浙江专版高考物理一轮复习第十三章光学电磁波33光的波动性电磁波课件.docx
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浙江专版高考物理一轮复习第十三章光学电磁波33光的波动性电磁波课件
第33讲光的波动性电磁波
考试标准
历次考题统计
考试说明
知识内容
必试
加试
光的干涉
C
2016.10（14）
、
2017.04（16）
1.不要求定量计算以双缝干涉为背景的习题。
2•不要求定量分析涉及
光的衍射、光的偏振
b
薄膜干涉的有关问题。
3•不要求讨论光的衍射现象的产生原因。
4•不要求讨论衍射光栅。
5•不要求讨论立体电影和液晶显不屏的原理。
6•不要求了解激光的产生机理。
7•不要求了解全息照相原理。
激光、电磁波的发现、电磁波与信息化社会、电磁波谱
a
电磁振荡
c
电磁波的发射和接收
b
用双缝干涉测量光的波长（同时练习使用测量头）
2016.04（21）
光的干涉\衍射与偏振
1•光的干涉
（1）干涉条件:
两列光的卫L相同，相位差恒定，振动方向一致。
（2）双缝干涉图样:
明暗相间、间距相等的条纹.中央为亮条纹。
（3）双缝干涉图样分析
对于两个频率、相位和振动方向都相同的光源，光屏上出现亮条纹（或暗条纹）的条件。
亮条纹:
光的路程差g”二处=0,12…）；暗条纹:
光的路程差zlr=r汕二（2鸟+1）叙=0丄2,・・・）湘邻的亮条纹（或暗条
纹）的间距:
心二》
（4）应用
1双缝干涉测波长。
2薄膜干涉检查表面的平整程度:
如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就平行：
如果干涉条纹发生弯曲，则表示被检测表面微有凸起或凹下，从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。
3增透膜:
在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜（一般用氟化镁）,当薄膜的厚度适当时，光在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于半个波长.因而互相抵消.这就大大减小了光的反射损失.增强了透射光的强度,这种薄膜叫增透膜。
2•光的衍射
（1）光的衍射现象是光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象O
（2）各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。
（3）
产生明显衍射的条件:
障碍物或孔的尺寸跟光的波长相差不多
（1）自然光:
在勻光波传播方向垂直的平面内有沿各个方向振
动强席都相同的光。
如太阳、日光灯等普通光源发出的光。
（2）偏振光:
在与光波传播方向垂直的平面内只有沿着某二他定方向
振动的光。
如自然光经偏振片作用后的光，称为偏振光。
只有横波才有偏振现象。
（3）获得偏振光的方法:
①让自然光通过偏振片：
②让自然光在介质表面入射，反射光和折射光都是偏振光。
⑷应用:
利用偏振片摄影、观看立体电影、消除车灯眩光等。
4•激光
（1）激光是人工产生的相干光。
是频率相同，相位差恒定，偏振方向一致的光。
（2）激光的平行度好。
即激光的光束高度平行，这样激光的能量就
不容易发散，激光在传播很远距离后仍能保持一定的强度。
激光的亮度高，通过人工调制的激光可在瞬间集中能量发射在很小的区域内，可以有很大的能量和摧毁力。
L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（B）__
mmIIIIIIiiiiiiiiini
1234
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。
取缝干涉条纹的宽度（即相邻亮、暗条纹间距）心=》,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。
2.（2017年4月浙江选考）（多选）图中给出了用双缝干涉测量光的
波长实验示意图，双缝S］和S?
间距为0.80加加，双缝到屏的距离为0.80mo波长为500的单石平行光垂直入射到双缝S］和S2上,在
屏上形成干涉条纹。
中心轴线OO上方第1条亮纹中心位置在P］处,第3条亮纹中心位置在P2处。
现有1号、2号虫子分别从S］和S2出发以相同速度沿垂直屏方向飞行,1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到
P］，2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到卩2。
假定两只虫子爬行速率
异
51
*2
・---■・.・■--
pL
均为10-3mAo下列说法正确的是（AB）
A.1号虫子运动路程比2号短
B两只虫子运动的时间差为0.2s
C两只虫子运动的时间差为1.0s
D.已知条件不够，两只虫子运动时间差无法计算
解析:
根据双缝干涉相邻亮纹间距公式心二¥得出相邻亮条纹间a
距为0.5mm，则得出/\卩2在屏幕上的坐标分别为。
・5mm,1.5mm，那么1号虫子从S］到P1的路程为800.9mm,2号虫子从S?
