电磁波和相对论

2014届高考物理一轮复习第53讲电磁波与相对论配套练习1．（2013上海1）电磁波与机械波具有的共同性质是（）(A)都是横波(B)都能传输能量(C)都能在真空中传播(D)都具有恒定的波速2．（2013海南卷）下列选项与多普勒效应有关的是（）A．科学家用激光测量月球与地球间的距离B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度E．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度3．(2012上海华师大附中八校联考)下列关于电磁波的说法正确的是()A．电磁波在真空和介质中传播的速度相同B．变化的磁场能够在空间产生电场C．电磁波的波长、波速、周期的关系为v＝λTD．电磁波既可能是横波，也可能是纵波4．（2013江苏常州模拟）以下说法中正确的是（）A．光的偏振现象说明光是一种纵波B．相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关C．麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则条纹间距变宽5．（2013江苏名校质检）下列说法正确的是()A．只有物体温度较高时，才能向外辐射红外线B．紫外线的主要作用是化学作用C．可见光比红外线容易发生衍射现象D．X射线在磁场中偏转，穿透力较强，可用来进行人体透视6．（2013江西省临川一中、师大附中高三联考）下列说法正确的是（）A．全息照相利用了激光相干性好的特性B．光的偏振现象说明光是纵波C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时间进程变慢了D．X射线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象7．（2013河北保定期末）下列说法中正确的是（）A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理B．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比减小C．在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变快D．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰E．无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理8．（2013江苏名校质检）太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信，威胁卫星。

专题十六光学电磁波与相对论初步考点一光的折射与全反射1.(2021北京,2,3分)如图所示的平面内,光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖,出射光为b、c两束单色光。

下列说法正确的是()A.这是光的干涉现象B.在真空中光束b的波长大于光束c的波长C.玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率D.在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度2.(2021天津,2,5分)光刻机是制造芯片的核心装备,利用光源发出的紫外线,将精细图投影在硅片上,再经技术处理制成芯片。

为提高光刻机清晰投影最小图像的能力,在透镜组和硅片之间充有液体。

紫外线进入液体后与其在真空中相比()A.波长变短B.光子能量增加C.频率降低D.传播速度增大3.(2021辽宁,4,4分)一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光,光路如图所示。

比较内芯中的a、b两束光,a光的()A.频率小,发生全反射的临界角小B.频率大,发生全反射的临界角小C.频率小,发生全反射的临界角大D.频率大,发生全反射的临界角大4.[2021全国甲,34(1),5分]如图,单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。

已知真空中的光速为3.0×108m/s,则该单色光在玻璃板内传播的速度为m/s;对于所有可能的入射角,该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是s≤t<s(不考虑反射)。

