第十二章 光电磁波与相对论总结
第十二章光学电磁场电磁波相对论(教师版)初稿资料
考点内容要求 考纲解读 光的折射定律Ⅱ 分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图；光和相对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，不可忽视任何一个知识点. 折射率Ⅰ 全反射、光导纤维Ⅰ 光的干涉、衍射和偏振现象Ⅰ 变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播Ⅰ 电磁波的产生、发射和接收Ⅰ 电磁波谱Ⅰ 狭义相对论的基本假设Ⅰ 质速关系、质能关系Ⅰ 相对论质能关系式Ⅰ 实验：测定玻璃的折射率实验：用双缝干涉测量光的波长 §10.1光的折射 全反射考纲解读 1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律.2.掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算．考点一 折射定律的理解与应用解决光的折射问题的一般方法：(1)根据题意画出正确的光路图．(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，确定入射角和折射角．(3)利用折射定律建立方程进行求解．[例题1] 如图所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ ，OP ＝OQ ＝R ，一束单色光垂直OP 面射入玻璃体，在OP 面上的入射点为A ，OA ＝R 2，此单色光通过玻璃体后沿BD 方向射出，且与x 轴交于D 点，OD ＝3R ，求该玻璃的折射率．答案 3解析 作光路图如图所示．在PQ 面上的入射角sin θ1＝OA OB ＝12，θ1＝30° 由几何关系可得θ2＝60° 折射率n ＝sin θ2sin θ1＝ 3 [例题2]实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n 随波长λ的变化符合科西经验公式：n ＝A ＋B λ2＋C λ4，其中A 、B 、C 是正的常量．太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图1所示，则 ( )A ．屏上c 处是紫光B ．屏上d 处是红光C ．屏上b 处是紫光D ．屏上a 处是红光答案 D 解析 可见光中红光波长最长，折射率最小，折射程度最小，所以a 为红光，而紫光折射率最大，所以d 为紫1.如图所示，ABCD 为一直角梯形棱镜的截面，∠C ＝60°，P 为垂直于直线BC的光屏，现用一宽度等于AB 边的单色平行光束垂直射向AB 面，经棱镜折射后在屏P 上形成宽度等于23AB 的一条光带，求棱镜的折射率． 解析 光路图如图所示，根据题意有θ1＝θ2＝30°，FC ＝23AB ，则EF ＝13AB 根据几何关系有DE ＝CE tan 30°＝AB tan 30°＝33AB 在△DEF 中，tan θ3＝EFDE ＝33，解得θ3＝30° 由折射定律可得n ＝sin (θ2＋θ3)sin θ1，解得n ＝ 3 2.高速公路上的标志牌常用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能将车灯照射出去的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目．这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的．如图11－3－4所示，反光膜内均匀分布着直径为10 μm 的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为3，为使入射的车灯光线经玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射时的入射角是( )．A ．60°B ．45°C ．30°D ．15°解析:设入射角为i ，折射角为θ，作出光路图如图所示．因为出射光线恰好和入射光线平行，所以i ＝2θ，根据折射定律有sin i sin θ＝sin 2θsin θ＝3，所以θ＝30°，i ＝2θ＝60°.答案 A考点二 全反射1．在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的．2．当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．3．全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．[例题3].如图所示是一种折射率n ＝1.5的棱镜，现有一束光线沿MN 的方向射到棱镜的AB 界面上，入射角的正弦值为sin i ＝0.75.求：(1)光在棱镜中传播的速率；(2)通过计算说明此束光线射出棱镜后的方向并画出光路图(不考虑返回到AB 面上的光线).答案 见解析解析 (1)由n ＝c v 得v ＝c n＝2×108 m/s (2)设光线进入棱镜后的折射角为r ，由sin i sin r ＝n ，得sin r ＝sin i n＝0.5，r ＝30°，光线射到BC 界面时的入射角i 1＝90°－45°＝45°由于sin 45°>1n，所以光线在BC 边发生全反射，光线沿DE 方向射出棱镜后的方向与AC 边垂直，光路图如图所示．3．“城市让生活更美好”是2010年上海世博会的口号，在该届世博会上，光纤通信网覆盖所有场馆，为各项活动提供了安全可靠的通信服务．光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输．如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L ，它的玻璃芯的折射率为n 1，外层材料的折射率为n 2，光在空气中的传播速度为c ，若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t ，则下列说法中正确的是(图中所示的φ为全反射的临界角，其中sin φ＝n 2n 1)( )．A ．n 1>n 2，t ＝n 1L n 2cB ．n 1>n 2，t ＝n 21L n 2c C ．n 1<n 2，t ＝n 1L n 2c D ．n 1<n 2，t ＝n 21L n 2c 4. 如图20所示，扇形AOB 为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB ＝60°.一束平行于角平分线OM 的单色光由OA 射入介质，经OA 折射的光线恰平行于OB ，以下对介质的折射率值及折射光线中恰好射到M 点的光线能不能发生全反射的说法正确的是( ) A.3，不能发生全反射B.3，能发生全反射C.233，不能发生全反射D.233，能发生全反射 答案 A解析 画出光路图，并根据几何关系标出角度，如图所示．由图可知，介质的折射率n ＝sin 60°sin 30°＝3；因为sin 30°＝12< 33＝1n＝sin C ，所以折射光线中恰好射到M 点的光线不能发 生全反射，选项A 正确．5.为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r 的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图5所示．已知水的折射率为43，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h 为( )A.73rB.43rC.34rD.377r 答案 A解析 只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，从水面上就看不到大头针，如图所示，根据图中几何关系有sin C ＝r r 2＋h 2＝1n ＝34，所以h ＝73r ，选项A 对．§10.2光的干涉、衍射和偏振现象考纲解读 1.理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现明暗条纹的条件.2.