（新课标）2020高考物理一轮复习 14.4 光的波动性课件 新人教版

14．4光的波动性电磁波相对论简介知识清单考点整合集中记忆一、光的干涉光的干涉条件：两束光的频率相同、相位差恒定．双缝干涉(1)干涉图样：单色光照射时形成等间距的，明暗相间的条纹．白光照射时，中央是白色条纹，两边是彩色的条纹．(2)条纹间距：Δx＝Ldλ，其中L是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是光波的波长．薄膜干涉(1)形成原因：由薄膜的前、后表面反射回来的两列光相遇而形成的．同一条亮(暗)纹对应薄膜的厚度相等．(2)应用：增透膜，检查工件的平整度．二、光的衍射发生明显衍射的条件当孔或障碍物的尺寸比光波波长小或差不多时，光才能发生明显的衍射现象．衍射图样(1)单缝衍射：单色光衍射时，中央条纹亮且宽，两侧是间距不对等、明暗相间的条纹．白光衍射时，中央是较宽的白条纹，靠近中央的是紫光，远离中央的是红光．(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环．(3)泊松亮斑：光照射到一个不透明的半径很小的圆板时，在圆板的阴影中心出现的亮斑．三、光的偏振自然光在垂直于光的传播方向的平面内，光沿任意方向振动，且各个方向光振动的强度相同．偏振光在垂直于光波传播方向的平面上，沿某个特定方向振动的光．偏振光的形成(1)让自然光通过偏振片形成偏振光．(2)让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光．理论意义光的偏振现象说明光波是横波．四、电磁波麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．电磁波：电磁场在空间由近及远的传播形成电磁波．(1)电磁波在空间传播不需要介质．(2)真空中电磁波的速度为3.0×108m/s.(3)电磁波是横波，满足关系v＝λf.(4)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，频率越高，波速越小．电磁波的发射(1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，(2)调制方式：A．调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变．B．调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变．电磁波的接收(1)电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振，产生电谐振的过程叫做调谐．(2)解调：从接收到的高频电磁波中还原出所携带的信号波的方法．电磁波谱(1)按波长从长到短排列电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，(2)电磁波的特点与应用：电磁波谱特性应用无线电波易发生衍射无线电技术红外线热效应红外线遥感可见光引起视觉照明、摄影紫外线荧光效应、杀菌消毒、防伪X射线贯穿性强医用透视γ射线贯穿本领最强工业探伤、医用化疗五、相对论简介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，一切物理规律都是相同的．(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相同的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系．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＝mc2.考点讲练考点突破针对训练考点一光的干涉1．双缝干涉(1)条纹间距公式：Δx＝Ldλ，对同一双缝干涉装置，光的波长越大，干涉条纹的间距越大．(2)明暗条纹的判断方法：如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1.当Δr＝kλ(k＝0，1，2，3…)时，光屏上出现明条纹．当Δr＝(2k＋1)λ2(k＝0，1，2，3…)时，光屏上出现暗条纹．2．薄膜干涉(1)形成原因：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．光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波．(2)明暗条纹的判断方法：两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr，等于薄膜厚度的2倍．在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出现明条纹．在Q处，Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出现暗条纹．(2018·北京)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后()A．干涉条纹消失B．彩色条纹中的红色条纹消失C．中央条纹变成暗条纹D．中央条纹变成红色【答案】D【解析】在双缝中，仍是频率相同的红光，因此能发生干涉现象，只有红光干涉条纹，不会出现彩色条纹，故A、B两项错误；在中央条纹，满足光程差为零，则是红色条纹，故C项错误，D项正确．(2017·课标全国Ⅱ)(多选)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【答案】ACD【解析】根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝Ldλ知，增大入射光的波长、减小双缝间距，以及增大屏幕与双缝的距离，可以增大条纹的间距，由于红光的波长大于绿光的波长，可知换用红色激光可以增大条纹间距，故A、C、D三项正确，B、E两项错误．故选A、C、D三项．(2018·湖北二模)(多选)如图1所示是用干涉法来检查某块厚玻璃板上表面是否平整的装置．所用红色光是用普通光源加红色滤色光片产生的．从上往下观察到的干涉条纹如图2所示．则下列判断正确的是()A．若观察到的条纹如图甲所示，则说明厚玻璃板上表面是平整的B．若观察到的条纹如图乙所示，则厚玻璃板上表面有下凹的位置C．若观察到的条纹如图乙所示，则厚玻璃板上表面有上凸的位置D．若是用黄色滤色光片产生的黄色光做该实验，则干涉条纹变密E．若减小α、b板间的夹角，则干涉条纹变密【答案】ABD【解析】薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的，若观察到的条纹如图甲所示，则说明厚玻璃板上表面是平整的．故A项正确；薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同．