5.[2018课标Ⅰ,34(1),5分]如图,△ABC为一玻璃三棱镜的横截面,∠A=30°。

一束红光垂直AB边射入,从AC边上的D点射出,其折射角为60°,则玻璃对红光的折射率为。

若改用蓝光沿同一路径入射,则光线在D点射出时的折射角(填“小于”“等于”或“大于”)60°。

6.[2021湛江二模,16(1)]如图所示,容器中装有某种透明液体,深度为h,容器底部有一个点状复色光源S,光源S可发出两种不同频率的单色光。

液面上形成同心圆形光斑Ⅰ、Ⅱ,测得光斑Ⅰ的直径为d1,光斑Ⅱ的直径为d2。

第53讲光的干涉、衍射和偏振电磁波与相对论知识点一光的干涉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．2．两种典型的干涉(1)杨氏双缝干涉．①原理如图所示．②明、暗条纹的条件(Ⅰ)单色光：形成明暗相间的条纹，中央为明条纹．a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0、1、2，…)，光屏上出现明条纹．b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)λ2(k＝0、1、2，…)，光屏上出现暗条纹．(Ⅱ)白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(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.(2)薄膜干涉．①相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波．②图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度相等．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．知识点二光的衍射偏振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相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显．(2)衍射条纹的特点：①单缝衍射和圆孔衍射图样的比较.②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)．2．光的偏振现象(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．知识点三电磁波与相对论1．电磁波的产生(1)麦克斯韦电磁场理论变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．(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．(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，在空间传播不需要介质；②真空中电磁波的速度为3.0×108 m/s；③v＝λf对电磁波同样适用；④由磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象．2．电磁波的发射和接收(1)发射电磁波的条件①要有足够高的振荡频率；②电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间．(2)调制有调幅和调频两种方式，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无线电波、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．②电磁波谱的特性、应用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．(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＝m01－(v c)2.②物体运动时的质量m总要大于静止时的质量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＝mc2.(1)光的干涉和衍射现象说明了光是波，也能说明光是横波．(×)(2)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使一束光变成两束完全相同的相干光．(√)(3)阳光在水面的反射光是偏振光．(√)(4)电磁波以一定的速度在空间传播，在传播过程中满足v＝λf.(√)(5)波长不同的电磁波在本质上不相同．(×)(6)电磁波同机械波一样能发生干涉、衍射、反射、折射等现象．(√)1．(多选)关于以下几种电磁波的作用，说法正确的是(ABD)A．用红外线热像仪检测发热病人，利用了物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同B．刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高C．红外遥感技术利用了红外线的显著热效应D．验钞机之所以利用紫外线验钞是因为紫外线具有荧光效应E．阴极射线是一种频率极高的电磁波解析：物体的温度越高，它辐射的红外线越强，波长越短，红外线热像仪利用物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同检测发热病人，选项A正确；因为紫外线波长短，用紫外线拍摄指纹照片，分辨率高，选项B正确；红外遥感技术利用灵敏的红外线探测仪接收的物体发射的红外线探知物体的特征，选项C错误；紫外线具有荧光效应，可使钞票上的荧光物质发光，选项D正确；阴极射线实际是高速电子流，E错误．2．(多选)下面有关光纤及光纤通信的说法正确的是(ABE) A．光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大B．光在光纤中传输利用了全反射的原理C．光纤通信是一种以光波为传输介质的通信方式，光波按其波长长短，依次可分为红外线、可见光和紫外线，但红外线和紫外线属不可见光，它们都不可用来传输信息D．光波和无线电波同属电磁波，光波的频率比无线电波的频率低，波长比无线电波的波长长，在真空中传播的速度大小都约为3.0×108 m/sE．光纤通信的主要优点是容量大，此外，光纤传输还有衰减小、抗干扰性强等优点解析：发生全反射的条件是光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质，且入射角大于临界角，当内芯的折射率比外套的折射率大时，光在界面上才能发生全反射，选项A、B正确；只要是光波，就能够在光导纤维中传播，不管是可见光还是不可见光，都可以用来传输信息，选项C错误；光波的频率比无线电波的频率高，波长比无线电波的波长短，选项D错误；光纤通信的优点有容量大、衰减小、抗干扰性强等，选项E正确．3．(多选)下列说法正确的是(ACE)A．用光导纤维束传输图像和信息，利用了光的全反射原理B．紫外线比红外线更容易发生明显的衍射现象C．经过同一装置所得的干涉条纹，红光比绿光的条纹宽度大D．光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的E．光的偏振现象说明光是一种横波解析：用光导纤维束传输图像和信息，利用了光的全反射原理，A正确；紫外线的频率比红外线的大，故波长比红外线的小，所以二者相比，红外线更容易发生明显的衍射现象，B错误；根据干涉条纹间距公式Δx＝ldλ知，波长越长，条纹间距越大，因为红光的波长大于绿光的波长，所以经过同一装置所得的干涉条纹，红光比绿光的条纹宽度大，C正确；光的折射、干涉都能引起光的色散，D错误；偏振是横波特有的，光的偏振现象说明光是横波，E正确．4．(多选)关于振动和波动，下列说法不可能的是(ACE)A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象B．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰C．无线电波的发射能力与频率有关，频率越高发射能力越弱D．一个单摆在海平面上的振动周期为T，那么将其放在某高山之巅，其振动周期一定变大E．根据单摆的周期公式T＝2πlg，在地面附近，如果l→∞，则其周期T→∞解析：太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的折射现象，选项A错误；在照相机镜头前装上一个偏振滤光片，利用了光的偏振原理，当偏振片的方向与偏振光的方向平行时，允许偏振光通过，当它们相互垂直时，偏振光不能通过，在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可以减弱反射光，使照片清楚，选项B正确；无线电波的发射能力与频率有关，频率越高发射能力越强，选项C错误；单摆的周期公式T＝2πlg，当其放在某高山之巅时，因重力加速度变小，故其振动周期一定变大，选项D正确；根据单摆的周期公式T＝2πlg，在地面附近，如果l→∞，则重力加速度变化，故选项E错误．知识点一光的干涉、衍射及偏振1．光的干涉(1)明暗条纹的判断方法①单色光a．如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现亮条纹．b．光的路程差r2－r1＝(2k＋1)λ2(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现暗条纹．②白光：光屏上出现彩色条纹．③中央条纹为亮条纹．(2)双缝干涉条纹是等间距的相邻亮条纹(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．(3)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．③原理分析单色光a．在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹．b．在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹．白光：薄膜上出现水平彩色条纹．(4)薄膜干涉的应用干涉法检查平面如图所示，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，会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲．2．光的干涉和衍射的比较(1)干涉和衍射的比较(2)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．3．自然光与偏振光1．[光的干涉](多选)关于光的干涉，下列说法中正确的是(ABC)A．在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的B．在双缝干涉现象里，入射光波长变短，相邻两个明条纹间距将变窄C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定E．频率不同的光不可能叠加解析：在双缝干涉现象中，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，入射光的波长越长，相邻两个明条纹的间距越大；两列波产生干涉时，频率必须相同，任何两列光波都能叠加．2．[衍射的应用] (多选)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，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(AD)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．如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变粗D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细解析：由于是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的衍射现象，当抽制的丝变细的时候，丝的直径较接近激光的波长，条纹间距就大，A、D正确．3．[光的偏振现象](多选)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(ABC)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，可以看到彩色条纹解析：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反映了光的偏振特征，C是偏振现象的应用，D是光的衍射现象．知识点二实验：用双缝干涉测光的波长1．实验装置2．实验方法(1)根据公式Δx＝ldλ得λ＝dlΔx.(2)用刻度尺测出双缝到光屏的距离l，用测量头调节清晰的干涉条纹，测出n个亮纹间的距离a，则Δx＝an－1.双缝间距d是已知的，这样就可以计算出波长λ.3．