第十二章第4节 光的波动性 电磁波 相对论

课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论第4节光的波动性电磁波相对论课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第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。()××××××××√课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论要点一光的干涉、衍射及偏振1．光的干涉(1)明暗条纹的判断方法①单色光a．如图12­4­1所示，光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)时，光屏上出现亮条纹。图12­4­1课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论b．光的路程差r2－r1＝(2k＋1)λ2(k＝0,1,2…)时，光屏上出现暗条纹。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。课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论(3)薄膜干涉①如图12­4­2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12­4­2②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。课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论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＝nλ(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等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)λ2(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。课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论(4)薄膜干涉的应用干涉法检查平面如图12­4­3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，我们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。图12­4­3课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论2．光的干涉和衍射的比较(1)干涉和衍射的比较干涉衍射现象在光重叠区域出现加强或减弱的现象光绕过障碍物偏离直线传播的现象产生条件两束光频率相同、相位差恒定障碍物或孔的尺寸与波长差不多或更小典型实验杨氏双缝实验单缝衍射(圆孔衍射、不透明圆盘衍射)课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论干涉衍射图样不同点条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度不等，中央最宽条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等亮度情况清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗图样相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论(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。课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论3．激光的特点及应用①频率单一；②相干性好；③平行度好(方向性好)；④亮度高(能在很小空间、很短时间内集中很大的能量)。课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论[典例](2016·周口二模)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()解析课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论[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。课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论[针对训练]1．(多选)(2016·长沙模拟)英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室观察到了光的干涉现象。图12­4­4为实验装置简图，M为竖直线状光源，N和O均为有狭缝的遮光屏，P为像屏。现有四种刻有不同狭缝的遮光屏，实验时正确的选择是()解析图12­4­4A．N应选用遮光屏1B．N应选用遮光屏3C．O应选用遮光屏2D．O应选用遮光屏4课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论2．(2014·江苏高考)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图12­4­5甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是()解析图12­4­5A．减小光源到单缝的距离B．减小双缝之间的距离C．减小双缝到光屏之间的距离D．换用频率更高的单色光源课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论3．(多选)(2016·启东中学三模)关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法正确的是()A．干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加B．用绿光照射产生的干涉条纹比黄光照射时产生的条纹窄C．干涉条纹间的暗线是由于两反射光波波谷与波谷的叠加D．干涉条纹间的暗线是由于两反射光波波峰与波谷的叠加解析课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论要点二电磁场和电磁波1．对电磁波的理解(1)电磁波是横波(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。课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论2．电磁波谱分析及应用电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律无线电波＜3×1011＞10－3波动性强，易发生衍射无线电技术红外线1011～101510－3～10－7热效应红外遥感可见光101510－7引起视觉照明、摄影课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律紫外线1015～101710－7～10－9化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪X射线1016～101910－8～10－11贯穿本领强检查、医用透视γ射线＞1019＜10－11贯穿本领最强工业探伤、医用治疗课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论[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。课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论[多角练通]1．(2014·四川高考)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课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论2．(2016·资阳模拟)我们生活在电磁波的海洋中，下列关于电磁波的说法中正确的是()A．电磁波不能发生反射B．电磁波在空气中传播时，频率越高，波长越小C．电磁波只能传递声音信号，不能传递图像信号D．紫外线是一种比所有可见光波长更长的电磁波解析课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论3．(2016·宜宾二诊)下列关于电磁波的说法正确的是()A．麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在B．电磁波能发生干涉、衍射现象和多普勒效应，但不能发生偏振现象C．X射线是一种波长比紫外线短的电磁波，医学上可检查人体内病变和骨骼情况D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线解析课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论要点三狭义相对论的简单应用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。课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论[多角练通]1．如图12­4­6所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()解析图12­4­6A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论2．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中()A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比解析：根据狭义相对论基本假设可知A正确。答案：A课堂释疑·一站突破课前基础·简要回顾结束栏目索引课后演练·对点设计第4节光的波动性电磁波相对论3．(多选)(2016·盐城三模)以速度u高速远离地球的宇宙飞船发出频率为ν的单色光，已知真空中光速为c，则()解析图12­4­7A．该光相对飞船的速度等于c－uB．该光相对飞船的速度等于cC．地球上接受到该光的频率大于νD．地球上接受到该光的频率小于ν结束“课后演练·对点设计”见“课时跟踪检测(四十四)”(单击进入电子文档)