高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI第2節(jié)光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論第十三章2026內(nèi)容索引0102強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略增素能精準(zhǔn)突破強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略一、光的干涉1.定義:在兩列光波的疊加區(qū)域,某些區(qū)域的光被

,出現(xiàn)亮紋,某些區(qū)域的光被

,出現(xiàn)暗紋,且

和

互相間隔的現(xiàn)象叫作光的干涉現(xiàn)象。

2.條件:兩列光的

,且具有恒定的相位差,才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象。

加強(qiáng)減弱加強(qiáng)減弱頻率相等3.雙縫干涉:由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后形成兩束振動(dòng)情況總是

的相干光,屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差是

處出現(xiàn)亮條紋;路程差是半波長(zhǎng)的

處出現(xiàn)暗條紋。相鄰的明條紋(或暗條紋)之間距離Δx與波長(zhǎng)λ、雙縫間距d及屏到雙縫距離l的關(guān)系為

。

4.薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂液薄膜)

反射的光相遇而形成的。圖樣中同一條亮(或暗)條紋上所對(duì)應(yīng)薄膜厚度相同。

判斷面凹凸的依據(jù)

相同波長(zhǎng)的整數(shù)倍奇數(shù)倍前后表面旁欄邊角

人教版教材選擇性必修第一冊(cè)P98閱讀“做一做”——用肥皂膜做薄膜干涉實(shí)驗(yàn),完成下面題目。下圖為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置,P是附有肥皂薄膜的鐵絲圈,S是一點(diǎn)燃的酒精燈,往火焰上撒些鹽后,在肥皂膜上觀察到的干涉圖樣應(yīng)是圖中的(

)答案

D解析

鐵絲圈上的肥皂薄膜在重力作用下上薄下厚,在同一水平線上薄膜厚度基本一致,如果某一厚度處前后表面反射的光波疊加后得到加強(qiáng),那么這一水平線上(同一厚度)的各處光波均會(huì)加強(qiáng),所以干涉條紋應(yīng)是基本水平的。二、光的衍射1.發(fā)生明顯衍射的條件:在障礙物或狹縫的尺寸

的時(shí)候,衍射現(xiàn)象十分明顯。

衍射明顯,不是衍射條件

足夠小2.衍射條紋的特點(diǎn):(1)單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較

衍射類型單縫衍射圓孔衍射單色光中央為亮且寬的條紋,兩側(cè)為

的條紋,且越靠外,亮條紋的亮度

,寬度

①中央是大且亮的圓形亮斑,周圍分布著

的同心圓環(huán),且越靠外,圓形亮條紋的亮度越

,寬度越

;②亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨圓孔半徑的增大而

白光中央為亮且寬的白色條紋,兩側(cè)為亮度

、寬度

的彩色條紋,其中最靠近中央的色光是紫光,離中央最遠(yuǎn)的是紅光

中央是大且亮的白色亮斑,周圍是不等間距的彩色的

明暗相間越弱越小明暗相間弱小減小逐漸變暗逐漸變窄同心圓環(huán)(2)泊松亮斑(圓盤衍射):當(dāng)光照到

(選填“透明”或“不透明”)的半徑很小的小圓盤上時(shí),在圓盤的陰影中心出現(xiàn)

,在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。

不透明亮斑三、光的偏振1.自然光:包含著在垂直于傳播方向上沿

振動(dòng)的光,而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同。

2.偏振光:在垂直于光的傳播方向的平面上,只沿著某個(gè)

的方向振動(dòng)的光。

3.偏振光的形成:(1)讓自然光通過(guò)

形成偏振光。

(2)讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和

,反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。

4.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種

波。

一切方向特定偏振片折射橫四、電磁場(chǎng)、電磁波、電磁波譜1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論變化的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生

,變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生

。

2.電磁波(1)電磁場(chǎng)在空間由近及遠(yuǎn)地傳播,形成

。

(2)電磁波的傳播不需要

,可在真空中傳播,在真空中不同頻率的電磁波傳播速度

(都等于光速)。

(3)不同頻率的電磁波,在同一介質(zhì)中傳播,其速度是不同的,頻率越高,波速越

。

(4)v=λf,f是電磁波的頻率。電場(chǎng)磁場(chǎng)電磁波介質(zhì)相同小3.電磁波的發(fā)射(1)發(fā)射條件:

