2014屆高三物理一輪教學(xué)案：12.4光的波動性電磁波相對論

1、第4單元光的波動性電磁波相對論7抓雙星再本源得基礎(chǔ)分室班程度必備知職要打牢BIBEIZHISHI¥AODALAO光的干涉和衍射想一想= 5.0X 1014在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為Ax=0.6若分別用頻率為GHz和f2=7.5X1014Hz的單色光垂直照射雙縫時(shí)，P點(diǎn)會出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋?提示根據(jù)v =入得c=3X 1083f可求兩種單色光的波長分別為:5.0 X1014 m=0.6(1H18c3X10(1H1后看714m=0.43與題給條件Ax=0.6比較可知Ax=-?2°故用頻率為f1的光照射雙縫時(shí)，P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋；用頻率為f2的光照射雙縫時(shí)，P點(diǎn)

2、出現(xiàn)暗條紋。記一記、光的干涉1.產(chǎn)生條件(1)兩列光的頻室相同，振動方向相同，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)牛穩(wěn)定的干涉圖樣。(2)將同一列光波分解為兩列光波，可以獲得相干光源，雙縫干涉和薄膜干涉都是用此方法獲得相干光源。2.兩種典型的干涉楊氏雙縫干涉:原理如圖1241所示。圖1241明、暗條紋的條件：(i)單色光：形成明暗相間的條紋,中央為明條紋。a.光的路程差21=。k=0,1,2,),光屏上出現(xiàn)明條紋。b.光的路程差21=(2k+1)2(k=0,1,2,),光屏上出現(xiàn)暗條紋。(ii)白光：光屏上出現(xiàn)彩色條紋,且中央亮條紋是白色(填寫顏色)。條紋間距公式：d(2)薄膜干涉：相干光：光照射到透明

3、薄膜上，從薄膜的兩個(gè)表面反射的兩列光波。圖樣特點(diǎn)：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)紋對應(yīng)薄膜的厚度相等。應(yīng)用：增透膜，利用光的干涉檢查平整度。二、光的衍射1 .光的衍射光繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)象。2 .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相差不多，甚至比光的波長還小的時(shí)候,衍射現(xiàn)象才會明顯。3 .衍射條紋的特點(diǎn)(1)單縫衍射：單色光的衍射圖樣為中間寬且亮的里色條紋，兩側(cè)是明暗相間的條紋.條紋寬度比中央窄且暗；白光的衍射圖樣為中間寬且亮的白條紋，兩側(cè)是漸窄且暗的彩色條紋。(2)圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)。(3)泊松亮斑(圓盤衍射)：當(dāng)光照到不透明(選填“透明”或“不透明”)的半徑很

4、小的小圓盤上時(shí)，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán))。試一試1.如圖1242所示，一束白光從左側(cè)射入肥皂薄膜，下列說法正確的是()圖1242A.人從右側(cè)向左看，可看到彩色條紋B.人從左側(cè)向右看，可看到彩色條紋C.彩色條紋水平排列D.彩色條紋豎直排列解析：選BC一束白光照射到薄膜上經(jīng)薄膜兩個(gè)界面上反射回來的光再相遇時(shí)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，這樣當(dāng)人從左側(cè)向右看時(shí)，可以看到彩色條紋，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤。由于薄膜從上向下逐漸加厚，在同一水平線上的厚度相同，故彩色條紋是水平排列的，選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。電磁場與電磁波想一想電磁波在傳播過程中，每處的電場方向與磁場方向有何關(guān)系？它們與電磁

5、波的傳播方向有何關(guān)系？提示垂直垂直記一記1 .電磁波的產(chǎn)生(1)麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場(2)電磁場：變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個(gè)完整的整體，這就是電磁場。(3)電磁波：電磁場(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波。電磁波是橫波，在空間傳播不需要介質(zhì)。真空中電磁波的速度為3X108m/s。丫:人對電磁波同樣適用。電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象。2 .電磁波的發(fā)射與接收(1)發(fā)射電磁波的條件：要有足夠高的振蕩頻率；電路必須開放，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間。(2)調(diào)制有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式.解調(diào)是調(diào)制的逆過程。(3)電磁波

