2018版高考物理一轮复习第十三章波与相对论第4节光的波动性电磁波相对论课件

2． (2016· 上海高考)各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小 的排列顺序是 A．γ 射线、紫外线、可见光、红外线 B．γ 射线、红外线、紫外线、可见光 C．紫外线、可见光、红外线、γ 射线 D．红外线、可见光、紫外线、γ 射线 ( )
解析：在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺 序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射 线，所以选项 A 正确。 答案：A
c 解析：(1)设 A 光在空气中波长为 λ1，在介质中波长为 λ2，由 n＝v λ1 － － ＝λ 得 λ1＝nλ2＝1.5×4×10 7 m＝6×10 7 m 2 根据路程差 Δx＝2.1×10
－6
m
6 Δx 2.1×10 m 所以 N1＝ λ ＝ ＝3.5 7 6 × 10 m 1
由此可知， 从 S1 和 S2 到 P 点的路程差 Δx 是 A 光波长 λ1 的 3.5 倍， 所以 P 点为暗条纹。 1 1 5 (2)根据临界角与折射率的关系 sin C＝n得 n＝sin 37° ＝3
衍射 光绕过障碍物偏离直线 传播的现象 障碍物或孔的尺寸与波 长差不多或更小 单缝衍射、圆孔衍射和 不透明圆盘衍射
产生条件
典型实验
干涉 条纹 图 宽度 样 条纹 不 间距 同 点 亮度 情况
衍射
条纹宽度相等
各相邻条纹间距相等 清晰条纹，亮度基本 相等
条纹宽度不等，中央最宽
各相邻条纹间距不等 中央条纹最亮，两边变暗
第4节
光的波动性
电磁波
相对论
(1)光的颜色取决于折射率。 (2)只有频率相同的两列光波才能产生干涉。
(× ) (√ )
(3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。( × ) (4)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。 (× ) (5)自然光是偏振光。 (6)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。 (7)无线电波不能发生干涉和衍射现象。 (8)波长不同的电磁波在本质上完全不同。 (9)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。 (× ) (× ) (× ) (× ) (× )
(
)
3.(2017· 成都模拟)如图所示，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 2.1×10－6 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 n＝1.5 的介质中波长为 4×10－7 m； (2)已知 B 光在某种介质中波长为 3.15×10－7 m， 当 B 光从这 种介质射向空气时， 临界角为 37° (sin 37° ＝0.6， cos 37° ＝0.8)； (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。
[方法规律] 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。
化学效应、荧 医用消毒、防 光效应、灭菌 伪 消毒
检查、医用透 视 工业探伤、医 用治疗
X射线
γ射线
10－8～10－11 贯穿本领强
＜10－11 贯穿本领最强
[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、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。
3．(2016· 北京高考)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：电磁波在真空中的传播速度为光速 c，选项 A 正确； 在空气中传播的声波是纵波，选项 B 错误；声波可以在气体 中传播，也可以在液体、固体中传播，选项 C 错误；光可以 在真空中传播， 因此， 光不需要介质也能传播， 选项 D 错误。 答案：A
5．对“时间间隔的相对性”的理解：时间间隔的相对性 公式 Δt＝ Δτ
v 1－ 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， 这就是狭义相对论中的时间 膨胀。(动钟变慢)
解析： 太阳光可以向各个方向振动， 所以能通过偏振片观察到 光， A 项正确； 沿竖直方向振动的光与偏振片的透振方向一致 能通过偏振片，所以 B 项正确；沿水平方向振动的光与透振 方向垂直，通过偏振片观察不到透射光，所以 C 项错误；只 有透振方向与光的振动方向垂直时才观察不到透射光， 沿与竖 直方向成 45° 角振动的光能通过偏振片观察到透射光，所以 D 项正确。 答案：ABD
(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。
2．光的干涉和衍射的比较 (1)干涉和衍射的比较
干涉 现象 光在重叠区域出现加 强或减弱的现象 两束光频率相同、相 位差恒定 杨氏双缝实验
[多角练通] 1．(多选)(2017· 成都模拟)对于公式 m＝ 正确的是 A．公式中的 m0 是物体以速度 v 运动时的质量 B．当物体运动速度为 v0 时，物体的质量 m>m0，即物体的 质量改变了，故经典力学不适用 C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经典 力学理论仍然适用 D．通常由于物体的速度太小，质量的变化不能被我们感觉 到，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化 m0
[多角练通]
1．关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是 A．均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场 B．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直 的，且都与波的传播方向垂直 C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播 D．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电 磁波 ( )
解析：根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场在它的周 围产生稳定的磁场，A 正确；因电磁波中每一处的电场强度和磁 感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直，电磁波是横 波，B 正确；电磁波可以在真空中传播，C 错误；只要空间中某 个区域有振荡的电场或磁场，就在周期性变化的电场周围产生同 周期变化的磁场， 周期性变化的磁场周围产生同周期变化的电场， 这样由近及远传播，形成了电磁波，D 正确。 答案：C
图样相同 干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有 点 明暗相间的条纹
(2)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”只是一种特殊情况，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白光：光屏上出现彩色条纹。 ③中央条纹为亮条纹。 (2)双缝干涉条纹是等间距的 相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正比(装置已确定 的情况下)。利用双缝干涉实验可测量光波的波长。 (3)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原理分析 单色光 a．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＝n λ(n＝1,2,3， „)， 薄膜上出现亮条纹。 b．在 Q 处，两列反射回来的光波的路程差 Δr 等于半波长的 λ 奇数倍，即 Δr＝(2n＋1)2(n＝0,1,2,3，„)，薄膜上出现暗条纹。 白光：薄膜上出现水平彩色条纹。
无线 电波
频率/Hz
＜ 3×1011
真空中波长 /m
＞10－3 10－3～10－7 10－7 10－7～10－9
特性
应用
递变 规律
波动性强，易 无线电技术 发生衍射 热效应 引起视觉 红外遥感 照明、摄影
红外 线
可见 光 紫外 线
1011～ 1015
1015 1015～ 1017 1016～ 1019 ＞1019
[集训冲关] 1.(多选)(2017· 莱芜月考)如图所示， P 是一个偏振 片，P 的透振方向(用带箭头的实线表示)为竖 直方向。下列四种入射光束中照射 P 时能在 P 的另一侧观察到透射光的是 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 ( )
v 1－ c 2
。
4．对“长度的相对性”的理解：狭义相对论中的长度公 式：l＝l0
v 1－ c 2中，l0 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。
2．(2016· 上海高考)在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条 纹，则 A．中间条纹间距较两侧更宽 B．不同色光形成的条纹完全重合 C．双缝间距离越大条纹间距离也越大 D．遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹
解析：据干涉图样的特征可知，干涉条纹特征是等间距、彼此 平行，故选项 A 错误；不同色光干涉条纹分布位置不相同，因 l 此选项 B 错误；据公式 Δx＝dλ 可知，双缝间距 d 越大，干涉条 纹距离越小，故选项 C 错误；遮住一条缝后，变成了单缝衍射， 光的衍射也有衍射条纹，故选项 D 正确。答案：D