2019版高考物理總復(fù)習(xí) 選考部分 機械振動 機械波 光 電磁波 相對論簡介 基礎(chǔ)課4 光的干涉、衍射和偏振 電磁波與相對論課件.ppt

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基礎(chǔ)課4光的干涉 衍射和偏振電磁波與相對論 光的干涉 衍射和偏振 1 光的干涉 1 定義 在兩列光波疊加的區(qū)域 某些區(qū)域相互加強 出現(xiàn)條紋 某些區(qū)域相互減弱 出現(xiàn)條紋 且加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象 2 條件 兩束光的頻率 相位差恒定 3 雙縫干涉圖樣特點 單色光照射時形成明暗相間的等間距的干涉條紋 白光照射時 中央為條紋 其余為條紋 知識排查 2 光的衍射發(fā)生明顯衍射的條件 只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長 甚至比光的波長的時候 衍射現(xiàn)象才會明顯 3 光的偏振 1 自然光 包含著在垂直于傳播方向上沿振動的光 而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同 2 偏振光 在垂直于光的傳播方向的平面上 只沿著某個的方向振動的光 3 偏振光的形成 讓自然光通過形成偏振光 讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和 反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光 4 光的偏振現(xiàn)象說明光是一種波 電磁波 1 麥克斯韋電磁場理論變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生 變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生 2 電磁波 1 電磁場在空間由近及遠的傳播 形成 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 都等于光速 3 不同頻率的電磁波 在同一介質(zhì)中傳播 其速度是不同的 頻率越高 波速越 4 v f f是電磁波的頻率 3 電磁波的發(fā)射 1 發(fā)射條件 電路和信號 所以要對傳輸信號進行調(diào)制 調(diào)幅或調(diào)頻 2 調(diào)制方式 調(diào)幅 使高頻電磁波的隨信號的強弱而變 調(diào)頻 使高頻電磁波的隨信號的強弱而變 開放 高頻振蕩 振幅 頻率 4 無線電波的接收 1 當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到無線電波的頻率時 激起的振蕩電流 這就是電諧振現(xiàn)象 2 使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做 能夠調(diào)諧的接收電路叫做電路 3 從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩中 檢 出調(diào)制信號的過程 叫做 檢波是的逆過程 也叫做 5 電磁波譜 按照電磁波的或的大小順序把它們排列成譜叫做電磁波譜 按波長由長到短排列的電磁波譜為 無線電波 紅外線 紫外線 X射線 射線 相對論 1 狹義相對論的兩個基本假設(shè) 1 狹義相對性原理 在不同的慣性參考系中 一切物理規(guī)律都是的 2 光速不變原理 真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 光速和光源 觀測者間的相對運動沒有關(guān)系 2 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 則愛因斯坦質(zhì)能方程為E 小題速練 1 思考判斷 1 太陽光通過三棱鏡形成彩色光譜 這是光的干涉的結(jié)果 2 泊松亮斑支持了光的波動說 3 光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 4 光的雙縫干涉實驗中 若僅將入射光從紅光改為紫光 則相鄰亮條紋間距一定變小 5 均勻變化的磁場產(chǎn)生均勻變化的電場向外傳播便形成了電磁波 6 在真空中傳播的電磁波 當(dāng)它的頻率增加時 它的傳播速度不變 波長變短 7 光速不變原理指出光在真空中傳播速度在不同慣性參考系中都是相同的 答案 1 2 3 4 5 6 7 2 2018 洛陽孟津一高檢測 多選 下列說法正確的是 A 用光導(dǎo)纖維束傳輸圖象和信息 這是利用了光的全反射原理B 紫外線比紅外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象C 經(jīng)過同一雙縫所得的干涉條紋 紅光比綠光條紋寬度大D 光的色散現(xiàn)象都是由于光的干涉現(xiàn)象引起的E 光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波答案ACE 3 2018 云南師范大學(xué)附屬中學(xué)模擬 多選 下列說法正確的是 A 水中的氣泡看上去比較明亮是因為有一部分光發(fā)生了衍射現(xiàn)象B 雷達發(fā)射的電磁波是由均勻變化的電場或磁場產(chǎn)生的C 拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時 可在鏡頭前加一個偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光D 