1、第2讲 光的波动性 电磁波 相对论,考点 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.,亮,暗,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.,相等,白色亮,彩色,考点 2,光的衍射,1.定义：光在传播的过程中遇到障碍物时，_直线传播绕到障碍物阴影里去的现象.2.发生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长_，甚至比光的波长_时，衍射现象明显.,偏离,差不多,还小,3.衍射图样特点,单色,窄
2、且暗,白色,(1)单缝衍射：单色光的衍射图样为中间宽且亮的_条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央_；白光的衍射图样为中间宽且亮的_条纹，两侧是渐窄且,暗的彩色条纹.,圆环,泊松,(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距_.(3)圆盘衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑称为_亮斑(证实光的波动性).,考点 3,光的偏振,一切方向,特定,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,偏振片,折射,横,(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
3、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_波.,考点 4,电磁场与电磁波,1.麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生_，变化的电场能,够在周围空间产生_.,电场,磁场,电磁场,2.电磁波：_由近及远地传播形成电磁波.电磁波是_波，在空间传播不需要依靠介质.真空中电磁波的速度为_m/s；电磁波的传播速度 v 等于波长和频率,f 的乘积，即 v_.,横,3108,f,足够高,开放,振幅,频率,3.电磁波的发射和接收(1)发射条件：要有_的频率；采用_电路.(2)调制：使电磁波随各种信号而改变叫调制.使高频电磁波的_随信号的强弱而变化为调幅，使高
4、频电磁波的_随信号的强弱而变化为调频.,(3)接收,相等,解调,检波,当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率_时，激起的振荡电流最强，称为电谐振现象.从经过调制的高频电流中将声音或图像信号还原出来的过程，叫做_，它是调制的逆过程，调幅波的解调也,叫_.,频率,波长,可见光,(4)电磁波谱：按照电磁波的_或_的大小顺序把它们排列成谱叫做电磁波谱.按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、_、紫外线、X 射线、射线.,考点 5,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_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_
5、的.2.质能方程(质能关系)：E_.,相同,相同,mc2,【基础自测】1.( 多选) 根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是,(,),A.电场一定能产生磁场，磁场也一定能产生电场B.变化的电场一定产生磁场C.稳定的电场也可以产生磁场D.变化的磁场一定产生电场E.变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，形成一个统一的、不可分割的电磁场,解析：根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，形成一个统一的、不可分割的电磁场，E 项正确；变化的电场一定产生磁场，稳定的电场不产生磁场，A、C 项错误，B 正确.同理知 D 正确.故 B、D、E 正确.,答案：BDE,2.(多选)对衍射现象
6、的定性分析，正确的是(,),A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的现象B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论E.衍射现象说明光是一种横波,解析：衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象，衍射条纹是波的叠加的结果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，A、B、C 正确；光的直线传播只是近似的，只有在光的波长比障碍物尺寸小得多的情况下，光才被看作是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，D 错误.一切波都可以发生衍射现象，E 错误.故 A、B、C 正确.,答案：ABC,3.(多选)某同学用单色光进行“双
7、缝干涉”实验，在屏上观察到图 15-2-1 甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到,乙,甲图 15-2-1,A.减小光源到单缝的距离,B.减小双缝之间的距离,C.增大双缝到光屏之间的距离 D.换用频率更高的单色光源E.增大双缝之间的距离答案：ADE,4.(多选)关于以下几种电磁波的作用，下列说法正确的是,(,),A.用红外线热像仪检测通过它的发热病人，是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.红外线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答
8、案：ABCD,热点 1,光的干涉,热点归纳1.明暗条纹的判断方法：(1)单色光如图 15-2-2 所示，光源 S1、S2 发出的光到屏上P点的路程差r2r1k(k0,1,2，),时，光屏上出现明条纹.,图 15-2-2,考向 1,对双缝干涉现象的理解,【典题 1】一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色亮条纹外，两侧还有彩色条纹，则下列说,A.各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同B.各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同,C.各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的,间距不同,D.屏上呈现内紫外红的条纹,E.屏上条纹不按一定的规律
9、分布,解析：白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹，紫光的条纹间距最小，因而最里面的是紫色条纹.,答案：BCE,考向 2,明暗条纹位置的确定,【典题 2】(2018 年四川成都模拟)如图 15-2-3 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和S2距离之差为2.1106 m，今分别用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n1.5的介质中波长为4107 m.(2)已知B光在某种介质中波长为3.15107 m，当B光从这