理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件.3.知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用． 考点一 光的双缝干涉现象的理解1．光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同．2．双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx ＝l dλ. 3．用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．①光的路程差r 2－r 1＝kλ(k ＝0,1,2…)，光屏上出现明条纹．②光的路程差r 2－r 1＝(2k ＋1)λ2(k ＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．(2)白光：光屏上出现彩色条纹．(3)条纹间距公式：Δx＝l dλ4．观察薄膜干涉条纹时，应该与光源处在薄膜的同一侧观察[例题1]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解析由双缝干涉条纹间距公式Δx＝ldλ可知，减小双缝间的距离d，干涉条纹间的距离Δx增大，A错误；增大双缝到屏的距离l，干涉条纹间的距离增大，B正确；将绿光换为红光，入射光的波长增大，干涉条纹间的距离应增大，C 错误；将绿光换为紫光，入射光的波长变短，干涉条纹间的距离应减小，D错误．答案 B1.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()．A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持原来状态不变解析金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，A、B、C错误，D正确．答案 D2．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示．将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下两个特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹将如何变化？答案 见解析解析 光线在空气膜的上下表面上反射，并发生干涉，形成干涉条纹，设空气膜顶角为θ，d 1、d 2处为两相邻明条纹，如图所示，则两处光的路程差分别为Δx 1＝2d 1，Δx 2＝2d 2，因为Δx 2－Δx 1＝λ，所以d 2－d 1＝12λ.设条纹间距为Δl ，则由几何关系得d 2－d 1Δl ＝tan θ，即Δl ＝λ2tan θ.当抽去一张纸片时，θ减小，Δl 增大，即条纹变疏．3．在研究材料A 的热膨胀特性时，可采用如图6所示的干涉实验法．A 的上表面是一光滑平面，在A 的上方放一个透明的平行板B ，B 与A 上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气膜．现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A 缓慢加热，在B 上方观察到B 板的亮度发生周期性变化．当温度为t 1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升高到t 2时，亮度再一次回到最亮．(1)在B 板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光叠加形成的？(2)温度由t 1升高到t 2时，A 的高度升高多少？解析 (1)A 、B 间为空气薄膜，在B 板上方观察到的亮暗变化，是由B 的下表面反射的光和A 的上表面反射的光叠加产生的．(2)当温度为t 1时，设空气薄膜厚度为d 1，此时最亮说明：2d 1＝kλ当温度为t 2时，设空气薄膜厚度为d 2，此时再一次最亮说明：2d 2＝(k －1)λ，得d 1－d 2＝λ2故温度由t 1升高到t 2，A 的高度升高λ2. 答案 (1)见解析 (2)λ24．煤矿中瓦斯爆炸危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图11－4－12所示．在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．以下说法正确的是()．A．如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯B．如果屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯C．如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定D．只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条纹解析如果容器A、B中气体相同，则折射率相同，到屏的中央光程相同，所以为亮纹．如果中央为暗纹，则A、B中折射率一定不同，故B正确；中央为亮纹B中可能含瓦斯，也可能不含，A错；条纹不停的移动，则B中气体的折射率在变化即瓦斯含量不稳定，C正确；单色光或复色光都能出现干涉条纹，D错．答案BC考点二光的衍射现象[例题]2对于光的衍射的定性分析，下列说法中不正确的是()A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能明显地产生光的衍射现象B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论D．光的衍射现象说明了光具有波动性答案 C解析光的干涉和衍射现象说明了光具有波动性，而小孔成像说明了光沿直线传播，而要出现小孔成像现象，孔不能太小，可见光的直线传播规律只是近似的，只有在光波波长比障碍物小得多的情况下，光才可以看做是直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播并不矛盾，它们是在不同条件下出现的两种光现象，单缝衍射实验中单缝光源可以看成是无限多个光源排列而成，因此光的衍射现象也是光波相互叠加的结果．5．如图所示，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图A是光的________(填“干涉”或“衍射”)图样．由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径________(填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径．解析A中出现明暗相间的条纹，B中出现圆形亮斑．只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时，才能发生明显的衍射现象．图A是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10－7m数量级上，所以图A对应的圆孔的孔径比图B所对应的圆孔的孔径小．图B的形成可以用光的直线传播解释．答案衍射小于6．在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，图4的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()A．a、c B．b、c C．a、d D．b、d答案 D考点三光的偏振现象[例题3]．(单选)如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q 绕轴匀速转动一周，则关于光屏N上光的亮度变化情况，下列说法中正确的()．A．光屏N上光的亮度保持不变B．光屏N上光的亮度会时亮时暗C．光屏N上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线D．光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动解析Q转动一周的过程中，透振方向与P的透振方向平行时光屏N上亮度最亮，垂直时最暗，因此光屏N上光的亮度会时亮时暗，并且不会出现亮线，A、C、D错误，B正确．