（人教通用版）2020高考物理 第14章 第4講 光的波動性 電磁波 相對論課件.ppt

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1、機械振動與機械波光電磁波與相對論,第十四章,第4講光的波動性電磁波相對論,知識梳理自測,1產(chǎn)生條件 兩列光的________相同，振動方向________，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。 2兩種典型的干涉 (1)楊氏雙縫干涉。 原理如圖所示。,知識點1,光的干涉,頻率,,相同,明、暗條紋的條件。 ()單色光：形成____________的條紋，中央為明條紋。 a光的路程差rr2r1________(k0,1,2，)，光屏上出現(xiàn)明條紋。 b光的路程差rr2r1______________(k0,1,2，)，光屏上出現(xiàn)暗條紋。 ()白光：光屏上出現(xiàn)______條紋，且中央亮條紋是__

2、_____(填寫顏色)。 相鄰兩個亮條紋或暗條紋的中心間距公式：x________。,明暗相間,k,彩色,白色,(2)薄膜干涉。 相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個表面________的兩列光波。 圖樣特點：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)紋對應(yīng)薄膜的________相等。單色光照射薄膜時形成明暗相間的條紋，白光照射薄膜時，形成彩色條紋。,反射,厚度,1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。 2衍射條紋的特點：,知識點2,光的衍射,相差不多,還小,(1)單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較。,明暗相間,越弱,

3、越小,明暗相間,越弱,越小,越小,逐漸變暗,逐漸變窄,同心圓環(huán),(2)泊松亮斑(圓盤衍射)： 當(dāng)光照射到不透明的____________________上時，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)________(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán))。,半徑很小的小圓盤,亮斑,1偏振現(xiàn)象 橫波只沿某一____________振動，稱為波的偏振現(xiàn)象。 2自然光 若光源發(fā)出的光，包含著在垂直于光傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的________都相同，這種光叫自然光。,知識點3,光的偏振,特定方向,強度,3偏振光 在垂直于光傳播方向的平面上，只沿一個____________振動的光，叫偏振光

4、。 例如：自然光通過偏振片后，就得到了偏振光。見示意圖。,特定方向,1電磁波的產(chǎn)生 (1)麥克斯韋電磁場理論 變化的磁場產(chǎn)生________，變化的電場產(chǎn)生________。 (2)電磁場 變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個完整的整體，這就是電磁場。,知識點4,電磁波與相對論,電場,磁場,(3)電磁波 電磁場(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波。 電磁波是橫波，在空間傳播__________介質(zhì)； 真空中電磁波的速度為___________m/s； vf對電磁波____________。 電磁波能產(chǎn)生反射、折射、________和衍射等現(xiàn)象。,不需要,3.0108,同樣適用,干涉

5、,2電磁波的發(fā)射和接收 (1)發(fā)射電磁波的條件 要有足夠高的____________。 電路必須________，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間。 (2)調(diào)制有________和調(diào)頻兩種方式，解調(diào)是調(diào)制的逆過程。 (3)電磁波譜 定義：按電磁波的波長從長到短分布是____________、紅外線、可見光、紫外線、X射線和射線，形成電磁波譜；遞變規(guī)律：直線傳播能力增強，衍射能力減弱。,振蕩頻率,開放,調(diào)幅,無線電波,電磁波譜的特性、應(yīng)用,熱效應(yīng),熒光效應(yīng),3狹義相對論 (1)狹義相對論的兩個基本假設(shè) 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。 光速不變

6、原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是________的，光速與光源、觀測者間的相對運動沒有關(guān)系。 (2)相對論的質(zhì)速關(guān)系 物體運動時的質(zhì)量m總要________靜止時的質(zhì)量m0。,物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而增大，物體以速度v運動時的質(zhì)量m與靜止時的質(zhì)量m0之間有如下關(guān)系：m______________。,相同,相同,大于,4相對論質(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________。,mc2,思維診斷： (1)光的顏色取決于折射率。() (2)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉。() (3)在雙縫干涉實驗中，雙縫的作用是使白光變成單色光。() (4

