《山東省2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 光學(xué)電磁波相對論 第2節(jié) 光的波動性 電磁波 相對論課件 新人教版.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《山東省2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 光學(xué)電磁波相對論 第2節(jié) 光的波動性 電磁波 相對論課件 新人教版.ppt（35頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第2節(jié)光的波動性 電磁波相對論,一、光的干涉 1.定義:在兩列光波的疊加區(qū)域,某些區(qū)域的光被 加強(qiáng),出現(xiàn)亮紋,某些區(qū)域的光被 減弱,出現(xiàn)暗紋,且 加強(qiáng)和 減弱互相間隔的現(xiàn)象叫作光的干涉現(xiàn)象。 2.條件:兩列光的 頻率相等,且具有恒定的相位差,才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象。,,,,,,3.雙縫干涉:由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后形成兩束振動情況總是 頻率相等的相干光,屏上某點到雙縫的路程差是 波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋;路程差是半波長的 奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋。相鄰的明條紋(或暗條紋)之間距離x與波長、雙縫間距d及屏到雙縫距離l的關(guān)系為 x= 。 4.薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂液薄膜) 前后表面反射的光相遇
2、而形成的。圖樣中同一條亮(或暗)條紋上所對應(yīng)薄膜厚度 相同。,,,,,,,,二、光的衍射 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 相差不多,甚至比光的波長 還小的時候,衍射現(xiàn)象才會明顯。 2.衍射條紋的特點: (1)單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較,,,,,,,,,,(2)泊松亮斑(圓盤衍射):當(dāng)光照到 不透明(選填“透明”或“不透明”)的半徑很小的小圓盤上時,在圓盤的陰影中心出現(xiàn) 亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán))。,,,,,,,,,三、光的偏振 1.自然光:包含著在垂直于傳播方向上沿 一切方向振動的光,而且沿著各個方向振動的光波的強(qiáng)度都相同。 2.偏振光:在垂直于光的
3、傳播方向的平面上,只沿著某個 特定的方向振動的光。 3.偏振光的形成: (1)讓自然光通過 偏振片形成偏振光。 (2)讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和 折射,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 橫波。,,,,,,四、電磁場、電磁波、電磁波譜 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 電場,變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生 磁場。 2.電磁波 (1)電磁場在空間由近及遠(yuǎn)的傳播,形成 電磁波。 (2)電磁波的傳播不需要 介質(zhì),可在真空中傳播,在真空中不同頻率的電磁波傳播速度 相同(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
4、不同的,頻率越高,波速越 小。 (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: 開放電路和 高頻振蕩信號,所以對要傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行調(diào)制。 (2)調(diào)制方式 調(diào)幅:使高頻電磁波的 振幅隨信號的強(qiáng)弱而變。 調(diào)頻:使高頻電磁波的 頻率隨信號的強(qiáng)弱而變。 4.無線電波的接收 (1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率 相等時,激起的振蕩電流 最強(qiáng),這就是電諧振現(xiàn)象。 (2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作 調(diào)諧。能夠調(diào)諧的接收電路叫作 調(diào)諧電路。 (3)從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩信號中“檢”出調(diào)制信號的過程,叫作 檢波。檢波是 調(diào)制的逆過程,也叫作解調(diào)。,,,,,,,,,
5、,,5.電磁波譜 按照電磁波的 頻率或 波長的大小順序把它們排列成譜叫作電磁波譜。 按波長由長到短排列的電磁波譜為:無線電波、紅外線、 可見光、紫外線、X射線、射線。,,,,,五、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 相同的。 (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,光速與光源、觀測者間的相對運(yùn)動 沒有關(guān)系。 2.相對論的質(zhì)速關(guān)系 (1)物體的質(zhì)量隨物體速度的增大而 增大,物體以速度v運(yùn)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= 。 (2)物體運(yùn)動時的質(zhì)量總要 大于靜止時的質(zhì)量m0。,,,,
6、,,,命題點一,命題點二,命題點三,光的干涉現(xiàn)象的理解及應(yīng)用 1.光的雙縫干涉現(xiàn)象 (1)明暗條紋的判斷方法 如圖所示,光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P點的路程差r2-r1=k(k=0,1,2,)時,光屏上出現(xiàn)明條紋。 光的路程差r2-r1=(2k+1) (k=0,1,2,)時,光屏上出現(xiàn)暗條紋。 (2)條紋間距:x= ,其中l(wèi)是雙縫到光屏的距離,d是雙縫間的距離,是光波的波長。,命題點一,命題點二,命題點三,2.薄膜干涉 (1)如圖所示,豎直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上時,在膜的前表面AA和后表面BB分別反射回來,形成兩列頻率相同的光波,并且疊加。 (2)
