(jiān)測(cè)儀.如圖所示,在雙縫與光屏之間放置兩個(gè)完全相同的透明容器A,B,其中A與干凈空氣相通,B與礦井中的氣體相通,用單色光照射該裝置,在屏上形成干涉圖樣.觀察屏上的干涉條紋,如果屏上條紋位置發(fā)生改變,說(shuō)明B中氣體(A)A.一定含瓦斯 B.一定不含瓦斯C.不一定含瓦斯 D.無(wú)法判定解析:如果屏上條紋位置發(fā)生改變,說(shuō)明從雙縫到屏的路程差發(fā)生了變化,由于含有瓦斯的氣體折射率較大,光通過(guò)時(shí)光速變小,波長(zhǎng)變大,會(huì)引起兩束光到光屏上某點(diǎn)的路程差變化,使條紋位置發(fā)生變化,所以B中氣體一定含瓦斯.8.(2018四川遂寧監(jiān)測(cè))某同學(xué)自己動(dòng)手利用如圖所示器材,觀察光的干涉現(xiàn)象.其中,A為單縫屏,B為雙縫屏,C為像屏.當(dāng)他用一束陽(yáng)光照射到A上時(shí),屏C上并沒(méi)有出現(xiàn)干涉條紋.他移走B后,C上出現(xiàn)一窄亮斑.分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因,最大的可能是(B)A.單縫S太窄 B.單縫S太寬C.S到S1和S2距離不等 D.陽(yáng)光不能作光源解析:雙縫干涉中單縫的作用是獲得線光源,這里觀察不到光的干涉現(xiàn)象可能是由于單縫太寬,不能獲得線光源,不滿足相干條件.故B 正確.9.(2018江西奉新一中月考)用單色光通過(guò)小圓盤(pán)和小圓孔做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí),在光屏上得到衍射圖形,它們的特征是(A)A.中央均為亮點(diǎn)的同心圓形條紋B.中央均為暗點(diǎn)的同心圓形條紋C.用小圓盤(pán)時(shí)中央是暗的,用小圓孔時(shí)中央是亮的D.用小圓盤(pán)時(shí)中央是亮的,用小圓孔時(shí)中央是暗的解析:圓孔衍射實(shí)驗(yàn)圖樣,與單色光通過(guò)小圓盤(pán)得到的泊松亮斑,它們中央均為亮點(diǎn)的同心圓形條紋.故A正確,B,C,D錯(cuò)誤.10.現(xiàn)有毛玻璃屏A,雙縫B,白光光源C,單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件,要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng).(1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學(xué)元件,由左到右,表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C, , , ,A.(2)本實(shí)驗(yàn)的步驟有:取下遮光筒左側(cè)的元件,調(diào)節(jié)光源高度,使光束能沿遮光筒的軸線把屏照亮;按合理的順序在光具座上放置各光學(xué)元件,并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上;用刻度尺測(cè)量雙縫到屏的距離;用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮條紋間的距離.在操作步驟時(shí)還應(yīng)注意 、 和 .解析:(1)濾光片E可以從白光中選出單色紅光,單縫D是獲取線光源,雙縫B是獲得相干光源,最后成像在毛玻璃屏A上,所以排列順序?yàn)镃,E,D,B,A.(2)在操作步驟時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)有:放置單縫、雙縫時(shí),必須使縫平行;單縫、雙縫間的距離要適當(dāng);要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和毛玻璃屏的中心在遮光筒的軸線上.答案:(1)EDB(2)放置單縫、雙縫時(shí),必須使縫平行單縫、雙縫間的距離要適當(dāng)要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和毛玻璃屏的中心在遮光筒的軸 線上11.(2018四川遂寧外國(guó)語(yǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)校月考)(多選)下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的說(shuō)法中正確的是(CDE)A.用光導(dǎo)纖維束傳送信息是光的衍射的應(yīng)用B.太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色光譜是光的干涉現(xiàn)象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,可使景象更 清晰D.經(jīng)過(guò)同一雙縫所得干涉條紋,紅光條紋寬度大于綠光條紋寬度E.激光測(cè)距是應(yīng)用了激光平行性好的特點(diǎn)解析:用光導(dǎo)纖維束傳送信息是光的全反射的應(yīng)用,A錯(cuò)誤;太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色光譜是光的色散現(xiàn)象,是光的折射的結(jié)果,B錯(cuò)誤;在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)的景物,可減弱反射光,從而使景象更清晰,C正確;紅光的波長(zhǎng)比綠光的波長(zhǎng)長(zhǎng),根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式x=可知,經(jīng)過(guò)同一雙縫所得干涉條紋,紅光條紋寬度大于綠光條紋寬度,D正確;激光的平行性好,常用來(lái)精確測(cè)距,E正確.12.(2018湖南邵陽(yáng)調(diào)研)(多選)下列關(guān)于波的現(xiàn)象和規(guī)律的說(shuō)法中正確的是(ACE)A.機(jī)械波、電磁波均能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象B.泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象C.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波D.