从弯曲的条纹可知，检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知该处凹陷，故B项正确，C项错误；若是用黄色滤色光片产生的黄色光做该实验，则波长变短，则干涉条纹变密．故D项正确；设空气膜夹角为θ，则2l1tanθ＝λ，2l2tanθ＝2λ，即Δx＝l2－l1＝λ2tanθ，若θ减小，则干涉条纹间距会增大，即干涉条纹变疏，故E项错误．考点二光的衍射1．对光的衍射的理解(1)干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和衍射现象越明显．在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别．(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的．2．单缝衍射与双缝干涉的比较两种现象比较项目单缝衍射双缝干涉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不同点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(2018·绵阳模拟)(多选)在单缝衍射实验中，用红色激光照射单缝，在下列不同条件下缝后的屏幕上出现的现象，正确的是()A．当缝较宽时，屏上出现一条与缝宽相当的亮条纹B．当缝很窄并继续调窄，中央亮条纹变亮，宽度增大C．当缝很窄并继续调窄，中央亮条纹亮度降低，宽度增大D．当缝很窄，屏上出现了中央亮条纹，增大缝与屏间距离，则中央亮条纹宽度增大E．当缝很窄，屏上出现了中央亮条纹，改用蓝色激光，则中央亮条纹宽度不变【答案】ACD【解析】A项，当缝较宽时，不会出现明显的衍射现象，此时光是直线传播，因此屏上出现一条与缝宽相当的亮条纹，故A项正确；B、C两项，衍射条纹的宽度与缝的宽度有关，缝变宽，条纹变窄，亮度增大，缝变窄，条纹变宽，亮度减弱，当缝的宽度变窄时，衍射现象更明显，中央明条纹宽度增加，但亮度降低，故B项错误，C项正确；D项，同理，当缝很窄，屏上出现了中央亮条纹，增大缝与屏间距离，则中央亮条纹宽度增大，故D项正确；E项，当缝很窄时，屏上出现了中央亮条纹，若改用蓝色激光，因波长变短，则中央亮条纹宽度变小，故E项错误．(2018·长春模拟)如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫【答案】B【解析】双缝干涉条纹宽度相同且等间距，故a、c两个是双缝干涉现象，b、d是单缝衍射图样．根据双缝干涉条纹间距Δx＝Ldλ可以知道波长λ越大，Δx越大，故a是红光，c是蓝光．单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，波长越大，中央亮条纹越粗，故b为紫光，d为黄光．从左向右依次是红光(双缝干涉)、紫光(单缝衍射)、蓝光(双缝干涉)和黄光(单缝衍射)．考点三光的偏振1．自然光与偏振光的比较类别自然光偏振光光的来源从普通光源发出的光(太阳、电灯等)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2.偏振光的检验自然光通过两个共轴的偏振片，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．3．偏振光的应用加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等．(2018·日照模拟)(多选)关于光的偏振，下列说法正确的是()A．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光B．拍摄水面下的景物时，加偏振片可使像更清晰C．所有的波都具有偏振现象D．立体电影是应用光的偏振的一个实例E．自然光射到两种介质的界面上，折射光是偏振光，反射光不是偏振光【答案】ABD【解析】A项，自然光通过偏振片后，从而得到在某一方向振动的光，这就是偏振光，故A项正确；B项，拍摄水面下的景物时，为防止反射光，所在在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响，故B项正确；C项，只有横波才能发生光的偏振现象，故C项错误；D项，立体电影的制作利用了光的偏振现象，放映的时候也是用双镜头放映机，其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振光片，观众戴的眼镜上也有相对应方向的偏振光片，这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图像，故D项正确；E项，自然光射到两种介质的界面上，反射光和折射光都是偏振光，E项错误．(多选)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E．无论以SP为轴将B转过多大角度后，在P处都将看到光亮【答案】BD【解析】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项错误；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B项正确；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项错误；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮．考点四电磁场和电磁波1．对麦克斯韦电磁场理论的理解2．电磁波和机械波的比较机械波电磁波产生质点的振动周期性变化的电磁场传播介质传播需要介质传播不需要介质波速由介质决定，与频率无关与介质及频率都有关类型横波或纵波横波3.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．(2018·江苏)(多选)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波．该电磁波()A．是横波B．不能在真空中传播C．只能沿着梳子摇动的方向传播D．在空气中的传播速度约为3×108m/s【答案】AD【解析】A项，电磁波为横波．A项正确；B项，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播．B项错误；C项，电磁波可以在任意方向传播．C项错误；D项，电磁波在空气中的传播速度约为3×108m/s.故D项正确．(2016·课标全国Ⅱ)(多选)关于电磁波，下列说法正确的是()A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关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