7、明、暗條紋的判斷 在P1、P2處,兩個表面反射回來的兩列光波的路程差r等于波長的整數(shù)倍,即r=n(n=0,1,2,),薄膜上出現(xiàn)明條紋。 在Q處,兩列反射回來的光波的路程差r等于半波長的奇數(shù)倍,即r=(2n+1) (n=0,1,2,),薄膜上出現(xiàn)暗條紋。,命題點一,命題點二,命題點三,(3)薄膜干涉的應(yīng)用 干涉法檢查平面如圖所示,兩板之間形成一楔形空氣膜,用單色光從上向下照射,如果被檢平面是平整光滑的,我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋;若被檢平面不平整,則干涉條紋發(fā)生彎曲。,命題點一,命題點二,命題點三,典例1(2018湖南天心區(qū)期末)如圖所示為光的雙縫干涉實驗裝置示意圖,下列說法正確
8、的是() A.若P點是亮條紋,說明該處是光的加強(qiáng)區(qū)域,P點到雙縫的路程差為半波長的奇數(shù)倍 B.照射單縫S的單色光的頻率越大,光屏上出現(xiàn)的條紋間距越大 C.若將單縫S去掉,再將S1縫封住僅留下S2,則白光通過S2光屏上會出現(xiàn)彩色條紋,但不是干涉條紋 D.撤去雙縫同時逐漸增大單縫寬度,光屏上一直出現(xiàn)明暗條紋,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,即學(xué)即練 1.(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(jī)降落的導(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(jī)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
9、2的無線電波。飛機(jī)降落過程中,當(dāng)接收到1和2的信號都保持最強(qiáng)時,表明飛機(jī)已對準(zhǔn)跑道。下列說法正確的是() A.天線發(fā)出的兩種無線電波必須一樣強(qiáng) 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(qiáng)弱分布穩(wěn)定 D.兩種無線電波各自在空間的強(qiáng)弱分布完全重合,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,2.(多選)(2017全國卷,34(1))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
10、,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,3.(2018福建晉江期末)關(guān)于光學(xué)鏡頭增透膜,以下說法中錯誤的是() A.增透膜是為了減少光的反射損失,增加透射光的強(qiáng)度 B.增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波長的四分之一 C.增透膜利用光的干涉原理 D.涂有增透膜的鏡頭,各種色光的反射光全部相互抵消,因此這種鏡頭的成像效果較好,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,光的衍射及偏振現(xiàn)象 1.對光的衍射的理解 (1)干涉和衍射是波的特征,波長越長,干涉和衍射現(xiàn)象越明顯。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。 (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
11、物小得多時,光才可以看作是沿直線傳播的。,命題點一,命題點二,命題點三,2.光的偏振 (1)自然光與偏振光的比較,(2)偏振光的應(yīng)用:加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等。,命題點一,命題點二,命題點三,典例2(2017福建永定月考)如圖為條紋總寬度相同的4種明暗相間的條紋,其中有兩種是紅光、藍(lán)光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣,還有兩種是黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(灰黑色部分表示亮紋)。則圖中從左向右排列,亮條紋的顏色依次是() A.紅黃藍(lán)紫B.紅紫藍(lán)黃 C.藍(lán)紫紅黃D.藍(lán)黃紅紫,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,單色光雙縫干涉圖樣是
12、以中央明紋為中心在兩邊對稱等間距排列的條紋,亮度從中央向兩邊逐漸減小;單縫衍射的圖樣是間距不等的明暗條紋,中央最寬最亮,兩旁的亮條紋強(qiáng)度逐漸遞減。,命題點一,命題點二,命題點三,即學(xué)即練 4.(2018北京豐臺一模)單縫衍射實驗中所產(chǎn)生圖樣的 中央亮條紋寬度的一半與單縫寬度、光的波長、縫 屏距離的關(guān)系,和雙縫干涉實驗中所產(chǎn)生圖樣的相鄰 兩亮條紋間距與雙縫間距、光的波長、縫屏距離的 關(guān)系相同,利用單縫衍射實驗可以測量金屬的線膨脹 系數(shù),線膨脹系數(shù)是表征物體受熱時長度增加程度的物理量。如圖是實驗的示意圖,擋光片A固定,擋光片B放置在待測金屬棒上端,A、B間形成平直的狹縫,激光通過狹縫,在光屏上形成
13、衍射圖樣,溫度升高,金屬棒膨脹使得狹縫寬度發(fā)生變化,衍射圖樣也隨之發(fā)生變化。在激光波長已知的情況下,通過測量縫屏距離和中央亮條紋寬度,可算出狹縫寬度及變化,進(jìn)而計算出金屬的線膨脹系數(shù)。下列說法正確的是(),命題點一,命題點二,命題點三,A.使用激光波長越短,其他實驗條件不變,中央亮條紋寬度越寬 B.相同實驗條件下,金屬的膨脹量越大,中央亮條紋寬度越窄 C.相同實驗條件下,中央亮條紋寬度變化越大,說明金屬膨脹量越大 D.狹縫到光屏距離越大,其他實驗條件相同,測得金屬的線膨脹系數(shù)越大,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,5.(多選)(2018湖南天心期末)抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲的過程可用激光監(jiān)控