到P2的路程为801.1mm，故A正确;已知路程差为0.2mm可以得出时间差为0.2s,故B正确，C、D错误。
核心剖析归纳提升
1•衍射与干涉的比较
比较项目
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
清晰条纹，亮度基本相等
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
核心剖析归纳提升
2•三种衍射图样的比较
可知，
（1）光经过不同形状的障碍物产生的衍射图样的形状是不同的;⑵衍射条纹的间距不等;⑶仔细比较乙图和丙图可以发现小孔
衍射图样和小圆屏衍射图样的区别:
①小圆屏衍射图样的中央有个
核心剖析归纳提升
3•并不是仅当光的振动方向与偏振片的透振方向平行时，光才会通过偏振片,当光的振动方向与偏振片的透振方向成某一夹角时，会有部分光通过。
光的偏振说明光是横波。
只有横波才有偏振现象。
电磁振荡与电磁波
1•电磁振荡
⑴振荡电流:
大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流，振荡电流的频率很高，是高频正弦式交变电流。
（2）振荡电路:
能够产生振荡电流的电路叫振荡电路,LC回路是一种简单的振荡电路。
⑶LC电磁振荡规律
振荡电流
V
1111
，放电十充放电十充电#
:
工笙:
/：
、2:
4!
-
的图象
0
\TK；/\Tt
!
"4~!
1
1111IlliIlliIlli
电容器极板上电荷量的变化
q、1
1
1
1
1
:
kU
111
111
111
电路状态
□
1H
IJ
/\f
时刻
3
T
4
T
2
3T
T
电何里q
最多
0
最多
0
最多
板间电压U
最大
0
最大
0
最大
电场能Ee
最大
0
最大
0
最大
电流i
3
正向最大
0
反向最大
0
磁场能Eb
0
最大
0
最大
0
（4）LC电路的周期和频$:
T=2ttVLCo
2•电磁场和电磁波
（1）麦克斯韦电磁场理论的两个主要观点：
变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。
（2）电磁场:
按照麦克斯丰的电磁场理论、变化的电场和磁场总是相互联系的•形成一个不可分离的统一体•称为电磁场。
（3）变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播,
就形成电磁波。
电磁波是横波（选填“横波,或“纵波J电磁波的传播不需要介
质，在
真空
中也能传播。
在真空中的波速c二3.0X10*g
3•电磁波谱
按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱.叫电磁波谱。
按波长从长到短的顺序排列.依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、鸥寸线。
电磁波谱
特性
应用
真空中波长加
频率/Hz
El
无线电波
波动性强，易发生衍射
无线电技术
>1（?
3
v3xl0ii
波长减小频率增大
红外线
热效应
红外线遥感
10-3〜IO?
10ii~10i5
lr1
引起视觉
照明、摄影
io-7
1015
紫外线
化学、荧光、杀菌等效应
医用消毒、防伪
IO?
〜10-9
107017
X射线
贯穿性强
检查、医用透视
10-8〜"Il
10"〜1019
7射线
贯穿本领最强
工业探伤、医用治疗
11
<10-
>1019
4•电磁波的发射与调制
在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制。
⑴调幅:
使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变叫调幅。
（2）调频:
使高频电磁波的频率随信号的强弱而变叫调频。
（3）电磁波的发射示意图（如图所示）。
5•电磁波的接收
⑴电谐振:
当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫作电谐振。
（2）调谐:
使接收电路产生电谐振的过程叫调谐。
能够调谐的接收电路叫作调谐电路。
调谐的方法一般是改变电路中的L或C。
（3）解调（检波）:
使声音或图像信号从高频电流中还原出来，叫作解调。
解调是调制的逆过程，调幅波的解调也叫检波。
（4）电磁波的接收:
天线接收到的所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经解调取出携带的信号，放大后再还原成声音或图像的过程。
1.（多选）LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则（）
关闭
若磁场正在减弱,则电流在减小，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b向a,电场能增大，上极板带负电,故选项A、B正确;若磁场正在增强,则电流
关闭
ABC
・・・■aaaaaaaaaaaiaaaBaaaaasiaaaaaaaaiaiaaaaaaaaaaaaiBaiaaaiaiaaasaaaaaaaaBiaaaaaiaaiBBiaaBBaiBaiaaaBasaaia■・•■■•■■•■aaaiaaaaiaaiaaaaaaaaiaaaaa▲■丄▲
解析〉洛案
2•现代生活中，人们已更多地与电磁波联系在一起，并且越来越依赖于电磁波,关于电磁场和电磁波，以下说法正确的是（）
A.把带电体和永磁体放在一起，即可以在其周围空间中产生电磁波
B.手机、电视、光纤通信都是通过电磁波来传递信息的要产生电磁波，必须要有变化的磁场与变化的电场’即电磁场，电磁场在介
质中传播产生电磁波,A错误;通过电磁波可以实现各种通信,B正确;"B超〃
••••
关闭
核心剖析归纳提升
1•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是相同的（都等于光速）。
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。
2•电磁波与机械波的区别
区另1」
电磁波
机械波
研究对象
电磁现象
力学现象
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
纵、横波
横波
纵波或横波
波速
在真空中等于光速
在空气中很小（如声波为
34077i/y）
介质需要
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）
能量传播
电磁能
机械能
用双缝干涉测量光的波长（同时练习使用测量头）
1•实验装置图
2•实验目的
（1）观察双缝干涉现象。
（2）会利用双缝干涉测定光的波长。
3•实验原理如图所示•光源发出的光•经过滤光片后变成单色光，单色光通
过单缝S,这时单缝S相当于一单色光源，光波同时到达双缝S］和
（k二0丄2,…）时，在P］点瞽加时得到明条纹:
当路程差P2S2-P2S1=（2k+l）?