6、譜：定義：按電磁波的波長從長到短分布是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和丫射線，形成電磁波譜。電磁波譜的特性、應(yīng)用：電磁波譜頻率/Hz真空中波長/m特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波V3Xc1110>103波動性強(qiáng)，易發(fā)生衍射無線電技術(shù)直線傳播能力增強(qiáng)衍射能力減弱紅外線“11101015-3A八一71010熱效應(yīng)紅外線遙感可見光1015一710引起視覺照明、攝影紫外線“1510“1710107109化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng)能殺菌醫(yī)用消毒、防偽X射線“161019108101011貫穿性強(qiáng)檢查、醫(yī)用透視丫射線>1019/一11V10貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療試一試2.下列說法正確的是（）

7、A.麥克斯韋證明了光的電磁說的正確性B.紅外線的顯著作用是熱作用，紫外線最顯著的作用是化學(xué)作用C. X射線的穿透本領(lǐng)比丫射線更強(qiáng)D. X射線與丫射線的產(chǎn)生機(jī)理不同，因此它們的頻率范圍界線分明，不可能重疊解析：選B麥克斯韋提出了光的電磁說，赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了光的電磁說的正確性。X射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的，丫射線是原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的，產(chǎn)生機(jī)理確實(shí)不同，但X射線和丫射線都有一個(gè)較大的頻率范圍，較高頻率的X射線與較低頻率的丫射線產(chǎn)生了重疊，其他相鄰電磁波間也存在重疊。綜上所述，A、D選項(xiàng)不正確，B選項(xiàng)與事實(shí)一致，C選項(xiàng)與事實(shí)相反；所以只有選項(xiàng)B正確。Hibm|相對論想一想設(shè)宇宙射線粒子的能量

8、是其靜止能量的k倍，則粒子運(yùn)動時(shí)的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的多少倍？粒子運(yùn)動速度是光速的多少倍？記一記1 .狹義相對論的基本假設(shè)(1)狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的,(2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的22 .時(shí)間和空間的相對性一Ac(1)時(shí)間間隔的相對性：At=,°-11-C2(2)長度的相對性：i=ioJi-(C2。3 .相對論的速度變換公式u'+vu=；°uvi+c4 .相對論質(zhì)量mo5 .質(zhì)能方程2E=mc°試一試3.慣性系S中有一邊長為l的正方形(如圖 近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖象是

9、1243所示)，從相對S系沿x方向以接()圖 12 43解析：選C(V?可知沿速度方向即x方向的長度變短了，而垂直于速度方向，即y軸上的邊長不變，故C對。高頻考點(diǎn)妻噩笑GRDPIN KAODIAN YAO TONGt抓考點(diǎn)攻量總 得挨高分掌握程度LZ9I|光的干涉與衍射1.衍射與干涉的比較兩種現(xiàn)象比較項(xiàng)目_單縫衍射雙縫干涉小同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度中央條紋最亮，兩邊變暗清晰條紋，亮度基本相等相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋2.干涉與衍射的本質(zhì)光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，

10、從本質(zhì)上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具有相似的原理。在衍射現(xiàn)象中，可以認(rèn)為從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，它們在屏上疊加形成單縫衍射條紋。例1(2011北京高考)如圖1244所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時(shí)，在光屏P上觀察到干涉條紋。要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以()單縫屏雙縫用坨屏圖124一4A.增大S1與的間距B.減小雙縫屏到光屏的距離C.將綠光換為紅光D.將綠光換為紫光嘗試解題由Ax=(入知，d增大，Ax減小，A錯(cuò)誤；l減??；Ax減小，B錯(cuò)誤；綠光波長小于紅光波長，大于紫光波長，易判定C正確，D錯(cuò)誤。答案CEtEi|對電磁場理論的認(rèn)識(1)恒定的磁場周圍沒有電場產(chǎn)

11、生，同理，恒定的電場周圍也沒有磁場產(chǎn)生。(2)變化的磁場產(chǎn)生電場。(3)變化的電場產(chǎn)生磁場。(4)周期性變化的電場和周期性變化的磁場相互聯(lián)系，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場,就是電磁場。例2下列關(guān)于電磁場的說法中正確的是()A.只要空間某處有變化的電場或磁場，就會在其周圍產(chǎn)生電磁場，從而形成電磁波B任何變化的電場周圍一定有磁場C.振蕩電場和振蕩磁場交替產(chǎn)生，相互依存，形成不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場D電磁波的理論在先，實(shí)踐證明在后審題指導(dǎo)分析麥克斯韋的電磁場理論時(shí)，要注意“變化”“均勻變化”“周期性變化”這幾種說法的不同。嘗試解題根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知選項(xiàng)A錯(cuò)，若電場或磁場的變化是均勻的，則不能形成電磁波，