第十二章 学案58 光的波动性 电磁波 相对论
- 格式:doc
- 大小:324.00 KB
- 文档页数:13
光的波动性和干涉现象光是一种电磁波,它具有波动性。
波动性使光能够传播,而干涉现象则展示了光的波动性的一些特殊特征。
本文将探讨光的波动性以及干涉现象,并解释它们在光学领域中的重要性。
第一部分:光的波动性光的波动性指的是光作为一个波动现象的性质。
光波的特点可以通过它的频率、波长和速度来描述。
频率表示波在单位时间内重复的次数,波长表示波的震动周期,速度表示波传播的速度。
这些特性与其他波动现象类似,例如声波和水波。
1.1 光的频率和波长在电磁波谱中,可见光是一种人眼能够感知的波段。
根据不同的频率和波长,可见光可以分为七种颜色,即红、橙、黄、绿、青、蓝和紫。
这些颜色在光学领域中起着重要的作用,例如,在光谱分析中,通过研究不同颜色的光波,可以确定物质的成分和结构。
1.2 光的传播速度光的传播速度在真空中大约为每秒30万千米,这是一个较快的速度。
根据相对论的原理,光在真空中的速度是一个常数,即光速。
这一特性对于测量时间和空间以及解释星际距离等问题都起着重要的作用。
第二部分:干涉现象干涉是指两个或多个波动系统相互作用和叠加的现象。
在光学领域中,干涉现象是指光波之间发生的相互作用和干涉。
干涉现象表现出明暗相间的条纹和颜色变化,这些现象可以通过光的波动性来解释。
2.1 干涉的类型干涉现象可以分为两种类型:构成干涉和破坏干涉。
构成干涉基于波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇的原理,从而增强了光的强度。
破坏干涉则基于波峰与波谷相遇的原理,从而减弱了光的强度。
2.2 干涉实验干涉现象可以通过干涉实验来观察和研究。
例如,杨氏双缝实验是一个经典的干涉实验。
在该实验中,一束光被一个屏幕阻挡,只留下两个小孔,光通过小孔后形成两束波,再次叠加时产生干涉条纹。
这些条纹展示了光波的干涉特性,并为研究光的波长和频率提供了重要的实验依据。
第三部分:光的波动性与干涉的应用光的波动性和干涉现象在光学领域的应用非常广泛。
3.1 干涉仪器干涉仪器是一类利用干涉现象进行测量和分析的设备。
2020届高考物理光的波动性、电磁波和相对论(含答案)1.在双缝干涉实验中,某同学用黄光作为入射光,为了增大干涉条纹的间距,该同学可以采用的方法有() A.改用红光作为入射光B.改用蓝光作为入射光C.增大双缝到屏的距离D.增大双缝之间的距离答案AC2.下列现象属于光的衍射的是()A.雨后天空出现彩虹B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.海市蜃楼现象D.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹答案B3.如图所示,让太阳光或白炽灯光先后通过偏振片P和Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q可以看到透射光的强度会发生变化,这是光的偏振现象。
这个实验表明()A.光是电磁波B.光是一种横波C.光是一种纵波D.光是概率波答案B4.下列关于电磁波的说法正确的是()A.电磁波只能在真空中传播B.电场随时间变化时一定产生电磁波C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在答案C5.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ACD6.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是()A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度,是利用光的偏振现象B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象答案D7.(1)在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是()A.光的折射现象、色散现象B.光的反射现象、干涉现象C.光的衍射现象、偏振现象D.光的直线传播现象(2)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样,图的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()A.甲、丙B.乙、丙C.甲、丁D.乙、丁(3)如图,激光的波长为5.30×10-7 m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7 m,则在这里出现的应是______(填“明条纹”或“暗条纹”)。
第十二章第4讲光的波动性电磁波相对论一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分.第1~6题只有一项符合题目要求,第7~10题有多项符合题目要求.全部选对的得7分,选对但不全的得4分,有选错的得0分.)1.在杨氏双缝干涉试验中假如()A.用白光作为光,屏上将呈现黑白相间的条纹B.用红光作为光,屏上将呈现红黑相间的条纹C.用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色条纹D.用紫光作为光,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距相等的条纹【解析】用白光作杨氏双缝干涉试验,屏上将呈现彩色条纹,A错;用红光作光,屏上将呈现红色条纹与暗条纹(即黑条纹)相间,B对;红光和紫光频率不同,不能产生干涉条纹,C错;紫光作光,遮住一条狭缝,屏上消灭单缝衍射条纹,即间距不等的条纹,D错.【答案】 B2.关于光的性质,下列说法正确的是()A.光在介质中的速度大于光在真空中的速度B.双缝干涉说明光具有粒子性C.光在同种均匀介质中沿直线传播D.光的偏振现象说明光是纵波【解析】由折射率公式n =cv>1可得选项A错误;干涉、衍射是波所特有的现象,所以选项B错误;由常识得选项C正确;光的偏振现象说明光是横波,故选项D错误.【答案】 C3.下面对增透膜的叙述,不正确的有()A.摄影机的镜头上涂一层增透膜后,可提高成像质量B.增透膜是为了增加光的透射,削减反射C.增透膜的厚度应为入射光在薄膜中波长的1/4D.增透膜的厚度应为入射光在真空中波长的1/4【解析】增透膜的作用是增大透射光,入射光线在前后两个面发生两次反射,光程差为厚度的两倍,当光程差为半波长的奇数倍时两个反射光线叠加振动减弱,所以厚度应为入射光在真空中波长的1/4,D对.【答案】 D4.(2022·广西百所高中联考)如图12-4-15所示a、b为两束不同频率的单色光,以45°的入射角射到玻璃砖的上表面,直线OO′与玻璃砖垂直且与其上表面交于N点,入射点A、B到N点的距离相等,经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的P点,则下列说法正确的是()图12-4-15A.在真空中,a光的传播速度大于b光的传播速度B.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度C.同时增大入射角(入射角始终小于90°),则a光在下表面先发生全反射D.对同一双缝干涉装置,a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽【解析】各种光在真空中的光速相同,选项A错误;依据题图,入射角相同,a光的折射角较大,所以a光的折射率较小,由光在介质中的光速v=cn得,a 光在介质中的光速较大,选项B错误;两束光经玻璃砖后,要平行于入射光方向从下表面射出,不会发生全反射,C错误;a光的折射率较小,波长较长,依据公式Δx=ldλ可知,对同一双缝干涉装置,a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽,选项D正确.【答案】 D5.(2021·四川高考)下列关于电磁波的说法,正确的是()A.电磁波只能在真空中传播B.电场随时间变化时肯定产生电磁波C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波D.麦克斯韦第一次用试验证明白电磁波的存在【解析】电磁波的传播不需要介质,真空、空气以及其他介质都能传播电磁波,选项A错误;依据麦克斯韦电磁场理论可知,均匀变化的电场产生稳定的磁场,只有不均匀变化的电场或不均匀变化的磁场才能产生电磁波,选项B错误;做变速运动的电荷会产生变化的电场,故选项C正确;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹第一次用试验证明白电磁波的存在,选项D错误.【答案】 C6.在单缝衍射试验中,下列说法中正确的是()A.将入射光由绿色换成黄色,衍射条纹间距变窄B.使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄C.换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变窄D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变窄【解析】当光通过单缝发生衍射时,衍射现象明显与否、光屏上条纹宽度及亮度与入射光的波长、缝宽及缝到屏的距离有关.当单缝宽度肯定时,波长越长,衍射现象越明显,条纹间距也越大,即光偏离直线传播的路径越远;当光的波长肯定时,单缝宽度越小,衍射现象越明显,条纹间距越大;光的波长肯定、单缝宽度也肯定时,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距会变宽.【答案】 D7.下面有关光的干涉、衍射现象及光的本性的描述中,正确的是()A.在光的双缝干涉试验中,将入射光由绿光改为紫光,则条纹间隔变宽B.白光经肥皂膜前后表面反射后,反射光发生干涉形成彩色条纹C.有名的泊松亮斑是光的衍射现象D.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性,光电效应说明光具有粒子性;大量光子表现出波动性,少量光子表现出粒子性【解析】光的双缝干涉试验中,条纹间距与波长成正比,所以在光的双缝干涉试验中,将入射光由绿光转变紫光,绿光波长长,则条纹间隔将变窄,选项A错误.选项B是发生薄膜干涉,形成彩色条纹,所以选项B正确.易知选项C 和选项D也是正确的.【答案】BCD8.有关偏振和偏振光的下列说法中正确的是()A.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B.当自然光从空气斜射到玻璃时,折射光和反射光都是偏振光C.光振动沿各个方向均匀分布的光是自然光,光振动沿着特定方向的光是偏振光D.在给玻璃橱窗里的文物拍照时,在照相机镜头前安装一片偏振滤光片的目的是以减弱反射光使文物清楚【解析】标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象,A错误.当自然光从空气斜射到玻璃时,折射光和反射光只有部分是偏振光,B错误.光振动沿各个方向均匀分布的光是自然光,光振动沿着特定方向的光是偏振光,C 正确.在给玻璃橱窗里的文物拍照时,在照相机镜头前安装一片偏振滤光片的目的是以减弱反射光使文物清楚,D正确.【答案】CD9.如图12-4-16所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样.现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时,光的传播路径与方向可能正确的是()图12-4-16【解析】本题考查的是双缝干涉及光的折射问题,a光的条纹间距大,说明a光波长大于b光波长,b光频率高于a光,A选项正确是由于a光折射率应小于b光;B选项错误是出射后应平行于入射光;C和D选项涉及全反射问题,b光折射率大,故b光临界角小于a光;故D选项正确.【答案】AD10.下列有关光现象的说法中正确的是()A.在太阳光照射下,水面上油膜消灭彩色花纹是光的色散现象B.