14、其粗細(xì),如圖所示,激光束越過細(xì)絲時產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫規(guī)律相同。觀察光束經(jīng)過細(xì)絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可判斷細(xì)絲粗細(xì)的變化,下列敘述正確的是() A.這里應(yīng)用的是光的衍射現(xiàn)象 B.這里應(yīng)用的是光的干涉現(xiàn)象 C.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變粗 D.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變細(xì),答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,6.奶粉中碳水化合物(糖)的含量是一個重要指標(biāo),可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度,從而鑒定含糖量。偏振光通過糖的水溶液后,偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個角度,這一角度稱為“旋光度”,的值只與糖溶液的濃度有關(guān),將的測量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較,
15、就能確定被測樣品的含糖量了。如圖所示,S是自然光源,A、B是偏振片,轉(zhuǎn)動B,使到達(dá)O處的光最強(qiáng),然后將被測樣品P置于A、B之間。,命題點一,命題點二,命題點三,(1)偏振片A的作用是。 (2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種。 (3)(多選)以下說法正確的是() A.到達(dá)O處光的強(qiáng)度會明顯減弱 B.到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會明顯減弱 C.將偏振片B轉(zhuǎn)動一個角度,使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng),偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于 D.將偏振片A轉(zhuǎn)動一個角度,使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng),偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于,命題點一,命題點二,命題點三,答案:(1)把自然光變成偏振光(2)橫波(3)ACD 解析:(1)自然光源發(fā)出的光不是偏振光,但當(dāng)自然光經(jīng)
16、過偏振片后就變成了偏振光,因此偏振片A的作用是把自然光變成偏振光。 (2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種橫波。 (3)因為A、B的透振方向一致,故A、B間不放糖溶液時,自然光通過偏振片A后變成偏振光,通過B后到達(dá)O。當(dāng)在A、B間加上糖溶液時,由于糖溶液的旋光作用,使通過A的偏振光的振動方向轉(zhuǎn)動了一定角度,通過B到達(dá)O的光的強(qiáng)度不是最大,但當(dāng)B轉(zhuǎn)過了一個角度,恰好使透振方向與經(jīng)過糖溶液后的偏振光的振動方向一致時,O處光強(qiáng)又為最強(qiáng),故B的旋轉(zhuǎn)角度即為糖溶液的旋光度。若偏振片B不動而將A旋轉(zhuǎn)一個角度,再經(jīng)糖溶液旋光后光的振動方向恰與B的透振方向一致,則A轉(zhuǎn)過的角度也為,故選項A、C、D正確。,命題點一,命題
17、點二,命題點三,電磁場和電磁波相對論 1.對麥克斯韋電磁場理論的理解,命題點一,命題點二,命題點三,2.對電磁波的理解 (1)電磁波是橫波。電磁波的電場、磁場、傳播方向三者兩兩垂直,如圖所示。,命題點一,命題點二,命題點三,(2)電磁波與機(jī)械波的比較,命題點一,命題點二,命題點三,3.對狹義相對論的理解 (1)慣性系:如果牛頓運(yùn)動定律在某個參考系中成立,這個參考系叫作慣性系。相對一個慣性系做勻速直線運(yùn)動的另一個參考系也是慣性系。 (2)光速的大小與選取的參考系無關(guān)。 (3)狹義相對論認(rèn)為物體的質(zhì)量m與物體的速度v有關(guān),其關(guān)系式,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
18、斯坦質(zhì)能方程為E=mc2。,命題點一,命題點二,命題點三,典例3(多選)(2018吉林通榆月考)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(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)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,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,即學(xué)即練 7.(多選)(2018云南師大附中模擬)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
19、部分光發(fā)生了衍射現(xiàn)象 B.雷達(dá)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(lán)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(rèn)為:真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,8.(多選)(2018江蘇卷)梳子在梳頭后帶上電荷,搖動這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波.該電磁波() A.是橫波 B.不能在真空中傳播 C.只能沿著梳子搖動的方向傳播 D.在空氣中的傳播速度約為3108 m/s,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,9.(多選)(2018吉林長春質(zhì)檢)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,答案,解析,
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