答案 B7．(单选)光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是()．A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹解析由光的偏振现象的知识可知A、B、C均反映了光的偏振特性，只有D 选项是通过手指间的狭缝去观察日光灯可以看到彩色条纹属于光的衍射现象，故选D.答案D8．如图所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的透振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化．设起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理，正确的说法是()A．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大B．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大C．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小D．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小答案 B§10.3电磁波与相对论考纲解读 1.掌握麦克斯韦电磁场理论，知道电磁波是横波.2.了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱.3.了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论考点一对麦克斯韦电磁场理论和电磁波的理解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2所示．图2(2)电磁波与机械波不同，机械波在介质中传播的速度与介质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关．例1(1)下列关于电磁波的说法正确的是() A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场B．电磁波在真空和介质中传播速度相同C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播(2)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题．①雷达发射电磁波的波长范围是多少？②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？解析(1)如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是恒定的，不能产生新的电场(磁场)，因而不能产生电磁波，A正确，C错误；电磁波的传播速度跟介质有关，频率由波源决定，同一频率的电磁波在不同介质中波长不等，由v＝λf知不同介质中波的传播速度不同，B错误；电磁波在同种均匀介质中才能沿直线传播，D错误．(2)①由c＝λf可得：λ1＝cf1＝3.0×108200×106m＝1.5 m，λ2＝cf2＝3.0×1081 000×106m＝0.3 m.故雷达发射电磁波的波长范围是0.3 m～1.5 m.②电磁波测距的原理就是通过发射和接收电磁波的时间间隔来确定距离，所以可根据x＝v t2确定雷达和目标间的距离．答案(1)A(2)①0.3 m～1.5 m②能1. 下列关于电磁场的说法中正确的是()A．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波B．任何变化的电场周围一定有磁场C．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场D．电磁波的理论在先，实践证明在后答案BCD解析根据麦克斯韦的电磁场理论可知选项B正确．若电场或磁场的变化是均匀的，则不能形成电磁波，只能形成稳定的磁场或电场，选项A错误．若电场的变化是非均匀的，则可形成电磁场，由电磁场的定义可知选项C正确．英国物理学家麦克斯韦从理论上预见了电磁波的存在，并指出电磁波的特点．例如：电磁波的传播不需要介质，它在真空中的速度等于光速，电磁波是横波等，进而说明光是电磁波家庭中的一员．后来德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在．所以选项D正确．2．类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率，在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是()A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波答案 D3.电磁波与声波比较()．A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频率无关解析可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析，选项A、B均与事实相符，所以A、B项正确；根据λ＝vν，电磁波速度变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以选项C正确；电磁波在介质中的速度与介质有关，也与频率有关，所以选项D错误．答案AB考点二电磁波谱分析及电磁波的应用X射线和γ射线都有重叠，但它们产生的机理不同．例2下列说法中正确的是() A．红外线、紫外线、伦琴射线和γ射线在真空中传播的速度均一样，均为3×108 m/s B．红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本领强的特性C．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度D．日光灯是紫外线的荧光效应的应用解析不同波长的电磁波在真空中的传播速度均为c；红外线在遥感技术中用到了它的衍射现象；紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度；利用紫外线的荧光效应可以制成日光灯．由此可知A、C、D正确．答案ACD4.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．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D．变化的电场可以产生磁场答案 D解析雷达是用微波测定物体的位置，A错；使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，B错；使钞票上的荧光物质发出可见光的是紫外线，C错；根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场可以产生磁场，D正确．5．据《飞行国际》报道称，中国制造的首款具有“隐身能力”和强大攻击力的第四代作战飞机“歼－20”，使中国成为世界上第三个进入到第四代战机的研发序列中的国家．隐形飞机的原理是在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击．根据你所学的物理知识，判断下列说法中正确的是()．A．运用隐蔽色涂层，无论距你多近的距离，你也不能看到它B．使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现C．使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现和攻击解析雷达向外发射电磁波，当电磁波遇到飞机时就要发生反射，雷达通过接收反射回来的电磁波，就可以测定飞机的位置，所以要想降低飞机的可探测性，可以使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，选项B正确．答案 B6．