在光的双缝干涉试验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则干涉条纹间距变窄C.光纤通信应用了光的全反射原理D.光的偏振现象说明光是一种横波【解析】太阳光照射下的油膜消灭的彩色花纹是从油膜上下两个表面反射出的光线干涉的结果,不是色散,故A项错误;在双缝干涉试验中,得到的条纹间距Δx =Ldλ,若仅将入射光由绿光改为红光,光的波长λ变大,则条纹间距Δx 变宽,故B项错误;光纤通信是利用全反射传递光信号的,故C项正确;光波是电磁波,是横波,故D项正确.【答案】CD二、非选择题(本大题共2小题,共30分.计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位.)11.(14分)如图12-4-17所示,A、B、C、D代表双缝产生的四种干涉图样,回答下面问题:图12-4-17(1)假如A 图样是红光通过双缝产生的,那么换用紫光得到的图样用________图样表示最合适.(2)假如将B 图样的双缝距离变小,那么得到的图样用________图样表示最合适.(3)假如将A 图样的双缝到屏的距离变小,那么得到的图样用________图样表示最合适.(4)假如将A 图样的装置从空气移入水中,那么得到的干涉图样用________图样表示最合适.【解析】 利用Δx =ld λ公式知,光由红光换成紫光时,λ变小, 相应Δx 也变小,(1)中应选C ;双缝距离d 减小时,Δx 变大,(2)中应选D ;双缝到屏的距离l 变小,得到的图样的Δx 变小,(3)中应选C ;将装置从空气移入水中时,波长λ减小,Δx 也减小,(4)中应选C.【答案】 (1)C (2)D (3)C (4)C12.(16分)用某一单色光做双缝干涉试验时,已知双缝间距离为0.25 mm ,在距离双缝为1.2 m 处的光屏上,测得5条亮纹间的距离为7.5 mm.(1)求这种单色光的波长;(2)若用这种单色光照射到增透膜上,已知增透膜对这种光的折射率为1.3,则增透膜的厚度应取多少?【解析】 (1)依据公式Δx =l d λ,得λ=dl Δx 由题意知Δx =x n -1=7.55-1×10-3 m l =1.2 m ,d =0.25×10-3 m所以λ=dl Δx =0.25×10-3×7.5×10-31.2×4 m =3.9×10-7 m.(2)依据公式n =c v ,c =λf ,v =λ′f 知n =λλ′λ′=λn =3.9×10-71.3 m =3.0×10-7 m故增透膜厚度d =14λ′=7.5×10-8 m. 【答案】 (1)3.9×10-7 m (2)7.5×10-8 m。
医用物理学第十二章光的波动性目录•光的波动性概述•光的干涉现象•光的衍射现象•光的偏振与旋光性•波动光学在医学中的应用•总结与展望PART01光的波动性概述光的波动性质光是一种电磁波光具有电磁波的基本性质,包括电场和磁场的振动以及传播速度等。
光的波动性表现光在传播过程中表现出波动性,如干涉、衍射等现象。
光的波粒二象性光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性。
直线传播反射折射散射光的传播方式光在同种均匀介质中沿直线传播。
光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变的现象。
光在两种介质的分界面上按一定的角度返回原介质的现象。
光通过不均匀介质时,部分光线偏离原来方向的现象。
光的偏振现象偏振光的产生光在传播过程中,只包含特定方向振动的光称为偏振光。
偏振片的原理偏振片只允许特定方向的光通过,其他方向的光被吸收或反射。
偏振光的应用偏振光在光学仪器、摄影、显示技术等领域有广泛应用,如液晶显示器中的偏振片等。
PART02光的干涉现象干涉现象的基本原理光波叠加原理01当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时,其振幅相加,而光强则与振幅的平方成正比。
当光波相位相同时,光强增强;相位相反时,光强减弱。
干涉条件02产生干涉现象的两束光波必须满足一定的条件,包括频率相同、振动方向相同以及存在恒定的相位差。
干涉图样03干涉现象产生的光强分布呈现出明暗相间的条纹,称为干涉图样。
干涉条纹的间距、宽度和对比度等特征取决于光源的波长、干涉装置的结构以及观察条件等因素。
双缝干涉实验及结果分析实验装置双缝干涉实验是经典的波动光学实验之一,其实验装置包括单色光源、双缝装置和屏幕等部分。
实验结果当单色光通过双缝装置后,在屏幕上可以观察到明暗相间的干涉条纹。
通过测量干涉条纹的间距和宽度等参数,可以分析光源的波长、双缝间距以及观察距离等因素对干涉现象的影响。
结果分析双缝干涉实验的结果表明,光具有波动性,且光波在空间中传播时遵循叠加原理。
省沭中高三年级物理学案1309 主备:宋明审校:整理人:班级学号姓名同伴评价老师评价我们的责任:修炼自我,精工学业,同伴互助,追求卓越。
老师寄语:课前预习不可少,自主质疑效果好;课上跟着目标跑,合作探究是法宝;知识网络要织巧,理论清晰又明了;达标训练讲效率,拓展提升很重要;格式合理讲科学,要点全面话要巧。
高效课堂要旨:设疑性引导,高效率自学;生活化导入,总揽式介绍;互动式探究,理论性归纳;针对性表达,网络化小结;拓展式提升,开放性思考。
,所辐射的电磁波中辐射强度最大的在可见光波段;人体的温度,所辐射的电磁波中辐射强度最大的在红外线波段;宇宙空间内的电磁辐射相当于温
,若要对“3K背景辐射”进行观测研究,
省沭中高三年级物理学案1309 主备:宋明审校:整理人:班级学号姓名同伴评价老师评价我们的责任:修炼自我,精工学业,同伴互助,追求卓越。
老师寄语:课前预习不可少,自主质疑效果好;课上跟着目标跑,合作探究是法宝;知识网络要织巧,理论清晰又明了;达标训练讲效率,拓展提升很重要;格式合理讲科学,要点全面话要巧。
高效课堂要旨:设疑性引导,高效率自学;生活化导入,总揽式介绍;互动式探究,理论性归纳;针对性表达,网络化小结;拓展式提升,开放性思考。
光的双重性波动还是粒子光作为一种电磁波,具有双重性质,既可以表现为波动,又可以表现为粒子。
这一独特的性质在量子力学中被称为波粒二象性,是现代物理学中的一个重要概念。
关于光的双重性质,曾引发了许多科学家的争论和思考,也推动了人类对微观世界的探索。
在本文中,我们将探讨光的双重性质,即光到底是波动还是粒子,以及这一现象背后的物理原理和实验现象。
光的波动性最早关于光的理论是波动理论,由欧洲科学家亚里士多德和后来的伽利略、胡克等人提出。
根据波动理论,光是一种传播在空间中的波动,可以通过反射、折射和干涉等现象来解释光的传播和行为。
其中著名的哈耳-杨实验证明了光具有干涉现象,进一步支持了光波动性的观点。
光的粒子性然而,随着物理学的发展,爱因斯坦在20世纪初提出了光量子假说,即光在某些情况下可以看作是由一连串能量固定、数量为整数倍的光子组成的粒子。
这一观点在解释光电效应等实验现象时得到了很好的验证,并奠定了现代量子力学的基础。
著名的幻境双缝实验更进一步证实了光的粒子性质。
波粒二象性随着实验技术和理论研究的不断深入,科学家们逐渐意识到光既具有波动性质,又具有粒子性质,并提出了波粒二象性的概念。
根据量子力学理论,所有微观粒子(如电子、光子等)都具有这种双重性质,在不同实验条件下会呈现出不同的行为。
薛定谔方程等数学工具被用来描述这种奇特的现象。
实验验证近年来,随着实验技术水平的提高,科学家们对光粒子性质进行了更深入的研究和验证。
例如,在冷原子实验中观察到了单个光子的运动轨迹;在量子点材料中通过操纵能级结构实现了单个光子发射和操控;在量子信息领域开展了超导量子比特与微泡共振器相互作用等实验。
这些实验证明了光具有明显的粒子性质。
结论综上所述,在当代物理学领域,人们普遍认为光既具有波动性质,又具有粒子性质。
这种波粒二象性不仅适用于光,也适用于其他微观粒子,在描述微观世界中起着重要作用。
对于光到底是波动还是粒子的问题,并没有简单直接的答案,而是需要通过实验验证和理论推导来揭示其真相。
学案58 光的波动性电磁波相对论一、概念规律题组1.取两块平玻璃板,合在一起用手捏紧,会从玻璃板上看到彩色条纹,这是光的干涉现象,有关这一现象的叙述正确的是()A.这是上下两块玻璃板的上表面反射光干涉的结果B.这是两玻璃板间的空气薄层上下两表面的反射光相干涉的结果C.这是上面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果D.这是下面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果2.两个偏振片紧靠在一起,将它们放在一盏灯的前面以至没有光通过.如果将其中的一片旋转180°,在旋转过程中,将会产生下述的哪一种现象?()A.透过偏振片的光强先增强,然后又减小到零B.透过的光强先增强,然后减小到非零的最小值C.透过的光强在整个过程中都增强D.透过的光强先增强,再减弱,然后又增强3.光的偏振现象说明光是横波.下列现象中不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象更清晰D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹4.下列说法中正确的是()A.相对性原理能简单而自然地解释电磁学的问题B.在真空中,若物体以速度v背离光源运动,则光相对物体的速度为c-vC.在真空中,若光源向着观察者以速度v运动,则光相对于观察者的速度为c+v D.麦克耳孙—莫雷实验得出的结果是:不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的二、思想方法题组5.在杨氏双缝干涉实验中,如果()A.用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间的条纹B.用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的条纹C.用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色条纹D.用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距不等的条纹6.关于电磁波谱,下列说法中正确的是()A.电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B.红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的C.伦琴射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的D.红外线的显著作用是热作用,温度较低的物体不能辐射红外线一、光的干涉1.双缝干涉现象中明暗条纹产生的条件及分布规律(1)相干光源的两列光波到达某点的路程差等于波长的整数倍时,该处光相互加强,出现亮条纹;当到达某点的路程差为半波长的奇数倍时,该处光互相减弱,出现暗条纹.双缝干涉中央条纹为明条纹.(2)双缝干涉是等间距的,相邻明条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正比(装置已确定的情况下).利用双缝干涉实验可测量光波的波长.2.薄膜干涉的应用干涉法检查平面如图1所示,两板之间形成一楔形空气膜,用单色光从上向下照射,如果被检平面是平整光滑的,我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹;若平面不平整,则干涉条纹发生弯曲.图1【例1】两个狭缝相距0.3 mm,位于离屏50 cm处,现用波长为600 nm的光照射双缝.则:(1)两条相邻暗条纹间的距离是多少?(2)若将整个装置放于水中,那么两条相邻暗条纹间的距离是多少?(n 水=43)[规范思维][针对训练1] (2010·江苏·12B(2))如图2所示,图2在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7 m ,屏上P 点距双缝S 1和S 2的路程差为7.95×10-7 m ,则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为 6.30×10-7 m 的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将________(选填“变宽”、“变窄”或“不变”).