7、)陽光下茂密的樹蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。() (5)自然光是偏振光。() (6)電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場。() (7)無線電波不能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象。() (8)波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全不同。() (9)真空中的光速在不同慣性參考系中是不同的。(), ,1(2018上海奉賢區(qū)一模)如圖所示，檢查下方玻璃板上表面是否平整，單色光從上面照射會產(chǎn)生條紋，這是利用了光的() A圓孔衍射 B單縫衍射 C雙縫干涉 D薄膜干涉 解析當(dāng)兩反射光的路程差(即膜厚度的2倍)是半波長的偶數(shù)倍時，出現(xiàn)明條紋，是半波長的奇數(shù)倍時，出現(xiàn)暗條紋。若條紋是直的則玻璃板平整，若條紋發(fā)生

8、彎曲，則玻璃板不平整。由以上分析可知，檢查下方玻璃板上表面是否平整，利用了光的薄膜干涉，D正確。,D,,2(2018上海奉賢區(qū)一模)紅外線、X射線、射線、紫外線中，波動現(xiàn)象最明顯的是() A紅外線 BX射線 C射線 D紫外線 解析波長越長，波動現(xiàn)象越明顯，在紅外線、X射線、射線、紫外線中，紅外線波長最長，因此其波動現(xiàn)象最明顯，A正確。,A,3(2018北京密云區(qū)一模)下列四種現(xiàn)象中與光的干涉有關(guān)的是() A雨后空中出現(xiàn)彩虹 B肥皂泡的表面呈現(xiàn)彩色 C一束白光通過三棱鏡后形成彩色光帶 D一束白光通過很窄的單縫后在光屏上形成彩色光帶 解析雨后天空中的彩虹是光的色散現(xiàn)象，A錯誤；肥皂泡在陽光照耀下呈

9、現(xiàn)彩色條紋，是肥皂泡內(nèi)外兩表面反射回的光發(fā)生干涉形成的，B正確；白光通過三棱鏡后形成彩色光帶是光的色散現(xiàn)象，C錯誤；白光通過一個很窄的縫呈現(xiàn)的彩色光帶是光的衍射現(xiàn)象，D錯誤。,B,4(2018湖南長沙天心區(qū)期末)(多選)設(shè)某人在以速度為0.5c的飛船上，打開一個光源，則下列說法正確的是( ) A飛船正前方地面上的觀察者看到這一光速為1.5c B飛船正后方地面上的觀察者看到這一光速為0.5c C在垂直飛船前進方向地面上的觀察者看到這一光速是c D在地面上任何地方的觀察者看到的光速都是c 解析光速不變原理認(rèn)為：在不同的慣性參考系中，真空中的光速是相同的，即光在真空中沿任何方向的傳播速度都是相同的，

10、C、D正確。,CD,核心考點突破,1雙縫干涉與單縫衍射的比較：,考點一,光的干涉、衍射及偏振,2自然光和偏振光的比較：,特別提醒：(1)從本質(zhì)上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具有相似的原理，衍射條紋可以認(rèn)為從單縫通過多列頻率相同的光波在屏上疊加形成的干涉圖樣。 (2)在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別，衍射現(xiàn)象說明只有在光的波長比障礙物小得多時才可看作沿直線傳播。,(2018四川廣安、眉山一診)(多選)下列五幅圖對應(yīng)的說法正確的是(),例 1,ABE,,A圖甲是研究光的衍射 B圖乙是研究光的干涉 C圖丙是利用光的偏振 D圖丁是研究光的偏振 E圖戊是衍射圖樣 解析圖甲是在

11、研究光的單縫衍射，故A正確；圖乙是研究光的雙縫干涉現(xiàn)象，故B正確；圖丙是檢查工件表面的平整度，屬于光的干涉現(xiàn)象，不是偏振現(xiàn)象，故C錯誤；圖丁是產(chǎn)生電磁波的過程，不是光的偏振，故D錯誤；圖戊是泊松亮斑，屬于光的衍射，E正確。,(2018河北衡水中學(xué)質(zhì)檢)(多選)如圖所示用a、b兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置獲得的干涉圖樣。現(xiàn)讓a、b兩種光組成的復(fù)色光穿過平行玻璃磚或三棱鏡時，光的傳播方向中可能正確的是 ( ),類題演練 1 ,,,AD,(2018安徽等四省五校聯(lián)考)(多選)下列說法正確的是() A光的雙縫干涉實驗中，若僅將光源從藍(lán)光改為紅光，則所得干涉圖樣中相鄰亮條紋間距變大 B照