下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．(1)X光机，________.(2)紫外线灯，________.(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．A．光的全反射B．紫外线具有很强的荧光作用C．紫外线具有杀菌消毒作用D．X射线的很强的贯穿力E．红外线具有显著的热效应F．红外线波长较长，易发生衍射解析(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线，选择D.(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择 C.(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择E.答案(1)D(2)C(3)E7．(1)下列关于电磁波的说法正确的是()．A．电磁波必须依赖介质传播B．电磁波可以发生衍射现象C．电磁波不会发生偏振现象D．电磁波无法携带信息传播(2)近年来军事行动中，士兵都配戴“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，这是为什么？解析(1)电磁波具有波的共性，可以发生衍射现象，故B正确．电磁波是横波，能发生偏振现象，故C错．电磁波能携带信息传播，且传播不依赖介质，在真空中也可以传播，故A、D错．(2)一切物体都在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同，采用红外线接收器，可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，确认出目标可以采取有效的行动．答案(1)B(2)见解析考点三对狭义相对论的理解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，其关系式为m＝m01－v2c2.例3如图所示，考虑几个问题：(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？(3)参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？解析根据狭义相对论的一个基本假设：光速不变原理，可知光速是不变的，都应是c.答案(1)c(2)c(3)c。
电磁学光的电磁波性质知识点总结
电磁学光的电磁波性质知识点总结光是一种电磁波，具有波粒二象性，既可以被看作是一种波动现象，也可以被看作是一种由光子组成的微粒流动现象。
光的电磁波性质包括波长、频率、光速、偏振等方面。
下面将对这些知识点进行详细总结。
1. 波长波长是指光波传播一个完整周期所需的距离。
波长通常用λ来表示，单位是米。
不同颜色的光波有不同的波长范围，可见光的波长范围大约为400-700纳米。
2. 频率频率是指光波单位时间内的振动次数。
频率通常用ν来表示，单位是赫兹（Hz）。
光波的频率与波长之间存在倒数关系，即ν=c/λ，其中c是光速。
3. 光速光速是光在真空中传播的速度，约为3.00×10^8米/秒。
光速是自然界中最快的速度，能够以每秒300,000公里的速度传播。
4. 偏振偏振是指光波振动方向的特性。
一束自然光是由许多不同方向的光波叠加而成的，它的振动方向是无规律的。
而偏振光则是指光波在特定方向上振动的光。
偏振光在光的传播过程中有着重要的应用，如偏光镜可以用来过滤掉特定方向上的光。
5. 干涉和衍射干涉和衍射是光波的特性现象。
干涉是指两束或多束光波相遇时产生的互相加强或抵消的现象。
干涉实验可以用来验证光是波动性质的重要实验之一。
而衍射是指光通过一个小孔或通过一个物体的边缘时，光波会发生向四周扩散的现象。
6. 折射和反射折射和反射是光与界面相交时产生的现象。
折射是指光由一种介质传播到另一种介质时，由于介质密度的不同，光线发生偏离原来的方向。
反射是指光与界面相交并从原来的介质中返回的现象。
折射和反射在光学中有着重要的应用，如透镜和镜子等。
7. 光的色散色散是指光在穿过不同介质时，由于介质的折射率不同，不同波长的光产生不同程度的折射。
这导致了光的分离，形成七彩虹谱。
色散现象在光学仪器中是很常见的，如光谱仪和棱镜等。
总结：光的电磁波性质涉及了波长、频率、光速、偏振、干涉、衍射、折射、反射和色散等方面知识点。
了解这些性质有助于我们深入理解光的本质以及光在自然界和应用中的作用。
【名师导学】高考一轮物理总复习：第12章《光电磁波与相对论》章末总结ppt课件
A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D．太阳光中的红光在MM.D月D.20X球X 表面形成干涉条纹
8
【解析】月亮发生月全食，看见呈暗红色，是因
为在地球周围有层像薄纱似的透明度较好的大气层，
阳光从地球侧面的大气中穿行时，是先从太空进入大
临界角：C＝arcsinn1（从介质射入真空或空气） 色散：复色光分解成单色光
光
光 的 本
干涉 双缝干涉：条纹等间隔.Δx＝Ldλ，应用于测波长
薄膜干涉：由薄膜两个表面的反射光发生干涉，应用：增透膜，检查精密部件表面的平整程度 单缝衍射 衍射小孔衍射
小圆板衍射
性
偏振：光是一种横波
电磁说光 电是 磁一 波种 谱电 ：磁 无波 线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线
5
1.(2014 福建)如图，一束光由空气射向半圆柱体 玻璃砖，O 点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描 述其光路的是( )
A
B
C
D
MM.DD.20XX
6
【解析】本题为光在不同介质中的传播问题，应
从光的反射定律、折射定律、全反射规律的角度入手
解决问题.
①光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界
角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界
A.由折射定律可知 na＞nb，由 v＝nc知 va＜vb，故 A 正确.
B.由 sin C＝n1可知，a 光的临界角比 b 光的小，B 正确.
C.因 na＞nb，故 λa＜λb，由Δx＝Ldλ知 b 光形成
的相邻亮条纹间距大，C 错误.
D.因为 na＞nb，则 νa＞νb，由爱因斯坦光电效应
第十二章第五节 电磁波 相对论简介
第五节电磁波相对论简介[学生用书P226])一、电磁波的产生、发射和接收1．麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．2．电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场．3．电磁波：电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波．(1)电磁波是横波，在空间传播不需要介质．(2)真空中电磁波的速度为3.0×108 m/s.(3)电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象．4．电磁波的发射(1)发射条件：足够高的频率和开放电路．(2)调制分类：调幅和调频．5．电磁波的接收(1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程．(2)解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程．1.判断正误(1)电磁波以一定的速度在空间传播，在传播过程中满足v＝λf.()(2)电磁波同机械波一样能发生干涉、衍射、反射、折射等现象．()(3)电谐振就是电磁振荡中的“共振”．()(4)使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制．()(5)尺缩效应和钟慢效应都是观测结果，都是相对的，在不同的参考系中观测，结果可能不同．()(6)波长不同的电磁波在本质上不相同．()(7)接收电路产生电谐振的过程叫做调幅．