高中物理【光的波动性 电磁波 相对论】知识点、规律总结

2．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)明暗条纹的判断方法 ①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＝kλ(k＝1，2，3，…)，薄膜上出现亮条纹． ②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＝(2k＋1)2λ (k＝0，1，2，3，…)，薄膜上出现暗条纹． ③用白光进行实验时薄膜上出现水平彩色条纹．
3．电磁波的发射与接收 (1) 发 射 电 磁 波 需 要 开 放 的 高 频 振 荡 电 路 ， 并 对 电 磁 波 根 据 信 号 的 强 弱 进 行 _调__制___(两种方式：调幅、调频)． (2)接收电磁波需要能够产生电谐振的调谐电路，再把信号从高频电流中_解__调___出 来．调幅波的解调也叫__检__波__． 4．电磁波谱 按照电磁波的_频__率___或__波__长__的大小顺序把它们排列成的谱．按波长由长到短排列 的电磁波谱为：无线电波、红外线、_可__见__光___、紫外线、X 射线、γ 射线．
2．圆孔衍射和圆盘衍射图样最明显的区别在于中心的亮斑，前者的较大，后者的 很小且有阴影包围．
3．只有横波才能发生偏振现象． 4．不同的电磁波有不同的特性，产生机理也不同，但可能具有相同的频率．
考点一 光的干涉现象
师生互动
1．双缝干涉明、暗条纹的确定
双缝干涉实验中，光屏上某点到相干光源 S1、S2 的路程之差为光程差，记为 δ.如图 所示．
二、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_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 (1)_电__磁__场___在空间由近及远的传播，形成电磁波．电磁波是横波． (2)电磁波的传播不需要__介__质__，在真空中不同频率的电磁波传播速度都等于光 速．但在同一介质中，不同频率的电磁波传播速度是不同的，频率越高，波速越小(可联 系 v＝nc理解记忆)． (3)波速公式：v＝__λ_f ___，f 是电磁波的频率．
3．区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法 (1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉条纹的宽度相同，而单缝衍射的条纹中央亮条纹 最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄． (2)根据条纹的间距区分：双缝干涉条纹的间距是相等的，而单缝衍射的条纹越向两 侧条纹间距越窄． (3)根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮条纹往两侧亮度变化很小，而 单缝衍射条纹中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗．
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”只是一种近似规律，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．
2．光的干涉和衍射的本质
光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似
的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的．
(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．
考点二 光的衍射现象
师生互动
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
第 2 讲 光的波动性 电磁波 相对论
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．
时的质量 m0 之间有如下关系：m＝Leabharlann m0 1－vc 2.
(2)物体运动时的质量总要_大__于___静止时的质量 m0.
3．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＝__m__c_2__．
1．光发生干涉现象是有条件的，光发生衍射现象是没有条件的，但发生明显的衍 射现象是有条件的．
(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__白__色__亮__条纹，其余为_彩__色___条纹．
(4)条纹间距：Δx＝dl λ，其中 l 是双缝到光屏的距离，d 是双缝间的距离，λ 是入射 光波的波长．
2．光的衍射 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．
考点三 光的偏振
自主学习
1．自然光与偏振光的比较
类别
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 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿 在垂直于光的传播方向的平
动方向 任意方向，且沿各个方向光振动的强度相同 面内，光振动沿特定方向
2.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．
(1)若光程差 δ 是波长 λ 的整倍数，即 δ＝nλ(n＝0，1，2，3，…)，P 点将出现亮条 纹．
(2)若光程差 δ 是半波长的奇数倍，即 δ＝(2n＋1)2λ(n＝0，1，2，3，…)，P 点将出 现暗条纹．
(3)屏上到双缝 S1、S2 距离相等的点即为加强点，故双缝干涉中央条纹为亮条纹．
3．电磁波谱 (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． 4．相对论 (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．
三、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，光速和光源、 观测者间的相对运动没有关系．
2．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
(3) 质速方程：m＝
m0 1－vc 2
.
长度公式：l＝l0 时间公式：Δt＝
1－vc 2
Δτ
1－vc 2
考点四 电磁波与相对论 1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
自主学习
2．对电磁波的理解 (1)电磁波是横波．电磁波的电场 E、磁场 B、传播方向 v 三者两两垂直，如图所示．
(2)电磁波与机械波不同，机械波的传播依赖于介质，且传播的速度与介质有关，电 磁波的传播不需要介质，在介质中传播的速度与介质和频率均有关．
3．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)偏振光的两种形成方式 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． (5)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯 眩光等．