10、种介质射向空气时，临界角为37(sin 370.6，cos 370.8).,(3)若用 A 光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能,观察到的现象.,图 15-2-3,由此可知，从 S1 和 S2 到 P 点的路程差x 是 A 光波长1 的3.5 倍，所以 P 点为暗条纹.,可见，用 B 光作光源，P 点为亮条纹.(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮， 两边条纹逐渐变窄变暗.,答案：(1)暗条纹,(2)亮条纹 (3)见解析,热点 2,薄膜干涉,热点归纳1.如图 15-2-4 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.图 15-2-42.光照射到薄膜上时，在膜
11、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.,3.原理分析：(1)单色光,在 P1、P2 处，两个表面反射回来的两列光波的路程差r等于波长的整数倍，即rn(n1,2,3，)，薄膜上出现明条纹.,在Q处，两列反射回来的光波的路程差r等于半波长的,(2)白光：薄膜上出现水平彩色条纹.,4.薄膜干涉的应用：,(1)检查精密零件的表面是否平整,如图 15-2-5 所示，将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片，使样板的标准平面与被检查平面间形成一个楔形空气薄层，单色光从上面照射，入射光在空气层的上表面 a 和下表面 b 反射出两列光波叠加，从反射光中看到干涉条
12、纹，根据干涉条纹的形状来确定工件表面的情况.,图 15-2-5,若被检查平面平整则干涉图样是等间距明暗相间的平行直条纹.若某处凹下，则对应亮(暗)条纹提前出现，如图 15-2-6 甲所示；若某处凸起，则对应亮(暗)条纹延后出现，如图乙所示.,甲,乙,图 15-2-6,(2)增透膜,在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂上一层薄膜(如氟化镁)，,的反射光的光程差恰好等于半个波长，因而相互抵消，达到减小反射光、增大透射光强度的目的.,考向,薄膜干涉的应用,【典题 3】(多选)关于光学镜头增透膜，以下说法正确的是,(,) A.增透膜是为了减少光的反射损失，增加透射光的强度,D.因为增透膜的厚度一般适合绿光
13、反射时相互抵消，红光、紫光的反射不能完全抵消，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色E.涂有增透膜的镜头，进入的光线全部相互抵消，因此这种镜头的成像效果较好,解析：光学镜头前的增透膜是为了减少光的反射损失，增加透射光的强度，A 正确；根据光的干涉理论，增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的四分之一，B 错误，C 正确；增透膜通常是针对人眼最敏感的绿光设计的，使从镜头反射的绿光干涉相消，而对太阳光中红光和紫光并没有显著削弱，所以看上去呈淡紫色，D 正确；涂有增透膜的镜头，只能抵消某种色光的反射光线，E 错误.,答案：ACD,热点 3,光的偏振,热点归纳自然光和偏振光的比较,【典题 4】(2017 年江苏调研
14、)某同学在暑假一次旅行中发现一个奇怪的现象：他戴着某种墨镜用手机拍照，手机竖着拍没问题，而当把手机横过来拍时，发现手机黑屏了，而旁边的小伙伴却说手机屏是亮着的.这是光的_现象，该现象说明光是_(填“横波”或“纵波”).解析：这位同学手机竖着拍没问题，而当把手机横过来拍时，发现手机黑屏了，说明光不能透过，这是光的偏振现象，该现象说明光是横波.,答案：(1) 偏振,(2)横波,热点 4,光的衍射,热点归纳(1)对光的衍射的理解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.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
15、碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的.,(2)干涉和衍射的比较,【典题 5】(2018 年河南周口模拟)如图所示的 4 种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器和同一单缝衍射仪器形成的图样(灰黑色部分表示亮条纹).则属于,蓝光的干涉图样的是(,),A,B,C,D,解析：双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有亮条,长越大，x 越大，A 项是红光的，C 项是蓝光的.单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越宽，故从左向右依次是红光(双缝干涉)、蓝光(单缝衍射)、蓝光(双缝干涉)和红光(单缝衍射).由以上分析可知，C 正确.,答案：C,热点
16、 5,电磁场和电磁波,热点归纳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 15-2-7 所示.,图 15-2-7,(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、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 射线和射线都有重叠，
17、但它们产生的机理不同.,【典题 6】(多选，2016 年新课标卷)关于电磁波，下列,说法正确的是(,),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变化的磁场可以相互激发，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，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，B 正确；电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，C 正确；光是一种电磁波
18、，光可在光导纤维中传播，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，E 错误.,答案：ABC,热点 6,狭义相对论的基本假设和质能关系的简单应用,热点归纳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,4.对“长度的相对性”的理解：狭义相对论中的长度公式：,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.,【典题 7】下列说法正确的是(,),A.以 0.75c 的速度靠近地球的火箭向地球发出的光，在地球上测得其速度为 cB.光在真空中传播的速度在不同惯性系可能不同C.爱因斯坦质能方程 Emc2 中的 m 是物体静止时的质量D.“在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的”这是狭义相对论的一条基本假设E.狭义相对论认为，在惯性参考系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关答案：ADE,
