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机械振动与机械波光电磁波与相对论第十三章第4讲光的波动性电磁波和相对论一、光的干涉1．产生干涉的条件两列光的频率________，振动方向________，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样．01主干回顾·强化根基相同相同2．杨氏双缝干涉(1)原理如图所示．(2)明、暗条纹的条件①单色光：形成____________的条纹，中央为明条纹．光的路程差r2－r1＝________(k＝0,1,2，…)，光屏上出现__________.光的路程差r2－r1＝____________(k＝0,1,2，…)，并屏上出现__________.②白光：光屏上出现________条纹，且中央亮条纹是________(填写颜色)．③条纹间距公式：Δx＝________.明暗相间kλ明条纹(2k＋1)λ2暗条纹彩色白色ldλ3．薄膜干涉(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从________的两个表面反射的两列光波．(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度________.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．薄膜相等二、光的衍射偏振激光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____________，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显．(2)衍射条纹的特点相差不多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________相间的条纹，且越靠近，亮条纹的亮度________，宽度________①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度________，宽度________②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而________白光中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度___________、宽度逐渐________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同心________明暗减弱越小越弱减小减小逐渐变暗变窄圆环②泊松亮斑(圆盘衍射)当光照射到不透明的____________________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)．半径很小的小圆盘亮斑2．光的偏振现象(1)偏振：光波只沿____________的方向振动．(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，这种光叫做自然光．(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．(4)偏振光的应用：应用于照相机镜头、____________、消除车灯眩光等．某一特定一切方向强度垂直横波立体电影3．激光的应用三、电磁振荡电磁波的产生电磁波的发射、传播1．麦克斯韦电磁场理论与电磁场如图所示：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场；__________________________总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场．变化的电场和变化的磁场2．电磁振荡的过程3．电磁波(1)产生：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________(选填“纵波”或“横波”)，在空间传播不需要________.②真空中电磁波的速度为____________________.③公式v＝λf对电磁波同样适用．④电磁波能产生反射、________、干涉和________等现象．(2)电磁波的发射①发射条件：足够高的振荡频率和________电路．②调制分类：________和________.横波介质c＝3×108m/s折射衍射开放调幅调频(3)电磁波的接收①调谐：使接收电路产生__________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．4．电磁波谱按电磁波的波长从长到短分布是____________、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱.电谐振无线电波频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律无线电波3×101110－3波动性强，易发生衍射无线电技术红外线3×1011～101510－7～10－3__________红外线遥感可见光101510－7引起视觉照明、摄影紫外线1015～101610－8～10－7化学效应、____________、能杀菌医用消毒、防伪X射线1016～101910－11～10－8贯穿本领强检查、医用透视γ射线101910－11____________最强工业探伤、医用治疗衍射能力减弱直线传播能力增强热效应荧光效应贯穿本领四、狭义相对论的基本假设质能关系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__________.(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__________，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系．2．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＝________.相同的相同的mc21．点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，原因是()A．光的反射B．光强太小C．光的干涉D．光的衍射解析点光源照射一个障碍物，在屏上所成的阴影的边缘部分模糊不清说明阴影的边缘部分有光线到达，即光能绕过障碍物继续传播，属于光的衍射．D2．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解析电磁波在真空中也能传播，A错，衍射是一切波所特有的现象，B对，电磁波是横波，横波能发生偏振现象，C错，所有波都能传递信息，D错．B3．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是()A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同B．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同C．各色光的强度不同，造成条纹的间距不同D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同解析一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，各色光的波长不同．因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹．A解析电容器某一极板从带最多的正电荷到带最多的负电荷这段时间为半个周期，A错误；电容器放电完毕瞬间，电路中电场能最小，磁场能最大，故电路中的电流最大，B错误；振荡周期仅由电路本身决定，与充电电压等无关，C错误；正对面积S减小，电容C减小，由公式T＝2πLC可得，T减小，频率f变大，D正确．4．在LC回路中发生电磁振荡时，以下说法正确的是()A．电容器的某一极板，从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期B．当电容器放电完毕瞬间，回路中的电流为零C．提高充电电压，极板上带更多的电荷时，能使振荡周期变大D．要提高振荡频率，可减小电容器极板间的正对面积D5．(多选)对于激光的认识，以下说法正确的是()A．普通光源发出的光都是激光B．激光是自然界普遍存在的一种光C．激光是一种人工产生的相干光D．激光已深入我们生活的各个方面解析激光是人工产生的相干光，并不能由普通光源发出，激光在我们日常生活中有着重要的应用，故选项C、D正确．CD6．(多选)如图所示，A、B为两偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此时在光屏C上透射光的强度最大，则下列说法中正确的是()A．此时A、B的透振方向平行B．只有将B绕OO′轴顺时针旋转90°，屏上透射光的强度才会最弱，几乎为零C．将A或B绕OO′轴旋转90°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零D．将A沿顺时针旋转180°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零解析当A、B两偏振片的透振方向平行时，光屏上的光强度最大；当二者透振方向垂直时，光屏上的光强度最小，几乎为零．由此可知A、C选项正确．AC7．如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为()A．0.4cB．0.5cC．0.9cD．1.0c解析光速不变原理．D02核心考点·探究突破考点一光的干涉、衍射、偏振1．光的干涉、衍射的比较内容干涉衍射现象在光叠加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干涉单缝衍射(圆孔衍射、圆盘衍射)内容干涉衍射图样特点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2．自然光与偏振光自然光(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，光振动沿特定方向解析在双缝干涉实验中相邻亮条纹的间距Δx＝ldλ，因此要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距可减小双缝间的距离，增大屏幕与双缝的距离，换用波长更长或频率更小的光做光源．[例1](2017·全国卷Ⅱ·34改编)(多选)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是()A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动ACD1．(多选)关于光的衍射现象，下面说法正确的是()A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹B．白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射解析单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相同的直条纹，A正确；白光的衍射图样是彩色条纹，故B错误；光照到不透明圆盘上，在其阴影处出现亮点，是衍射现象，故C正确；光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在光的衍射现象，D错误．AC2．(多选)对如图所示的图片、示意图或实验装置，下列判断准确无误的是()BCA．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹解析题图甲是小孔衍射的图样，但不是“泊松亮斑”，故A错．题图丁是薄膜干涉现象的实验装置图，但其干涉条纹应为水平的，故D错．3．如图所示，让自然光照到P偏振片上，当P、Q两偏振片的透振方向间的夹角为以下哪些度数时，透射光的强度最弱()A．0°B．30°C．60°D．90°解析两偏振片透振方向相同时透过的偏振光最强，两偏振片透振方向垂直时几乎没有偏振光透过．D4．(多选)两列相干波在同一水平面上传播，某时刻它们的波峰、波谷位置如图所示．图中M是波峰与波峰相遇点，是凸起最高的位置之一．下列说法正确的()A．发生干涉的两列波的频率一定是相同的B．图中M、P、Q是振动加强的点，N、O是振动减弱的点C．图中N点的位移始终都是零D．由图中时刻经T/4，质点M和O点处在平衡位置AD解析根据波的干涉产生条件，发生干涉的两列波的频率一定是相同的，选项A正确；图中M、P、Q、O是振动加强的点，N是振动减弱的点，选项B错误；由于发生干涉的两列波的振幅不一定相同，图中N点的位移不一定始终都是零，选项C错误；由图中时刻经T/4，质点M和O点处在平衡位置，选项D正确．考点二电磁场和电磁波相对论1．电磁波与机械波的比较名称项目电磁波机械波产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生波的特点横波纵波或横波波速在真空中等于光速c＝3×108m/s，在介质中与频率有关