实验步骤(1)将光源、单缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上．(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．(3)调节各器材的高度，使光源灯丝发出的一束光，能沿轴线到达光屏．(4)安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5～10 cm，观察白光的干涉条纹．(5)在单缝和双缝间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹，安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．(6)使分划板中心刻线对齐某明(或暗)条纹的中央，记下手轮上的读数a1，转动手轮使分划板中心刻线移动，记下干涉条纹的条数n和移动后手轮的读数a2，a1与a2的差即为n条亮纹的间距．(7)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)．(8)重复测量、计算，求平均值作为波长的测量结果．(9)换用不同的滤光片，重复实验．4．注意事项(1)实验时应调整光源、单缝、双缝和光屏、测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨平行．若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小，不清晰，不便于观察和测量．(2)分划板上的刻线应与干涉条纹的亮(暗)线平行，否则会增大测量的误差．(3)双缝、测量头安装到遮光筒上时要装到底，使各部件的定位面紧密吻合，否则会影响测量结果．(4)双缝干涉演示仪的测量头有两种，一种相当于螺旋测微器，一种相当于游标卡尺，具体应用时要加以区别．(5)测量双缝至屏的距离l，要多次测量取平均值，同时要固定好双缝及屏，切勿松动．典例现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、A.(2)本实验的实验步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离．在操作步骤②时还应注意________和________．(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为________mm.(4)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算公式λ＝________，求得所测红光波长为________mm.【解析】(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源、滤光片、单缝、双缝、屏，因此应填：E、D、B.(2)单缝与双缝的间距为5～10 cm，使单缝与双缝相互平行．(3)甲图的读数为2.320 mm.乙图的读数为13.870 mmΔx ＝13.870－2.3206－1mm ＝2.310 mm (4)由Δx ＝l d λ可得：λ＝d l Δx可求出λ＝2.0×10－40.700×2.310 mm ＝6.6×10－4 mm. 【答案】 (1)E 、D 、B (2)单缝与双缝的间距为5～10 cm 使单缝与双缝相互平行(3)13.870 2.310 (4)d l Δx 6.6×10－4【突破攻略】 本题考查了实验仪器的安装、实验步骤及注意的问题．Δx 的测量和光的波长的计算．安装实验仪器要注意各种元件的安放顺序，实验步骤中需要牢记应注意的问题，另外还要准确掌握Δx 的测量方法和λ的计算方法．4．在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx 1与绿光的干涉条纹间距Δx 2相比，Δx 1>Δx 2(填“>”“＝”或“<”)．若实验中红光的波长为630 nm ，双缝与屏幕的距离为1.00 m ，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm ，则双缝之间的距离为0.3 mm.解析：双缝干涉条纹间距Δx ＝l d λ，红光波长长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即Δx 1>Δx 2，相邻条纹间距Δx ＝10.5 mm 5＝2.1 mm ＝2.1×10－3 m ，根据Δx ＝l d λ可得d ＝lλΔx＝0.3 mm.5．(2019·湖北八校联考)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题．(1)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是甲．(2)将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长．左至右，表示各光学元件的排列顺序应为CEDBA.(填写元件代号)(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50 mm，双缝到光屏的距离L＝0.50 m，在光屏上得到的干涉图样如图甲所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图乙所示，则其示数为111.10 mm；在B位置时游标卡尺如图丙所示．由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为6.2×10－7 m.解析：(1)图甲中的条纹间距和宽度相同，是干涉图样，图乙是衍射图样．(2)光源发出的白光，各种频率都有，加上E后通过的只有红光了，变成单色光，加上D和B，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为CEDBA.(3)A位置的示数为111.10 mm，B位置的示数为115.45 mm，图甲中AB之间的距离为(115.45－111.10) mm＝4.35 mm，则相邻条纹的间距为Δx＝4.357 mm，再根据公式Δx＝Ldλ，代入数据得波长为6.2×10－7 m.6．用双缝干涉测光的波长．实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝间的距离L1＝100 mm，双缝与屏的距离L2＝600 mm，单缝宽d1＝0.10 mm，双缝间距d2＝0.20 mm.用测量头来测量光屏上干涉亮条纹到中心的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准屏上亮纹的中心(如图乙所示)，记下此时手轮上的读数为0.640 mm，转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心(如图丙所示)，记下此时手轮上的读数10.295 mm.由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长 5.4×10－7 m(结果保留两位有效数字)．在本实验中如果增大双缝与屏的距离，则光屏上得到的条纹间距增大(选填“增大”“减小”或“不变”)．解析：图丙中螺旋测微器的固定刻度读数为10.0 mm ，可动刻度读数为0.01×29.5 mm ＝0.295 mm ，所以最终读数为(10.0＋0.295) mm ＝10.295 mm.根据双缝干涉条纹的间距公式Δx ＝L d λ得，λ＝Δxd L ＝d (x 2－x 1)(7－1)L＝0.2×10－3×(10.295－0.640)×10－36×600×10－3m ＝5.4×10－7 m. 若将双缝到屏的距离增大，即L 增大，则条纹间距变大．知识点三 电磁场和电磁波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特别提醒：(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性．其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力较强．(2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线、X射线和γ射线都有重叠，但它们产生的机理不同．7．(多选)下列说法正确的是(BCD)A．根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场B．发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性LC电路C．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象D．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播E．电磁波只能在真空中传播，因此当电磁波遇到介质时，会被介质挡住解析：在均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，在均匀变化的磁场周围产生恒定的电场，选项A错误；发射电磁波时必须采用高能量且要有尽可能大的空间传播电磁波，所以选项B正确；干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，选项C正确；机械波是机械振动在介质中传播形成的，所以机械波的传播需要介质，而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远地传播形成的，所以电磁波传播不需要介质，选项D正确；电磁波既可以在真空中传播，也可以在介质中传播，选项E错误．8．(多选)关于电磁波谱，下列说法不正确的是(BDE)A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B．紫外线的频率比可见光的低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康C．X射线和γ射线的波长比较短，穿透力比较强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E．频率越高的电磁波在真空中传播的速度越快解析：无线电波的波长长，易发生衍射现象，A正确．紫外线的频率比可见光的高，B错误．X射线和γ射线的波长比较短，其穿透力强，常用于人体拍片和检查金属零件缺陷，故C正确．任何物体都能辐射红外线，D错误．不同频率的电磁波在真空中传播速度相同，E错误．9．(2016·全国卷Ⅱ)(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(ABC)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．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失解析：电磁波在真空中传播速度不变，与频率无关，选项A正确；电磁波由周期性变化的电场和变化的磁场互相激发得到，选项B正确；电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，选项C正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，选项D错误；电磁波具有能量，电磁振荡停止后，已形成的电磁波仍会在介质或真空中继续传播，选项E错误．知识点四狭义相对论的简单应用1．惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系．相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系．2．光速的大小与选取的参考系无关，因为光速是从麦克斯韦方程组中推导出来的，无任何前提条件．3．狭义相对论认为物体的质量m与物体的速度v有关，其关系式为m＝m01－(v c)2.4．对“长度的相对性”的理解：狭义相对论中的长度公式：l＝l01－(vc)2中，l是相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而l可认为杆沿杆的长度方向以速度v运动时，静止的观察者测出的杆的长度，还可以认为是杆不动，而观察者沿杆的长度方向以速度v 运动时测出的杆的长度．5．对“时间间隔的相对性”的理解：时间间隔的相对性公式Δt＝Δτ1－(vc)2中，Δτ是相对事件发生地静止的观察者测量同一地点的两个事件发生的时间间隔，而Δt则是相对于事件发生地以速度v运动的观察者测量同一地点的同样两个事件发生的时间间隔．也就是说：在相对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这就是狭义相对论中的时间膨胀．(动钟变慢)10．(2019·成都模拟)(多选)对于公式m＝m01－(vc)2，下列说法中正确的是(CD)A．公式中的m0是物体以速度v运动时的质量B．当物体运动速度为v0时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经典力。