二、光的衍射和偏振1.衍射条纹产生的实质是光波发生干涉的结果,即相干波叠加的结果.当光源发出的光照射到小孔或障碍物时,小孔处或障碍物的边缘可看成许多点光源,这些点光源是相干光源,发出的光相干涉,形成明暗相间的条纹.2.光的偏振(1)除了从光源直接发出的光外,日常生活中遇到的光大都是偏振光.(2)偏振光的理论意义及应用①理论意义:光的干涉和衍射现象充分说明了光是波,但不能确定光波是横波还是纵波.光的偏振现象说明光波是横波.②应用:照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等.【例2】图3抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细,如图3所示,激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同.观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化,下列叙述中正确的是()A.这里应用的是光的衍射现象B.这里应用的是光的干涉现象C.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细[规范思维]【例3】(2009·福建·13)光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是()A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象[针对训练2](1)肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是____________现象;露珠在太阳光照射下呈现的彩色是____________现象;通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是____________现象.(2)凡是波都具有衍射现象,而把光看作直线传播的条件是________.要使光产生明显的衍射,条件是__________________________________________________________ ________________________________________________________________________.(3)当狭缝的宽度很小并保持一定时,用红光和紫光照射狭缝,看到的衍射条纹的主要区别是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(4)如图4所示,让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q,可以看到透射光的强度会发生变化,这是光的偏振现象,这个实验表明____.图4三、电磁场和电磁波1.麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论2.电磁波(1)产生:变化的电场和变化的磁场总是交替产生,由发生区域向周围空间传播开去,就形成电磁波.(2)特点:①电磁波是横波,电场强度E和磁感应强度B的方向都与传播方向垂直.②电磁波传播时不需要任何介质,在真空中传播的速度最大,c=3×108m/s.③电磁波本身是一种物质,它具有能量.④具有波的特征,能产生反射、折射、衍射、干涉等现象.3.电磁波谱(1)不同的电磁波,由于频率和波长的不同,因而表现出不同的特性.波长较长的无线电波和红外线,很容易发生干涉、衍射现象,而对于波长较短的紫外线、X射线、γ射线,不容易观察到它们的干涉、衍射现象.(2)在电磁波谱中,能引起视觉的可见光是频率范围很窄的一段电磁波.【例4】(2010·天津理综·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【例5】(2009·四川理综·14)关于电磁波,下列说法正确的是()A.雷达是用X光来测定物体位置的设备B.使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调C.用红外线照射时,大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D.变化的电场可以产生变化的磁场四、相对论相对论问题重点掌握狭义相对论的两个基本假设、相对论质量公式、相对论质能方程.【例6】(2009·江苏·12B(1))如图5所示,强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮,壮壮的飞行速度为0.5c,强强向壮壮发出一束光进行联络,则壮壮观测到该光束的传播速度为________.(填写选项前的字母)图5A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.1.0c【基础演练】1.下列现象中能证明光是横波的是()A.光的色散B.光的干涉C.光的衍射D.光的偏振2.(2009·天津理综·2)下列关于电磁波的说法正确的是()A.电磁波必须依赖介质传播B.电磁波可以发生衍射现象C.电磁波不会发生偏振现象D.电磁波无法携带信息传播3.(2010·北京理综·13)属于狭义相对论基本假设的是:在不同的惯性系中()A.真空中光速不变B.时间间隔具有相对性C.物体的质量不变D.物体的能量与质量成正比4.在观察光的衍射的实验中,分别观察到如图6(a)、(b)所示的清晰的明暗相间的图样,图中黑线为暗纹.那么障碍物应是()图6A.(b)图对应的是很小的中间有小圆孔的不透明圆板B.(a)图对应的是很大的不透明圆板C.(b)图对应的是很大的中间有大圆孔的不透明挡板D.(a)图对应的是很大的中间有小圆孔的不透明挡板5.图7(2011·北京·14)如图7所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S 时,在光屏P 上观察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以( )A .增大S 1与S 2的间距B .减小双缝屏到光屏的距离C .将绿光换为红光D .将绿光换为紫光6.(2010·上海·7)电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等,按波长由长到短的排列顺序是( )A .无线电波、红外线、紫外线、γ射线B .红外线、无线电波、γ射线、紫外线C .γ射线、红外线、紫外线、无线电波D .紫外线、无线电波、γ射线、红外线7.市场上有种灯具俗称“冷光灯”,用它照射物品时,能使被照射物品处灯光产生的热效应大大降低,从而广泛应用于博物馆、商店等处.这种灯降低热效应的原理之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面镀上一层薄膜(例如氟化镁),这种膜能消除不镀膜时从玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线.用λ表示此红外线在膜中的波长,则所镀膜的厚度最小应为( )A.λ8B.λ4C.λ2D .λ8.(2011·天津·6)甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样,设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx ,若Δx 甲>Δx 乙,则下列说法正确的是( )A .甲光能发生偏振现象,乙光则不能发生B .真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C .甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D .在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光9.在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P 和Q.在Q 的后边放上光屏,以下说法正确的是( )A .Q 不动,旋转偏振片P ,屏上光的亮度不变B .Q 不动,旋转偏振片P ,屏上光的亮度时强时弱C .P 不动,旋转偏振片Q ,屏上光的亮度不变D .P 不动,旋转偏振片Q ,屏上光的亮度时强时弱【能力提升】10.(2008·海南·18(1))设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k 倍.则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍,粒子运动速度是光速的________倍.图811.如图8所示,在双缝干涉实验中,S 1和S 2为双缝,P 是光屏上的一点,已知P 点到S1、S2距离之差为2.1×10-6 m,分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验,问P点是亮条纹还是暗条纹?(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7 m.(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10-7m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°.12.雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备.目前雷达发射的电磁波的频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内.(1)下列关于雷达的说法中正确的是()A.真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C.测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标间的距离D.波长越短的电磁波,反射性能越强图9(2)设雷达向远处发射无线电波.每次发射的时间是1 μs,两次发射的时间间隔为100 μs.显示器上呈现出的尖形波如图9所示.已知图中ab=bc,则障碍物与雷达之间的距离是多大?学案58光的波动性电磁波相对论【课前双基回扣】1.B[形成干涉条纹是有一定条件的,即两列相干光的光程差需要连续变化,Δx=kλ时,形成暗条纹,当入射光是白光时,就会形成彩色条时,形成明条纹,当Δx=(2k+1)λ2纹,对平板玻璃来说,每一块平板玻璃上下表面都是平行的,故不具备产生干涉条纹的条件,而中间的空气膜,则可能具备这一条件,故应选B.]2.A[起偏器和检偏器的偏振方向垂直时,没有光通过;偏振方向平行时,光强达到最大.当其中一个偏振片转动180°的过程中,两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直,所以通过的光强先增强,然后又减小到零.]3.D[由光的偏振现象的知识可知A、B、C均反映了光的偏振特性,只有D选项是利用手指间的狭缝去观察光的衍射现象,故选D.]4.D5.BD[白光作为光源,屏上将呈现彩色条纹,A错;B为红光的双缝干涉,图样为红黑相间,故B正确;红光和紫光频率不同,不能产生干涉图样,C错;遮住一条狭缝时,紫光将发生单缝衍射,形成衍射图样,D正确.]6.AB[波长越长的无线电波波动性越显著,干涉、衍射现象易发生;从电磁波产生的机理可知γ射线是原子核受激发后产生的;不论物体温度高低如何都能辐射红外线,物体的温度越高,它辐射的红外线越强.]思维提升1.双缝干涉中条纹间距公式为Δx=ldλ.知道明暗条纹产生的条件.薄膜干涉现象是利用薄膜前后两个面反射的光相遇而成,图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度相同.2.只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小或者跟光的波长相差不多的条件下,才能发生明显的衍射现象.3.