2020届高三物理一轮复习 第十四章 第4讲 光的波动性 电磁波和相对论（实验：用双缝干涉测光的波长

高频考点·分类突破基础知识·自主梳理目录ONTENTSC4课时作业第4讲光的波动性电磁波和相对论(实验：用双缝干涉测光的波长)章末检测卷第十四章机械振动机械波光电磁波相对论一、光的干涉1．产生条件两列光的相同，振动方向，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样．2．两种典型的干涉(1)杨氏双缝干涉①原理如图所示．频率相同②明、暗条纹的条件(Ⅰ)单色光：形成的条纹，中央为明条纹．a．光的路程差Δr＝r2－r1＝(k＝0,1,2，…)，光屏上出现明条纹．b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(k＝0,1,2，…)，光屏上出现暗条纹．(Ⅱ)白光：光屏上出现条纹，且中央亮条纹是(填写颜色)．③相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝ldλ.明暗相间kλ(2k＋1)λ2彩色白色(2)薄膜干涉①相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面的两列光波．②图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的相等．单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹．二、光的衍射偏振1．光的衍射(1)发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长，甚至比光的波长的时候，衍射现象才会明显．反射厚度相差不多还小(2)衍射条纹的特点①单缝衍射和圆孔衍射图样的比较单缝衍射圆孔衍射单色光中央为亮且宽的条纹，两侧为的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度，宽度中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度，宽度；亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而明暗相间越弱越小明暗相间越弱越小减小单缝衍射圆孔衍射白光中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度、宽度的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的②泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到(选填“透明”或“不透明”)的半径很小的小圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)．逐渐变暗变窄同心圆环不透明亮斑2．光的偏振现象(1)偏振光波只沿的方向的振动．(2)自然光太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿振动的光，而且沿各个方向振动的光波的都相同，这种光叫作自然光．(3)偏振光在于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光．光的偏振证明光是．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光．某一特定一切方向强度垂直横波三、电磁波与相对论1．电磁波的产生(1)麦克斯韦电磁场理论变化的磁场产生，变化的电场产生．(2)电磁场变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场．电场磁场(3)电磁波电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波．①电磁波是横波，在空间传播介质；②真空中电磁波的速度为m/s；③v＝λf对电磁波；④电磁波能产生反射、折射、和衍射等现象．不需要3.0×108同样适用干涉2．电磁波的发射和接收(1)发射电磁波的条件①要有足够高的；②电路必须，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间．(2)调制有和调频两种方式，解调是调制的逆过程．(3)电磁波谱①定义：按电磁波的波长从长到短分布是、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱；递变规律：直线传播能力增强，衍射能力减弱．振荡频率开放调幅无线电波②电磁波谱的特性、应用电磁波谱特性应用红外线红外线遥感紫外线化学效应、、能杀菌医用消毒、防伪X射线贯穿性强检查、医用透视γ射线贯穿本领最强工业探伤、医用治疗热效应荧光效应3.狭义相对论(1)狭义相对论的两个基本假设①狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是的．②光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系．相同相同(2)相对论的质速关系①物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系：m＝.②物体运动时的质量m总要静止时的质量m0.4．相对论质能关系：用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为E＝.m01－vc2大于mc2■判一判记一记易错易混判一判(1)只有横波才能产生干涉和衍射现象．()(2)太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果．()(3)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的．()(4)泊松亮斑支持了光的波动说．()(5)光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象．()×××√√(6)光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小．()(7)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，场向外传播便形成了电磁波．()(8)在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短．()(9)波长不同的电磁波在本质上完全不同．()(10)光速不变原理指出，光在真空中的传播速度在不同惯性参考系中都是相同的．()√×√×√规律结论记一记(1)单色光能形成明暗相间的条纹，白光能形成彩色条纹．(2)光发生干涉现象是有条件的，光发生衍射现象是没有条件的，但发生明显的衍射现象是有条件的．(3)圆孔衍射和圆盘衍射图样最明显的区别在于中心的亮斑，前者的较大，后者的很小且有阴影包围．(4)不同的电磁波有不同的特性，产生机理也不同，但可能具有相同的频率．考点一光的干涉、衍射和偏振现象自主学习型1．