高考物理一轮复习详细讲义教师版光的波动性 电磁波.docx

1、高考物理一轮复习详细讲义教师版光的波动性 电磁波第四节光的波动性电磁波(实验：用双缝干涉测光的波长)【基础梳理】提示：频率相位差(k)亮条纹小不需要c3108 m/s同样适用干涉无线电波可见光【自我诊断】 判一判(1)只有横波才能产生干涉和衍射现象()(2)太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果()(3)泊松亮斑支持了光的波动说()(4)光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象()(5)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()(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)在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，

2、波长变短()(8)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()提示：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8) 做一做抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化()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E如果屏上条纹变细，表明抽制的丝变粗提示：选ADE.本题为光的衍射现象在工业生产中的实际应用，考查光的衍射现象，若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小，衍射现象较明显通过观察屏上条纹的变化情况，从而监测抽制的丝的情

3、况，故选A、D、E.光的干涉现象【知识提炼】1光的双缝干涉现象(1)明暗条纹的判断方法如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2r1k(k0，1，2，)时，光屏上出现明条纹光的路程差r2r1(2k1) (k0，1，2，)时，光屏上出现暗条纹(2)条纹间距：x，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，是光波的波长2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(2)明、暗条纹的判断在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差r等于波长的整数倍，即rn(n

4、0，1，2，)，薄膜上出现明条纹在Q处，两列反射回来的光波的路程差r等于半波长的奇数倍，即r(2n1) (n0，1，2，)，薄膜上出现暗条纹(3)薄膜干涉的应用干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲【典题例析】如图所示，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、S2距离之差为2.1106 m，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？(1)已知A光在折射率为1.5的介质中波长为4107 m；(2)已知

5、B光在某种介质中波长为3.15107 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37；(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象审题突破(1)根据n求出A光在空气中的波长已知路程差r算出S1、S2到P点的路程差是波长的倍数(2)根据sin C求出n算出B光在空气中的波长已知路程差r算出S1、S2到P点的路程差是波长的倍数解析(1)设A光在空气中波长为1，在介质中波长为2，由n，得1n21.54107 m6107 m根据路程差r2.1106 m，可知N13.5由此可知，从S1和S2到P点的路程差是波长1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sin C得n由

6、此可知，B光在空气中波长3为：3n介3.15107 m5.25107 m路程差r和波长3的关系为：N24可见，用B光做光源，P点为亮条纹(3)若让A光照射S1，B光照射S2，这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时在光屏上只能观察到亮光答案(1)暗条纹(2)亮条纹(3)见解析【迁移题组】 迁移1对双缝干涉现象的分析1在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距x1与绿光的干涉条纹间距x2相比，x1_x2(填“”“”或“x2.相邻亮条纹之间的距离为xmm2.1 mm，双缝间的距离d，代入数据得d0.300 mm.答案：0.300 迁移2对薄膜干涉的理解

7、2. 把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示这时可以看到明暗相间的条纹下面关于条纹的说法中正确的是()A干涉条纹是光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧解析：选AC.根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气劈尖膜前后表面反射的两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以A项正确，B项错误；因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D项错误

8、；条纹的位置与空气劈尖膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气劈尖膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C项正确光的衍射及偏振现象【知识提炼】1光的干涉和衍射的比较(1)干涉和衍射的比较干涉衍射现象光在重叠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实验单缝衍射、圆孔衍射和不透明圆盘衍射图样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，两边变暗图样相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相

9、间的条纹(2)对光的衍射的理解干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和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偏振片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【跟进题组】1(2019福建龙岩调研)如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样分析各图样的特点可以

10、得出的正确结论是()Aa、b是光的干涉图样Bc、d是光的干涉图样C形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短D形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短解析：选A.干涉条纹是等距离的条纹，因此，a、b图是干涉图样，c、d图是衍射图样，故A项正确，B项错误；由公式x可知，条纹宽的入射光的波长长，所以a图样的光的波长比b图样的光的波长长，故C项错误；c图样的光的波长比d图样的光的波长长，故D项错误2(2019西安模拟)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则()A图中a光为偏振光B图中b光为偏振光C以SP为轴将B转过180后，在P处将看到光亮D以SP为