12、相機鏡頭在陽光下呈現(xiàn)淡紫色是光的衍射現(xiàn)象 C泊松亮斑支持了光的波動說 D一束單色光由空氣進入玻璃中，光的傳播速度變小，波長變短 E光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波,類題演練 2 ,ACD,考點二,實驗：用雙縫干涉測光的波長,3實驗步驟： (1)安裝儀器： 將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。 接好光源，打開開關(guān)，使白熾燈正常發(fā)光。調(diào)節(jié)各部件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏。 安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒的軸線上，使雙縫和單縫的縫平行。,,4注意事項： (1)調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時，要注意調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮。 (2)放置單縫和雙縫時，縫要相互平行，

13、中心大致位于遮光筒的軸線上。 (3)調(diào)節(jié)測量頭時，應(yīng)使分劃板中心刻線和條紋的中心對齊，記清此時手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩個條紋間的距離。 (4)不要直接測x，要測幾個條紋的間距，計算得x，這樣可以減小誤差。 (5)白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在中央，紅色在最外邊。,特別提醒：(1)實驗中濾光片的作用是獲得單色光，要測量某種單色光的波長，實驗中必須使用濾光片。 (2)單縫相當(dāng)于一個單色光光源，雙縫相當(dāng)于兩個步調(diào)完全一致的單色相干光源。,現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件

14、，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。,例 2,,(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、__________、______、______、A。,E,D,B,(2)本實驗的步驟有： 取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光簡軸線把屏照亮； 按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上； 用米尺測量雙縫到屏的距離； 用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間的距離。在操作步驟時還應(yīng)注意___________________________________

15、_____________________ _________________________________________。,單縫與雙縫必須平行，其間距為510cm，保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一軸線上,(3)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖甲所示。然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，記下此時圖乙中手輪上的示數(shù)為__________mm，求得相鄰亮紋的間距x為_________mm。,,(4)已知雙縫間距d為2.0104m，測得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計算式______，求得所測紅光波長

16、為___________nm。,13.870,2.310,6.6102,解析(1)濾光片E是從白光中選出單色紅光，單縫屏是獲取線光源，雙縫屏是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上，所以排列順序為C、E、D、B、A。(順序不能交換) (2)在操作步驟時應(yīng)注意的事項有：放置單縫、雙縫時，單縫、雙縫間距離大約為510cm；使單縫與雙縫相互平行。,對電磁波譜的四點說明 (1)波長不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性。其中波長較長的無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長較短的紫外線、X射線、射線等，穿透能力較強。 (2)電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長并沒有很明顯的界線，如紫外線和X射線、X射線和射

17、線都有重疊。,考點三,電磁波與相對論,(3)不同的電磁波，產(chǎn)生的機理不同，無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生的；紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。 (4)電磁波的能量隨頻率的增大而增大。,下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運用的物理現(xiàn)象。請將相應(yīng)的字母填寫在運用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上。 (1)X光機，______。 (2)紫外線燈，______。 (3)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好。這里的“神燈”是利用______。 A光的全反射B紫外線具有很強的熒光作用 C紫外線具

18、有殺菌消毒作用DX射線的很強的貫穿力 E紅外線具有顯著的熱效應(yīng)F紅外線波長較長，易發(fā)生衍射,例 3,D,C,E,解析(1)X光機是用來透視人的體內(nèi)器官的，因此需要具有較強穿透力的電磁波，但又不能對人體造成太大的傷害，因此采用了穿透能力比較強又不會給人體造成太大的傷害的X射線，選擇D。 (2)紫外線燈主要是用來殺菌的，因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用，因此選擇C。 (3)“神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應(yīng)，使人體局部受熱，血液循環(huán)加快因此選擇E。,(2018黑龍江哈爾濱月考)(多選)下列說法正確的是() A在不同的慣性參考系中，一切物理定律都是相

