才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣頻率相同強(qiáng)基固本考點(diǎn)突破明暗相間kλ課件

第4課時(shí)光的干涉、衍射和偏振電磁波與相對(duì)論[知識(shí)梳理]知識(shí)點(diǎn)一、光的干涉1．產(chǎn)生條件：

兩列光的

相同，振動(dòng)方向

，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。頻率相同明暗相間

kλ

圖1彩色

白色

反射

厚度

知識(shí)點(diǎn)二、光的衍射偏振1．光的衍射 (1)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)象才會(huì)明顯。相差不多還小(2)衍射條紋的特點(diǎn)：①單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較。單縫衍射圓孔衍射單色光中央為亮且寬的條紋，兩側(cè)為明暗相間的條紋，且越靠外，亮條紋的亮度越弱，寬度越?、僦醒胧谴笄伊恋膱A形亮斑，周?chē)植贾靼迪嚅g的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度越小；②亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨圓孔半徑的增大而減小白光中央為亮且寬的白色條紋，兩側(cè)為亮度逐漸變暗、寬度變窄的彩色條紋，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?chē)遣坏乳g距的彩色的同心圓環(huán)②泊松亮斑(圓盤(pán)衍射)：當(dāng)光照到

(選填“透明”或“不透明”)的半徑很小的小圓盤(pán)上時(shí)，在圓盤(pán)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2．光的偏振現(xiàn)象 (1)偏振 光波只沿

的方向的振動(dòng)。 (2)自然光 太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包括在垂直于傳播方向上沿

振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的

都相同，這種光叫做自然光。 (3)偏振光 在

于傳播方向的平面上，只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)的光。光的偏振證明光是

。自然光通過(guò)偏振片后，就得到了偏振光。某一特定一切方向強(qiáng)度垂直橫波知識(shí)點(diǎn)三、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?chē)臻g產(chǎn)生

，變化的電場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生

。2．電磁場(chǎng) 變化電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系成為一個(gè)完整的整體，這就是電磁場(chǎng)。電場(chǎng)磁場(chǎng)3．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是

的(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。電磁波介質(zhì)相同小4．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

(包括調(diào)幅和調(diào)頻)。 (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。調(diào)幅廣播(AM)一般使用中波和短波波段。 ②調(diào)頻：使高頻電磁波的

隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變。調(diào)頻廣播(FM)和電視廣播都采用調(diào)頻的方法調(diào)制。開(kāi)放高頻振蕩調(diào)制振幅頻率5．無(wú)線(xiàn)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(xiàn)電波的頻率相等時(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)程叫做

。能夠調(diào)諧的接收電路叫做

電路。 (3)從經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻振蕩中“檢”出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程，叫做

。檢波是

的逆過(guò)程，也叫做

。最強(qiáng)調(diào)諧調(diào)諧檢波調(diào)制解調(diào)6．電磁波譜電磁波譜特性應(yīng)用真空中波長(zhǎng)/m頻率/Hz遞變規(guī)律無(wú)線(xiàn)電波波動(dòng)性強(qiáng)，易發(fā)生衍射無(wú)線(xiàn)電技術(shù)>10－3<3×1011紅外線(xiàn)熱效應(yīng)紅外線(xiàn)遙感10－3～10－71011～1015可見(jiàn)光引起視覺(jué)照明、攝影10－71015紫外線(xiàn)化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng)、能殺菌醫(yī)用消毒、防偽10－7～10－91015～1017X射線(xiàn)貫穿性強(qiáng)檢查、醫(yī)用透視10－8～10－111016～1019γ射線(xiàn)貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療<10－11>1019知識(shí)點(diǎn)四、狹義相對(duì)論的基本假設(shè)質(zhì)速關(guān)系、相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系式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

的，光速與光源、觀(guān)測(cè)者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系。相同相同增大