()答案：(1)√(2)√(3)√(4)√(5)√(6)×(7)×二、电磁波谱无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等合起来构成了范围广阔的电磁波谱，如图所示．三、相对论的简单知识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、观测者间的相对运动没有关系．2．相对论的质速关系(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 与静止时的质量m 0之间有如下关系：m ＝m 01－⎝⎛⎭⎫v c 2． (2)物体运动时的质量m 总要大于静止时的质量m 0.3．相对论质能关系：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 ＝mc 2．2.关于狭义相对论的说法，正确的是( )A ．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B ．狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c ，与光源的运动无关C ．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D ．狭义相对论任何情况下都适用答案：ABC电磁场理论 电磁波[学生用书P226]【知识提炼】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，机械波在介质中传播的速度与介质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关．【典题例析】(2016·高考全国卷甲改编)关于电磁波，下列说法正确的是() A．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波B．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C．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D．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] 选AB.周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又产生周期性变化的电场，它们相互激发向周围传播，就形成了电磁波，A项正确；电磁波是横波，因此其电场强度和磁感应强度均与传播方向垂直，B项正确；光是电磁波，利用光纤对光的全反射可以传播信息，C项错误；波源的电磁振荡停止后，已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，D项错误．【跟进题组】考向1对电磁场理论的理解1．关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是()A．电磁波是纵波B．电磁波的传播需要介质C．电磁波能产生干涉和衍射现象D．电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直解析：选AB.电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，为横波，且电场和磁场的方向处处相互垂直，故A 错误、D 正确；电磁波的传播不需要介质，故B 错误；干涉和衍射是波特有的现象，故C 正确．考向2 对电磁波的理解2．(2016·高考北京卷)下列说法正确的是( )A ．电磁波在真空中以光速c 传播B ．在空气中传播的声波是横波C ．声波只能在空气中传播D ．光需要介质才能传播解析：选A. 电磁波在真空中以光速c ＝3×108 m/s 传播，A 项正确；在空气中传播的声波是纵波，B 项错误；声波不仅可以在空气中传播，也可以在液体、固体等介质中传播，C 项错误；光属于电磁波，可以在真空中传播，D 项错误．(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．狭义相对论[学生用书P227]【知识提炼】1．对“同时”的相对性的理解：“同时”具有相对性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察就不一定是同时发生的．2．对“长度的相对性”的理解：狭义相对论中的长度公式：l ＝l 01－⎝⎛⎭⎫v c 2中，l 0是相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而l 可认为杆沿杆的长度方向以速度v 运动时，静止的观察者测量的长度，或观察者沿杆的长度方向以速度v 运动时测出的杆的长度．3．对“时间间隔的相对性”的理解：时间间隔的相对性公式：Δt ＝Δτ1－⎝⎛⎭⎫v c 2中Δτ是相对事件发生地静止的观察者测量同一地点的两个事件发生的时间间隔，而Δt 则是相对于事件发生地以速度v 运动的观察者测量同一地点的同样两个事件发生的时间间隔．也就是说：在相对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这叫作狭义相对论中的时间膨胀．(动钟变慢)4．对相对论速度变换公式的理解：速度变换公式：u ＝u ′＋v 1＋u ′v c2.式中u 是物体相对静止参考系的速度，v 是运动参考系相对静止参考系的速度，u ′是物体相对运动参考系的速度(u ′与v 同向取正值，反之取负值)．【典题例析】(2016·高考江苏卷)一艘太空飞船静止时的长度为30 m ，他以0.6c (c 为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球，下列说法正确的是( )A ．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 mB ．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 mC ．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD ．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c[解析] 选B.飞船上的观测者相对飞船静止，则他测得的是飞船的静止长度，即为30 m ，A 项错误；地球上的观测者看到飞船是运动的，根据长度的相对性得他看到飞船长度比静止时的长度小，B 项正确；根据光速不变原理得飞船上的观测者和地球上的观测者，观测到的光信号速度均为c ，C 、D 项错误．狭义相对论问题的求解技巧(1)解决“同时”的相对性问题，可从三个方面入手：①令观察者静止，判断被观察者因相对运动而引起的位置变化．②结合光速不变原理，分析光传播到两个事件所用的时间．③光先传播到的事件先发生，光后传播到的事件后发生．(2)“动尺缩短”是沿运动方向上的长度比其相对静止时测量的长度要短一些，在垂直于运动方向上的长度没有变化．(3)“动钟变慢”是两个不同惯性系进行时间比较的结果，也是相对的，即两个惯性系中的观察者都发现对方的钟变慢了.如图所示，两艘飞船A 、B 沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v (v 接近光速c )．地面上测得它们相距为L ，则A 测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L .当B 向A 发出一光信号，A 测得该信号的速度为________．解析：根据长度的相对性得L ＝L 01－⎝⎛⎭⎫v c 2所以A 测得两飞船间的距离L 0＝L1－⎝⎛⎭⎫v c 2 >L . 根据狭义相对论的基本假设，光信号的速度为光速c .答案：大于 c (或光速)[学生用书P228])1.(2016·高考天津卷)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑．米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m 范围内，则对该无线电波的判断正确的是( )A ．米波的频率比厘米波频率高B ．和机械波一样须靠介质传播C ．同光波一样会发生反射现象D ．