11、轴将B转过90后，在P处将看到光亮E以SP为轴将A转过90后，在P处将看到光亮解析：选BDE.自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A偏振片的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180后，P处仍无光亮，C错；若将B转过90，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对；同理E也对3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

12、点光的强度变化情况是()AA、B均不变 BA、B均有变化CA不变，B有变化 DA有变化，B不变解析：选C.白炽灯光包含向各方向振动的光，且各个方向振动的光的强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后变为偏振光，当P旋转时，只有与Q的偏振方向一致时才有光透过Q，因此B点的光强有变化，选项C正确4如图，在“观察光的衍射现象”实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将_(选填“增大”“减小”或“不变”)；该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在_的情况下，光才可以看做是沿直线传播的解析：缝宽增加，衍射条纹间距变小，衍射现象逐渐

13、不明显光的衍射现象表明，光不沿直线传播，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多的情况下，光才可以看做是沿直线传播的答案：减小光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多实验：双缝干涉测光的波长【知识提炼】1实验原理：单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)纹间距x与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光的波长之间满足.2实验步骤(1)观察干涉条纹将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上如图所示接好光源，打开开关，使灯丝正常发光调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5

14、10 cm，这时，可观察白光的干涉条纹在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹(2)测定单色光的波长安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量3数据处理(1)条纹间距x.(2)波长x.(3)计算多组数据，求的平均值4注意事项(1)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适

15、当(2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近(3)调节的基本依据是：照在光屏上的光很弱，主要是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节【跟进题组】1(1)如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、_、_、_、遮光筒、光屏对于某种单色光，为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可采取_或_的方法(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是_(选填数字代号)(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中央，手轮的读数如图甲所示继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第1

16、0条亮条纹的中央，手轮的读数如图乙所示则相邻两亮条纹的间距是_mm.(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900 mm，则待测光的波长是_m(取三位有效数字)解析：(1)由实验原理可知分别是滤光片、单缝、双缝由x可知，要增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可采取的办法有：增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)；减小双缝之间的距离(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是、.(3)甲图读数是0.045 mm，乙图读数是14.535 mm，它们的差值是14.490 mm，中间跨越了1019个亮条纹间距，所以相邻两亮条纹间距是xmm1.610 mm.(4)光的波长

17、：5.37107 m.答案：(1)滤光片单缝双缝增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)减小双缝之间的距离(2)(3)1.610(4)5.371072(2019浙江名校模拟)(1)用游标卡尺观察光的衍射现象时，某次游标卡尺的示数如图甲所示，则两测脚间狭缝的宽度为_用激光照射该狭缝，在屏上出现衍射条纹，如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变_甲(2)在用如图乙所示的装置研究光的双缝干涉现象时，有下面几种方法：乙A将观察屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄E去掉

18、滤光片后，干涉现象消失其中正确的是_答案：(1)0.36 mm大(2)ABD(建议用时：40分钟)一、选择题1(2019广东湛江一中等四校联考)下列说法中正确的是()A交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透云雾烟尘B光在同一种介质中沿直线传播C用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射D让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光E围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应解析：选ACD.交通警示灯选用红色是因为红光的波长较长，更容易穿透云雾烟尘，选项A正确；光在同一种均匀介质中沿直线传播，选项B错误；用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射，选项C正确；根据条纹间

19、距表达式x可知，因为绿光的波长大于蓝光，故让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光，选项D正确；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象，选项E错误2(2019福建三明质量检查)下列说法正确的是()A偏振光可以是横波，也可以是纵波B光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象C光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理DX射线在磁场中能偏转，穿透能力强，可用来进行人体透视E声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率解析：选BCE.偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是横波，故A错误；照相机的镜头上的增透膜是光的干涉现象，故B正确；用

