专题练习38 光的波动性 电磁波 相对论简介
光的波动性和干涉现象
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。
高中物理选修3第4讲光的波动性电磁波相对论简介
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．
答案 B
➢解析/显隐
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结束放映
◆ 01抓住四个考点◆
【知识存盘】
1．麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生__电__场__，变化的电场能够在周 围空间产生__磁__场___． 2．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，
磁波谱
【思维驱动】
(2012·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
解析 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
1．明、暗条纹的条件 (1)单色光(如图所示)
①光的路程差 r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)， 光屏上出现明条纹．
②光的路程差 r2－r1＝(2k＋1)2λ(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．
(2)白光：光屏上出现彩色条纹．
动画展示
(3)条纹间距公式：Δx＝Ldλ
光的双缝干涉条 纹的形成
2．观察薄膜干涉条纹时，应该与光源处在薄膜的同一侧观察
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
2024届高考物理复习讲义：第2讲 光的波动性 电磁波 相对论
第 2 讲 光的波动性 电磁波 相对论
学习目标 1.知道双缝干涉和薄膜干涉，知道形成明暗条纹的条件。 2.知道光的 衍射、偏振现象。 3.知道电磁波的形成和特点，知道相对论的基本内容。
一、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，出现亮条纹，某些区域相 互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。 2.条件：两束光的频率相同、相位差恒定。 3.双缝干涉 (1)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，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹。 (2)条纹间距：Δx＝dl λ，其中 l 是双缝到屏的距离，d 是双缝间的距离。 二、光的衍射 发生明显衍射的条件：在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象十分明显。 三、光的偏振 1.自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，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，只沿着某个特定的方向振动的光。 3.偏振光的形成 (1)让自然光通过偏振片形成偏振光。 (2)让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，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。 四、电磁波与相对论 1.麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。 2.电磁波及其传播
高考物理总复习课件光的波动性电磁波相对论
04
光学仪器与电磁波技术应用
常见光学仪器原理及使用注意事项
显微镜
利用凸透镜成像原理，将微小物体放大。使 用时需注意调整光源和焦距，以获得清晰的
像。
照相机
通过凸透镜或凹透镜的组合，将远处物体拉 近并放大。使用时需调整焦距和角度，以获 得清晰的视野。
望远镜
利用凸透镜成像原理，通过调整镜头焦距和 光圈大小，拍摄不同远近和清晰度的照片。
偏振光的干涉
当两束偏振方向不同的相干光叠加时，会产生偏振光的干涉现象，形 成特定的干涉图样。
光的波动性质总结
光的干涉和衍射现象表明光波具 有叠加性和相干性。
通过研究光的波动性质，可以深 入了解光的本质和特性，为光学 和物理学的发展奠定基础。
01
光是一种电磁波，具有波动性质 。光的干涉、衍射和偏振现象是 波动性质的重要表现。
02
根据考试要求调整备考策略，如调整复习重点、加强实验技能
训练等。
及时参加模拟考试和备考讲座等活动，了解自身备考情况和不
03
足之处，及时调整备考计划。
感谢您的观看
THANKS
03
相对论基础理论与实验验证
狭义相对论基本原理
相对性原理
01
物理定律在所有惯性参照系中形式不变。
光速不变原理
02
在任何惯性参照系中，光在真空中的传播速度都是恒定的，与
光源和观察者的运动状态无关。
质能关系
03
质量和能量之间存在等效性，可以通过公式E=mc²进行转换。
广义相对论基本原理
等效原理
在局部区域内，无法区分均匀引力场和加速参 照系。
相对论在物理学中的地位和影响
推动了物理学的发展
相对论揭示了时间、空间、物质和能量之间的深刻联系，为现代 物理学的发展奠定了基础。
高三物理总复习优质课件光的波动性电磁波相对论
答案:(1)1 mm
m=1×10
-3
m=1 mm。
(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?(水的折射率
为 ,1 Å=10
-10
m)
解析:(2)λ′= =
Å=4 500 Å
.×.×-
.×-
Δx′= λ′=
答案:(2)0.75 mm
)
A.全息照相的拍摄主要是利用了光的偏振原理
B.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹,这是光的衍射现象
C.中国古代的“小孔成像”实验,反映了光波的衍射
D.与X射线相比,紫外线更容易发生衍射现象
解析:全息照相的拍摄主要是利用了光的干涉原理,故A错误;通过手指
间的缝隙观察日光灯,可看到彩色条纹,这是光的衍射现象,故B正确;小
学效应和 荧光 效应比较明显。
六、相对论简介
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、观察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
用它观察灯焰的像。这个像与直接看到的灯焰有什么不同?如果用白光做
实验,情况又会如何?