不可能产生干涉和衍射现象解析：选C.从名称上可判断，米波的波长大于厘米波的波长，由波长与频率、波速关系式λ＝c /f 可知，米波的频率小于厘米波的频率，选项A 错误．无线电波是电磁波，可以在真空中传播，选项B 错误．无线电波同光波一样会发生反射现象，可以产生干涉和衍射现象，选项C 正确，D 错误．2．下列关于电磁波的说法，不正确的是( )A ．电磁波只能在真空中传播B ．电场随时间变化时一定产生电磁波C ．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波D ．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在解析：选ABD.电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播，选项A 错误．电场随时间变化时一定产生磁场，但是不一定产生电磁波，选项B 错误．根据麦克斯韦电磁场理论，做变速运动的电荷相当于不均匀变化的电流，在周围产生不均匀变化的磁场，会在空间产生电磁波，选项C 正确．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项D 错误．3．(高考四川卷)电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )A ．电磁波不能产生衍射现象B ．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C ．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D ．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同解析：选C.干涉、衍射是波所特有的现象，所以电磁波能产生衍射现象，选项A 错误；常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的，选项B 错误；利用多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的速度，选项C 正确；根据光速不变原理，在不同的惯性系中，光速是相同的，选项D 错误．4．惯性系S 中有一边长为l 的正方形，从相对S 系沿x 方向接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是( )解析：选C.由相对论长度公式l ＝l 01－⎝⎛⎭⎫v c 2得，运动方向上的边长变短，垂直运动方向的边长不变，故正确选项为C.5．关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )A ．X 射线对生命物质有较强的作用，过量的X 射线辐射会引起生物体的病变B ．γ射线是波长最短的电磁波，它比X 射线的频率还要高C ．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线解析：选AB.X射线的频率比较大，对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，选项A正确；根据电磁波谱的排列顺序可知：γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，选项B正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越长，越容易发生衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，选项C、D错误．6.如图所示，在地面上M点固定一光源，在离光源等距的A、B两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，则在地面的参考系中观测________(选填“A先”“B先”或“A、B同时”)接收到光信号；在沿AB方向高速运动的火车参考系中观测________(选填“A 先”“B先”或“A、B同时”)接收到光信号．解析：在地面的参考系中观测，AM＝BM，光向A、B两点传播速度大小相等，故A与B同时接收到光信号．在沿AB方向高速运动的火车参考系中观测，由于以火车为参考系时，火车与B相互靠近，火车与A相互远离，而光速相同，故光信号先传到B点，后传到A点．答案：A、B同时B先[学生用书P357(独立成册)])一、选择题1．电磁波与机械波具有的共同性质是()A．都是横波B．都是纵波C．都能传输能量D．都能在真空中传播解析：选C.电磁波是横波，而机械波可能是横波，也可能是纵波，A、B错误；所有波都能传递能量，C项正确；机械波不能在真空中传播，D项错误．2．理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用() A．紫外线具有很强的荧光作用B．紫外线具有杀菌消毒作用C．X射线有很强的贯穿力D．红外线具有显著的热效应解析：选D.“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择D.3．下列选项与多普勒效应有关的是()A．科学家用激光测量月球与地球间的距离B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度解析：选BD.当观察者与测量对象无相对运动时，不发生多普勒效应，A、C错误；当观察者与测量对象有相对运动时，发生多普勒效应，根据接收频率的变化来测速，故B、D 正确．4．下列说法中正确的是()A．做简谐运动的物体，其振动能量与振幅无关B．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关D．医学上用激光作“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点解析：选BCD.做简谐运动的物体的振幅由振动能量决定，所以A项错．全息照相利用了光的干涉原理，B项正确．根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理，可知C项正确．因为激光具有亮度高、能量大的特点，医学上用其作“光刀”来进行手术，所以D项正确．5．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是()A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同解析：选B.声波、电磁波都能传递能量和信息，A项错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，B项正确；可见光属于电磁波，“B超”中的超声波是声波，波速不同，C项错误；红外线波长较X射线波长长，故D项错误．6．下列关于红外线的说法中正确的是()A．不同的物体辐射红外线的波长和强度相同，所以不可以在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射B．可以利用红外线的热效应对物体进行烘干C．利用红外线波长较长，容易发生衍射的特点进行远距离和高空摄影D．纸币在红外线的照射下可以发出荧光解析：选BC.红外线是一种光波，一切物体都在不停地对外辐射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强一些．由于红外线的热效应，可用来烘干，又由于坦克、舰艇、人体等一切物体都在不停地发射红外线，并且不同的物体所辐射的红外线，其波长和强度不同，故在夜间或浓雾天气可通过红外线探测器来接收信号，并用电子仪器对接收到的信号进行处理，或用对红外线敏感的照相底片进行远距离摄影和高空摄影，就可察知物体的形状和特征．所以选项A错误，B、C正确．纸币在紫外线照射下能发生荧光，D错误．7．目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内．下列关于雷达和电磁波的说法正确的是()A．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D．波长越短的电磁波，衍射性能越强解析：选AC.