電路和

信號(hào),所以要對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行調(diào)制。

(2)調(diào)制方式①調(diào)幅:使高頻電磁波的

隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變。

②調(diào)頻:使高頻電磁波的

隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變。

開(kāi)放高頻振蕩振幅頻率4.無(wú)線電波的接收(1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的無(wú)線電波的頻率

時(shí),激起的振蕩電流

,這就是電諧振現(xiàn)象。

(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫作

。能夠調(diào)諧的接收電路叫作

電路。

(3)從經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)中“檢”出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程,叫作

。解調(diào)是

的逆過(guò)程,也叫作檢波。

相等最強(qiáng)調(diào)諧調(diào)諧解調(diào)調(diào)制5.電磁波譜按照電磁波的

或

的大小順序把它們排列成譜叫作電磁波譜。

按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短排列的電磁波譜為:無(wú)線電波、紅外線、

、紫外線、X射線、γ射線。

頻率波長(zhǎng)可見(jiàn)光五、相對(duì)論1.狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)(1)狹義相對(duì)性原理:在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是

的。

(2)光速不變?cè)?真空中的光速在不同的慣性參考系中都是

的,光速與光源、觀測(cè)者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)

關(guān)系。

相同相同沒(méi)有2.相對(duì)論時(shí)空觀(1)時(shí)間延緩效應(yīng):相對(duì)于地面以v運(yùn)動(dòng)的慣性參考系上的人觀察到與其一起運(yùn)動(dòng)的物體完成某個(gè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間間隔為Δτ,地面上的人觀察到該物體完成這個(gè)動(dòng)作的時(shí)間間隔為Δt,那么兩者之間的關(guān)系是

。

(2)長(zhǎng)度收縮效應(yīng):如果與桿相對(duì)靜止的人測(cè)得桿長(zhǎng)是l0,沿著桿的方向,以v相對(duì)桿運(yùn)動(dòng)的人測(cè)得桿長(zhǎng)是l,那么兩者之間的關(guān)系是

。

易錯(cuò)辨析

(1)太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色光譜,這是光的干涉的結(jié)果。(

)(2)陽(yáng)光下茂密的樹(shù)蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。(

)(3)光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象。(

)(4)均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng),場(chǎng)向外傳播便形成了電磁波。(

)(5)光速不變?cè)碇赋?光在真空中的傳播速度在不同慣性參考系中都是相同的。(

)××√×√應(yīng)用提升1.(多選)下列所示的圖片、示意圖大都來(lái)源于課本,關(guān)于這些圖的判斷,下列說(shuō)法正確的是(

)A.圖甲是小孔衍射的圖樣,圖乙為泊松亮斑B.圖甲為泊松亮斑,圖乙是小孔衍射的圖樣C.圖丙是雙縫干涉圖樣,圖丁是單縫衍射圖樣D.圖丙是單縫衍射圖樣,圖丁是雙縫干涉圖樣答案

AC解析

泊松亮斑是小圓盤產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象,形成的衍射圖樣是陰影中心有一個(gè)亮斑,而小孔衍射的圖樣是中間有亮斑,無(wú)陰影,題圖甲是小孔衍射的圖樣,題圖乙為泊松亮斑;題圖丙很明顯是雙縫干涉的圖樣,因干涉圖樣中的條紋間距是相等的,單縫衍射圖樣中的條紋間距是不相等的,中間最寬、最亮,題圖丁是單縫衍射圖樣。綜上A、C正確,B、D錯(cuò)誤。2.單色光a、b分別經(jīng)過(guò)同一裝置形成的干涉圖樣如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)A.單色光a的波長(zhǎng)比單色光b的波長(zhǎng)長(zhǎng)B.單色光a的頻率比單色光b的頻率高C.在同一塊玻璃磚中傳播時(shí),單色光a比單色光b的傳播速度小D.如果讓它們分別通過(guò)同一窄縫,單色光b比單色光a的衍射現(xiàn)象更明顯答案

A

3.1864年,英國(guó)科學(xué)家麥克斯韋在前人研究電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,建立了完整的電磁場(chǎng)理論。下列說(shuō)法正確的是(