19、同的 B真空中的光速在不同的慣性參考系中是不同的 C一條沿自身長度方向運動的桿，其長度總比靜止時的長度短 D物體運動時的質(zhì)量m總要小于靜止時的質(zhì)量m0 E在質(zhì)能方程Emc2中，m是物體的質(zhì)量，E是它具有的能量,類題演練 3 ,ACE,(2018河北衡水中學(xué)調(diào)研)(多選)關(guān)于機械波和電磁波，下列說法正確的是() A兩列頻率相同的機械波相遇時，介質(zhì)中振動加強的質(zhì)點在某時刻的位移可能為零 B聲音從聲源發(fā)出，在空氣中傳播時，振幅和波長都在不斷地減小 C機械波的周期取決于振源的周期，在數(shù)值上可能與介質(zhì)中質(zhì)點的自由振動周期相等 DX射線是由原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的，而射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的 E

20、根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，變化的電場一定可以產(chǎn)生電磁波,類題演練 4 ,ACD,解析兩列頻率相同的波相遇時，會發(fā)生波的干涉現(xiàn)象，振動加強的點的振幅等于兩列波的振幅之和，但某時刻的位移可能為零，故A正確；聲音在傳播的過程中，頻率不變，聲速也不變，則波長不變，故B錯誤；機械波的周期取決于振源的周期，在數(shù)值上可能與質(zhì)點在介質(zhì)中自由振動的周期相等，故C正確；X射線是由原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的，而射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的，故D正確；均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，而穩(wěn)定的磁場不能產(chǎn)生電場，即均勻變化的電場不能產(chǎn)生電磁波，故E錯誤。,2年高考模擬,1(2018北京，15)用雙縫干涉實驗裝置得到白光

21、的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后() A干涉條紋消失B彩色條紋中的紅色條紋消失 C中央條紋變成暗條紋D中央條紋變成紅色 解析 在光源與單縫之間加上紅色濾光片后，只透過紅光，屏上出現(xiàn)紅光(單色光)的干涉條紋。故選D。,D,2(2017江蘇卷)(多選)接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有( ) A飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快 B飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢 C地球上的人觀測到地球上的鐘較快 D地球上的人觀測到地球上的鐘較慢 解析相對論告訴我們，運動的鐘會變慢，由于飛船上的人觀測飛船上的鐘是靜止的，觀測到地球上的鐘是運

22、動的，因此飛船上的人觀測到飛船上的鐘相對于地球上的鐘快，A項正確，B項錯誤；同樣，地球上的人觀測到飛船上的鐘是運動的，地球上的鐘是靜止的，因此地球上的人觀測到地球上的鐘比飛船上的鐘快，C項正確，D項錯誤。,AC,3(2017全國卷)(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(lán)色激光 C減小雙縫間距 D將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動 E將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動,ACD,4(2017北京卷)物理學(xué)原理在現(xiàn)代科技中有許多重要應(yīng)用。例如，利用波的干涉，可將無線電波的干涉信號用于飛機降落的

23、導(dǎo)航。如圖所示，兩個可發(fā)射無線電波的天線對稱地固定于飛機跑道兩側(cè)，它們類似于楊氏干涉實驗中的雙縫。兩天線同時都發(fā)出波長為1和2的無線電波。飛機降落過程中，當(dāng)接收到1和2的信號都保持最強時，表明飛機已對準(zhǔn)跑道。下列說法正確的是(),C,,A天線發(fā)出的兩種無線電波必須一樣強 B導(dǎo)航利用了1與2兩種無線電波之間的干涉 C兩種無線電波在空間的強弱分布穩(wěn)定 D兩種無線電波各自在空間的強弱分布完全重合 解析天線發(fā)出的兩種無線電波各自發(fā)生干涉，故兩種無線電波的強弱沒關(guān)系，A項錯誤；兩種無線電波傳播的速度(光速)相同，由cf知，波長不同，則頻率不同，故兩種無線電波不會發(fā)生干涉，B項錯誤；兩種無線電波各自發(fā)生干涉，因此在空間的強弱分布穩(wěn)定，天線連線的中垂線上都是加強點，故C項正確、D項錯誤。,