大于

mc2

。[題組自測(cè)]題組一光的干涉、衍射和偏振1．(多選)下列屬于光的干涉現(xiàn)象的是()解析圖A屬于單縫衍射，圖B屬于薄膜干涉，圖C屬于薄膜干涉，圖D屬于白光的色散，故屬于光的干涉現(xiàn)象的是B、C。答案BC2．圖2為紅光或紫光通過(guò)雙縫或單縫所呈現(xiàn)的圖樣，則()A．甲為紫光的干涉圖樣 B．乙為紫光的干涉圖樣C．丙為紅光的干涉圖樣 D．丁為紅光的干涉圖樣圖23．(多選)如圖3所示，偏振片P的透振方向(用帶有箭頭的實(shí)線(xiàn)表示)為豎直方向。下列四種入射光束中，能在P的另一側(cè)觀(guān)察到透射光的是()圖3A．太陽(yáng)光B．沿豎直方向振動(dòng)的光C．沿水平方向振動(dòng)的光D．沿與豎直方向成45°角方向振動(dòng)的光解析偏振片只讓沿某一方向振動(dòng)的光通過(guò)，當(dāng)偏振片的透振方向與光的振動(dòng)方向不同時(shí)，透射光的強(qiáng)度不同，它們平行時(shí)最強(qiáng)，而垂直時(shí)最弱。太陽(yáng)光是自然光，光波可沿任何方向振動(dòng)，所以在P的另一側(cè)能觀(guān)察到透射光；沿豎直方向振動(dòng)的光，振動(dòng)方向與偏振片的透振方向相同，當(dāng)然可以看到透射光；沿水平方向振動(dòng)的光，其振動(dòng)方向與透振方向垂直，所以看不到透射光；沿與豎直方向成45°角方向振動(dòng)的光，其振動(dòng)方向與透振方向不垂直，仍可看到透射光。答案ABD題組二電磁波、相對(duì)論4．關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法正確的是() A．雷達(dá)是用X光來(lái)測(cè)定物體位置的設(shè)備 B．使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫做解調(diào) C．用紅外線(xiàn)照射時(shí)，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光 D．均勻變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng) 解析雷達(dá)是利用微波來(lái)定位的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫做調(diào)制，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鈔票是利用紫外線(xiàn)的熒光作用，C項(xiàng)錯(cuò)誤；均勻變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，D項(xiàng)正確。 答案D5．關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說(shuō)法正確的是() A．電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息 B．手機(jī)在通話(huà)時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波 C．太陽(yáng)光中的可見(jiàn)光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同 D．遙控器發(fā)出的紅外線(xiàn)波長(zhǎng)和醫(yī)院“CT”中的X射線(xiàn)波長(zhǎng)相同 解析電磁波、聲波都能夠傳遞信息，A項(xiàng)錯(cuò)誤；手機(jī)通話(huà)時(shí)將人的聲音轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并通過(guò)電磁波傳遞，B正確；醫(yī)院“B超”的超聲波屬于聲波，傳播速度遠(yuǎn)小于光速，C錯(cuò)誤；紅外線(xiàn)與X射線(xiàn)相比頻率低，波長(zhǎng)長(zhǎng)，D錯(cuò)誤。 答案B6．屬于狹義相對(duì)論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中() A．真空中光速不變 B．時(shí)間間隔具有相對(duì)性 C．物體的質(zhì)量不變 D．物體的能量與質(zhì)量成正比 解析狹義相對(duì)論的兩條假設(shè)分別是：在任何慣性系中真空中的光速不變和一切物理規(guī)律相同。 答案A【例1】(2014·全國(guó)大綱卷，17)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，一鈉燈發(fā)出的波長(zhǎng)為589nm的光，在距雙縫1.00m的屏上形成干涉圖樣。圖樣上相鄰兩明紋中心間距為0.350cm，則雙縫的間距為() A．2.06×10－7m B．2.06×10－4m C．1.68×10－4m D．1.68×10－3m【變式訓(xùn)練】1．一束白光在真空中通過(guò)雙縫后在屏上觀(guān)察到干涉條紋，除中央白色亮紋外，兩側(cè)還有彩色條紋，其原因是() A．各色光的波長(zhǎng)不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同 B．各色光的速度不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同 C．各色光的強(qiáng)度不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同 D．上述說(shuō)法都不正確解析白光包含各種顏色的光，它們的波長(zhǎng)不同，在相同條件下做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，它們的干涉條紋間距不同，所以在中央亮條紋兩側(cè)出現(xiàn)彩色條紋。答案A考點(diǎn)二光的衍射、偏振自然光和偏振光的比較自然光(非偏振光)偏振光光的來(lái)源直接從光源發(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【例2】下列關(guān)于光學(xué)現(xiàn)象的說(shuō)法中正確的是() A．用光導(dǎo)纖維束傳送圖像信息，這是光的衍射的應(yīng)用 B．