紅色和藍色的激光在不同介質(zhì)中傳播時波長可能相同E 狹義相對論認為 真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的 解析水中的氣泡看上去比較明亮是因為光從水中射向氣泡時 有一部分光發(fā)生了全反射現(xiàn)象 選項A錯誤 均勻變化的電場或磁場只能產(chǎn)生恒定的磁場或電場 不能形成電磁波 雷達發(fā)射的電磁波一定是由周期性變化的電場或周期性變化的磁場產(chǎn)生的 選項B錯誤 拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時 可在鏡頭前加一個偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光 選項C正確 紅色和藍色激光頻率不同 在同一種介質(zhì)中傳播時波速不同 波長不同 而紅色和藍色激光在不同介質(zhì)中傳播時波長可能相同 選項D正確 狹義相對論認為 真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的 選項E正確 答案CDE 光的干涉現(xiàn)象 1 雙縫干涉 2 亮暗條紋的判斷方法 1 如圖1所示 光源S1 S2發(fā)出的光到屏上某點的路程差r2 r1 k k 0 1 2 時 光屏上出現(xiàn)亮條紋 圖1 圖2 2 光照射到薄膜上時 在膜的前表面AA 和后表面BB 分別反射出來 形成兩列頻率相同的光波 并且疊加 兩列光波同相疊加 出現(xiàn)明紋 反相疊加 出現(xiàn)暗紋 3 條紋特點 單色光 明暗相間的水平條紋 白光 彩色水平條紋 1 2017 全國卷 34 1 多選 在雙縫干涉實驗中 用綠色激光照射在雙縫上 在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣 若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距 可選用的方法是 A 改用紅色激光B 改用藍色激光C 減小雙縫間距D 將屏幕向遠離雙縫的位置移動E 將光源向遠離雙縫的位置移動 答案ACD 2 多選 如圖3所示是a b兩光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣 則 A 在同種均勻介質(zhì)中 a光的傳播速度比b光的大B 在真空中a b兩光傳播速度相同C 從真空射入同種介質(zhì)發(fā)生全反射時 a光全反射臨界角小D 從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時 a光全反射臨界角小E 在相同的條件下 b光比a光更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象 圖3 答案BDE 光的衍射和光的偏振現(xiàn)象 1 對光的衍射的理解 1 衍射是波的特征 波長越長 衍射現(xiàn)象越明顯 任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象 只有明顯與不明顯的差別 2 衍射現(xiàn)象說明 光沿直線傳播 只是一種特殊情況 只有在光的波長比障礙物小得多時 光才可以看作是沿直線傳播的 2 自然光和偏振光的比較 1 2018 重慶市模擬 多選 下列說法正確的是 A 在慣性系中 不管光源與觀察者是否存在相對運動 觀察者觀察到的光速是不變的B 水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象C 在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的色散現(xiàn)象D 聲源向靜止的觀察者運動 觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率E 未見其人先聞其聲 是因為聲波波長較長 容易發(fā)生衍射現(xiàn)象答案ABE 2 多選 關(guān)于波的干涉和衍射 下列說法正確的是 A 衍射是一切波特有的現(xiàn)象B 兩列波發(fā)生干涉時 振動加強區(qū)域的質(zhì)點的位移一定始終最大C 聲波容易發(fā)生衍射是因為聲波的波長較長D 觀察薄膜干涉時 應(yīng)該在入射光的同一側(cè)E 醫(yī)院中用于體檢的 B超 利用了超聲波的衍射原理 解析衍射是一切波特有的現(xiàn)象 選項A正確 兩列波發(fā)生干涉時 振動加強區(qū)域的質(zhì)點振動始終加強 不是位移始終最大 選項B錯誤 聲波容易發(fā)生衍射是因為聲波的波長較長 選項C正確 薄膜干涉是兩列頻率相同的反射光在薄膜上出現(xiàn)的現(xiàn)象 因此應(yīng)在入射光的同一側(cè)觀察 選項D正確 醫(yī)院中用于體檢的 B超 利用了超聲波的反射原理 選項E錯誤 答案ACD 3 多選 光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波 下列現(xiàn)象中能反映光的偏振特性的是 A 一束自然光相繼通過兩個偏振片 以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片 透射光的強度發(fā)生變化B 一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上 當(dāng)反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90 時 反射光是偏振光C 日落時分 拍攝水面下的景物 在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景像更清晰D 