20、光导纤维传播信号是利用了光的全反射，C正确；X射线穿透力较强，但它不带电，不能在磁场中偏转，故D错误；根据多普勒效应可知声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率，E正确3(2019安徽屯溪一中模拟)下列说法正确的是()A光波在介质中传播的速度与光的频率无关B雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的C杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小D光的偏振特征说明光是横波E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解析：选BDE.光的传播速度由介质的本身性质与频率共同决定，所以光波在

21、介质中传播的速度与光的频率有关，故A错误；油膜形成的彩色条纹，是由膜的前后表面反射光，进行光的叠加，形成的干涉条纹，故B正确；根据光的干涉条纹间距公式x，因为红光的波长比蓝光的波长长，则红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距大，故C错误；光的偏振振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志，即光的偏振现象说明光是一种横波而不是纵波，故D正确；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，故E正确4(2016高考全国卷)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

22、，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E电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失解析：选ABC.电磁波在真空中的传播速度为3108 m/s，与电磁波的频率无关，A项正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又产生周期性变化的电场，它们相互激发向周围传播，就形成了电磁波，B项正确；电磁波是横波，因此其电场强度和磁感应强度均与传播方向垂直，C项正确；光是电磁波，利用光纤对光的全反射可以传播信息，D项错误；波源的电磁振荡停止后，已发出的电磁波不会立

23、即消失，还要继续传播一段时间，E项错误5在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为()A2.06107 m B2.06104 mC1.68104 m D1.68103 m解析：选C.在双缝干涉实验中，相邻明条纹间距x、双缝间距d与双缝到屏的距离L间的关系为x，则双缝间距dm1.68104 m.6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

24、中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同解析：选C.干涉、衍射是波所特有的现象，所以电磁波能产生衍射现象，选项A错误；常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的，选项B错误；利用多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的速度，选项C正确；根据光速不变原理，在不同的惯性系中，光速是相同的，选项D错误7下列选项与多普勒效应有关的是()A科学家用激光测量月球与地球间的距离B医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡D交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度E科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度解

25、析：选BDE.科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快，故A错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速利用声波的多普勒效应，故B正确；技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用其穿透能力强，故C错误；交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故D正确；科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度，是光的多普勒效应，故E正确8如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称

26、为牛顿环，以下说法正确的是()A干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的E若使用半径小一些的凸薄透镜，则干涉条纹的间距要变大解析：选ACE.由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错误；由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故C正确，D错误；若使用半径小一些的凸薄透镜，则空气薄膜上的厚度变化更快，则形成的干

27、涉条纹的间距要变大，故E正确9. 双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是()AO点是红光的亮条纹BO点不是蓝光的亮条纹C红光的第一条亮条纹在P点的上方D蓝光的第一条亮条纹在P点的上方E蓝光的第一条亮条纹在P点的下方解析：选ACE.O点处波程差为零，对于任何光都是振动加强点，均为亮条纹，A正确；红光的波长较长，蓝光的波长较短，根据x可知，C、E正确10假设所

28、有的汽车前窗玻璃和车灯玻璃均按同一要求设置，使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体以下措施中可行的是()A前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向也是竖直的C前窗玻璃的透振方向是斜向右上45，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45D前窗玻璃的透振方向是斜向右上45，车灯玻璃的透振方向也是斜向右上45解析：选D.首先，司机要能够看清楚自己车灯发出的经对面物体反射回来的光线，所以他自己车灯的偏振片的透振方向和前窗玻璃的透振方向一定要平行；其次，他不能看到对面车灯发出的强光，所以对面车灯玻璃的透振方向与他自己车窗玻璃的透振方向一定要垂直满足上述要求的只有D.二、非选择题11在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示(1)以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点：A灯丝和单缝及双缝必须平行放置B干涉条纹与双缝垂直C干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关D干涉条纹间距与光的波长有关以上几点中你认为正确的是_(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某干涉条纹线