（浙江选考）2020版高考物理总复习 第十一章 2 第2节 光的波动性 电磁波课件

第2节光的波动性电磁波第十一章光电磁波一、光的干涉1．定义：在两列光波的叠加区域，某些区域的光被______，出现亮纹，某些区域的光被______，出现暗纹，且______和______互相间隔的现象叫做光的干涉现象．2．条件：两列光的____________，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象．加强减弱加强减弱频率相等3．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是____________的相干光波，屏上某点到双缝的路程差是__________________处出现亮条纹；路程差是半波长的____________处出现暗条纹．相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为Δx＝ldλ.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．图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度______．频率相等波长的整数倍奇数倍前后表面相同二、光的衍射1．光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射．2．光发生明显衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波波长______，或者跟光波波长____________时，光才能发生明显的衍射现象．小相差不多3．衍射图样(1)单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同．白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是______光，最远离中央的是______光．(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环．(3)泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的______斑，这是光能发生衍射的有力证据之一．紫红亮三、光的偏振1．偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光在某一方向振动较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光．光的偏振现象证明光是______．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，这种光叫做自然光．3．偏振光的产生自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫做____________．第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光，叫做____________．横波各个方向强度起偏器检偏器四、光的色散1．含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散．2．各色光的颜色是由频率决定的，光有一种介质进入另一种介质，不变的是频率，故光的颜色不会随介质的改变而改变．五、激光激光是一种人工产生的相干光．1．具有高度的相干性．2．平行度非常好(传播很远的距离后仍能保持一定的强度)3．亮度高(它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量)六、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.(3)电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象．不需要3.0×108七、电磁波的发射与接收1．电磁波的发射(1)发射条件：足够高的______和____________．(2)调制分类：调幅和调频．2．电磁波的接收(1)调谐：使接收电路产生____________的过程．(2)解调：使声音或图像信号从____________中还原出来的过程．频率开放电路电谐振高频电流八、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．无线电波2．电磁波谱的特性、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＜3×1011＞10－3波动性强，易发生衍射无线电技术红外线1011～101510－3～10－7热效应红外线遥感可见光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、能杀菌医用消毒、防伪X射线1016～101910－8～10－11贯穿性强检查、医用透视γ射线＞1019＜10－11贯穿本领最强工业探伤、医用治疗直线传播能力增强衍射能力减弱光的干涉现象【知识提炼】1．双缝干涉(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同．(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝ldλ.(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．2．薄膜干涉(1)如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹．(3)条纹特点①单色光：明暗相间的水平条纹；②白光：彩色水平条纹．【典题例析】(2019·湖州联考)两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则()A．在两波相遇的区域中会发生干涉B．在两波相遇的区域中不会发生干涉C．P点的振动始终加强D．P点的振动始终减弱[解析]从题图中看出，两列波的波长不同，但同一介质中波速相等，根据v＝λf，知频率不同，所以在两波相遇的区域中不会发生干涉，B正确；因为不能发生干涉，所以虽然此时刻P点的振动加强，但不能始终加强，当然也不能始终减弱，所以本题选B.[答案]B【题组过关】考向1对双缝干涉现象的分析1．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为()A．2.06×10－7mB．2.06×10－4mC．1.68×10－4mD．1.68×10－3m解析：选C.在双缝干涉实验中，相邻明条纹间距Δx、双缝间距d与双缝到屏的距离L间的关系为Δx＝Ldλ，则双缝间距d＝LλΔx＝1.00×589×10－90.350×10－2m≈1.68×10－4m.考向2对薄膜干涉的理解2．如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是()A．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的解析：选AC.由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错误．由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故C正确，D错误．光的衍射【知识提炼】1．单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.光的干涉和衍射的本质：光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的．【典题例析】如图，在“观察光的衍射现象”实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将________(选填“增大”“减小”或“不变”)；该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在________________情况下，光才可以看做是沿直线传播的．[审题指导](1)根据实验总结衍射条纹间距随缝宽大小的变化规律．(2)知道光发生明显衍射现象的条件．[解析]缝宽增加，衍射条纹间距变小，衍射现象逐渐不明显．光的衍射现象表明，光不沿直线传播，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多的情况下，光才可以看做是沿直线传播的．[答案]减小光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是()A．a、b是光的干涉图样B．c、d是光的干涉图样C．形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短D．形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短解析：选A.干涉条纹是等距离的条纹，因此，a、b图是干涉图样，c、d图是衍射图样，故A项正确，B项错误；由公式Δx＝ldλ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以a图样的光的波长比b图样的光的波长长，故C项错误；c图样的光的波长比d图样的光的波长长，故D项错误．光的偏振现象【知识提炼】1．偏振光的产生方式(1)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器．第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器．(2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．2．偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的偏振现象说明了光波是横波．(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．【典题例析】如图所示，白炽灯的右侧依次放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧，旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是()A．A、B均不变B．A、B均有变化C．A不变，B有变化D．A有变化，B不变[审题指导]光通过偏振片得到强度始终相同的偏振光，但振动方向随偏振片的旋转而变化．[解析]旋转偏振片P，A处得到的是强度始终相同的偏振光，偏振光再经过偏振片Q，在B处光强随着P的转动而变化，当Q的透振方向与经过P的偏振光的振动方向垂直时，B处的光强为0.[答案]C(2019·杭州调研)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则()A．图中a光为偏振光B．图中b光为偏振光C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮解析：选BD.自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光亮，C错；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对．电磁波与电磁波谱【题组过关】1．下列关于电磁波的说法正确的是()A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场B．电磁波在真空和介质中传播速度相同C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播解析：选A.根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，交替变化的电磁场在空间产生电磁波，所以选项A正确，C错误．电磁波在真空和介质中传播速度不同，故选项B错误．电磁波在同种非均匀介质中不沿直线传播，D选项错误．2．(2019·绍兴月考)关于红外线的以下说法中正确的是()A．不同的物体辐射红外线的波长和强度不同，可以在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射B．利用红外线的热效应可对物体进行烘干C．利用红外线波长较短，容易发生衍射的特点进行远距离和高空摄影D．利用不同物体辐射红外线的波长和强度的不同可以对物体进行远距离探测解析：选ABD.由于红外线是一种光波，一切物体都在不停地对外辐射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射性强一些．由于红外线的热效应，可用来烘干，又由于坦克、舰艇、人体等一切物体都在不停地辐射红外线，并且不同的物体所辐射的红外线其波长和强