光的偏振证明光是横波.自然光通过偏振片后,就得到了偏振光.4.(1)变化电场在周围空间产生磁场,变化磁场在周围空间产生电场,变化的电场和磁场成为一个完整的整体,这就是电磁场.(2)电磁波是横波.在空间传播不需要介质.5.电磁波谱中各种波产生的机理不同.特性不同,有不同的应用.【核心考点突破】例1 (1)1 mm(2)0.75 mm解析(1)Δx=ld λ=50×10-20.3×10-3×600×10-9 m=10-3 m=1 mm(2)如把整个装置放入水中,则在水中光的波长为:λ′=λn水=450 nm=4.50×10-7 m,相邻暗条纹间距为:Δx′=ld λ′=50×10-20.3×10-3×4.50×10-7 m=0.75×10-3 m=0.75 mm.[规范思维]在应用公式Δx=laλ解题时,要注意同一色光在不同介质中的波长不同.例2 AD[由于是激光束过细丝,通过障碍物所以为光的衍射现象,当抽制的丝细了的时候,丝的直径较接近激光的波长,条纹间距就越大,A、D对.][规范思维]解决本题的关键是弄清楚这是利用了光的干涉现象还是利用了光的衍射现象.要牢记光发生明显衍射的条件:孔径或障碍物的尺寸比光的波长小或者跟光的波长差不多时,即障碍物或孔径越小,衍射越明显.例3 D[用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的薄膜干涉现象,A错;用三棱镜观察白光看到彩色图样是利用了光的折射形成的色散现象,B错;在光导纤维束中传送图像是利用了光的全反射现象,C错;光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,D正确.]例4 A[均匀变化的磁场在空间产生恒定的电场,故选项A正确;电磁波在介质中的传播速度v=cn,故选项B错误;只有周期性变化的电场和磁场才能产生电磁波,故选项C 错误;电磁波在同种均匀介质中才能沿直线传播,故选项D错误.]例5 D[雷达是用微波测定物体的位置,A错;使电磁波随种信号而改变的技术叫调制,B错;使钞票上的荧光物质发出可见光的是紫外线,C错;根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场可以产生变化的磁场,D正确.]例6 D[光速相对任何参考系不变,故D正确.][针对训练]1.暗条纹变宽解析由于路程Δs=7.95×10-7m=1.5λ,所以将出现暗条纹,由Δx=ldλ可知,由于波长变大,故条纹间距变宽.2.见解析解析(1)肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象;露珠呈现的彩色是光的色散;通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象.(2)障碍物或孔的尺寸比波长大得多时,可把光看作沿直线传播;障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时,可产生明显的衍射现象.(3)红光的中央亮纹宽,红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远.(4)这个实验说明了光是一种横波.思想方法总结1.(1)光的折射、光的干涉、光的衍射现象都能使太阳光呈现彩色条纹,但产生的原理和彩色条件的形状都有区别,要注意加以识别.(2)太阳光或白炽灯发出的光是自然光,通过一个偏振片后变为偏振光,另一个偏振片转动时,光屏上透射光的强度就发生了变化.2.(1)电磁波是一种波,因此它具有波的一切特性:干涉、衍射、折射等,同时又具有它自己的特点,如传播不需要介质,因为它是电磁场交替激发向外传播的过程,电磁场本身就是物质.(2)知道各种电磁波的产生机理、特性、应用,是解决此题的关键.本章本节的很多知识点同学们务必强化识记,同时也应注重理解.【课时效果检测】 1.D2.B [电磁波不依赖介质在真空中也可传播;电磁波具有波的特性,可以发生衍射、干涉等现象;电磁波是横波,能发生偏振现象;电磁波能携带信息传播.综上所述,只有B 项正确.]3.A [狭义相对论的基本假设有:(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.综上所述,只有A 项正确.]4.D5.C [在双缝干涉实验中,相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离Δx =Ld λ,要想增大条纹间距可以减小两缝间距d ,或者增大双缝屏到光屏的距离L ,或者换用波长更长的光做实验.由此可知,选项C 正确,选项A 、B 、D 错误.]6.A [在电磁波家族中,按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线等,所以A 项对.]7.B [根据薄膜干涉原理,如果镀膜的厚度为红外线在薄膜介质中波长的14时,红外线在薄膜的两个表面上反射的光刚好相抵消,从而大大减小了红外线反射光的强度.]8.BD [由Δx =Lλd 得同一双缝干涉装置,Δx 越大则λ越大,B 对;光的偏振与波长无关,A 错;由E =hcλ知,λ越大,E 越小,C 错;由光的折射率随波长增大而减小和v =c/n知,D 对.]9.BD [P 是起偏器,它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光,偏振光的振动方向与P 的透振方向一致,所以当Q 与P 的透振方向平行时,通过Q 的光强最大;当Q 与P 的透振方向垂直时,通过Q 的光强最小,即无论旋转P 或Q ,屏上的光强都是时强时弱,故B 、D 正确.]10.kk 2-1k解析 由E =mc 2得E E 0=mm 0,即m =k·m 0由m =m 01-⎝⎛⎭⎫v c 2得m m 0=11-⎝⎛⎭⎫v c 2=k ,得v =k 2-1k c. 11.(1)暗条纹 (2)亮条纹解析 (1)设A 光在空气中波长为λ1,在介质中波长为λ1′,由n =λ1λ1′,得λ1=nλ1′=1.5×4×10-7 m =6×10-7 m根据路程差Δr =2.1×10-6 m 所以N 1=Δr λ1=2.1×10-66×10-7=3.5由此可知,从S 1和S 2到P 点的路程差Δr 是波长λ1的3.5倍,所以P 点为暗条纹. (2)根据临界角与折射率的关系sin C =1n ′得n ′=1sin 37°=53 由此可知,B 光在空气中波长λ2为:λ2=n ′λ介=53×3.15×10-7 m =5.25×10-7 m 由路程差Δs 和波长λ的关系N 2=Δr λ2=2.1×10-65.25×10-7=4 可见,用B 光作光源,P 点为亮条纹.12.(1)ACD (2)7.5×103 m解析 (1)根据λ=c/f ,在200 MHz 至1 000 MHz 的频率范围内电磁波的波长范围在0.3 m 至1.5 m 之间,故A 正确;根据电磁场理论,变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,故B 错误;雷达是利用电磁波的反射原理,C 正确;电磁波波长越短,越不易发生衍射,反射性能越好,D 正确.(2)由ab 等于bc 可知电磁波从发射到返回所用时间为50 μs.设雷达与障碍物之间的距离为x.电磁波往返的时间为t =50 μs ,由2x =ct 得x =ct/2=3×108×50×10-6×12m =7.5×103 m.易错点评1.在第7题中,由于对增透膜或增反膜的原理不明,造成判断失误.2.在第12题的第2问中,应注意看清题图,理解好题意.电磁波从发射到返回用时为50 μs ,而不是100 μs.。
光的波动理论与解释光是一种电磁波,它的传播既可以用粒子模型来解释,也可以用波动模型来解释。
其中,光的波动理论是广泛被接受的解释光现象的模型。
本文将围绕光的波动理论展开讨论,并对其解释光的性质和现象进行探究。
一、光的波动理论光的波动理论是指,光是一种电磁波,具有波动性质。
这个理论最早被英国科学家哈耳斯特(Thomas Young)和法拉第(Michael Faraday)提出,并得到著名物理学家麦克斯韦(James Clerk Maxwell)的进一步发展。
按照光的波动理论,光波是通过电场和磁场的相互作用而产生的。
光波传播的速度是光速,即299,792,458米每秒。
光波的能量与频率密切相关,能量越高,频率越大。
光波根据频率的大小被分为不同的波长,包括可见光、红外线、紫外线等。
二、波动理论的实验证据为了验证光的波动理论,科学家们进行了一系列的实验证明:1. 杨氏双缝干涉实验:英国科学家杨氏利用双缝干涉实验证明了光的干涉性质,即光波的相长和相消干涉现象。
这一实验被认为是关于光波行为的里程碑之一。
2. 麦克尔逊干涉仪实验:美国物理学家阿尔伯特·麦克尔逊利用干涉仪实验证明了光的波动性质,并通过实验确定了光的速度。
该实验为后来爱因斯坦提出的相对论奠定了基础。
3. 波长测量实验:科学家们通过测量光波的波长,成功地计算出光的频率,并验证了光波的存在和性质。
三、光的波动解释光现象的重要性光的波动理论对于解释各种光现象具有重要意义。
以下是几个光现象的波动解释:1. 光的反射:根据光的波动理论,当光波遇到界面时,部分光波会被反射回来,形成反射现象。
这一理论被广泛应用于镜子、水面反射等实际应用中。
2. 光的折射:光的波动解释了光在介质中的折射现象。
当光通过不同介质界面时,由于介质的密度不同,光的速度会发生变化,从而产生折射现象。
3. 光的干涉:光的干涉现象可以被波动理论解释。
当两条光波相遇时,它们会发生干涉,形成明暗的条纹。
人教版新课标高中物理全部目录人教版新课标高中物理全部目录如下:第一部分运动的描述第一章运动的基本概念第二章平抛运动第三章匀变速直线运动第四章匀加速直线运动第二部分力学第五章牛顿运动定律第六章力的合成与分解第七章物体的平衡第八章力的作用与受力分析第九章力和加速度的关系第十章万有引力和地球引力第三部分力学的应用第十一章动能和动能定理第十二章弹性碰撞第十三章质点系的动量与碰撞第十四章机械能守恒定律第十五章平面运动第四部分热学第十六章完全理想气体状态方程与分子运动论第十七章功、功率和机械效率第十八章热力学第一定律和第二定律第十九章传热第二十章理想气体的热力学过程第五部分光学第二十一章光的反射和折射第二十二章光的波动性第二十三章光的波动模型第二十四章光的几何光学第六部分声学第二十五章声波的特性第二十六章机械振动和机械波第二十七章声音的感受第七部分电学第二十八章电荷、电场和电势第二十九章电容与电容器第三十章电流和电阻第三十一章欧姆定律和电功率第三十二章串联和并联的电阻第三十三章电流的磁效应第三十四章电磁感应第三十五章电磁振荡和电磁波第八部分电磁学与近代物理第三十六章光电效应和康普顿效应第三十七章相对论物理第三十八章原子物理第三十九章核物理本教材由中国人民教育出版社编写,共分为八个部分,涵盖了高中物理的各个方面。
第一部分是运动的描述,主要介绍了运动的基本概念、平抛运动、匀变速直线运动和匀加速直线运动。
第二部分是力学,包括牛顿运动定律、力的合成与分解、物体的平衡、力的作用与受力分析、力和加速度的关系以及万有引力和地球引力的研究。
第三部分是力学的应用,主要讲解了动能和动能定理、弹性碰撞、质点系的动量与碰撞、机械能守恒定律和平面运动等内容。
第四部分是热学,包括完全理想气体状态方程与分子运动论、功、功率和机械效率、热力学第一定律和第二定律、传热、理想气体的热力学过程等知识。
第五部分是光学,主要涉及光的反射和折射、光的波动性、光的波动模型、光的几何光学等内容。