由公式v＝λf可得，λmin＝vf max＝3×1081 000×106m＝0.3 m，λmax＝vf min＝3×108200×106m＝1.5 m，A正确；电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，B错误；由雷达的工作原理可知C正确；波长越短的电磁波，传播的直线性越好，衍射性能越差，而电磁波中的无线电波波长最长，最容易表现出衍射现象D错误．8．在以下各种说法中，正确的是()A．一单摆做简谐运动，摆球相继两次通过同一位置时的速度必相同B．机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象C．横波在传播过程中，相邻的波峰通过同一质点所用的时间为一个周期D．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场解析：选BC.因速度是矢量具有方向性，相继两次经过同一位置时速度大小相同而方向不一定相同，A错．反射、折射、干涉和衍射现象是波的特性，B正确．波动周期等于质点的振动周期，C正确．均匀变化的电场产生恒定的磁场，D错．9．下列说法正确的是()A．麦克斯韦预言了光是横波，并且首次用实验验证了光是横波B．高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了C．在磁场中做圆周运动的带电粒子会发出电磁波D．过强或过长时间的紫外辐射、X射线或γ射线的作用，会对人体(眼睛、皮肤、血液、神经系统、生殖系统等)造成危害解析：选BCD.麦克斯韦预言了光是电磁波，证明光是电磁波的是赫兹，马吕斯用光的偏振实验证明了光是横波，A错；由爱因斯坦的相对论可知，B对；在磁场中做圆周运动的带电粒子产生周期性变化的电场，又会产生周期性变化的磁场，并向外传播，即会产生电磁波，C对；过强或过长时间的紫外辐射、X射线或γ射线的作用，会对人体造成危害，D对．10.(2016·长春模拟)如图所示，一根10 m长的梭镖以相对论速度穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的，以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况()A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖D．所有这些都与观察者的运动情况有关解析：选D.如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全处在管子内部．然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子．假如你在梭镖和管子之间运动，运动的速度是在梭镖运动的方向上，而大小是其一半，那么梭镖和管子都相对于你运动，且速度的大小一样；你看到这两样东西都缩短了，且缩短的量相同，所以你看到的一切都是相对的，依赖于你的参考系．二、非选择题11．某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5 000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs.(1)该电磁波的频率为多少？(2)该雷达的最大侦察距离是多少？解析：(1)根据c＝λf可得f＝cλ＝3×10820×10－2Hz＝1.5×109 Hz.(2)电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离s ＝c Δt ＝c ⎝⎛⎭⎫1n －t＝3×108×⎝⎛⎭⎫15 000－0.02×10－6 m ≈6×104 m 所以雷达的最大侦察距离s ′＝s 2＝3×104 m ＝30 km. 答案：(1)1.5×109 Hz (2)30 km12.(1)你站在一条长木杆的中央附近，并且看到木杆落在地上时是两头同时落地．所以，你认为这木杆是平着落到了地上．而此时飞飞同学正以接近光速的速度从木杆前面掠过，如图所示．她看到________．A ．两端同时落地B ．A 端比B 端先落地C ．B 端比A 端先落地D ．木杆是向右倾斜着落地的(2)一张宣传画是边长为5 m 的正方形，一高速列车以2×108 m/s 速度接近此宣传画，在司机看来，这张宣传画是什么样子？(3)远方的一颗星以0.8c 的速度远离地球，在地球上测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？ 解析：(1)令飞飞同学所在的参考系静止，则人和杆所在的参考系将向BA 方向运动，在杆下落的同时，假设在AB 的中央有一光源开始发光，且光源向右运动经过杆落地时间后，B 距光源比A 距光源近了，根据光速不变原理可知，光到达B 所用时间比A 短，故B 事件先发生，即B 先落地；至于木杆向哪倾斜也是相对的，从飞飞的角度看，木杆是向右倾斜着落地的．(2)l ＝l 01－⎝⎛⎭⎫v c 2＝5× 1－⎝ ⎛⎭⎪⎫2×1083×1082 m ≈3.7 m ， 在垂直运动方向没有相对性，所以看到的是一张3.7×5 m 2的宣传画．(3)因为Δt ＝Δτ1－⎝⎛⎭⎫v c 2，所以Δτ＝Δt ·1－⎝⎛⎭⎫v c 2，Δt ＝5昼夜，v ＝0.8c ，所以Δτ＝5×1－（0.8）2＝3(昼夜)．答案：(1)CD(2)3.7×5 m2的宣传画(3)3昼夜。
高考物理一轮复习 第十二章 振动和波 光 相对论 第4讲 光的波动性 电磁波 相对论课件
围分布着 明暗相间 的同心圆
环，且越靠外，圆形亮条纹的
Hale Waihona Puke 外，亮条纹的亮度 越弱 ， 亮度越 弱 ，宽度越 小 ；b．亮
光
宽度 越小
环或暗环间的距离随圆孔半径
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
白
中央是大且亮的白色亮斑，周
度 光
变窄 的彩色条纹，其中 围是不等间距的彩色的同心圆环
紫外线、X 射线、γ 射线。 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
相等 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、观测者间的相对运动没有关系。
(2)相对论的质速关系
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
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。
4．电磁场、电磁波、电磁波谱
(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 在周围空间产生 磁场 。
第 4 讲 光的波动性 电磁波 相对论 考纲下载：1.光的干涉、衍射和偏振现象(Ⅰ) 2.变化 的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播(Ⅰ) 3．电磁波的产生、发射和接收(Ⅰ) 4.电磁波谱(Ⅰ) 5．狭义相对论的基本假设(Ⅰ) 6.质速关系、质能关系(Ⅰ) 7．相对论质能关系式(Ⅰ)
主干知识·练中回扣——忆教材 夯基提能
②使接收电路产生电谐振的过程叫做 调谐 。能够调谐的接收 电路叫做 调谐 电路。
聚焦电磁波和相对论简介
聚焦电磁波和相对论简介电磁波和相对论是现代物理学的两个基本领域。
电磁波是一种由振荡的电场和磁场构成的波动，是电磁力的媒介。
电磁波可以分为许多不同的频率和波长，从无线电波到gamma射线均属于电磁波的范畴。
相对论是描述质点在高速运动时的物理学理论，是对于牛顿力学的一种补充，其中包括了时间和空间的相对性、质量与能量的等价性等概念。
下面我们来具体了解一下电磁波和相对论的基本特征和应用。
一、电磁波电磁波是由脉动的电场和磁场所组成的波动，它具有独特的波粒二象性。
在空间传播的过程中，电磁波会沿着垂直于自身传播方向的方向上振荡，这个方向被称为电磁波的偏振方向。
电磁波被广泛应用于通讯、医疗、卫星导航、遥感等领域。
根据电磁波的频率分布，可以将它们分为不同的类型。
常见的电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和gamma射线。