光的干涉、衍射的比较内容干涉衍射现象在光叠加区域出现加强或减弱的现象光绕过障碍物偏离直线传播的现象产生条件两束光频率相同、相位差恒定障碍物或孔的尺寸与波长差不多或更小典型实验杨氏双缝干涉单缝衍射(圆孔衍射、圆盘衍射)内容干涉衍射条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度不等、中央最宽条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等图样特点不同点亮度情况清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.自然光与偏振光自然光(非偏振光)偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向1．[光的干涉、衍射的判断]以下说法中正确的有()A．阳光下肥皂膜上的彩色条纹属于光的衍射现象B．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的C．一束光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象D．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这说明了光是一种波E．“未见其人先闻其声”说明声波有衍射现象而光波没有衍射现象阳光下肥皂膜上的彩色条纹属于薄膜干涉现象，故A错误；太阳光通过三棱镜产生彩色条纹，是由于光发生了色散现象即属于光的折射现象，故B正确；一束光由介质斜射向空气，界面上若发生全反射，只发生反射现象而没有折射现象，故C正确；水面油膜呈现彩色条纹是由于光的薄膜干涉产生的，是光的干涉现象，这说明了光是一种波，故D正确；“未见其人先闻其声”，是因为声波波长较长，容易绕过障碍物继续向前传播，发生衍射现象，光波同样有衍射现象，故E错误．BCD2．[光的干涉现象](2017·高考全国卷Ⅱ)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是()A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝Ldλ可知，要使Δx增大，可以增大波长或增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离，所以选项A、C、D正确，B、E错误．ACD3．[光的衍射图样信息应用]现有a、b两束光通过同一狭缝，分别产生了如图甲和乙所示的衍射图样，则下列说法正确的是()A．a光的波长小于b光B．若用a光照射某金属板产生了光电效应，则用b光照射该板一定也会产生光电效应C．两束光分别从同一光密介质射向同一光疏介质，入射角从90°逐渐减小到0°的过程中，最先看到折射光线的是b光D．将分别能发出a光和b光的两个点光源安装在水下同一深度，水面上的人从光源的正上方看下去，感觉到a光的深度大E．将a、b两束光分别通过同一杨氏双缝干涉仪，条纹间距较大的是a光由衍射图样可知，a光的衍射比较明显，则a光的波长较长，选项A错误；a光的波长较长，则频率较小，若用a光照射某金属板产生了光电效应，则用b光照射该板一定也会产生光电效应，选项B正确；a光频率较小，则折射率较小，临界角较大，则两束光分别从同一光密介质射向同一光疏介质，入射角从90°逐渐减小到0°的过程中，最先不能发生全反射的是a光，则首先看到折射光线的是a光，选项C错误；折射率越小，则由水中射向空气时偏折程度越小，则视深越大，选项D正确；将a、b两束光分别通过同一杨氏双缝干涉仪，根据Δx＝ldλ可知，a光波长大，则条纹间距较大的是a光，选项E正确．BDE4．[光的偏振特性]光的偏振现象说明光是横波．下列现象中能反映光的偏振特性的是()A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹E．阳光在水面的反射光是自然光在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，选项A、B反映了光的偏振特性；选项C是偏振现象的应用；选项D是光的衍射现象，故选项D错误；阳光在水面的反射光是偏振光，故选项E错误．ABC考点二电磁场和电磁波自主学习型1．对麦克斯韦电磁场理论的理解2．对电磁波的理解(1)电磁波是横波．电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直，如图所示．(2)电磁波与机械波不同，机械波在介质中传播的速度只与介质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关．3．电磁波谱分析及应用电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律无线电波3×101110－3波动性强，易发生衍射无线电技术红外线1011～101510－3～10－7热效应红外遥感可见光101510－7引起视觉照明、摄影紫外线1015～101710－7～10－9化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪X射线1016～101910－8～10－11贯穿本领强检查、医用透视γ射线101910－11贯穿本领最强工业探伤、医用治疗衍射能力减弱，直线传播能力增强1．[电磁波的特性](2019·四川广安、遂宁、内江、眉山四市诊测)关于电磁波，下列说法正确的是()A．电磁波在真空和介质中的传播速度相同B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C．电磁波谱中的无线电波与可见光相比，更容易产生显著的衍射现象D．电磁振荡可以产生电磁波，若波源的电磁振荡停止，其发射到空间的电磁波随即消失E．发射电磁波是为了用它传递某种信号，载有信号的电磁波可以在真空中传输也可以通过光缆传输电磁波在真空中的传播速度最大，在其他介质中的速度将变小，而且介质的折射率越大，速度越小，选项A错误；根据电磁波知识知，选项B正确；波长越长的电磁波，波动性越显著，干涉、衍射现象越容易发生，无线电波的波长大于可见光的波长，选项C正确；当发射电路的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，选项D错误；电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可以实现无线传输，电磁波的频率越高，相同时间传递的信息越大，光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递大量信息，选项E正确．BCE2．[电磁波的发射与接收]关于电磁波的发射和接收，下列说法中正确的是()A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的B．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程E．电视信号可以直接通过天线向外发射有效发射电磁波，必须采用开放电路和高频发射；一般的音频电流和电视信号的频率较低，不能直接