1、第4講光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論,知識(shí)排查,光的干涉、衍射和偏振,1.光的干涉 (1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)_條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)_條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。 (2)條件：兩束光的頻率_、相位差恒定。 (3)雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時(shí)，中央為_條紋，其余為_條紋。,亮,暗,相同,白色亮,彩色,2.光的衍射 發(fā)生明顯衍射的條件：只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長(zhǎng)_，甚至比光的波長(zhǎng)_的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才明顯。 3.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、。 (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 讓自然光通過_形成偏振光。 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)象說明光是一種_波。,相差不多,小,一切方向,特定,偏振片,折射,橫,電磁波,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)的傳播，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

3、不同的，頻率越高，波速越_。 (4)vf，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)傳輸信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(調(diào)幅或調(diào)頻)。 (2)調(diào)制方式 調(diào)幅：使高頻電磁波的_隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變。 調(diào)頻：使高頻電磁波的_隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變。,開放,高頻振蕩,振幅,頻率,4.無線電波的接收 (1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到無線電波的頻率_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)生電諧振的過程叫做_ ，能夠調(diào)諧的接收電路叫做_電路。 (3)從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩中“檢”出調(diào)制信號(hào)的過程，叫做_ 。檢波是_的逆過程，也叫做_ 。

4、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做電磁波譜。 按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、 _、紫外線、X射線、射線。,相等,最強(qiáng),調(diào)諧,調(diào)諧,檢波,調(diào)制,解調(diào),頻率,波長(zhǎng),可見光,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)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的，光速和光源、觀測(cè)者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系。 2.質(zhì)能關(guān)系 用m表示物體的質(zhì)量，E表示它具有的能量，則愛因斯坦質(zhì)能方程為E_。,mc2,相同,小題速練,(1)陽光下茂密的樹蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。() (2

5、)泊松亮斑支持了光的波動(dòng)說。() (3)光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象。() (4)光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光從紅光改為紫光，則相鄰亮條紋間距一定變小。() (5)太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光都是自然光。() (6)均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng)向外傳播便形成了電磁波。() (7)光速不變?cè)碇赋龉庠谡婵罩袀鞑ニ俣仍诓煌瑧T性參考系中都是相同的。(),1.思考判斷,答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7),A.紫外線比紅外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 B.經(jīng)過同一雙縫所得的干涉條紋，紅光比綠光條紋寬度大 C.光的色散現(xiàn)象都是由于光的干涉現(xiàn)象引起的 D.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波 答

6、案BD,2.(多選)下列說法正確的是(),A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān) B.周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以相互激發(fā)，形成電磁波 C.電磁波在真空中自由傳播時(shí)，其傳播方向與電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直 D.利用電磁波傳遞信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸,3.(多選)關(guān)于電磁波，下列說法正確的是(),解析電磁波在真空中傳播的速度均為光速，與頻率無關(guān)，選項(xiàng)A正確；電磁波是變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)互相激發(fā)得到的，選項(xiàng)B正確；電磁波傳播方向與電場(chǎng)方向、磁場(chǎng)方向均垂直，選項(xiàng)C正確；光是一種電磁波，光可在光導(dǎo)纖維中傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,答案ABC,A.真空中光速不變 B.時(shí)間間隔

7、具有相對(duì)性 C.物體的質(zhì)量不變 D.物體的能量與質(zhì)量成正比,4.屬于狹義相對(duì)論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中(),答案A,光的干涉現(xiàn)象,1.雙縫干涉 (1)光能夠發(fā)生干涉的條件：兩光的頻率相同，振動(dòng)步調(diào)相同。,(3)用白光照射雙縫時(shí)，形成的干涉條紋的特點(diǎn)：中央為白條紋，兩側(cè)為彩色條紋。,(1)如圖所示，光源S1、S2發(fā)出的光到屏上某點(diǎn)的路程差r2r1k(k0，1，2)時(shí)，光屏上出現(xiàn)亮條紋。,2.亮暗條紋的判斷方法,(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。,4.薄膜干涉,(2)光照射到薄膜上時(shí)，在膜的前表面AA和后表面BB分別反射出來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加