第14章电磁波相对论简介版块一知识点1变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场'电磁波的产生、发射、接收及其传播Ⅰ1.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。

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。

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，在空间传播不需要介质。

（2）v＝λf对电磁波同样适用。

（3）电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。

4．发射电磁波的条件（1）要有足够高的振荡频率；（2）电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。

5．调制：有调幅和调频两种方法。

6．电磁波的传播（1）三种传播方式：天波、地波、空间波。

（2）电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝3.0×108 m/s。

7．电磁波的接收（1）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，这就是电谐振现象。

（2）使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路。

（3）从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫作检波，检波是调制的逆过程，也叫作解调。

8．电磁波的应用电视和雷达。

知识点2电磁波谱Ⅰ1.定义按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱。

最强医用治疗知识点3狭义相对论的基本假设质速关系、质能关系' 相对论质能关系式Ⅰ1.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。

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m 0之间有如下关系： m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2。

（2）物体运动时的质量m 总要大于静止时的质量m 0。

学科教师授课讲义年级：辅导科目：物理课时数：学生姓名：教师姓名：徐耀界上课时间：课题光的干涉、衍射和色散;电磁波、相对论简介教学目的教学内容【本节内容】光的干涉、衍射和色散一、光的干涉：1、光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹2、干涉条件：两列光振动情况总是相同，能发生干涉的两列波称为相干光，两个光源称为想干光源3、明暗条纹的判断：出现明条纹的条件：出现暗条纹的条件：4、用双缝干涉测量光的波长：①相邻亮条纹或暗条纹的间距：②用双缝干涉测量光的波长：二、光的衍射：1、光的衍射现象：2、发生明显衍射的条件：3、单缝衍射、圆孔衍射、障碍物衍射：4、单缝衍射与双缝干涉的比较：相同点：不同点：产生条件：条纹宽度：条纹间距：亮度：光的偏振：1、偏振现象：2、自然光、偏振光：四、光的颜色、色散：1、光的颜色：2、光的色散：①折射时的色散：②干涉时的色散：③薄膜干涉色散及其应用：电磁波、相对论一、电磁波：4、麦克斯韦电磁场理论：①变化的磁场产生电场：②变化的电场产生磁场：2、电磁场、电磁波：3、电磁振荡：①电磁振荡的产生：②电磁振荡的周期与频率：4、电磁波的发射和接收：二、相对论：1、狭义相对论的两个基本假设：①狭义相对论原理：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2、时间和空间的相对性：①“同时”的相对性：②“长度”的相对性：③“时间”间隔的相对性：3、狭义相对论的其他结论：①相对论速度变换公式：②相对论质量：③质能方程：4、广义相对论：【经典例题】一、光的干涉与衍射：【例】（2011宁夏银川一中(1)）下列说法正确的是（）A. 光的偏振现象说明光是纵波B. 菜汤上的油花呈现彩色是光的干涉现象C. 光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理D. 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大【例】（2012湖北七市高三联考，34（1））关于波干涉、衍射等现象, 下列说法正确的是(选对一个给3分, 选对两个给4分, 选对三个给6分. 每选错一个扣3分, 最低得分为0分)( )A. 有的波只能发生干涉现象, 有的波只能发生衍射现象B. 产生干涉现象的必要条件之一, 就是两列波的频率相等C. 能观察到明显的衍射现象的条件是:障碍物的尺寸与物体比较相差不多或比波长更小D. 在干涉图样中, 振动加强区域的质点, 其位移始终保持最大;振动减弱区域的质点, 其位移始终保持最小E. 当观测者靠近波源时, 接收到的波的频率会大于波源的振动频率【例】（2008上海单科，16，中）用如右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【例】（2013大纲，14，6分) 下列现象中, 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【例】（2011浙江理综，18，易）关于波动，下列说法正确的是（）A. 各种波均会发生偏振现象B. 用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹C. 声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度D. 已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警【例】（河北省石家庄市2013届高三一模，14(1)）[物理一选修3-4]如图所示，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00' 与玻璃砖垂直且与其上表面交于N点，入射点AB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. 下列说法正确的是_____. (选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分. 每选错一个扣3分，最低得分为0分）A.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光的传播速度大于b光的传播速度C.玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率D.同时增大入射角，则b光在下表面先发生全反射E.对同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距宽【例】（2012唐山高三第三次模拟，34(1)）如图所示, 一束复色光由真空射向半圆形玻璃砖的圆心, 经玻璃砖后分为两束单色光a、b, 则( )A. 玻璃中a光波长大于b光波长B. 玻璃中a光折射率大于b光折射率C. 逐渐增大入射角i, a光比b光先发生全反射D. 利用同一双缝干涉实验装置, a光产生的干涉条纹间距比b光大【例】（2008上海单科，12，中）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【例】（2009天津理综，7，中）已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光（）A. 在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B. 以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C. 从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大D. 用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大【例】（2012全国，16，易）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【例】（2012福建理综，19（1），易）在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如下图）：①下列说法哪一个是错误的. （填选项前的字母）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）②测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为mm.答案：①A②1. 970【例】（2009上海单科，10，中）如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹间距变大可改用波长更（填：“长”，“短”）的单色光；或者使双缝与光屏之间的距离（填：“增大”，“减小”）.答案：长增大【例】（2010江苏单科，12B（2），中）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”）.答案：暗条纹变宽二、光的色散：【例】（2012北京理综，14，易）一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的（）A. 速度变慢，波长变短B. 速度不变，波长变短C. 频率增高，波长变长D. 频率不变，波长变长（2010北京理综，14，易）对于红、黄、绿、蓝四种单色光，下列表述正确的是（）A. 在相同介质中，绿光的折射率最大B. 红光的频率最高C. 在相同介质中，蓝光的波长最短D. 黄光光子的能量最小【例】（2013福建，14，6分) 一束由红、紫两色光组成的复色光, 从空气斜射向玻璃三棱镜。

专题14 光、电磁波和相对论一、选择题1．【2016·某某卷】一束单色光由空气进入水中，如此该光在空气和水中传播时A．速度一样，波长一样B．速度不同，波长一样C．速度一样，频率一样D．速度不同，频率一样【答案】D【考点定位】光的传播、光速、波长与频率的关系【方法技巧】此题分析时要抓住光在不同介质中传播频率不变这个特征，应用公式c公式分析光进入不同介质中的传播速度。

vn2．【2016·某某卷】各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是A．γ射线、紫外线、可见光、红外线B．γ射线、红外线、紫外线、可见光C．紫外线、可见光、红外线、γ射线D．红外线、可见光、紫外线、γ射线【答案】A【解析】在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、α射线、γ射线，所以选项A正确。

【考点定位】电磁波谱【方法技巧】此题需要记得电磁波谱按照波长或频率的排列顺序，按照这个顺序就可以分析出答案。

3．【2016·卷】如下说法正确的答案是A．电磁波在真空中以光速c传播B．在空气中传播的声波是横波C．声波只能在空气中传播D．光需要介质才能传播【答案】A【解析】电磁波在真空中的传播速度等于光速，A正确；在空气中传播的声波是纵波，B错误；声波的传播需要介质，可以在空气、液体和固定中传播，C错误；光属于电磁波，其传播不需要介质，可以在真空中传播，D错误。

【考点定位】考查了机械波和电磁波【方法技巧】此题的关键是知道光是电磁波的一种，电磁波在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度一样，机械波传播的是振动形式，其传播离不开介质，机械波在传播过程中波速由介质决定。

4．【2016·某某卷】在双缝干预实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，如此A．中间条纹间距较两侧更宽B．不同色光形成的条纹完全重合C．双缝间距离越大条纹间距离也越大D．遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹【答案】D【考点定位】双缝干预、lxdλ∆=、单缝衍射【方法技巧】通过双缝干预条纹特征和单缝衍射条纹特征进展分析和判断，再应用公式l xd λ∆=分析条纹间距。