)沿z軸傳播的電磁波A.電磁波是一種物質(zhì)B.電磁波可以傳遞信息,但不能傳遞能量C.遙控器發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)和醫(yī)院CT中的X射線波長(zhǎng)相同D.變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)不能產(chǎn)生電場(chǎng)答案

A

解析

電磁波是一種實(shí)際存在的物質(zhì),故A正確;電磁波既可以傳遞信息,也可以傳遞能量,故B錯(cuò)誤;紅外線的波長(zhǎng)大于X射線的波長(zhǎng),故C錯(cuò)誤;根據(jù)麥克斯韋建立的電磁場(chǎng)理論,變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),故D錯(cuò)誤。增素能精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一光的干涉現(xiàn)象的理解及應(yīng)用[師生共研]1.光的雙縫干涉現(xiàn)象(1)明暗條紋的判斷方法①如圖所示,光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P點(diǎn)的路程差r2-r1=kλ(k=0,1,2,…)時(shí),光屏上出現(xiàn)明條紋。②光的路程差r2-r1=(2k+1)(k=0,1,2,…)時(shí),光屏上出現(xiàn)暗條紋。(2)條紋間距:Δx=λ,其中l(wèi)是雙縫到光屏的距離,d是雙縫間的距離,λ是光波的波長(zhǎng)。2.薄膜干涉(1)如圖所示,豎直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上時(shí),在膜的前表面AA'和后表面BB'分別反射回來(lái),形成兩列頻率相同的光波,并且疊加。(2)明、暗條紋的判斷①在P1、P2處,兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍,即Δr=nλ(n=0,1,2,…),薄膜上出現(xiàn)明條紋。②在Q處,兩列反射回來(lái)的光波的路程差Δr等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,即Δr=(2n+1)(n=0,1,2,…),薄膜上出現(xiàn)暗條紋。(3)薄膜干涉的應(yīng)用干涉法檢查平面,如圖所示,兩板之間形成一楔形空氣膜,用單色光從上向下照射,如果被檢平面是平整光滑的,我們會(huì)觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋;若被檢平面不平整,則干涉條紋發(fā)生彎曲?！镜淅黄啤康淅?(多選)(2024廣西卷)如圖所示,S為單色光源,S發(fā)出的光一部分直接照在光屏上,一部分通過(guò)平面鏡反射到光屏上。從平面鏡反射的光相當(dāng)于S在平面鏡中的虛像發(fā)出的,由此形成了兩個(gè)相干光源。設(shè)光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為a和l,a?l,鏡面與光屏垂直,單色光波長(zhǎng)為λ。

AD

【對(duì)點(diǎn)演練】1.(2023廣東佛山期末)如圖所示,某同學(xué)用三根黑色的細(xì)塑料條制成一個(gè)如圖甲所示的簡(jiǎn)易的雙縫,用激光筆射出的激光穿過(guò)雙縫到達(dá)平整的墻面,在墻面上呈現(xiàn)出如圖乙所示的明暗相間的條紋,下列相關(guān)說(shuō)法正確的是(

)A.僅增大墻面與雙縫的距離,條紋間距變小B.僅增大激光筆與雙縫的距離,條紋間距變大C.僅減小雙縫間距,條紋間距變大D.條紋間距與所使用的激光顏色無(wú)關(guān)C解析

根據(jù)條紋間距表達(dá)式Δx=λ可知,僅增大墻面與雙縫的距離l,條紋間距變大,故A錯(cuò)誤。僅增大激光筆與雙縫的距離,條紋間距不變,故B錯(cuò)誤。僅減小雙縫間距d,條紋間距變大,故C正確。條紋間距與所使用的激光的波長(zhǎng)有關(guān),即與激光的顏色有關(guān),故D錯(cuò)誤。2.(2024山東卷)檢測(cè)球形滾珠直徑是否合格的裝置如圖甲所示,將標(biāo)準(zhǔn)滾珠a與待測(cè)滾珠b、c放置在兩塊平板玻璃之間,用單色平行光垂直照射平板玻璃,形成如圖乙所示的干涉條紋。若待測(cè)滾珠與標(biāo)準(zhǔn)滾珠的直徑相等為合格,下列說(shuō)法正確的是(