它们之间的区别在于波长和频率的不同。
例如，无线电波的波长非常长，相应的频率非常低，而 X射线和gamma射线的波长非常短，频率非常高。
电磁波是一种非常重要的物理现象，它在众多领域得到了广泛应用。
例如，电磁波在通讯和导航方面得到广泛应用。
移动电话、电视和计算机都利用了无线电波传输数据。
卫星导航也是利用电磁波进行定位的。
电磁波还被广泛应用于医疗、遥感以及其他科学领域。
二、相对论狭义相对论是描述质点在高速运动时的物理学理论。
相对论中包含有关时间和空间的相对性、质量与能量的等价性等基本概念。
相对论是将牛顿力学拓展到高速度和非静止的物体的理论框架。
2、相对论的主要概念（1）光速不变原理：在各参照系之间，光速是不变的，无论另一个物体是在相对静止状态还是在牛顿力学下的运动状态。
（2）时间对于不同的参考系而言是不同的，运动的物体的时间会相对于静止的物体的时间变得更加缓慢。
（3）空间长度也是相对的。
物体相对于参照系的运动状态决定了它被测量时的长度是不同的。
相对论的应用非常广泛。
它被应用到了许多现代物理研究领域中。
光学和电磁波相对论知识点总结
光学 电磁波和相对论1、折射现象：光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生改变的现象．2、折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．表达式：sin θ1sin θ2＝n 12，式中n 12是比例常数.注：在光的折射现象中，光路是可逆的．3、折射率：光从真空（或空气）射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦与折射角r 的正弦比值。
反映了光在介质中的偏折程度，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小．定义式：n ＝sin θ1sin θ2，不能说n 与sin θ1成正比，与sin θ2成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定．计算式：n ＝cv ，因为v <c ，所以任何介质的折射率都大于1.注：七色光（红橙黄绿蓝靛紫）的折射率逐渐增大。
4、全反射现象：光从光密介质向光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象．条件：①光从光密介质射入光疏介质．②入射角大于或等于临界角． 注：（1）当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．（能量守恒）（2）对两种不同的介质，折射率较小的介质叫光疏介质，折射率较大的介质叫光密介质。
（3）临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C ，则sin C ＝1n .介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．5、光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象． 光的色散现象说明：①白光为复色光；②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢．6、光的干涉: 在光重叠区域出现加强或减弱的现象双缝干涉产生的条件: 两列光波的频率相同、相位差恒定．注：（1）单色光：①光的路程差r 2－r 1＝kλ(k ＝0,1,2…)，光屏上出现明条纹．②光的路程差r 2－r 1＝(2k ＋1)λ2(k ＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．单色光双缝干涉的相邻亮条纹或暗条纹间距公式：Δx ＝ldλ（2）白光：中央为白色条纹，两边为彩色条纹．（3）薄膜干涉：由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象。
相对论知识：相对论与电磁学——如何理解电磁波的性质
相对论知识：相对论与电磁学——如何理解电磁波的性质相对论与电磁学——如何理解电磁波的性质随着科技的发展，电子通信在我们的生活中起着越来越重要的作用。
在电子通信中，我们经常使用的是电磁波。
电磁波的存在和性质是电磁学的重要研究内容之一。
而相对论也为我们理解电磁波的性质提供了重要的基础。
在本文中，我们将探讨相对论与电磁学之间的联系，以及如何理解电磁波的性质。
1.相对论与电磁学的关系相对论是物理学中的一大分支，它主要研究的是质量、能量、时间和空间的相互关系。
在相对论中，爱因斯坦提出了“相对性原理”和“光速不变原理”，这为我们理解电磁波的性质提供了基础。
在爱因斯坦的相对性原理中，他指出物体的运动状态是相对的，不同的惯性系之间没有绝对的区别。
结合电磁学领域的研究，我们知道，电磁波具有两种性质：一是电场，它的存在还可以引起电荷的位移；二是磁场，它可以通过变化的电磁场和电流产生。
而这两种性质是相互关联的，也就是说，电场和磁场是相互转换的。
相对性原理的提出，让我们可以从不同的惯性系中观测到不同的电磁波状态，例如光速或波长、能量、频率等等。
在光速不变原理中，爱因斯坦指出，在任何物体中，光的速度是相同的，无论观测光速的相对位置如何。
由此，我们可以推知，电磁波的速度是不受观测平台运动状态影响的。
这也意味着，我们可以根据一系列电磁波研究结果来了解不同位置的物理属性。
总之，相对论和电磁学之间的联系十分密切，它们之间的联系是互相影响的。
相对论和电磁学的理论不仅为我们解释电磁波的性质提供了基础，而且也使得我们可以更加深入地研究和了解宇宙和自然界。
2.理解电磁波的性质电磁波是一种由垂直于导线运动的电子或电荷摆动而产生的电场和磁场的相互嵌套的波。
根据能量、频率和波长的不同，我们可以将电磁波分为不同的类型，例如：射频、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线等。
电磁波的性质有很多，其中最重要的是传播速度、波长、频率、能量和极化状态等。
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从考试大纲的要求看，对光的折射及其规律的掌 握要求较高.从近几年的高考题看，也基本是围绕光的 折射来命题，有关范围、传播时间问题是热点，特别 是折射、全反射问题的命题率较高.而光的波动性现象 问题也间歇性出现，多与干涉条纹间距及移动有关， 还涉及衍射、偏振等现象.分析不同频率的光在介质传 播时产生的不同现象，对实验的考查也不容忽视.对这 部分内容的考查多以选择题的形式出现，如 2013 全国 新课标Ⅰ、Ⅱ卷第 34 题(2)、山东第 37 题(2)、重庆第 11 题(2)、海南第 16 题(2)、四川第 3 题、天津第 8 题、
福建第 14 题、浙江第 16 题、北京第 14 题、2014 全国新课标Ⅰ第 34 题(2)、Ⅱ卷第 34 题(2)、大纲卷第 17 题、第 18 题、天津第 8 题、重庆第 11 题、四川第 3 题等等.相对论是高中教材中的新内容，其目的是要 让学生了解相对论，了解两种时空观，考试的重点放 在概念的了解和掌握.对相对论的考查难度不会很大， 多以基础知识的基本应用为主，多以选 Ⅰ Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
说明
光的干 涉限于 双缝干 涉，薄膜
干涉
从考纲要求来看，重在理解光在传播过程中的折 射、全反射，知道光的干涉、衍射和偏振现象，掌握 光的折射定律，会测量介质的折射率、光波的波长. 了解在科技、生产生活中有关的光现象及其应用.
从高考大纲对电磁场电磁波及相对论的要求，以 及本章的知识结构来看，在 2016 年的高考中，预计纯 粹的电磁场和电磁波的题目会很少，但可能会出现以 电磁波内容为背景来考查波的传播和辐射能量的问 题.
第十二章 光 电磁波与相对论(选修 3－4)
考点 光的折射定律
折射率 全反射、光导纤维 光的干涉、衍射和偏振现象 变化的磁场产生电场、变化的电场 产生磁场、电磁波及其传播 电磁波的产生、发射和接收
电磁波谱 狭义相对论的基本假设
质速关系、质能关系 相对论质能关系式
实验一：测定玻璃的折射率 实验二：用双缝干涉测光的波长