波速公式v=f說(shuō)明波速只與波長(zhǎng)、頻率有關(guān),與介質(zhì)無(wú)關(guān)E.“彩超”可以測(cè)血流速度,利用的是超聲波的多普勒效應(yīng)解析:機(jī)械波、電磁波均能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)A正確;泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波,選項(xiàng)C正確;波速公式v=f是波速的計(jì)算式,但波速只與介質(zhì)有關(guān),與波長(zhǎng)、頻率無(wú)關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤;“彩超”可以測(cè)血流速度,利用的是超聲波的多普勒效應(yīng),選項(xiàng)E正確.13.(2018河北定州中學(xué)開(kāi)學(xué)考試)假設(shè)有一名考生用90分鐘完成了一場(chǎng)考試,一艘飛船相對(duì)此考生以0.5c的速度勻速飛過(guò)(c為真空中的光速),則飛船上的觀察者認(rèn)為此考生考完這場(chǎng)考試所用的時(shí)間(C)A.小于90分鐘 B.等于90分鐘C.大于90分鐘 D.等于45分鐘解析:根據(jù)t=可得,t=>90 min,C正確;14.(2017北京豐臺(tái)區(qū)一模)最近北京的馬路邊出現(xiàn)了某種新型的共享單車(chē),這種單車(chē)外觀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,沒(méi)有鏈條,但單車(chē)質(zhì)量比普通自行車(chē)大,達(dá)到了25 kg.單車(chē)的車(chē)鎖內(nèi)集成了嵌入式芯片、GPS模塊和SIM卡等,便于監(jiān)控單車(chē)在路上的具體位置,實(shí)現(xiàn)防盜.同時(shí)手機(jī)APP上有定位系統(tǒng),也能隨時(shí)了解單車(chē)的實(shí)時(shí)位置;手機(jī)還可以通過(guò)掃描二維碼自動(dòng)開(kāi)鎖,關(guān)鎖后APP就顯示計(jì)時(shí)、計(jì)價(jià)等信息.此外,單車(chē)能夠在騎行過(guò)程中為車(chē)內(nèi)電池充電,滿足定位和自動(dòng)開(kāi)鎖等過(guò)程中的用電.根據(jù)以上信息下列說(shuō)法不正確是(A)A.單車(chē)比普通自行車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更容易改變B.單車(chē)某個(gè)時(shí)刻的準(zhǔn)確位置信息是借助通信衛(wèi)星定位確定的C.單車(chē)是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)充電的D.單車(chē)和手機(jī)之間是利用電磁波傳遞信息的解析:因單車(chē)質(zhì)量比普通自行車(chē)大,根據(jù)牛頓第一定律可知,單車(chē)比普通自行車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;單車(chē)某個(gè)時(shí)刻的準(zhǔn)確位置信息是借助通信衛(wèi)星定位確定的,選項(xiàng)B正確;單車(chē)是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)充電的,選項(xiàng)C正確;單車(chē)和手機(jī)之間是利用電磁波傳遞信息的,選項(xiàng)D正確.15.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826297某同學(xué)用雙縫干涉裝置測(cè)量某單色光的波長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)裝置如圖(甲)所示,已知單縫與雙縫間的距離L1=80 mm,雙縫與屏的距離L2=720 mm,雙縫間距d=0.36 mm.用測(cè)量頭來(lái)測(cè)量亮條紋中心的距離.測(cè)量頭由分劃板、目鏡、游標(biāo)尺等構(gòu)成,移動(dòng)游標(biāo)尺,使分劃板隨之左右移動(dòng),讓分劃板的中心刻線對(duì)準(zhǔn)第1條亮紋的中心,如圖(乙)所示,記下此時(shí)游標(biāo)尺的讀數(shù),移動(dòng)游標(biāo)尺一段距離a,使分劃板的中心刻線對(duì)準(zhǔn)第n條亮紋的中心.(1)寫(xiě)出計(jì)算波長(zhǎng)的表達(dá)式 (用字母表示).(2)若分劃板的中心刻線對(duì)準(zhǔn)第1條亮紋的中心時(shí),游標(biāo)尺上的讀數(shù)為y1=1.00 cm;對(duì)準(zhǔn)第10條亮紋的中心時(shí),游標(biāo)尺上的讀數(shù)如圖(丙)所示,則此時(shí)讀數(shù)y2=cm,計(jì)算波長(zhǎng)=nm(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).解析:(1)根據(jù)公式y(tǒng)=,可得=,解得=L2.(2)(丙)圖的讀數(shù)為y2=22 mm+60.1 mm=2.26 cm,a=y2-y1,n=10,L2=720 mm,d=0.36 mm,代入=,解得=700 nm.答案:(1)=(2)2.2670016.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826298(2018廣西百色學(xué)院附中月考)用氦氖激光器進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),已知使用的雙縫間距離d=0.1 mm,雙縫到屏的距離l=6.0 m,測(cè)得屏上干涉條紋中亮紋的間距是3.8 cm,氦氖激光器發(fā)出的紅光的波長(zhǎng)是多少?假如把整個(gè)裝置放入折射率是的水中,這時(shí)屏上的條紋間距是多少?解析:根據(jù)x=,解得紅光的波長(zhǎng)為=x=3.810-2 m=6.310-7 m.由波長(zhǎng)、波速、頻率關(guān)系式v=f和v=可得,紅光進(jìn)入水中的波長(zhǎng)為=所以屏上的條紋間距x=2.8510-2 m.答案:6.310-7 m2.8510-2 m