8、，兩列光波同相疊加，出現(xiàn)明紋；反相疊加，出現(xiàn)暗紋。 (3)條紋特點(diǎn) 單色光：明暗相間的水平條紋； 白光：彩色水平條紋。,A.干涉條紋消失 B.彩色條紋中的紅色條紋消失 C.中央條紋變成暗條紋 D.中央條紋變成紅色,【例1】 (2018北京理綜，3)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置得到白光的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后(),解析在光源與單縫之間加上紅色濾光片后，只透過紅光，屏上出現(xiàn)紅光(單色光)的干涉條紋，故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確。,答案D,1.(多選)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是(),A.改用紅

9、色激光B.改用藍(lán)色激光 C.減小雙縫間距D.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng),答案ACD,圖1 A.在同種均勻介質(zhì)中，a光的傳播速度比b光的大 B.在真空中a、b兩光傳播速度相同 C.從真空射入同種介質(zhì)發(fā)生全反射時(shí)，a光全反射臨界角小 D.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)，a光全反射臨界角小,2.(多選)如圖1所示是a、b兩光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，則(),答案BD,光的衍射和偏振現(xiàn)象,1.對(duì)光的衍射的理解,(1)衍射是波的特征，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯。任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只有明顯與不明顯的差別。 (2)衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長(zhǎng)比

10、障礙物小得多時(shí)，光才可以看作是沿直線傳播的。,2.單縫衍射與雙縫干涉的比較,圖2 A.紅黃藍(lán)紫 B.紅紫藍(lán)黃 C.藍(lán)紫紅黃 D.藍(lán)黃紅紫,【例2】 如圖2所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)。在下面的4幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是(),答案B,1.光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象中與光的偏振特性無關(guān)的是(),A.一束自然光相繼通過兩個(gè)偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片，透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化 B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當(dāng)反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90

11、時(shí)，反射光是偏振光 C.日落時(shí)分，拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景像更清晰 D.通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋,解析在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個(gè)特定方向振動(dòng)的光是偏振光，選項(xiàng)A、B反映了光的偏振特性；選項(xiàng)C是偏振現(xiàn)象的應(yīng)用；選項(xiàng)D是光的衍射現(xiàn)象。故選項(xiàng)D符合題目要求。,答案D,圖3,2.(多選)抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖3所示，激光束越過細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫規(guī)律相同。觀察光束經(jīng)過細(xì)絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可判斷細(xì)絲粗細(xì)的變化，下列敘述中正確的是(),A.這里應(yīng)用的是光的衍射現(xiàn)象 B.這里應(yīng)用的是光的干涉現(xiàn)象

12、C.如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗 D.如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì),解析由于是激光束越過細(xì)絲即繞過障礙物，所以是光的衍射現(xiàn)象，當(dāng)抽制的絲變細(xì)的時(shí)候，絲的直徑較接近激光的波長(zhǎng)，條紋間距就大，選項(xiàng)A、D正確。,答案AD,電磁波與相對(duì)論,1.對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解,2.電磁波與機(jī)械波的比較,(1)對(duì)“同時(shí)”的相對(duì)性的理解：“同時(shí)”具有相對(duì)性，即在同一個(gè)慣性系中不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中觀察就不一定是同時(shí)發(fā)生的。 (2)長(zhǎng)度的相對(duì)性：狹義相對(duì)論中的長(zhǎng)度公式,3.對(duì)狹義相對(duì)論的理解,A.飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較快 B.飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較慢 C.地球上的人觀

13、測(cè)到地球上的鐘較快 D.地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較慢,【例3】 (多選)(2017江蘇單科)接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測(cè)這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有(),答案AC,1.(多選)2018江蘇單科，12B(1)梳子在梳頭后帶上電荷，搖動(dòng)這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波。該電磁波(),A.是橫波 B.不能在真空中傳播 C.只能沿著梳子搖動(dòng)的方向傳播 D.在空氣中的傳播速度約為3108 m/s,解析電磁波傳播方向與電磁場(chǎng)方向垂直，是橫波，A項(xiàng)正確；電磁波傳播不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電磁波可以朝任意方向傳播，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電磁波在空氣中的傳播速度接近光