光的波动性电磁波相对论简介一.考点整理基本概念1.光的干涉和衍射内容干涉衍射现象在光重叠区域出现加强或减弱现象光障碍物偏离直线传播的现象产生条件两束光频率、相位差恒定障碍物或孔尺寸与波长差不多或小得多典型实验杨氏双缝干涉实验单缝衍射、圆孔衍射、不透明圆盘衍射图样特点不同点条纹宽度条纹宽度条纹宽度不等,最宽条纹间距各相邻条纹间距各相邻条纹间距不等亮度情况清晰条纹,亮度基本中央条纹,两边相同点干涉、衍射都是波特有的现象;干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.薄膜干涉:①相干光来自于薄膜的前、后表面(或上、下表面)反射回来的两列光;②薄膜干涉的应用:增透膜;检查工件的平整度,如图所示.3.自然光和偏振光自然光(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偏振片后的光光的振动方向在于光的传播方向的平面内,光振动沿任意方向,且沿各个方向光振动的强度在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿特定方向4.激光的特点及应用:⑴激光的好、好,可以精确测距.⑵激光的单色性好、相干性好,可以像无线电波一样进行调制,用来传递信息;还可以用来全息照相.⑶激光的亮度高,可以利用激光切割、焊接,医学上用激光做“光刀”来切开皮肤;进行激光核聚变.5.麦克斯韦电磁场理论:的磁场能够在周围空间产生电场,的电场能够在周围空间产生磁场.6.电磁场:变化电场在周围空间产生磁场,变化磁场在周围空间产生电场,变化的电场和磁场总是相互联系成为一个完整的整体,这就是电磁场.7.电磁波:电磁场在空间由近及远的传播,形成电磁波.电磁波的传播不需要介质,可在真空中传播,在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速).不同频率的电磁波,在同一介质中传播,其速度是不同的,频率越高,波速越小.v = λf,f是电磁波的频率.8.电磁波谱:电磁波谱特性应用真空中波长/m 频率/Hz 递变规律无线电波波动性强,易发生衍射无线电技术>10-3<3×1011波长减小频率增大红外线热效应红外线遥感10-3~10-71011~1015可见光引起视觉照明、摄影10-71015紫外线化学效应、荧光效应、能杀菌医用消毒、防伪10-7~10-91015~1017X射线贯穿性强检查、医用透视10-8~10-111016~1019γ射线贯穿本领最强工业探伤、医用治疗<10-11>10199.狭义相对论:⑴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.⑵狭义相对论时空观与经典时空观:经典时空观认为空间和时间是脱离物质而存在的,是绝对的,空间与时间之间是没有联系的,而相对论认为空间和时间与物质有关.经典时空观是相对论在低速运动时的特例.⑶“同时”的相对性:在经典物理学上,如果两个事件在一个参考系中认为是同时的,在另一个参考系中一定也是同时的,而根据爱因斯坦的两个假设,同时是的.⑷长度的相对性:经典物理学认为,一条杆的长度不会因为观察者与杆做相对运动而不同.如果与杆相对静止的人认为杆长l0,与杆相对运动的人认为杆长是l,则两者之间关系为l= _______,一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度.⑸相对论质能关系:爱因斯坦质能方程E = .二.思考与练习思维启动1.如图是双缝干涉实验装置的示意图,S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏.用绿光从左边照射单缝S 时,可在光屏P上观察到干涉条纹.下列说法正确的是()A.减小双缝间的距离,干涉条纹间的距离减小B.增大双缝到屏的距离,干涉条纹间的距离增大C.将绿光换为红光,干涉条纹间的距离减小D.将绿光换为紫光,干涉条纹间的距离增大2.激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛.下面关于激光的叙述正确的是()A.激光是纵波 B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同C.两束频率不同的激光能产生干涉现象 D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离3.下列关于电磁波的说法正确的是()A.电磁波必须依赖介质传播 B.电磁波可以发生衍射现象C.电磁波不会发生偏振现象 D.电磁波无法携带信息传播4.属于狭义相对论基本假设的是:在不同的惯性系中()A.真空中光速不变 B.时间间隔具有相对性C.物体的质量不变 D.物体的能量与质量成正比三.考点分类探讨典型问题〖考点1〗光的干涉现象【例1】如图所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7 m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7 m.则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为6.30×10-7 m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将________(选填“变宽”、变窄或“不变”)【变式跟踪1】如图所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10-6 m,分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验,问P点是亮条纹还是暗条纹?⑴已知A光在折射率为n = 1.5的介质中波长为4×10-7m;⑵已知B光在某种介质中波长为3.15×10-7m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°;⑶若让A光照射S1,B光照射S2,试分析光屏上能观察到的现象〖考点2〗光的偏振和衍射【例2】如图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片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【变式跟踪2】在单缝衍射实验中,下列说法正确的是 ( )A .其他条件不变,将入射光由黄色换成绿色,衍射条纹间距变窄B .其他条件不变,使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄C .其他条件不变,换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽D .其他条件不变,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽 〖考点3〗电磁场和电磁波【例3】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【变式跟踪3】关于电磁波,下列说法正确的是 ( )A .雷达是用X 光来测定物体位置的设备B .使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调C .用红外线照射时,大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D .均匀变化的电场可以产生恒定的磁场 〖考点4〗狭义相对论的简单应用【例4】如图所示,强强乘坐速度为0.9 c (c 为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮,壮壮的飞行速度为0.5c ,强强向壮壮发出一束光进行联络,则壮壮观测到该光束的传播速度为________(填写选项前的字母) A .0.4c B .0.5c C .0.9c D .1.0c【变式跟踪4】 在狭义相对论中,下列说法中哪些是正确的 ( )① 一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速;② 质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变;③ 惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时,会看到这个时钟比与他相对静止的时钟走得慢些.A .①③是正确的B .①②是正确的C .①②③是正确的D .②③是正确的 四.考题再练 高考试题1.【2013·上海】某半导体激光器发射波长为1.5×10-6m ,功率为5.0×10-3W 的连续激光.已知可见光波长的数量级为10-7m ,普朗克常量h = 6.63×10-34J·s,该激光器发出的 ( )A .是紫外线B .是红外线C .光子能量约为1.3×10-18JD .光子数约为每秒3.8×1016个 【预测1】电磁波与机械波相比较有 ( )A .电磁波传播不需要介质,机械波传播需要介质B .电磁波在任何介质中的传播速率都相同,机械波在同一介质中的传播速率相同C .电磁波与机械波都不能产生干涉现象D .电磁波与机械波都能产生衍射现象 2.【2013·江苏】如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们的______也相等A .速度B .动能C .动量D .总能量【预测2】光的偏振现象说明光是横波.下列现象中不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象更清晰D .通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹 五.课堂演练 自我提升1.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图(a )是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐),图(b )是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转,观察到的现象是 ( ) A .当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30° B .当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90° C .当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30° D .干涉条纹保持原来状态不变2.电磁波与声波比较 ( ) A .电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质 B .由空气进入水中时,电磁波速度变小,声波速度变大 C .由空气进入水中时,电磁波波长变小,声波波长变大D .电磁波和声波在介质中的传播速度,都是由介质决定,与频率无关3.双缝干涉实验装置如图所示,绿光通过单缝S 后、投射到具有双缝的挡板上,双缝S 1和S 2与单缝的距离相等,光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹,屏上O 点距双缝S 1和S 2的距离相等,P 点是距O 点最近的第一条亮条纹.如果将入射的单色光换成红光或蓝光,讨论屏上O 点及其上方的干涉条纹的情况是 ( ) A .O 点是红光的暗条纹 B .O 点不是蓝光的亮条纹C .红光的第一条亮条纹在P 点的上方D .蓝光的第一条亮条纹在P 点的上方4.如图所示,沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A 、B 和C .假想有一列车沿AC 方向以接近光速行驶,当铁塔B 发出一个闪光,列车上的观测者测得A 、C 两铁塔被照亮的顺序是 ( ) A .同时被照亮 B .A 先被照亮 C .C 先被照亮 D .无法判断5.如图所示,A 、B 两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样,其中图A 是光的________(选填“干涉”或“衍射”)图样.由此可以判断出图A 所对应的圆孔的孔径________(选填“大于”或“小于”)图B 所对应的圆孔的孔径.6.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,实验装置如图所示.⑴ 下列说法哪一个是错误的________ A .调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝B .测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C .