相对论知识：相对论与电磁学——如何理解电磁波的性质相对论与电磁学——如何理解电磁波的性质随着科技的发展，电子通信在我们的生活中起着越来越重要的作用。

在电子通信中，我们经常使用的是电磁波。

电磁波的存在和性质是电磁学的重要研究内容之一。

而相对论也为我们理解电磁波的性质提供了重要的基础。

在本文中，我们将探讨相对论与电磁学之间的联系，以及如何理解电磁波的性质。

1.相对论与电磁学的关系相对论是物理学中的一大分支，它主要研究的是质量、能量、时间和空间的相互关系。

在相对论中，爱因斯坦提出了“相对性原理”和“光速不变原理”，这为我们理解电磁波的性质提供了基础。

在爱因斯坦的相对性原理中，他指出物体的运动状态是相对的，不同的惯性系之间没有绝对的区别。

结合电磁学领域的研究，我们知道，电磁波具有两种性质：一是电场，它的存在还可以引起电荷的位移；二是磁场，它可以通过变化的电磁场和电流产生。

而这两种性质是相互关联的，也就是说，电场和磁场是相互转换的。

相对性原理的提出，让我们可以从不同的惯性系中观测到不同的电磁波状态，例如光速或波长、能量、频率等等。

在光速不变原理中，爱因斯坦指出，在任何物体中，光的速度是相同的，无论观测光速的相对位置如何。

由此，我们可以推知，电磁波的速度是不受观测平台运动状态影响的。

这也意味着，我们可以根据一系列电磁波研究结果来了解不同位置的物理属性。

总之，相对论和电磁学之间的联系十分密切，它们之间的联系是互相影响的。

相对论和电磁学的理论不仅为我们解释电磁波的性质提供了基础，而且也使得我们可以更加深入地研究和了解宇宙和自然界。

2.理解电磁波的性质电磁波是一种由垂直于导线运动的电子或电荷摆动而产生的电场和磁场的相互嵌套的波。

根据能量、频率和波长的不同，我们可以将电磁波分为不同的类型，例如：射频、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线等。

电磁波的性质有很多，其中最重要的是传播速度、波长、频率、能量和极化状态等。

专题12.5 电磁波与相对论1．电磁波已广泛运用于很多领域. 下列关于电磁波的说法符合实际的是（)A．电磁波不能产生衍射现象B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同答案：C2．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磁场答案:D解析：雷达是用微波测定物体的位置的设备,A错；使电磁波随各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磁场，D正确。

3．隐形飞机的原理是:在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击.根据你所学的物理知识,判断下列说法中正确的是 ( ）A．运用隐蔽色涂层,无论距你多近的距离,即使你拿望远镜也不能看到它B．使用吸收雷达电磁波材料,在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现C．使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现和攻击答案：B解析：雷达向外发射电磁波，当电磁波遇到飞机时发生反射,雷达通过接收反射回来的电磁波，就可以测定飞机的位置，所以要想降低飞机的可探测性，可以使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小很弱，很难被发现,故B正确。

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答案：A解析：狭义相对论的基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理：一切彼此做匀速直线运动的惯性参考系，对于描写运动的一切规律来说都是等价的；(2)光速不变原理：对任一惯性参考系，真空中的光速都相等，所以只有A项正确.5．下列说法中正确的是（)A．人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射B．光的色散现象都是由光的干涉引起的C．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围一定可以产生电磁波D．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大答案：AD6．（多选)下列说法正确的是（）A．根据狭义相对论,地面上的人看到高速运行的列车比静止时变矮B．两列波相叠加产生干涉现象，则振动加强区域与减弱区域交替变化C．LC振动电路中，电容器的放电过程，电场能逐渐转化为磁场能D．夜视仪器能在较冷的背景下探测出较热物体的红外辐射【解析】根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时变短，选项A错误;两列波相叠加产生干涉现象，则振动加强区域与减弱区域是固定的．选项B错误；LC振荡电路中，电容器开始放电时电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能，选项C正确；夜视仪器能在较冷的背景下探测出较热物体的红外辐射,选项D正确．【答案】CD7．建立经典电磁场理论,并预言了电磁波存在的物理学家和创立相对论的科学家分别是（)A．麦克斯韦法拉第B．麦克斯韦爱因斯坦C．赫兹爱因斯坦D．法拉第麦克斯韦【解析】在19世纪60年代建立经典电磁场理论,并预言了电磁波存在的物理学家是麦克斯韦,创立相对论的科学家是爱因斯坦，选项B正确．【答案】 B8．（多选)2006年度诺贝尔物理学奖授予了两位美国科学家,以表彰他们发现了微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化．他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点．下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法正确的是（）A．微波是指波长在10－3 m到10 m之间的电磁波B．微波和声波一样，都只能在介质中传播C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说【答案】ACD9．(多选)对于公式m＝错误!，下列说法中正确的是( ）A．式中的m0是物体以速度v运动时的质量B．当物体运动速度v>0时，物体的质量m〉m0，即物体的质量改变了,故经典力学不适用C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动的物体D．通常由于物体的运动速度太小,质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时,不必考虑质量变化【解析】公式中m0是静止质量，m是物体以速度v运动时的质量，A不对．由公式可知，只有当v接近光速时，物体的质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，故B不对，C、D正确．【答案】CD10．关于电磁波谱，下列说法正确的是 ( ）A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B．紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康C．X射线和γ射线的波长比较短,穿透力比较强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答案:AC解析：无线电波的波长长,易发生衍射现象，A正确。

（2013新课标2）19.在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。

下列叙述符合史实的是（）A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应解释了电和磁之间存在联系B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说C.法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，或出现感应电流D.楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化【答案】D（2013福建）17．在国际单位制（简称SI）中，力学和电学的基本单位有：m（米）、kg （千克）、s（秒）、A（安培）。

导出单位V（伏特）用上述基本单位可表示为A．m2⋅kg⋅s-4⋅A-1B．m2⋅kg⋅s-3⋅A-1C．m2⋅kg⋅s-2⋅A-1D．m2⋅kg⋅s-1⋅A-1【答案】B（2013海南）7．科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。

下列说法符合历史事实的是A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变B．伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去C．笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向D．牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质【答案】BCD（2013江苏）B（2）如题12B-2图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v（v 接近光速c）。

地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离_______ （选填“大于”、“等于”或“小于”）L。

当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为_______。

【答案】大于c(或光速)（2013山东）14.伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，，利用这种方法伽利略发现的规律有（）A．力不是维持物体运动的原因B．物体之间普遍存在相互吸引力C．忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快D．物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反【答案】AC（2013四川）1．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】C（2013上海）1．电磁波与机械波具有的共同性质是(A)都是横波(B)都能传输能量(C)都能在真空中传播(D)都具有恒定的波速【答案】B（2013浙江）14．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传递速度相同D．遥控器发出的红外线波长和医院CT中的X射线波长相同【答案】C（2014重庆）7．下列说法中，符合物理学史实的是A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就静止B．牛顿认为，力是物体运动状态改变的原因，而不是物体运动的原因C．麦克斯韦发现了电流的磁效应，即电流可以在其周围产生磁场D．奥斯特发现导线通电时，导线附近的小磁针发生偏转【答案】ABD（2014北京）19.伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。