)A.滾珠b、c均合格B.滾珠b、c均不合格C.滾珠b合格,滾珠c不合格D.滾珠b不合格,滾珠c合格甲乙C解析

若滾珠b、c均合格,則平板玻璃間距離處處相等,不會(huì)產(chǎn)生干涉條紋。由題圖乙干涉條紋可知,平板玻璃間存在高度差,形成劈尖干涉。由條紋分布可知,滾珠a、b處高度一致,滾珠c處與滾珠a、b處存在高度差,故選項(xiàng)C正確?？键c(diǎn)二光的衍射及偏振現(xiàn)象[自主探究]1.對(duì)光的衍射的理解(1)干涉和衍射是波的特征,波長(zhǎng)越長(zhǎng),干涉和衍射現(xiàn)象越明顯。在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象,只是明顯與不明顯的差別。(2)衍射現(xiàn)象說(shuō)明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況。2.光的偏振(1)自然光與偏振光的比較類別自然光(非偏振光)偏

振

光光的來(lái)源從普通光源發(fā)出的光自然光通過(guò)起偏器后的光光的振動(dòng)方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi),光振動(dòng)沿任意方向,且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi),光振動(dòng)沿特定方向(2)偏振光的應(yīng)用:加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等?！緦?duì)點(diǎn)演練】3.(2023北京房山期末)下圖為一束紅光經(jīng)過(guò)狹縫裝置得到的圖樣,下列說(shuō)法正確的是(

)A.圖為干涉圖樣B.圖為衍射圖樣C.只減小狹縫寬度,中央亮紋寬度會(huì)變窄D.當(dāng)狹縫寬度調(diào)到很窄時(shí),中央亮條紋亮度升高B解析

題圖樣中間亮條紋較寬,兩側(cè)亮條紋較窄,是衍射圖樣,故A錯(cuò)誤,B正確。減小狹縫寬度,中央亮條紋寬度會(huì)變寬,故C錯(cuò)誤。當(dāng)狹縫寬度調(diào)到很窄時(shí),中央亮條紋亮度降低,故D錯(cuò)誤。4.(2024江蘇卷)用立體影院的特殊眼鏡去觀看手機(jī)液晶屏幕,左鏡片明亮,右鏡片暗,現(xiàn)在將手機(jī)屏幕旋轉(zhuǎn)90°,會(huì)觀察到(

)A.兩鏡片都變亮B.兩鏡片都變暗C.兩鏡片沒(méi)有任何變化D.左鏡片變暗,右鏡片變亮D解析

立體影院的特殊眼鏡是偏光鏡,透過(guò)偏光鏡片觀察手機(jī)的液晶屏幕,偏光鏡片會(huì)過(guò)濾手機(jī)屏幕某一方向上的光線,根據(jù)液晶顯示器的顯示原理,將手機(jī)屏幕旋轉(zhuǎn)90°,會(huì)觀察到左鏡片變暗,右鏡片變亮,D正確。5.(多選)某同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象,狹縫S1、S2的寬度可調(diào),狹縫到屏的距離為L(zhǎng)。同一單色光垂直照射狹縫。實(shí)驗(yàn)中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣。下列描述正確的是(

)A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣,當(dāng)光通過(guò)狹縫時(shí),也發(fā)生了衍射B.遮住一條狹縫,另一狹縫寬度增大,其他條件不變,圖丙中亮條紋寬度增大C.照射兩條狹縫時(shí),增加L,其他條件不變,圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大D.照射兩條狹縫時(shí),若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,P點(diǎn)處一定是暗條紋ACD

考點(diǎn)三電磁振蕩、電磁場(chǎng)和電磁波相對(duì)論時(shí)空觀[自主探究]1.對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解

2.對(duì)電磁波的理解(1)電磁波是橫波。電磁波的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、傳播方向三者兩兩垂直,如圖所示。(2)電磁波與機(jī)械波的比較

項(xiàng)目電磁波機(jī)械波產(chǎn)生由周期性變化的電場(chǎng)、磁場(chǎng)產(chǎn)生由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生波速在真空中等于光速c=3×108m/s,在介質(zhì)中與頻率有關(guān)與介質(zhì)有關(guān),與頻率無(wú)關(guān)是否需要介質(zhì)不需要介