度高考物理一轮复习第十四章机械振动与机械波光电磁波Word文件下载.docx

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①让自然光通过偏振片形成偏振光.

②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光.

（4）光的偏振现象说明光是一种横波.

自测1　（多选）下列属于光的干涉现象的是（　　）

答案　BC

解析　图A属于单缝衍射，图B属于薄膜干涉，图C属于薄膜干涉，图D属于白光的色散，故属于光的干涉现象的是B、C.

二、电磁波和相对论

1.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.

④v＝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

a.调幅：

使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变.

b.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.

2.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）质速关系

①物体的质量随物体速度的增加而增大，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＝.

②物体运动时的质量总要大于静止时的质量m0.

（3）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.

自测2　关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是（　　）

A.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息

B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波

C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同

D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同

答案　B

解析　电磁波和声波都能传递信息，比如人们之间的语言交流，选项A错误；

太阳光中的可见光属于电磁波，而“B超”中的超声波属于机械波，它们的传播速度不同，选项C错误；

遥控器发出的红外线波长比X射线波长大得多，选项D错误；

手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，选项B正确.

自测3　关于狭义相对论的说法，不正确的是（　　）

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.狭义相对论在任何情况下都适用

答案　D

命题点一　光的干涉现象

1.双缝干涉

（1）条纹间距公式：

Δx＝λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大.

（2）明暗条纹的判断方法：

如图1所示，光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1.

图1

当Δr＝kλ（k＝0,1,2…）时，光屏上P′处出现明条纹.

当Δr＝（2k＋1）（k＝0,1,2…）时，光屏上P′处出现暗条纹.

2.薄膜干涉

（1）形成原因：

如图2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.光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加.

图2

两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr，等于薄膜厚度的2倍.

在P1、P2处，Δr＝nλ（n＝1,2,3…），薄膜上出现明条纹.

在Q处，Δr＝（2n＋1）（n＝0,1,2,3…），薄膜上出现暗条纹.

类型1　光的双缝干涉

例1　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

解析　单缝的作用是获得一束细光，故A错误；

双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源，B正确；

屏上出现暗条纹处距两缝的路程差等于半个波长的奇数倍，故C错误；

单色光的频率越高，波长越短，根据Δx＝λ，知相邻条纹的间距越小，条纹越窄，故D错误.

例2　如图3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×

10－6m，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？

图3

（1）已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×

10－7m；

（2）已知B光在某种介质中波长为3.15×

10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°

（sin37°

＝0.6，cos37°

＝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.

答案　

（1）暗条纹　

（2）亮条纹　（3）见解析

解析　

（1）设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝＝得

λ1＝nλ2＝1.5×

4×

10－7m＝6×

10－7m

根据路程差Δr＝2.1×

10－6m

所以N1＝＝＝3.5

由此可知，从S1和S2到P点的路程差Δr是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹.

（2）根据临界角与折射率的关系sinC＝得

n＝＝

由此可知，B光在空气中波长λ3为

λ3＝nλ介＝×

3.15×

10－7m＝5.25×

所以N2＝＝＝4

可见，用B光做光源，P点为亮条纹.

（3）光屏上仍出现明暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗.

类型2　光的薄膜干涉

例3　劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图4甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：

图4

（1）任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；

（2）任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.

现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（　　）

A.变疏B.变密C.不变D.消失

答案　A

解析　如图所示，若抽去一张纸片，则三角截面空气层的倾角变小，则干涉条纹变疏，A正确.

变式1　一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮条纹外，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的间距不同

B.各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同

C.各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同

D.上述说法都不正确

解析　白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹，A正确.

命题点二　光的衍射和偏振现象

1.对光的衍射的理解

（1）波长越长，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.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

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

3.光的干涉和衍射的本质

光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的.

4.光的偏振

（1）自然光与偏振光的比较

类别

自然光（非偏振光）

偏振光

光的

来源

从普通光源发出的光

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）偏振光的应用：

加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等.

例4　如图5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5

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.双缝干涉条纹的宽度（即相邻亮、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.

例5　奶粉中碳水化合物（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6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.

图6

（1）偏振片A的作用是_________________________________________________________.

（2）偏振现象证明了光是一种________.

（3）（多选）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α

D.将偏振