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”)。

高考经典课时作业13-3 电磁波、相对论简介（含标准答案及解析）时间：45分钟分值：100分1．当代人类的生活和电磁波紧密相关，关于电磁波，下列说法正确的是() A．只要把带电体和永磁体放在一起，就会在周围空间产生电磁波B．电磁波在传播过程中，其波速始终保持不变C．电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波D．微波炉内所产生的微波不是电磁波，而是波长很短的机械波2．关于电磁波的发射和接收，下列说法正确的是()A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路B．信号频率比较低，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，接收电路中产生的振荡电流最强D．要使电视机的屏幕上有图象，必须要有检波过程3．(2013·山东潍坊模拟)有关电磁波和声波，下列说法错误的是()A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B．由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大C．电磁波是横波，声波也是横波D．由空气进入水中传播时，电磁波的波长变短，声波的波长变长4．雷达是运用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内，已知真空中光速c＝3.0×108 m/s.下列说法正确的是()A．电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生B．电磁波可由周期性变化的电场或磁场产生C．雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3 m至1 m之间D．雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定5．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6．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7．如图所示，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()A．0.4c B．0.5cC．0.9c D．1.0c8．(2011·高考江苏卷)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9．(2013·山东滨州测试)如图所示，一根10 m长的梭镖以相对论的速度穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的．以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子的情况的是()A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖D．所有这些都与观察者的运动情况有关10．(2013·苏北四市三调)如图所示，某车沿水平方向高速行驶，车厢中央的光源发出一个闪光，闪光照到了车厢的前、后壁，则地面上的观察者认为该闪光________(选填“先到达前壁”、“先到达后壁”或“同时到达前后壁”)，同时他观察到车厢的长度比静止时变________(选填“长”或“短”)了．11．(1)(2013·成都模拟)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．电磁波是横波C．电磁波必须在介质中传播D．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调(2)某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5 000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs.①该电磁波的频率为多少？②该雷达的最大侦察距离是多少？12．(1)(2013·长沙模拟)某火箭在地面上的长度为L0，发射后它在地面附近高速(约0.3c)飞过，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象，以下说法正确的是()A．下方地面上的人观察到火箭上的时间进程变快了B．下方地面上的人观察到火箭变短了C．火箭上的人观察到火箭变短了D．火箭上的人看到下方地面上的所有物体都变短了(2)在一飞船上测得飞船的长度为100 m，高度为10 m．当飞船以0.60 c的速度从你身边经过时，按你的测量，飞船有多高、多长？标准答案及解析：1．答案：C2．答案：BCD 3． 解析：电磁波本身就是一种物质，它的传播不需要介质，而声波的传播需要介质，选项A 的说法正确；电磁波由空气进入水中时，传播速度变小，但声波在水中的传播速度比其在空气中大，选项B 的说法正确；电磁波的传播方向与E 、B 两个振动矢量的方向都垂直，是横波，而声波是纵波，选项C 说法错误；电磁波由空气进入水中传播时，波速变小，波长变短，而声波由空气进入水中传播时，波速变大，波长变长，选项D 的说法正确，故答案为C.答案：C4．解析：本题考查电磁波的产生、波长与波速、频率的关系及电磁波的应用．电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，A 项错误、B 项正确；由题中的电磁波的频率范围，再根据λ＝c f算出波长范围为0.3 m 到1 m 之间，C 项正确，设电磁波从发射到接收用时t ，则雷达与目标之间的距离为s ＝ct 2，D 项正确． 答案：BCD5． 解析：狭义相对论的两条假设分别是：在任何惯性系中，真空中的光速不变和一切物理规律相同．答案：A6．解析：由爱因斯坦狭义相对论可知，①②③说法均对，故正确答案为C.答案：C7．解析：根据爱因斯坦狭义相对论光速不变原理可知．答案：D8．解析：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，答案为C.答案：C9．解析：如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全处在管子内部．然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子．假如你在梭镖和管子之间运动，运动的速度是在梭镖运动的方向上，而大小是其一半，那么梭镖和管子都是相对于你运动，且速度的大小一样；你看到这两样东西都缩短了，且缩短的量相同，所以你看到的一切都是相对的，依赖于你的参考系．答案：D10．解析：地面上的观察者认为地面是一个惯性系，闪光向前、后传播的速度相对地面是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时间也就晚些，即地面上的观察者认为该闪光先到达后壁．根据长度的相对性可知：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小．可以得出观察者观察到车厢的长度比静止时变短．答案：先到达后壁 短11．解析：(1)由雷达的工作原理知，雷达是用微波来测定物体位置的设备，A 错；电磁波在传播过程中电场强度和磁感应强度总是相互垂直，且与波的传播方向垂直，故电磁波是横波，B 对；电磁波可以不依赖介质而传播，C 错；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，D 错．(2)①根据c ＝λf 可得 f ＝c λ＝3.0×10820×10－2 Hz ＝1.5×109 Hz. ②电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离s ＝c Δt ＝c ⎝⎛⎭⎫1n －t ＝3×108×⎝⎛⎭⎫15 000－0.02×10－6 m ≈6×104 m ， 所以雷达的最大侦察距离s ′＝s 2＝3×104 m ＝30 km. 答案：(1)B (2)①1.5×109 Hz ②30 km12．解析：(1)由时间间隔的相对性知，下方地面上的人观察到火箭上的时间进程变慢了，A 错；由长度的相对性知，下方地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的人观察到火箭长度没变，B 对、C 错；火箭上的人看到在垂直运动方向上，物体的长度不变，D 错．(2)因为长度收缩只发生在运动方向上，与运动垂直的方向上没有这种效应，故测得的飞船的高度仍为原来的高度10 m ．设飞船原长为l 0，观测到飞船的长度为l ，则根据尺缩效应有l ＝l 0 1－⎝⎛⎭⎫v c 2＝100× 1－⎝⎛⎭⎫0.60c c 2 m ＝80 m. 答案：(1)B (2)10 m 80 m。