通過手指間的縫隙觀察日光燈 可以看到彩色條紋E 陽光在水面的反射光是自然光 解析在垂直于傳播方向的平面上 沿著某個特定方向振動的光是偏振光 選項A B反映了光的偏振特性 選項C是偏振現(xiàn)象的應(yīng)用 選項D是光的衍射現(xiàn)象 D項錯誤 陽光在水面的反射光是偏振光 故選項E錯誤 答案ABC 1 實驗原理與操作 實驗 用雙縫干涉測光的波長 2 數(shù)據(jù)處理與分析 1 在觀察光的雙縫干涉現(xiàn)象的實驗中 1 將激光束照在如圖4乙所示的雙縫上 在光屏上觀察到的現(xiàn)象是圖4甲中的 圖4 2 換用間隙更小的雙縫 保持雙縫到光屏的距離不變 在光屏上觀察到的條紋寬度將 保持雙縫間隙不變 減小光屏到雙縫的距離 在光屏上觀察到的條紋寬度將 以上均選填 變寬 變窄 或 不變 解析 1 雙縫干涉圖樣是平行且等寬的明暗相間的條紋 A圖正確 答案 1 A 2 變寬變窄 2 2018 北京海淀區(qū)模擬 如圖5甲所示 在 用雙縫干涉測光的波長 實驗中 將實驗儀器按要求安裝在光具座上 并選用縫間距d 0 20mm的雙縫屏 然后 接通電源使光源正常工作 已知像屏與雙縫屏間的距離L 700mm 圖5 1 已知測量頭上主尺的最小刻度是毫米 副尺 游標(biāo)尺 上有20分度 某同學(xué)調(diào)整手輪后 從測量頭的目鏡看去 使分劃板中心刻度線與某條紋A中心對齊 如圖乙所示 此時測量頭上主尺和游標(biāo)尺的示數(shù)如圖丙所示 則此示數(shù)為 mm 接著再轉(zhuǎn)動手輪 使分劃板中心刻度線與某條紋B中心對齊 測得A條紋到B條紋間的距離為8 40mm 利用上述測量結(jié)果 經(jīng)計算可得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長 m 保留2位有效數(shù)字 2 另一同學(xué)按實驗裝置安裝好儀器后 觀察到光的干涉現(xiàn)象很明顯 若他對實驗裝置進行改動后 在像屏上仍能觀察到清晰的條紋 且條紋數(shù)目有所增加 以下改動可能會實現(xiàn)這個效果的是 A 僅將濾光片移至單縫和雙縫之間B 僅將單縫與雙縫間距增大少許C 僅將單縫與雙縫的位置互換D 僅將紅色濾光片換成綠色濾光片 答案 1 0 254 8 10 7 2 D 1 電磁波與機械波的主要區(qū)別 1 電磁波傳播不需要介質(zhì) 機械波傳播需要介質(zhì) 2 電磁波是橫波 機械波可能是橫波 也可能是縱波 電磁波與相對論 2 電磁波譜的特性及應(yīng)用 1 2016 全國卷 34 1 多選 關(guān)于電磁波 下列說法正確的是 A 電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B 周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā) 形成電磁波C 電磁波在真空中自由傳播時 其傳播方向與電場強度 磁感應(yīng)強度均垂直D 利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信 但電磁波不能通過電纜 光纜傳輸E 電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生 若波源的電磁振蕩停止 空間的電磁波隨即消失 解析電磁波在真空中傳播的速度均為光速 與頻率無關(guān) 選項A正確 電磁波是變化的電場和變化的磁場互相激發(fā)得到的 選項B正確 電磁波傳播方向與電場方向 磁場方向均垂直 選項C正確 光是一種電磁波 光可在光導(dǎo)纖維中傳播 選項D錯誤 電磁振蕩停止后 電磁波仍會在介質(zhì)或真空中繼續(xù)傳播 選項E錯誤 答案ABC 2 2017 河南開封定位考試 多選 關(guān)于電磁波譜 下列說法正確的是 A X射線對生命物質(zhì)有較強的作用 過量的X射線輻射會引起生物體的病變B 射線是波長最短的電磁波 它比X射線的頻率還要高C 紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射D 在電磁波譜中 最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是 射線E 在電磁波譜中 無線電波一般可用于通信 解析紫外線比紫光的波長短 更不容易發(fā)生干涉和衍射 選項C錯誤 在電磁波譜中 最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是無線電波 選項D錯誤 答案ABE 3 2018 吉林長春質(zhì)撿 多選 下列說法正確的是 A 相對論與量子力學(xué)否定了經(jīng)典力學(xué)理論B 真空中的光速在任何慣性參考系中都是相同的C 狹義相對論只適用于慣性參考系D 肥皂泡呈現(xiàn)的彩色是光的干涉現(xiàn)象 露珠呈現(xiàn)的彩色是光的色散現(xiàn)象 通過狹縫看太陽光呈現(xiàn)的彩色是光的衍射現(xiàn)象E 光纖通信 全息照相及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理 解析相對論并不否定經(jīng)典力學(xué) 它是在一定條件下的特殊情形 故選項A錯誤 根據(jù)光速不變原理 真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的 故選項B正確 根據(jù)狹義相對論的基本假設(shè)可知 選項C正確 根據(jù)光現(xiàn)象的成因知 選項D正確 全息照相不是利用全反射 而是和光的干涉有關(guān) 選項E錯誤 答案BCD