为了减少测量误差,可用测微目镜测出n 条亮纹间的距离a ,求出相邻两条亮纹间距Δx =a /(n –1)⑵ 测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图,其示数为________mm. 7.⑴列举下列三种电磁波的一种应用:红外线_______________________________________________________ 紫外线_______________________________________________________ X 射线_______________________________________________________⑵ 某居住地A 位于某山脉的一边,山脉的另一边P处建有一无线电波发射站,如图所示.该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 MHz的微波,已知无线电波在空气中的传播速度都为3×108m/s ,请回答. ① 发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A 处的?② 若两种波的接收效果不同,请说明哪一种波的接收效果更好?为什么? 参考答案:一.考点整理 基本概念1.绕过 相同 相等 中央 相等 相等 最亮 变暗 2.反射3.垂直 相同 4.平行度 方向性 5.变化 变化9.相同 相同 运动状态 相对性 20)(1cv l 小 mc 2二.思考与练习 思维启动 1.B ;由双缝干涉条纹间距公式Δx = (L /d )λ可知,减小双缝间的距离d ,干涉条纹间的距离Δx 增大,A 错误;增大双缝到屏的距离L ,干涉条纹间的距离增大,B 正确;将绿光换为红光,入射光的波长增大,干涉条纹间的距离应增大,C 错误;将绿光换为紫光,入射光的波长变短,干涉条纹间的距离应减小,D 错误.2.D ;电磁波是横波,A 项错;光在不同介质中传播速度不同,波长也不同,B 项错;相干光的条件是频率相同,C 项错,D 项正确.3.B ;根据电磁波的产生机理及传播特性可知,电磁波的传播不需要介质,选项A 错误;干涉、衍射是所有波都具有的共同特性,选项B 正确;由于电磁波是横波,故能发生偏振现象,选项C 错误;电磁波能够携带图象、声音等信息进行传播,选项D 错误. 4.A三.考点分类探讨 典型问题 例1答案:暗条纹 变宽解析:因为 7.95×10-7/5.30×10-7= 1.5,即半波长的奇数倍,所以出现暗条纹.根据条纹间距公式 Δx = (L /d )λ,当单色光的波长变长时,条纹间距变宽. 变式1 答案:⑴ 暗条纹 ⑵ 亮条纹 ⑶ 见解析解析:⑴ 设A 光在空气中波长为λ1,在介质中波长为λ2,由n = λ1/λ2,得λ1 = n λ2 = 1.5×4×10-7m = 6×10-7m ,根据路程差Δr = 2.1×10-6m ,所以N 1 = Δr /λ1 = 3.5,由此可知,从S 1和S 2到P 点的路程差是波长λ1的3.5倍,所以P 点为暗条纹.⑵ 根据临界角与折射率的关系sin C = 1/n 得n = 1/sin 37° = 5/3,由此可知,B 光在空气中波长λ3为:λ3 = n λ介 = 5.25×10-7m ,由路程差Δr 和波长λ的关系N 2 =Δr /λ3 = 4,可见,用B 光做光源,P 点为亮条纹.⑶ 若让A 光和B 光分别照射S 1和S 2,这时既不能发生干涉,也不发生衍射,此时在光屏上只能观察到亮光.例2 C ;白炽灯光包含各方向的光,且各个方向的光强度相等,所以旋转偏振片P 时各方向透射光强度相同,故A 点光的强度不变;白炽灯光经偏振片P 后为偏振光,当Q 旋转时,只有与P 的偏振方向一致时才有光透过Q ,因此B 点的光强有变化,选项C 正确. 变式2 ACD ;当单缝宽度一定时,波长越长,衍射现象越明显,条纹间距也越大,黄光波长大于绿光波长,所以条纹间距变窄,A 、C 正确;当光的波长一定时,单缝宽度越小,衍射现象越明显,衍射条纹间距也会变宽,B 错误;当光的波长一定,单缝宽度也一定时,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距也会变宽,D 正确.例3 A ;变化的磁场就能产生电场,A 正确.若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波,C 错.光也是电磁波,在真空和介质中传播的速度不同,可判断B 错.D 选项中没强调是“均匀”介质,若介质密度不均匀会发生折射,故D 错.变式3 D ;雷达是利用微波来定位的,A 项错误;使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制,B 项错误;钞票是利用紫外线的荧光作用,C 项错误;均匀变化的电场可以产生恒定的磁场,D 项正确. 例4 D ;根据光速不变原理可知:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,故D 正确. 变式4 C ;由爱因斯坦狭义相对论可知,①②③说法均对,故正确答案为C . 四.考题再练 高考试题 1.BD 预测1 AD ;电磁波传播不需要介质,且在不同介质中,传播速度不同,即v = c /n ;故A 正确、B 错误;电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象,故C 错、D 正确. 2.C预测2 D ;由光的偏振现象的知识可知A 、B 、C 均反映了光的偏振特性,只有D 选项是利用手指间的狭缝去观察光的衍射现象,故选D . 五.课堂演练 自我提升1.D ;金属丝圈的转动,改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状,由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关,仍然是水平的干涉条纹,A 、B 、C 错误,D 正确.2.ABC ;可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析,选项A 、B 均与事实相符,所以A 、B 项正确;根据λ = v /f ,电磁波速度变小,频率不变,波长变小;声波速度变大,频率不变,波长变大,所以选项C 正确;电磁波在介质中的速度与介质有关,也与频率有关,所以选项D 错误.3.C ;O 点处光程差为零,对于任何光都是振动加强点,均匀亮条纹,故A 、B 错;红光的波长较长,蓝光的波长较短,根据Δx = (l /d )λ可知,C 正确.4. C ;因列车沿AC 方向接近光速行驶,根据“同时”的相对性,即前边的事件先发生,后边的事件后发生可知C 先被照亮,C 对. 5.答案:衍射 小于解析:A 中出现明暗相间的条纹,B 中出现圆形亮斑.只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时,才能发生明显的衍射现象.图A 是光的衍射图样,由于光波波长很短,约在10-7m 数量级上,所以图A 对应的圆孔的孔径比图B 所对应的圆孔的孔径小.图B 的形成可以用光的直线传播解释.6.答案:⑴ A ⑵ 1.970 mm解析:⑴ 放上单缝和双缝后,由于发生干涉现象没法调节光源的高度,故A 项错误. ⑵ 按读数规则,读出示数为:1.5 mm + 47.0×0.01 mm = 1.970 mm.7.⑴ 红外线主要是热作用,如红外线烤箱;紫外线有荧光和杀菌作用,如验钞机,消毒;X 射线主要是穿透作用,如X 射线透视.⑵ ① 无线电波绕过山脉到达A 处,发生了衍射现象.② 频率为400 kHz 的中波接收效果更好,因为它的波长长,衍射现象更明显.。
光的波动性1.光的干涉(1)产生条件:两列光的频率相同,振动方向相同,且具有恒定的相位差,才能产生稳定的干涉图样。
(2)相干光源的获得:将同一列光波分解为两列光波,可以获得相干光源,双缝干涉和薄膜干涉都是用此方法获得相干光源。
(3)两种典型的干涉:图12-4-1①杨氏双缝干涉(原理如图12-4-1所示)明、暗条纹的条件:a.单色光:形成明暗相间的条纹,中央为明条纹。
ⅰ.光的路程差r2-r1=kλ(k=0,1,2…),光屏上出现明条纹。
ⅱ.光的路程差r2-r1=(2k+1)λ2(k=0,1,2…),光屏上出现暗条纹。
b.白光:光屏上出现彩色条纹,且中央亮条纹是白色(填写颜色)。
条纹间距公式:Δx=ldλ。
②薄膜干涉相干光:光照射到透明薄膜上,从薄膜的两个表面反射的两列光波。
图样特点:同双缝干涉,同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度相等。
应用:增透膜,利用光的干涉检查平整度。
2.光的衍射(1)光的衍射:光绕过障碍物偏离直线传播的现象。
(2)发生明显衍射的条件:只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象才会明显。
(3)衍射条纹的特点:①单缝衍射:单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹,两侧是明暗相间的条纹,条纹宽度比中央窄且暗;白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹,两侧是渐窄且暗的彩色条纹。
②圆孔衍射:明暗相间的不等间距圆环。
③泊松亮斑(圆盘衍射):当光照到不透明(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亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。
3.光的偏振(1)偏振:光波只沿某一特定的方向的振动。
(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一切方向振动的光,而且沿各个方向振动的光波的强度都相同,这种光叫做自然光。
(3)偏振光:在垂直于传播方向的平面上,只沿某个特定方向振动的光。
光的偏振证明光是横波。
自然光通过偏振片后,就得到了偏振光。
第2讲光的波动性电磁波相对论简介一、光的干涉1.干涉的概念两列频率、振动情况相同的光波相叠加,某些区域出现光被加强,某些地方出现光被减弱,并且加强和减弱的区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象。
2.双缝干涉在用单色光进行的双缝干涉实验中,若双缝处两列光的振动情况完全相同,则在光屏上距双缝的路程差为光波波长整数倍的地方被加强,将出现明条纹;光屏上距双缝的路程差为光波半波长奇数倍的地方光被减弱,出现暗条纹。
3.薄膜干涉利用薄膜(如肥皂膜)前后两表面的反射光束相遇而形成的。
二、光的衍射1.光的衍射光绕过障碍物或狭缝偏离直线传播的路径而进入障碍物的几何阴影中的现象叫光的衍射。
2.光的明显衍射的发生条件只有当障碍物或狭缝的尺寸跟光的波长相差不多,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象才会明显。
三、光的偏振1.偏振横波只沿某一特定的方向振动,称为波的偏振。
2.自然光在与光波传播方向垂直的平面内光振动(指E的振动)沿各个方向振动强度都相同。
如由太阳、电灯等普通光源发出的光。
3.偏振光在与光波传播方向垂直的平面内只有沿着某一个稳定方向振动的光。
如自然光经偏振片作用后的光。
4.应用利用偏振片摄影、观看立体电影等。
四、电磁场和电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论(2)电磁场:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,变化的电场和变化的磁场总是相互联系的,形成一个不可分离的统一体,这就是电磁场。
2.电磁波(1)产生:电磁场由近及远地向周围传播形成电磁波。
(2)特点:①电磁波传播不需要任何介质,在真空传播的速度最大,c =3×108m/s 。
②电磁波是横波。
③电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象。
(3)电磁波的发射。
①发射条件:足够高的频率和开放电路。
②调制分类:调幅和调频。
(4)电磁波的接收。
①调谐:使接收电路产生电谐振的过程。