第4讲光的干涉与衍射电磁波相对论必备知识·自主排查一、光的干涉、衍射和偏振1．光的干涉(1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现________条纹，某些区域相互减弱，出现________条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象．(2)条件：两束光的频率________、相位差恒定．(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为________条纹，其余为________条纹．2．薄膜干涉(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从________的两个表面反射的两列光波．(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度________．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．3．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．(2)衍射条纹的特点4．光的偏振(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿________振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个________的方向振动的光．(3)偏振光的形成①让自然光通过________形成偏振光．②让自然光在两种介质的界面发生反射和________，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光．(4)光的偏振现象说明光是一种横波．二、光的偏振现象1．偏振：光波只沿________的方向振动．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，这种光叫做自然光．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．4．偏振光的应用：应用于照相机镜头、________、消除车灯眩光等．三、电磁波1．产生：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________(选填“纵波”或“横波”)，在空间传播不需要________．(2)真空中电磁波的速度为________．(3)公式v＝λf对电磁波同样适用．(4)电磁波能产生反射、________、干涉和________等现象．2．电磁波的发射(1)发射条件：足够高的振荡频率和________电路．(2)调制分类：________和________．3．电磁波的接收(1)调谐：使接收电路产生________的过程．(2)解调：使声音或图象信号从高频电流中还原出来的过程．4．电磁波谱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．四、狭义相对论的基本假设质能关系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________．(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________，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系．2．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＝________．,生活情境1.(1)日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象．()(2)通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹是单缝衍射现象．()(3)光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象．()教材拓展2.[人教版选修3－4P62T1、T2、T3，P61做一做改编](多选)下列说法正确的是()A．通过两支铅笔的狭缝平行对着日光灯管，会看到彩色条纹，这是光的衍射现象B．减小游标卡尺两个卡脚之间狭缝的宽度，单色线光源通过狭缝产生的衍射条纹中央亮纹变窄C．太阳光通过三角形孔，当孔缩小时，先形成三角形光斑，最后形成太阳的像D．透过羽毛观察白炽灯，会看到彩色光晕，这是光的衍射E．减小不透光的挡板上的狭缝宽度，单色线光源通过狭缝产生的衍射现象更明显3．[人教版选修3－4P56T3改编](多选)在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为7.5×10－7m，如果用频率6.0×1014Hz的黄光照射双缝，则下列判断正确的是()A．黄光的波长是5×10－7 mB．黄光的波长是5×10－6 mC．P点出现的是亮条纹D．P点出现的是暗条纹4．[鲁科版选修3－4原题]将两个紧靠在一起的偏振片放在一盏灯的前面，此时没有光通过．如果将其中的一个偏振片逐渐旋转180°，在旋转过程中，将会产生的现象是() A．透过偏振片的光先增强，然后又减弱到零B．透过偏振片的光先增强，然后减弱到非零的最小值C．透过偏振片的光在整个过程中都增强D．透过偏振片的光先增强，再减弱，然后又增强关键能力·分层突破考点一光的干涉现象角度1双缝干涉1.条纹间距公式：Δx＝λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大．2．明暗条纹的判断方法：如图所示，相干光源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…)时，光屏上P′处出现明条纹．当Δr＝(2k＋1)(k＝0，1，2…)时，光屏上P′处出现暗条纹．例1.[2022·福建漳州一模]如图，在双缝干涉实验中，S1和S2为狭缝，P是光屏上的一点，已知双缝S1、S2和P点的距离差为2.1×10－6m，用单色光A在空气中做双缝干涉实验，若光源到缝S1、S2距离相等，且A光频率为f＝5.0×1014Hz.则P点处是________(填“亮”或“暗”)条纹；若将S2用遮光片挡住，光屏上的明暗条纹________(填“均匀”或“不均匀”)分布．(光在空气中的传播速度c＝3.0×108 m/s)角度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，并且叠加．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.在P1、P2处，Δr ＝nλ(n＝0，1，2，3…)．薄膜上出现明条纹．在Q处，Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出现暗条纹．例 2.(多选)如图所示为一竖直的肥皂膜的横截面，用单色光照射薄膜，在薄膜上产生明暗相间的条纹，下列说法正确的是()A．薄膜上的干涉条纹是竖直的B．薄膜上的干涉条纹是水平的C．用蓝光照射薄膜所产生的干涉条纹的间距比用红光照射时的小D．干涉条纹是光线在薄膜前、后两表面反射形成的两列光波叠加的结果E．干涉条纹的间距是不相等的跟进训练1.(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的____________相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹．(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7 m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m.求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．2．如图所示，某种复合光经过半圆形玻璃砖后分成a、b两束，光束a与法线的夹角为60°，光束b与法线的夹角为45°，则玻璃对a、b两种光的折射率之比n a∶n b＝________；若复合光的入射角增大至37°，则a光束射出玻璃砖时与原法线的夹角为________；若用a、b 两束光照射同一双缝干涉装置，测量a、b两束光的相邻亮条纹间距之比为Δx a∶Δx b，a、b 两束光的频率之比f a∶f b＝________．考点二光的衍射和偏振现象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，光才可以看作是沿直线传播的．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，且沿各个方向光振动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3.偏振光的应用：照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等．跟进训练3.(多选)关于光现象及其应用，下列说法正确的是()A．全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光相干性高的特点B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加装一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度D．当观察者向静止的光源运动时，观察者接收到的光波频率低于光源的频率E．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短4．(多选)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，可以看到彩色干涉条纹E．阳光在水面的反射光是自然光5．(多选)对如图所示的图片、示意图或实验装置，下列判断准确无误的是()A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹E．