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基础复习课第四讲光的波动性电磁波相对论抓基础·双基夯实研考向·考点探究栏目导航随堂练·知能提升一、光的干涉1．产生条件两列光的相同，振动方向，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样．频率相同2．两种典型的干涉(1)杨氏双缝干涉．①原理如图所示．②明、暗条纹的条件(Ⅰ)单色光：形成的条纹，中央为明条纹．a．光的路程差Δr＝r2－r1＝(k＝0,1,2，…)，光屏上出现明条纹．b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(k＝0,1,2，…)，光屏上出现暗条纹．(Ⅱ)白光：光屏上出现条纹，且中央亮条纹是(填写颜色)．③相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝.明暗相间kλ(2k＋1)λ2彩色白色Ldλ(2)薄膜干涉．①相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面的两列光波．②图样特点：单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹．同一条亮(或暗)纹对应薄膜的相等．反射厚度二、光的衍射偏振1．光的衍射(1)发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长，甚至比光的波长的时候，衍射现象才会明显．相差不多还小(2)衍射条纹的特点：①单缝衍射和圆孔衍射图样的比较单缝衍射圆孔衍射单色光中央为亮且宽的条纹，两侧为的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度，宽度_____a.中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度宽度____b．亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而_____白光中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度、宽度的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的__________明暗相间减弱越小明暗相同越弱越小减小逐渐变暗变窄同心圆环②泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到(填“透明”或“不透明”)的半径很小的小圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)．不透明亮斑2．光的偏振现象(1)偏振光波只沿的方向的振动．(2)自然光太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿振动的光，而且沿各个方向振动的光波的都相同，这种光叫作自然光．(3)偏振光在于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光．光的偏振证明光是．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光．某一特定一切方向强度垂直横波三、用双缝干涉测光的波长1．实验原理：相邻两条明条纹间距Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距d及双缝及屏的距离l满足的关系式为Δx＝.2．实验器材：双缝干涉仪、光具座、、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺．ldλ光源3．实验步骤(1)安装仪器.①将光源、遮光筒、依次安放在光具座上．②接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光．调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏．③安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝．毛玻璃屏平行(2)观察与记录．①调单缝与双缝间距为5～10cm时，观察白光的．②在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．③调节，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时，记下手轮上的读数a2，则相邻两条纹间的距离Δx＝|a1－a2|n－1.干涉条纹测量头④换用不同的滤光片，测量其他色光的波长．(3)数据处理：用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式λ＝dlΔx计算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值．四、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，变化的电场能够在周围空间产生．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，变化的电场和磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场．电场磁场3．电磁波(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成．(2)电磁波的传播不需要，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是的(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．(4)v＝λf，f是电磁波的频率．电磁波介质相同小4．电磁波的发射(1)发射条件：电路和信号，所以要对传输信号进行(包括调幅和调频)．(2)调制方式①调幅：使高频电磁波的随信号的强弱而变．调幅广播(AM)一般使用中波和短波波段．②调频：使高频电磁波的随信号的强弱而变．调频广播(FM)和电视广播都采用调频的方法调制．开放高频振荡调制振幅频率5．无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率时，激起的振荡电流，这就是电谐振现象．(2)使接收电路产生电谐振的过程叫作．能够调谐的接收电路叫作电路．(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫作．检波是的逆过程，也叫作．相等最强调谐调谐检波调制解调6．电磁波谱电磁波谱特性应用真空中波长/m频率/Hz递变规律无线电波波动性强，易发生衍射无线电技术＞10－3＜3×1011红外线热效应红外线遥感10－3～10－71011～1015可见光引起视觉照明、摄影10－71015紫外线化学效应、荧光效应、能杀菌医用消毒、防伪10－7～10－91015～1017X射线贯穿性强检查、医用透视10－8～10－111016～1019γ射线贯穿本领最强工业探伤、医用治疗＜10－11＞1019五、狭义相对论的基本假设质速关系、相对论质能关系式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的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系．相同相同2．相对论的质速关系(1)物体的质量随物体速度的增加而，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系：m＝m01－vc2.(2)物体运动时的质量总要静止时的质量m0.3．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＝.增大大于mc2[小题快练]1．判断题(1)横波、纵波都能发生偏振现象．()(2)当振动情况完全相同的两个光源与屏上某点的距离之差等于0时，出现亮条纹．()(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)阳光在水面的反射光是偏振光．()(6)电磁波的传播需要介质．()×√××√×(7)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场．()(8)电谐振就是电磁振荡中的“共振”．()(9)无线电波不能发生干涉和衍射现象．()(10)波长不同的电磁波在本质上完全相同．()(11)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的．()×√×√×2．下列现象中，属于光的衍射的是()A．雨后天空出现彩虹B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C．海市蜃楼现象D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹B3．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C4．下列关于狭义相对论的说法中错误的是()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D考点一光的干涉及衍射(自主学习)单缝衍射与双缝干涉的比较1－1.[双缝干涉]关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是()A．单缝的作用是获得频率相同的两相干光源B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C．光屏上距两缝的路程差等于半个波长的整数倍处出现暗条纹D．照射到单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽答案：B1－2.[单缝衍射](多选)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同．观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是()A．这里应用的是光的衍射现象B．这里应用的是光的干涉现象C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细答案：AD1－3.[干涉、衍射的图样](多选)下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的下列判断中，准确无误的是()A．甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑”B．甲图为“泊松亮斑”，乙图是小孔衍射的图样C．丙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样D．丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝干涉图样答案：AC考点二光的偏振现象(自主学习)自然光和偏振光的比较自然光(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起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向2－1.[偏振光的性质]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不变答案：C2－2.[偏振光的应用]奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间．(1)偏振片A的作用是．(2)偏振现象证明了光是一种．(3)以下说法中正确的是．A．到达O处光的强度会明显减弱B．到达O处光的强度不会明显减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α答案：(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD考点三电磁波相对论(自主学习)电磁波与机械波的比较名称项目电磁波机械波不同点产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生本质是物质，是电磁现象，是电磁振荡的传播不是物质，是机械振动在介质中的传播传播机理电磁场交替感应质点间相互作用传播介质不需要介质(在真空中仍可传播)必须有介质(真空中不能传播)波的种类横波既有横波也有纵波速度特点由介质和频率决定，在真空中等于光速(很大)(c＝3×108m/s)仅由介质决定3－1.[电磁波的性质]下列关于电磁波的说法，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答案：C3－2.[电磁波与机械波的区别](多选)电磁波与声波比较，下列说法中正确的是()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，都是由介质决定的，与频率无关答案：ABC3－3.(多选)(2018·河南开封考试)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E．在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信解析：X射线具有较强的穿透能力，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确；紫外线比紫光的波长短，更不容易发生衍射，故C错误；电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，故D错误；在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信，选项E正确．答案：ABE考点四用双缝干涉测光的波长(自