答案:灯焰的像由明暗相间的水平条纹组成。如果用白光做实验,肥皂膜
上会出现彩色水平条纹。
2.在拍摄日落水面下的景物时,应在照相机镜头前装一个偏振片,其目的是
什么?
答案:由于反射光的干扰,景物的像常常比较模糊,装上偏振片的目的是减
物理空间思维一轮复习第十四章第四讲光的波动性、电磁波和相对论(1)
2 传播了距离 2L，张英俊测得的两个事件之间的时间间隔是 （ 2L ②）．其中 L ( 1 u )2 D2 ③．
c
2
①②③式联立可得
0
1
u2 c2
0 ④
④式表明了张英俊测得的时间间隔 和唐美美测得的时间间隔 0 的关系，由于 u 一定小于 c，式中的分母一定小于 1，因 此 一定大于等于 0 ．唐美美和张英俊测量的是同样的两个事件之间的间隔，但是他们两人之间的相对运动使得测量结果不 同．由此得出的结论是相对运动能改变在两个事件之间的时间间隔长短，这个效应的关键是对两个观察者来说光速是相同的
(2)电磁波
①电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波．
②电磁波是物质，它的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速)．
③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．
④v＝λf，f 是电磁波的频率．
⑤电磁波跟所有的波一样能产生反射、折射、干涉、衍射等现象．
(4)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的情况下，光才可以看成是沿直线传播．
3．光的干涉和衍射的异同点
①双缝干涉和单缝衍射都是波的叠加结果，干涉是有限的几束光的叠加，衍射是极多且极复杂的相干光叠加．
②干涉和衍射的图样类似，都是明暗相间的条纹．双缝干涉中各明条纹和暗条纹的宽度基本相等，各明条纹亮度基本相同；
（选学）
光的偏振 (1)完全偏振光
光是特定频率范围内的电磁波，在这种电磁波中其光作用（如引起视网膜受刺激的光化学作用）的主要是电场矢量，如 图 14-4-5 中所示沿 x 方向的电场矢量引起光作用．所以，我们只关注电场矢量方向的振动．类似图 14-4-5 中，在垂直于光传 播方向的平面内，如果电场矢量 E 只沿一个固定的方向振动，这种光就是一种完全偏振光．如果我们沿 z 方向看去，电场矢 量就如图 14-4-6 所示，电场矢量就只沿 x 方向振动． (2)非偏振光
高考物理课程复习：光的波动性 电磁波 相对论
宽度 越小
径的增大而 减小
中央为亮且宽的白色条纹,两侧
为亮度 逐渐变暗
、宽
中央是大且亮的白色亮斑,周围是不等
度 逐渐变窄
的彩色条纹,
间距的彩色的 同心圆环
其中最靠近中央的色光是紫光,
离中央最远的是红光
(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
第十三章
第2节 光的波动性 电磁波 相对论
内
容
索
引
01
强基础 增分策略
02
增素能 精准突破
强基础 增分策略
一、光的干涉
1.定义:在两列光波的叠加区域,某些区域的光被 加强 ,出现亮纹,某些
区域的光被 减弱 ,出现暗纹,且 加强 和 减弱 互相间隔的现象叫
作光的干涉现象。
2.条件:两列光的 频率相等
为Δx,照射光的波长为λ,由
Δx=
可知,要增大两相邻条纹的间距,可以改用
红光或减小双缝间距或将屏幕向远离双缝的位置移动,故选项A、C、D正
确,选项B错误。
2.(多选)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。
如图甲所示,现使透明标准板M和待检工件N间
形成一楔形空气薄层,并用单色光照射,可观察到
如图乙所示的干涉条纹,条纹的弯曲处P和Q对应
由此可知,从 S1 和 S2 到 P 点的光程差 Δx 是波长 λ1 的 3.5 倍,所以 P 点为暗条
纹。
根据临界角与折射率的关系 sin
由此可知,B 光在空气中波长为
所以
Δ
N2=
3
=
2.1×10-6 m
5.25×10-7
2020高考物理：光的波动性、电磁波、相对论简介
2020高考物理光的波动性、电磁波、相对论简介（含答案）1．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是()A．红外线比红光波长长，它的热作用很强B．X射线就是伦琴射线C．阴极射线是一种频率极高的电磁波D．紫外线的波长比伦琴射线的长，它的显著作用是荧光作用答案ABD2．结合电磁波传播速度表达式v＝λf，下述结论正确的是()A．波长越大，传播速度就越大B．频率越高，传播速度就越大C．发射能量越大，传播速度就越大D．电磁波的传播速度与传播介质有关答案D3．某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是图中的()答案D4．理论联系实际是物理学科特点之一。