戊图是振动图象，其振幅为8 cm，振动周期为4 s考点三实验：用双缝干涉测光的波长1．基本原理与操作装置及器材操作要领(1)安装：将光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上．(2)调节：接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光．调节各部件的中心在同一高度．(3)测量头读数：应使测量头分划板中心刻线和条纹的中心对齐，读出手轮上的读数．2.数据处理与分析：(1)数据处理用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式Δx＝λ得λ＝Δx计算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值．(2)误差分析①测条纹间距Δx时带来误差．②测量双缝到光屏间距离l时产生误差．(3)注意事项①保证灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒共轴．②保持单缝和双缝平行．例3.[2021·浙江卷，节选]下图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置．实验中(1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是________(单选)．A．旋转测量头B．增大单缝与双缝间的距离C．调节拨杆使单缝与双缝平行(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是________(单选)．A．减小单缝与光源间的距离B．减小单缝与双缝间的距离C．增大透镜与单缝间的距离D．增大双缝与测量头间的距离跟进训练6.[2022·吉林毓文一模]某实验小组在用双缝干涉测光的波长的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示．双缝间距d＝0.20 mm，测得屏与双缝间的距离L＝500 mm.然后，接通电源使光源正常工作：(1)某同学在测量时，转动手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准亮条纹A的中心，如图乙所示，则游标卡尺的读数为________ cm；然后他继续转动手轮，使分划板中心刻线对准亮条纹B的中心，若游标卡尺的读数为1.67 cm，此时主尺上的________ cm刻度与游标尺上某条刻度线对齐；入射光的波长λ＝________ m；(2)若实验中发现条纹太密，可采取的改善办法有________(至少写一条)．考点四电磁波与相对论1．电磁波谱的特性及应用电磁波谱特性应用递变规律无线电波容易发生衍射通信和广播红外线热效应红外线遥感可见光引起视觉照明等紫外线荧光效应，能杀菌灭菌消毒、防伪X射线穿透能力强医用透视、安检γ射线穿透能力很强工业探伤、医用治疗2.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跟进训练7.(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是()A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线E．在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信8．(多选)下列说法正确的是()A．波的传播过程中，质点的振动频率等于波源的振动频率B．爱因斯坦狭义相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的C．当某列声波产生多普勒效应时，相应声源的振动频率一定发生变化D．物体做受迫振动时，驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越大E．X射线的频率比无线电波的频率高9．[2022·广东佛山一模]小嘉同学参加科技展时了解到，现今5G技术用于传输的电磁波信号频率更高，传播数据的带宽更大，则相对而言，5G技术所用电磁波波长更________(填“长”或“短”)，绕过障碍物的能力更________(填“强”或“弱”)．小嘉同学还了解到，为接收信号，手机都应该有天线，天线的长度应与信号电磁波的波长成正比，最好为波长的～，以前的手机天线伸得很长，现在因为________，可以为了美观、方便，将手机天线做在手机内部．10．自从1865年麦克斯韦预言电磁波的存在，人们的生活已经与电磁波密不可分，不同频率的电磁波被应用于生活的各个领域．例如：我国自主建立的北斗导航系统所使用的电磁波频率约为1 561 MHz，家用Wi-Fi所使用的电磁波频率约为5 725 MHz.则Wi-Fi信号与北斗导航信号叠加时，________(填“能”或“不能”)产生干涉现象：当Wi-Fi信号穿越墙壁进入另一个房间后，其波长________，原因是________________________________________________________________________．温馨提示：请完成课时分层作业(四十三)单元质量评估(十四)第4讲光的干涉与衍射电磁波相对论必备知识·自主排查一、1．(1)亮暗(2)相同(3)白色亮彩色2．(1)薄膜(2)相等3．(1)相差不多还小4．(1)一切方向(2)特定(3)①偏振片②折射二、1．某一特定2．一切方向强度3．垂直横波4．立体电影三、1．(1)横波介质(2)c＝3×108 m/s(4)折射衍射2．(1)开放(2)调幅调频3．电谐振4．无线电波四、1．(1)相同的(2)相同的2．mc2生活情境1．(1)√(2)√(3)√教材拓展2．答案：ADE3．答案：AD4．答案：A关键能力·分层突破例1解析：试题考查双缝干涉等必备知识，主要考查理解能力、推理能力，模型建构能力，体现了物理观念、科学思维的学科素养，突出对基础性考查要求．设A光在空气中波长为λ，由λ＝得λ＝6×10－7 m，光的路程差Δs＝2.1×10－6m，所以N＝＝3.5，即从S1和S2到P点的光的路程差Δs是波长λ的3.5倍，所以P点为暗条纹．将S2用遮光片挡住．光屏上得到的是衍射条纹，是不均匀分布的．答案：暗不均匀例2解析：光在肥皂膜的前、后表面反射形成相干光，其波程差与薄膜厚度有关，在重力作用下，肥皂膜形成上薄下厚的的楔形，在同一水平面上厚度相等，形成亮纹(或暗纹)，因此，干涉条纹应是水平的，故选项A错误，选项B、D正确；蓝光的波长小于红光的波长，因此用蓝光照射薄膜所产生的干涉条纹的间距比红光的小，故C正确；干涉条纹间距是相等的，选项E错误．答案：BCD1．解析：(1)要形成光的干涉，两列光的频率应该相同，在题图所示的干涉区域放置光屏，波峰与波谷相遇的C点会出现暗纹．(2)相邻的亮条纹的中心间距Δx＝λ由题意知，亮条纹的数目n＝10则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距L＝代入数据得L＝1.178×10－2 m.答案：(1)频率C(2)1.178×10－2 m2．解析：根据n＝可得n a＝＝，n b＝＝，则n a∶n b＝∶.a光的临界角为sin C n＝＝≈0.577<sin 37°＝0.6，可知若复合光的入射角增大至37°，则a光束已经发生全反射，此时a光射出玻璃砖时与原法线的夹角为37°；根据Δx＝λ＝·∝，则f a∶f b＝Δx b∶Δx a.答案：∶37°Δx b∶Δx a3．解析：通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，选项B错误；当观察者向静止的光源运动时，观察者接收到的光波频率高于光源的频率，选项D 错误．答案：ACE4．解析：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，D项错误；阳光在水面的反射光是偏振光，故选项E错误．答案：ABC5．解析：题图甲是小孔衍射的图样，但不是“泊松亮斑”，故A错．题图丁是薄膜干涉现象的实验装置图，但其干涉条纹应为水平的，故D错．答案：BCE例3解析：(1)条纹模糊，原因可能是单缝与双缝没有完全平行造成的，与测量头的位置无关，与单缝与双缝间的距离也无关，故可以调节拨杆让单缝与双缝平行，使干涉条纹变清晰，C正确；(2)由条纹间距公式Δx＝λ可得，增大双缝与测量头间的距离l，可增大条纹间距，D正确．答案：(1)C(2)D6．解析：(1)游标卡尺的读数为1.1 cm＋0.1 mm×1＝1.11 cm；若游标卡尺的读数为1.67 cm，此时主尺上的2.30 cm刻度与游标尺上某条刻度线对齐；条纹间距Δx＝cm＝0.08 cm，则根据Δx＝λ可得λ＝＝m＝3.2×10－7 m．(2)若实验中发现条纹太密，即条纹间距太小，根据Δx＝λ可采取的改善办法有：减小双缝间距d或者增大双缝到屏的距离L.答案：(1)1.11 2.30 3.2×10－7(2)减小双缝间距d或者增大双缝到屏的距离L7．解析：紫外线比紫光的波长短，更不容易发生干涉和衍射，C错误．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，D错误．答案：ABE8．解析：声波发生多普勒效应时，相应声源的振动频率不变，C错；物体做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相同时，振幅最大，D错．答案：ABE9．解析：根据公式f＝，可知，频率高则波长短，则5G技术所用电磁波波长更短．频率越高，波长越短，衍射现象越不明显，绕过障碍物的能力越弱．由于天线的长度与信号电磁波的波长成正比，且现在电磁波波长变短了，则天线长度变短，可以为了美观、方便，将手机天线做在手机内部．答案：短弱电磁波波长变短，则天线长度不需要太长10．解析：Wi-Fi信号的频率与北斗导航信号的频率不同，不能产生干涉现象．当Wi-Fi 信号穿越墙壁进入另一个房间后，电磁波穿越墙壁后能量减小，但波的频率不会改变，同时传播的速度也不会改变，所以其波长不变．答案：不能不变电磁波穿越墙壁后能量减小，但波的频率不会改变，同时传播的速度也不会改变，所以波长不变。