②解调:使声音或图象信号从高频电流中还原出来的过程。
3.LC 振荡电路(1)振动过程:LC 电路在振荡过程中,电路中的电流、电容器两极板上的电荷量都做周期性的变化,从能量角度看,LC 电路的振荡过程又是电能和磁能的相互转化过程。
学案58 光的波动性电磁波相对论一、概念规律题组1.取两块平玻璃板,合在一起用手捏紧,会从玻璃板上看到彩色条纹,这是光的干涉现象,有关这一现象的叙述正确的是()A.这是上下两块玻璃板的上表面反射光干涉的结果B.这是两玻璃板间的空气薄层上下两表面的反射光相干涉的结果C.这是上面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果D.这是下面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果2.两个偏振片紧靠在一起,将它们放在一盏灯的前面以至没有光通过.如果将其中的一片旋转180°,在旋转过程中,将会产生下述的哪一种现象?()A.透过偏振片的光强先增强,然后又减小到零B.透过的光强先增强,然后减小到非零的最小值C.透过的光强在整个过程中都增强D.透过的光强先增强,再减弱,然后又增强3.光的偏振现象说明光是横波.下列现象中不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象更清晰D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹4.下列说法中正确的是()A.相对性原理能简单而自然地解释电磁学的问题B.在真空中,若物体以速度v背离光源运动,则光相对物体的速度为c-vC.在真空中,若光源向着观察者以速度v运动,则光相对于观察者的速度为c+v D.麦克耳孙—莫雷实验得出的结果是:不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的二、思想方法题组5.在杨氏双缝干涉实验中,如果()A.用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间的条纹B.用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的条纹C.用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色条纹D.用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距不等的条纹6.关于电磁波谱,下列说法中正确的是()A.电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B.红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的C.伦琴射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的D.红外线的显著作用是热作用,温度较低的物体不能辐射红外线一、光的干涉1.双缝干涉现象中明暗条纹产生的条件及分布规律(1)相干光源的两列光波到达某点的路程差等于波长的整数倍时,该处光相互加强,出现亮条纹;当到达某点的路程差为半波长的奇数倍时,该处光互相减弱,出现暗条纹.双缝干涉中央条纹为明条纹.(2)双缝干涉是等间距的,相邻明条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正比(装置已确定的情况下).利用双缝干涉实验可测量光波的波长.2.薄膜干涉的应用干涉法检查平面如图1所示,两板之间形成一楔形空气膜,用单色光从上向下照射,如果被检平面是平整光滑的,我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹;若平面不平整,则干涉条纹发生弯曲.图1【例1】两个狭缝相距0.3 mm,位于离屏50 cm处,现用波长为600 nm的光照射双缝.则:(1)两条相邻暗条纹间的距离是多少?(2)若将整个装置放于水中,那么两条相邻暗条纹间的距离是多少?(n 水=43)[规范思维][针对训练1] (2010·江苏·12B(2))如图2所示,图2在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7 m ,屏上P 点距双缝S 1和S 2的路程差为7.95×10-7 m ,则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为 6.30×10-7 m 的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将________(选填“变宽”、“变窄”或“不变”).二、光的衍射和偏振 1.衍射条纹产生的实质 是光波发生干涉的结果,即相干波叠加的结果.当光源发出的光照射到小孔或障碍物时,小孔处或障碍物的边缘可看成许多点光源,这些点光源是相干光源,发出的光相干涉,形成明暗相间的条纹.2.光的偏振(1)除了从光源直接发出的光外,日常生活中遇到的光大都是偏振光. (2)偏振光的理论意义及应用①理论意义:光的干涉和衍射现象充分说明了光是波,但不能确定光波是横波还是纵波.光的偏振现象说明光波是横波.②应用:照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等. 【例2】图3抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细,如图3所示,激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同.观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化,下列叙述中正确的是()A.这里应用的是光的衍射现象B.这里应用的是光的干涉现象C.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细[规范思维]【例3】(2009·福建·13)光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是()A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象[针对训练2](1)肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是____________现象;露珠在太阳光照射下呈现的彩色是____________现象;通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是____________现象.(2)凡是波都具有衍射现象,而把光看作直线传播的条件是________.要使光产生明显的衍射,条件是__________________________________________________________ ________________________________________________________________________.(3)当狭缝的宽度很小并保持一定时,用红光和紫光照射狭缝,看到的衍射条纹的主要区别是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(4)如图4所示,让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q,可以看到透射光的强度会发生变化,这是光的偏振现象,这个实验表明____.图4三、电磁场和电磁波1.麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论2.电磁波(1)产生:变化的电场和变化的磁场总是交替产生,由发生区域向周围空间传播开去,就形成电磁波.(2)特点:①电磁波是横波,电场强度E和磁感应强度B的方向都与传播方向垂直.②电磁波传播时不需要任何介质,在真空中传播的速度最大,c=3×108m/s.③电磁波本身是一种物质,它具有能量.④具有波的特征,能产生反射、折射、衍射、干涉等现象.3.电磁波谱(1)不同的电磁波,由于频率和波长的不同,因而表现出不同的特性.波长较长的无线电波和红外线,很容易发生干涉、衍射现象,而对于波长较短的紫外线、X射线、γ射线,不容易观察到它们的干涉、衍射现象.(2)在电磁波谱中,能引起视觉的可见光是频率范围很窄的一段电磁波.【例4】(2010·天津理综·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【例5】(2009·四川理综·14)关于电磁波,下列说法正确的是()A.雷达是用X光来测定物体位置的设备B.使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调C.用红外线照射时,大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D.变化的电场可以产生变化的磁场四、相对论相对论问题重点掌握狭义相对论的两个基本假设、相对论质量公式、相对论质能方程.【例6】(2009·江苏·12B(1))如图5所示,强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮,壮壮的飞行速度为0.5c,强强向壮壮发出一束光进行联络,则壮壮观测到该光束的传播速度为________.(填写选项前的字母)图5A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.1.0c【基础演练】1.下列现象中能证明光是横波的是()A.光的色散B.光的干涉C.光的衍射D.光的偏振2.(2009·天津理综·2)下列关于电磁波的说法正确的是()A.电磁波必须依赖介质传播B.电磁波可以发生衍射现象C.电磁波不会发生偏振现象D.电磁波无法携带信息传播3.(2010·北京理综·13)属于狭义相对论基本假设的是:在不同的惯性系中()A.真空中光速不变B.时间间隔具有相对性C.物体的质量不变D.物体的能量与质量成正比4.在观察光的衍射的实验中,分别观察到如图6(a)、(b)所示的清晰的明暗相间的图样,图中黑线为暗纹.那么障碍物应是()图6A .(b)图对应的是很小的中间有小圆孔的不透明圆板B .(a)图对应的是很大的不透明圆板C .(b)图对应的是很大的中间有大圆孔的不透明挡板D .(a)图对应的是很大的中间有小圆孔的不透明挡板 5.图7(2011·北京·14)如图7所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S 时,在光屏P 上观察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以( )A .增大S 1与S 2的间距B .减小双缝屏到光屏的距离C .将绿光换为红光D .将绿光换为紫光 6.(2010·上海·7)电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等,按波长由长到短的排列顺序是( )A .无线电波、红外线、紫外线、γ射线B .红外线、无线电波、γ射线、紫外线C .γ射线、红外线、紫外线、无线电波D .紫外线、无线电波、γ射线、红外线7.市场上有种灯具俗称“冷光灯”,用它照射物品时,能使被照射物品处灯光产生的热效应大大降低,从而广泛应用于博物馆、商店等处.这种灯降低热效应的原理之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面镀上一层薄膜(例如氟化镁),这种膜能消除不镀膜时从玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线.用λ表示此红外线在膜中的波长,则所镀膜的厚度最小应为( )A.λ8B.λ4C.λ2D .λ8.(2011·天津·6)甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样,设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx ,若Δx 甲>Δx 乙,则下列说法正确的是( )A .