以下给出的几组表述中，实际应用与相应的物理理论相符合的是()①干涉法检查平面的平整度应用了光双缝干涉原理②伦琴射线管应用了光电效应原理③光纤通信应用了光的折射原理④光谱分析应用了原子光谱理论⑤立体电影应用了光的偏振理论A．①②B．②③C．③④D．④⑤答案D5．光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转换成水的内能。
如图所示，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成内能，这种镀膜技术的物理依据是()A．光的直线传播B．光的粒子性C．光的干涉D．光的衍射答案C6．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆，商店等处，这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。
以λ表示此红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为()A.λ8 B.λ4C.λ2D．λ答案B7．假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。
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专题练习(三十八)光的波动性电磁波相对论简
介
1．下列说法正确的是()
A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果
B．用光导纤维传送图像信息，这是光的衍射的应用
C．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
D．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可使景像清晰
解析：太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，是由于不同色光在介质中折射率不同产生的色散现象，A错；用光导纤维传送信息是利用了光的全反射，B错；眯着眼睛看发光的灯丝时观察到彩色条纹是光的衍射现象，C错；在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，滤去了水面的反射光，使景像清晰，D对．
答案：D
2.如图所示，某载人飞船返回舱开始以高速进入大气层时，返
回舱表面形成一个温度高达几千摄氏度的高温区，高温区内的气体
和返回舱表面材料的分子被分解和电离，这时返回舱与外界的联系
被中断，这种现象称为“黑障”．产生“黑障”的原因是()
A．飞船受到的万有引力消失
B．飞船为了宇航员的安全而暂时关闭通信系统
C．在飞船周围高温气体被电离成等离子体，从而对飞船的通信天线起屏蔽作用
D．飞船表面温度太高，如同火球，使得航天员看不见外面，外面也看不见飞船里面
光线先传播到C，即C先被照亮，C正确．
答案：C
4．(2012·江苏高考)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
解析：白炽灯光是自然光，旋转偏振片P，A点光的强度不变，B点光的强度变化，现象C正确．
答案：C
5．(2012·上海高考)下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则()
A．甲为紫光的干涉图样B．乙为紫光的干涉图样
C．丙为红光的干涉图样D．丁为红光的干涉图样
A．太阳光
B．沿竖直方向振动的光
C．沿水平方向振动的光
D．沿与竖直方向成45°角振动的光
解析：由于太阳光是自然光，能够通过偏振片P；沿竖直方向振动的光，能够通过偏振
片P；沿水平方向振动的光，不能够通过偏振片P；沿与竖直方向成45°角振动的光，部分能够通过偏振片P，所以选项A、B、D正确．
答案：ABD
7．(2013·焦作质检)下列说法正确的是()
A．光的偏振现象说明光是纵波
B．人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射
C．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D．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理
解析：光的偏振现象说明光是横波，A错误．超声波的波长比人耳能听见的声波短，因此人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射，B正确．紫光的波长短，因此相邻亮条纹间距一定变小，C错误．光导纤维传播光信号利用光的全反射原理，D正确．答案：BD