（k二0丄2,…）时，在P2点誓加时得到暗条纹。
相邻两条明
S2,SPS?
双缝相当于两个步调完全一致的单色-相干光源•通过SpS2后的单色光在屏上相遇并叠加。
当路程差PiS2・PiS］=2k?
双缝S［、S?
间距〃
条纹间距为/x，与入射光波长久
及双缝与屏的距离/有关，其关系式为心弓
只要测出1、d、/X，根据这一关系就可求出光波的波长九
4•实验器材
双缝干涉仪、刻度尺'测量头。
5•实验步骤
（1）实验装置，从左至右依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、屏，让它们等高地固定在光具座上。
（2）取下滤光片和单缝，在光具座上只装上光源和遮光筒（不带双缝）、调节光源亮底.使它发出的一束光能沿着遮光筒的轴线把屏照壳。
（3）放好单缝和双缝，其间距约为5〜10c%要使缝互相平行冲心大致位于遮光筒的轴线上.这时在屏上就会看到白色的干涉
条纹。
（4）在单缝与光源之间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。
（5）放上滤光片，测出n条干涉条纹间的距离①求出相邻两条干涉条纹间的距离刻度尺测出双缝到屏的距离L
n-1
（6）根据已知的双缝间的距离d和实验所得的数据，代入公式心芈,求岀单色光的波长。
（7）换用不同的滤光片,观察干涉条纹间距离的变化，并求出相应的波长。
6.注意事项_
（1）单缝与双缝相互平行。
（2）单缝、双缝的中心应位于遮光筒的轴线上。
，、
⑶测;条亮纹之间的距离“时，分划板的中心刻线应在条纹的中心。
L（实验原理与操作）现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。
光源
遮光筒
（1）将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左
至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、
Ao
（2）本实验的步骤有：
1取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度,使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；
2按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
3用刻度尺测量双缝到屏的距离；
4用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮条纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意和C
答案⑴EDB
解析
（1）滤光片E可以从白光中选出单色红光，单缝D是获取线光源，双缝B是获得相干光源,最后成像在毛玻璃屏A上。
所以排列顺序为C、E、D、B、Ao
（2）在操作步骤②时应注意的事项有放置单缝、取缝时，必须使缝平行;单缝、双缝间的距离要适当;要保证光源、滤光片、单缝、取缝和光屏的中心在同一轴线上。
2.（实验现象与测量）在观察光的干涉现象的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝;按如图所示的方法，让激光束通过自制的双缝，观察在光屏上出现的现象。
（1）保持缝到光屏的距离不变,换用不同间隙的双缝，双缝的间隙
越小，屏上明暗相间的条纹间距（填“越大”或“越小”）。
（2）保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的
条纹间距（填“越大或“越小”）。
（3）在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜
色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时（填“大或“小”）。
（4）在该实验中,若所用激光的波长为5.30X10-7加届上P点距双
缝S］和S?
的路程差为1.85X10-6他则在这里出现的应是傾
“亮条纹诫“暗条纹”）。
答案
（1）越大
（2）越大（3）小（4）暗条纹
解析
（1）由Ax=d可知双缝间隙d越小，明暗相间的条纹间距Ax越大。
（2）由心二》可知，光屏到缝的距离/越大，明暗相间的条纹间距Ax越大。
（3）由心二々可知，因蓝色光的波长比红色光的波长小，故用蓝色
a
光做实验时的条纹间距比用红色光做实验时小。
（4）屏上P点距取缝Si和S2的路程差为所用激光的波长的3.5倍，所以P点应出现暗条纹。
3.（实验测量与数据处理）在用双缝干涉测量光的波长实验中，选用红色滤光片和间距为0.20加加的双缝，双缝与屏的距离为600mmo某同学正确操作后，在目镜中看到如图甲所示的干涉条纹。
换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图乙中的—（填字母），此时测量头的读数为25.70mm。
沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k+5级暗条纹中心对齐,此时测量头标尺如图丙所示，其读数是—mm,紫光的波长等于nm。
ABC
乙
11
23
11111111111111111111
4（cm）Im
01020
答案D19.40420
解析红色换成紫色，波长变小，条纹间距变小,B错误,A因为中心线偏离而错误，条纹不可能是竖直的,C错误，只有D正确。
根据条纹间距公式心二》可计算得到，紫光的波长为420nmo
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