甲光能发生偏振现象,乙光则不能发生B .真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C .甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D .在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光 9.在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P 和Q.在Q 的后边放上光屏,以下说法正确的是( )A .Q 不动,旋转偏振片P ,屏上光的亮度不变B .Q 不动,旋转偏振片P ,屏上光的亮度时强时弱C .P 不动,旋转偏振片Q ,屏上光的亮度不变D .P 不动,旋转偏振片Q ,屏上光的亮度时强时弱【能力提升】10.(2008·海南·18(1))设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍.则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍,粒子运动速度是光速的________倍.图811.如图8所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点到S1、S2距离之差为2.1×10-6 m,分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验,问P点是亮条纹还是暗条纹?(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7 m.(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10-7m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°.12.雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备.目前雷达发射的电磁波的频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内.(1)下列关于雷达的说法中正确的是()A.真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C.测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标间的距离D.波长越短的电磁波,反射性能越强图9(2)设雷达向远处发射无线电波.每次发射的时间是1 μs,两次发射的时间间隔为100 μs.显示器上呈现出的尖形波如图9所示.已知图中ab=bc,则障碍物与雷达之间的距离是多大?学案58光的波动性电磁波相对论【课前双基回扣】1.B[形成干涉条纹是有一定条件的,即两列相干光的光程差需要连续变化,Δx=kλ时,形成明条纹,当Δx=(2k+1)λ2时,形成暗条纹,当入射光是白光时,就会形成彩色条纹,对平板玻璃来说,每一块平板玻璃上下表面都是平行的,故不具备产生干涉条纹的条件,而中间的空气膜,则可能具备这一条件,故应选B.]2.A[起偏器和检偏器的偏振方向垂直时,没有光通过;偏振方向平行时,光强达到最大.当其中一个偏振片转动180°的过程中,两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直,所以通过的光强先增强,然后又减小到零.]3.D[由光的偏振现象的知识可知A、B、C均反映了光的偏振特性,只有D选项是利用手指间的狭缝去观察光的衍射现象,故选D.]4.D5.BD[白光作为光源,屏上将呈现彩色条纹,A错;B为红光的双缝干涉,图样为红黑相间,故B正确;红光和紫光频率不同,不能产生干涉图样,C错;遮住一条狭缝时,紫光将发生单缝衍射,形成衍射图样,D正确.]6.AB[波长越长的无线电波波动性越显著,干涉、衍射现象易发生;从电磁波产生的机理可知γ射线是原子核受激发后产生的;不论物体温度高低如何都能辐射红外线,物体的温度越高,它辐射的红外线越强.]思维提升1.双缝干涉中条纹间距公式为Δx=ldλ.知道明暗条纹产生的条件.薄膜干涉现象是利用薄膜前后两个面反射的光相遇而成,图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度相同.2.只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小或者跟光的波长相差不多的条件下,才能发生明显的衍射现象.3.光的偏振证明光是横波.自然光通过偏振片后,就得到了偏振光.4.(1)变化电场在周围空间产生磁场,变化磁场在周围空间产生电场,变化的电场和磁场成为一个完整的整体,这就是电磁场.(2)电磁波是横波.在空间传播不需要介质.5.电磁波谱中各种波产生的机理不同.特性不同,有不同的应用.【核心考点突破】例1 (1)1 mm(2)0.75 mm解析(1)Δx=ld λ=50×10-20.3×103×600×10-9 m=10-3 m=1 mm(2)如把整个装臵放入水中,则在水中光的波长为:λ′=λn水=450 nm=4.50×10-7 m,相邻暗条纹间距为:Δx′=ld λ′=50×10-20.3×10-3×4.50×10-7 m=0.75×10-3 m=0.75 mm.[规范思维]在应用公式Δx=laλ解题时,要注意同一色光在不同介质中的波长不同.例2 AD[由于是激光束过细丝,通过障碍物所以为光的衍射现象,当抽制的丝细了的时候,丝的直径较接近激光的波长,条纹间距就越大,A、D对.][规范思维]解决本题的关键是弄清楚这是利用了光的干涉现象还是利用了光的衍射现象.要牢记光发生明显衍射的条件:孔径或障碍物的尺寸比光的波长小或者跟光的波长差不多时,即障碍物或孔径越小,衍射越明显.例3 D[用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的薄膜干涉现象,A错;用三棱镜观察白光看到彩色图样是利用了光的折射形成的色散现象,B错;在光导纤维束中传送图像是利用了光的全反射现象,C错;光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,D正确.]例4 A [均匀变化的磁场在空间产生恒定的电场,故选项A 正确;电磁波在介质中的传播速度v =c n,故选项B 错误;只有周期性变化的电场和磁场才能产生电磁波,故选项C 错误;电磁波在同种均匀介质中才能沿直线传播,故选项D 错误.]例5 D [雷达是用微波测定物体的位臵,A 错;使电磁波随种信号而改变的技术叫调制,B 错;使钞票上的荧光物质发出可见光的是紫外线,C 错;根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场可以产生变化的磁场,D 正确.]例6 D [光速相对任何参考系不变,故D 正确.][针对训练]1.暗条纹 变宽解析 由于路程Δs =7.95×10-7 m =1.5λ,所以将出现暗条纹,由Δx =l dλ可知,由于波长变大,故条纹间距变宽.2.见解析解析 (1)肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象;露珠呈现的彩色是光的色散;通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象.(2)障碍物或孔的尺寸比波长大得多时,可把光看作沿直线传播;障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时,可产生明显的衍射现象.(3)红光的中央亮纹宽,红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远.(4)这个实验说明了光是一种横波.思想方法总结1.(1)光的折射、光的干涉、光的衍射现象都能使太阳光呈现彩色条纹,但产生的原理和彩色条件的形状都有区别,要注意加以识别.(2)太阳光或白炽灯发出的光是自然光,通过一个偏振片后变为偏振光,另一个偏振片转动时,光屏上透射光的强度就发生了变化.2.(1)电磁波是一种波,因此它具有波的一切特性:干涉、衍射、折射等,同时又具有它自己的特点,如传播不需要介质,因为它是电磁场交替激发向外传播的过程,电磁场本身就是物质.(2)知道各种电磁波的产生机理、特性、应用,是解决此题的关键.本章本节的很多知识点同学们务必强化识记,同时也应注重理解.【课时效果检测】1.D2.B [电磁波不依赖介质在真空中也可传播;电磁波具有波的特性,可以发生衍射、干涉等现象;电磁波是横波,能发生偏振现象;电磁波能携带信息传播.综上所述,只有B 项正确.]3.A [狭义相对论的基本假设有:(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.综上所述,只有A 项正确.]4.D5.C [在双缝干涉实验中,相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离Δx =L dλ,要想增大条纹间距可以减小两缝间距d ,或者增大双缝屏到光屏的距离L ,或者换用波长更长的光做实验.由此可知,选项C 正确,选项A 、B 、D 错误.]6.A [在电磁波家族中,按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射线等,所以A 项对.]7.B [根据薄膜干涉原理,如果镀膜的厚度为红外线在薄膜介质中波长的14时,红外线在薄膜的两个表面上反射的光刚好相抵消,从而大大减小了红外线反射光的强度.]8.BD [由Δx =Lλd得同一双缝干涉装臵,Δx 越大则λ越大,B 对;光的偏振与波长无关,A 错;由E =hc λ知,λ越大,E 越小,C 错;由光的折射率随波长增大而减小和v =c/n 知,D 对.]9.BD [P 是起偏器,它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光,偏振光的振动方向与P 的透振方向一致,所以当Q 与P 的透振方向平行时,通过Q 的光强最大;当Q 与P 的透振方向垂直时,通过Q 的光强最小,即无论旋转P 或Q ,屏上的光强都是时强时弱,故B 、D 正确.]10.k k 2-1k解析 由E =mc 2得E E 0=m m 0,即m =k·m 0 由m =m 01-⎝⎛⎭⎫v c 2得m m 0=11-⎝⎛⎭⎫v c 2=k ,得v =k 2-1kc. 11.(1)暗条纹 (2)亮条纹解析 (1)设A 光在空气中波长为λ1,在介质中波长为λ1′,由n =λ1λ1′,得λ1=nλ1′=1.5×4×10-7 m =6×10-7 m根据路程差Δr =2.1×10-6 m 所以N 1=Δr 1=2.1×10-66×107=3.5 由此可知,从S 1和S 2到P 点的路程差Δr 是波长λ1的3.5倍,所以P 点为暗条纹. (2)根据临界角与折射率的关系sin C =1n ′得n ′=1sin 37°=53 由此可知,B 光在空气中波长λ2为:λ2=n ′λ介=53×3.15×10-7 m =5.25×10-7 m 由路程差Δs 和波长λ的关系N 2=Δr λ2=2.1×10-65.25×10-7=4 可见,用B 光作光源,P 点为亮条纹.12.(1)ACD (2)7.5×103 m解析 (1)根据λ=c/f ,在200 MHz 至1 000 MHz 的频率范围内电磁波的波长范围在0.3 m 至1.5 m 之间,故A 正确;根据电磁场理论,变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,故B错误;雷达是利用电磁波的反射原理,C正确;电磁波波长越短,越不易发生衍射,反射性能越好,D正确.(2)由ab等于bc可知电磁波从发射到返回所用时间为50 μs.设雷达与障碍物之间的距离为x.电磁波往返的时间为t=50 μs,由2x=ct得x=ct/2=3×108×50×10-6×12m=7.5×103 m.易错点评1.在第7题中,由于对增透膜或增反膜的原理不明,造成判断失误.2.在第12题的第2问中,应注意看清题图,理解好题意.电磁波从发射到返回用时为50 μs,而不是100 μs.。