8．(2013·开封模拟)下列说法正确的是()
A．X射线的频率比无线电波的频率高
B．做简谐运动的单摆摆长增大为原来的2倍，其周期也增大为原来的2倍
C．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且矮
D．用同一装置观察光的双缝干涉现象，蓝光的相邻条纹间距比红光的小
9．(2013·山西四校联考)下列说法正确的是()
A．光纤通信的工作原理是全反射的原理，具有容量大、抗干扰性强等优点
B．自然光斜射到玻璃、水面、木质桌面时，反射光和折射光都是偏振光
C．经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹间距大于绿光条纹间距
D．紫外线比红外线更容易发生衍射现象
解析：显然，A、B正确．红光的波长比绿光的波长长，根据双缝干涉条纹间距公式Δx
＝l
d
λ可知．经过同一双缝，红光所得干涉条纹间距大，C正确．衍射现象的明显程度与缝的宽度(或障碍物的尺寸)及光的波长有关，缝越窄(或障碍物的尺寸越小)，波长越长，衍射
现象越明显，与红外线相比，紫外线的波长更短，更不容易发生衍射现象，D错误．答案：ABC
10．波是日常生活中常见的一种物质，下列有关波的说法正确的有()
A．麦克斯韦预言空间可能存在电磁波，赫兹通过一系列实验证实了他的预言
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．夜视仪器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射
D．以某一速度向观察者驶来一辆汽车，并发出鸣笛，观察者感受到汽笛的频率越来越小
E．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干涉现象
解析：麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过一系列实验证实了他的预言，A正确．两列波相叠加产生干涉现象，则振动加强区域始终振动加强，振动减弱区域始终振动减弱，不会交替变化，B错误．夜视仪器是利用红外线的热效应工作的，C正确．据多普勒效应可知观察者此时感受到汽笛的频率越来越大，D错误．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薄膜干涉原理，E正确．
答案：ACE
11．(2013·青岛模拟)如图甲所示是用双缝干涉测光的波长的实验装置图．针对a、b、c、d四个位置或部件，回答问题：
甲
(1)双缝应安装在________位置(填字母代号)；
(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是________(填字母代号)；
转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读下手轮的读数如图乙所示．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读下手轮的读数如图丙所示．则：
乙丙
(3)条纹的间距是________mm；
(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900 mm，则待测光
的波长是________m ．(取三位有效数字)
解析：(1)考查基本常识，双缝应安装在c 位置．
(2)这一问在教材的基础上有所深化．滤光片(a)的目的是为了造就单色光，单缝(b)的目的是为了造就相位相同的光，它们的设置都是为了满足干涉的条件．而激光本身已经具备很好的相干性，所以a 和b 这两个部件的设置就都不必要了．
(3)螺旋测微器的读数，第一个是0.045 mm ，第二个是14.535 mm ，它们的差值是14.490 mm ，中间跨越了10－1＝9个条纹间距，所以，条纹间距是Δx ＝14.490 mm/9＝1.610 mm.
(4)根据实验原理，λ＝d l Δx ＝0.30900
×1.61×10－3 m ＝5.37×10－7 m. 答案：(1)c (2)a 和b (3)1.610 (4)5.37×10－
7 12．用氦氖激光器发出的红光进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d ＝0.1 mm ，双缝到屏的距离L ＝6.0 m ，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3.8 cm.
(1)氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？
(2)如果把整个装置放入折射率是43
的水中，这时屏上的条纹间距是多少？。