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 C．在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)的景物，可使景像更清晰 D．透過(guò)平行于日光燈的窄縫觀(guān)察正常發(fā)光的日光燈時(shí)能看到彩色條紋，這是光的色散現(xiàn)象解析根據(jù)光的干涉、衍射、偏振、色散各現(xiàn)象的特點(diǎn)分析求解。用光導(dǎo)纖維束傳送圖像信息，這是光的全反射的應(yīng)用，A錯(cuò)誤；太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色光譜，這是光的色散現(xiàn)象，是光的折射的結(jié)果，B錯(cuò)誤；在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)的景物，可減弱反射光，從而使景像更清晰，C正確；透過(guò)平行于日光燈的窄縫觀(guān)察正常發(fā)光的日光燈時(shí)能看到彩色條紋，這是光的衍射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤。答案C【變式訓(xùn)練】2．(多選)2013年9月12日國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)文件《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，以改善人們的生活環(huán)境。其中霧霾天氣嚴(yán)重影響人們的身體健康，發(fā)生霧霾天氣時(shí)能見(jiàn)度只有幾米，天氣變黃變暗，這是由于這種情況下() A．只有波長(zhǎng)較短的一部分光才能到達(dá)地面 B．只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光才能到達(dá)地面 C．只有頻率較大的一部分光才能到達(dá)地面 D．只有頻率較小的一部分光才能到達(dá)地面解析根據(jù)光發(fā)生明顯衍射的條件，發(fā)生霧霾天氣時(shí)，只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)、頻率較小的一部分光發(fā)生衍射繞過(guò)空氣中的顆粒物到達(dá)地面，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B、D正確。答案BD考點(diǎn)三電磁場(chǎng)理論、電磁波及應(yīng)用【例3】(2014·四川卷，2)電磁波已廣泛運(yùn)用于很多領(lǐng)域。下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法符合實(shí)際的是() A．電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象 B．常用的遙控器通過(guò)發(fā)出紫外線(xiàn)脈沖信號(hào)來(lái)遙控電視機(jī) C．根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度 D．光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在不同慣性系中測(cè)得的數(shù)值可能不同解析干涉、衍射是波所特有的現(xiàn)象，所以電磁波能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；常用的遙控器是通過(guò)發(fā)出紅外線(xiàn)來(lái)遙控電視機(jī)的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；利用多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球的速度，選項(xiàng)C正確；根據(jù)光速不變?cè)恚诓煌膽T性系中，光速是相同的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C【變式訓(xùn)練】3．現(xiàn)代生活中，人們已更多地與電磁波聯(lián)系在一起，并且越來(lái)越依賴(lài)于電磁波，關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，以下說(shuō)法正確的是() A．把帶電體和永磁體放在一起，即可以在其周?chē)臻g中產(chǎn)生電磁波 B．手機(jī)、電視、光纖通信都是通過(guò)電磁波來(lái)傳遞信息的 C．醫(yī)院中用于檢查病情的“B超”是利用了電磁波的反射原理 D．車(chē)站、機(jī)場(chǎng)安全檢查時(shí)“透視”行李箱的安檢裝置是利用紅外線(xiàn)實(shí)現(xiàn)成像的解析要產(chǎn)生電磁波，必須要有變化的磁場(chǎng)與變化的電場(chǎng)，即電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)在介質(zhì)中傳播產(chǎn)生電磁波，A錯(cuò)誤；通過(guò)電磁波可以實(shí)現(xiàn)各種通信，B正確；“B超”是利用了超聲波的反射原理，C錯(cuò)誤；車(chē)站、機(jī)場(chǎng)安全檢查時(shí)“透視”行李箱的安檢裝置是利用X射線(xiàn)實(shí)現(xiàn)成像的，D錯(cuò)誤。答案B考點(diǎn)四對(duì)狹義相對(duì)論的理解【例4】如圖4所示，兩艘飛船A、B沿同一直線(xiàn)同向飛行，相對(duì)地面的速度均為v(v接近光速c)。地面上測(cè)得它們相距為L(zhǎng)，則A測(cè)得兩飛船間的距離________(選填“大于”、“等于”或“小于”)L。當(dāng)B向A發(fā)出一光信號(hào)，A測(cè)得該信號(hào)的速度為_(kāi)_______。圖4解析狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)之一就是光速不變?cè)恚虼薃測(cè)得信號(hào)的速度仍等于c(或光速)，以地面為參考系，在運(yùn)動(dòng)方向有尺縮效應(yīng)現(xiàn)象，而B(niǎo)相對(duì)A是靜止，沒(méi)有尺縮效應(yīng)現(xiàn)象，則A測(cè)得兩飛船