14、速，D項(xiàng)正確。,答案AD,圖4,2.(2017北京理綜，20)物理學(xué)原理在現(xiàn)代科技中有許多重要應(yīng)用。例如，利用波的干涉，可將無線電波的干涉信號(hào)用于飛機(jī)降落的導(dǎo)航。如圖4所示，兩個(gè)可發(fā)射無線電波的天線對(duì)稱地固定于飛機(jī)跑道兩側(cè)，它們類似于楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫。兩天線同時(shí)都發(fā)出波長(zhǎng)為1和2的無線電波。飛機(jī)降落過程中，當(dāng)接收到1和2的信號(hào)都保持最強(qiáng)時(shí)，表明飛機(jī)已對(duì)準(zhǔn)跑道。下列說法正確的是(),A.天線發(fā)出的兩種無線電波必須一樣強(qiáng) B.導(dǎo)航利用了1與2兩種無線電波之間的干涉 C.兩種無線電波在空間的強(qiáng)弱分布穩(wěn)定 D.兩種無線電波各自在空間的強(qiáng)弱分布完全重合,解析無線電波的干涉與強(qiáng)弱無關(guān)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；導(dǎo)

15、航利用了1與1的干涉、2與2的干涉，并不是1與2的干涉，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；空間中1的干涉與2的干涉相互疊加，因?yàn)槊糠N無線電波干涉后強(qiáng)弱分布穩(wěn)定，故疊加后空間的強(qiáng)弱分布依舊穩(wěn)定，故選項(xiàng)C正確；因?yàn)榕艿郎?中垂線)接收1與2的信號(hào)都保持最強(qiáng)，由于1與2不同，故各自在空間的強(qiáng)弱分布不同，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,答案C,實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng),1.基本原理與操作,2.數(shù)據(jù)處理與誤差分析,b.誤認(rèn)為x為亮(暗)條紋的寬度。 c.分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心。 d.測(cè)量多條亮條紋間的距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清。,圖5 (1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他

16、光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、_、A。,【例4】 現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖5所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)。,(2)本實(shí)驗(yàn)的操作步驟有： 取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮； 按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上； 用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離； 用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離。 在操作步驟時(shí)還應(yīng)注意_和_。,圖6,(3)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上

17、的示數(shù)如圖6甲所示。然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)圖乙中手輪上的示數(shù)_ mm，求得相鄰亮紋的間距x為_ mm。,答案(1)EDB(2)單縫與雙縫的間距為510 cm 使單縫與雙縫相互平行(3)13.8702.310,解析(1)雙縫干涉儀各組成部分在光具座上的正確排序?yàn)楣庠?、濾光片、單縫、雙縫、屏，因此應(yīng)填E、D、B。 (2)單縫與雙縫的間距為510 cm，使單縫與雙縫相互平行。,1.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距x1與綠光的干涉條紋間距x2相比，x1_x2(填“”“”或“”)。若實(shí)驗(yàn)中紅光的波長(zhǎng)為630 nm，雙縫與屏幕的距離為1.00 m，測(cè)得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5 mm，則雙縫之間的距離為_ mm。,答案0.3,圖7,2.(2019北京海淀區(qū)模擬)如圖7甲所示，在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，將實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上，并選用縫間距d0.20 mm的雙縫屏。然后，接通電源使光源正常工作。已知像屏與雙縫屏間的距離L700 mm。,(1)已知測(cè)量頭上主尺的最小刻度是毫米，副尺(游標(biāo)尺)上有20分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測(cè)量頭的目鏡看去，使分劃板中心刻度線與某條紋A中心對(duì)齊，如圖乙所示，此時(shí)測(cè)量頭上主尺和游標(biāo)尺