72物理高考一轮复习第十三章 第4讲Word文件下载.docx

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（4）光的偏振现象说明光是一种横波。

电磁波

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，变化的电场能够在周围空间产生磁场。

2.电磁波

（1）电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波。

（2）电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同（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，波速越小。

（4）v＝λf，f是电磁波的频率。

3.电磁波的发射

（1）发射条件：

开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制（调幅或调频）。

（2）调制方式

①调幅：

使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。

②调频：

使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。

4.无线电波的接收

（1）当接收电路的固有频率跟接收到无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。

（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。

（3）从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波。

检波是调制的逆过程，也叫做解调。

5.电磁波谱：

按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫做电磁波谱。

按波长由长到短排列的电磁波谱为：

无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。

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，光速和光源、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＝mc2。

小题速练

1.思考判断

（1）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。

（　　）

（2）泊松亮斑支持了光的波动说。

（3）光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象。

（4）光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小。

（5）太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光。

（6）均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播便形成了电磁波。

（7）光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的。

答案　

（1）×

（2）√　（3）√　（4）√　（5）√　（6）×

　（7）√

2.（多选）下列说法正确的是（　　）

A.紫外线比红外线更容易发生衍射现象

B.经过同一双缝所得的干涉条纹，红光比绿光条纹宽度大

C.光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的

D.光的偏振现象说明光是一种横波

答案　BD

3.（多选）关于电磁波，下列说法正确的是（　　）

A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关

B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波

C.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

D.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

解析　电磁波在真空中传播的速度均为光速，与频率无关，选项A正确；

电磁波是变化的电场和变化的磁场互相激发得到的，选项B正确；

电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，选项C正确；

光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，选项D错误。

答案　ABC

4.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

答案　A

　光的干涉现象

1.双缝干涉

（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＝λ。

（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。

2.亮暗条纹的判断方法

（1）如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝kλ（k＝0，1，2…）时，光屏上出现亮条纹。

（2）光的路程差r2－r1＝（2k＋1）（k＝0，1，2…）时，光屏上出现暗条纹。

3.条纹间距：

Δx＝λ，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是光波的波长。

4.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，两列光波同相叠加，出现明纹；

反相叠加，出现暗纹。

（3）条纹特点

①单色光：

明暗相间的水平条纹；

②白光：

彩色水平条纹。

【例1】（2018·

北京理综，3）用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后（　　）

A.干涉条纹消失

B.彩色条纹中的红色条纹消失

C.中央条纹变成暗条纹

D.中央条纹变成红色

解析　在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只透过红光，屏上出现红光（单色光）的干涉条纹，故选项A、B、C错误，D正确。

答案　D

1.（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

解析　根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，要使Δx增大，可以增大波长或增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离，所以选项A、C、D正确，B错误。

答案　ACD

2.（多选）如图1所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则（　　）

图1

A.在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大

B.在真空中a、b两光传播速度相同

C.从真空射入同种介质发生全反射时，a光全反射临界角小

D.从同种介质射入真空发生全反射时，a光全反射临界角小

解析　根据题图可知，b光的干涉条纹间距大于a光的干涉条纹间距。

由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，b光的波长比a光的大。

由λ＝可知，b光的频率比a光的小，则在同种介质中，b光的折射率小于a光，根据n＝可知，在介质中，a光的传播速度比b光的小，选项A错误；

在真空中a、b两光传播速度相同，均为光速，选项B正确；

从真空射入同种介质不会发生全反射，选项C错误；

由介质射入真空发生全反射的临界角公式sinC＝可知，a光折射率较大，从同种介质射入真空发生全反射时a光全反射临界角小，选项D正确。

　光的衍射和偏振现象

1.对光的衍射的理解

（1）衍射是波的特征，波长越长，衍射现象越明显。

任何情况下都可以发生衍射现象，只有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，光才可以看作是沿直线传播的。

2.单缝衍射与双缝干涉的比较

单缝衍射

双缝干涉

不同点

条纹宽度

条纹宽度不等，中央最宽

条纹宽度相等

条纹间距

各相邻条纹间距不等

各相邻条纹等间距

亮度情况

中央条纹最亮，两边变暗

条纹清晰，亮度基本相等

相同点

干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；

干涉、衍射都有明暗相间的条纹

【例2】如图2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形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样（黑色部分表示亮条纹）。

在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（　　）

图2

A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫

解析　双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹。

双缝干涉相邻亮（或暗）条纹间距Δx＝λ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应于红光和蓝光。

而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，2、4分别对应于紫光和黄光。

综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：

红、紫、蓝、黄，B正确。

答案　B

1.光的偏振现象说明光是横波。

下列现象中与光的偏振特性无关的是（　　）

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像更清晰

D.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹

解析　在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，选项A、B反映了光的偏振特性；

选项C

是偏振现象的应用；

选项D是光的衍射现象。

故选项D符合题目要求。

2.（多选）抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图3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（　　）

图3

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

解析　由于是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的衍射现象，当抽制的丝变细的时候，丝的直径较接近激光的波长，条纹间距就大，选项A、D正确。

答案　AD

　电磁波与相对论

1.对麦克斯韦电磁场理论的理解

2.电磁波与机械波的比较

名称

项目　　

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

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

能量

都能携带能量并传播能量

速度公式

v＝λf

遵循规律

都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象

3.对狭义相对论的理解

（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）长度的相对性：

狭义相对论中的长度公式

l＝l0。

（3）时间间隔的相对性：

时间间隔的相对性公式

Δt＝，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，即动钟变慢。

【例3】（多选）（2017·

江苏单科）接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有（　　）

A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快

B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