高考物理一輪復(fù)習(xí)第十五章第2節(jié)光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論課件

第2節(jié)光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論一、光的干涉亮相等

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)暗條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象.白色亮

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，其余為彩色條紋.二、光的衍射偏離差不多

1.定義：光在傳播的過程中遇到障礙物時(shí)，_______直線傳播繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象. 2.發(fā)生明顯衍射的條件：障礙物或小孔的尺寸跟光的波長(zhǎng)__________，甚至比光的波長(zhǎng)還小時(shí)，衍射現(xiàn)象明顯.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______a.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______，寬度________b.亮環(huán)(或暗環(huán))間的距離隨圓孔半徑的增大而________越弱越小減小3.單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較.明暗相間越弱越小明暗相間類型單縫衍射圓孔衍射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____________(續(xù)表)逐漸變暗變窄同心圓環(huán)三、光的偏振一切方向特定

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.偏振片折射橫

(1)讓自然光通過________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)象說明光是一種_______波.四、電磁場(chǎng)與電磁波電場(chǎng)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)生磁場(chǎng).電磁場(chǎng)λf

2.電磁波：___________由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁波.電磁波是橫波，在空間傳播不需要依靠介質(zhì).真空中電磁波的速度為3×108

m/s；電磁波的傳播速度v等于波長(zhǎng)λ和頻率f的乘積，即v＝________.五、相對(duì)論相同相同mc2

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. 2.質(zhì)能方程(質(zhì)能關(guān)系)：E＝________.【基礎(chǔ)自測(cè)】1.判斷下列題目的正誤.(1)光的顏色取決于折射率.()(2)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉.()(3)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫的作用是使白光變成單色光.()(4)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.()(5)自然光是偏振光.()答案：(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)×)2.(2022年北京卷)下列現(xiàn)象能說明光是橫波的是(A.光的衍射現(xiàn)象B.光的折射現(xiàn)象C.光的偏振現(xiàn)象D.光的干涉現(xiàn)象解析：光的偏振現(xiàn)象能說明光是橫波.答案：C

3.5G(即第五代移動(dòng)通信技術(shù))采用3300～5000MHz頻段，相比于現(xiàn)有的4G(即第四代移動(dòng)通信技術(shù)，1880～2635MHz頻段)技術(shù)而言，具有極大的帶寬、極大的容量和極低的時(shí)延.5G信號(hào)與4G信號(hào)相比，下列說法正確的是()A.5G信號(hào)在真空中的傳播速度更快B.5G信號(hào)是橫波，4G信號(hào)是縱波C.5G信號(hào)粒子性更顯著D.5G信號(hào)更容易發(fā)生明顯衍射答案：C

4.(2022年廣東開學(xué)考)一個(gè)春光明媚的周末上午，小華一家來到公園玩.小華發(fā)現(xiàn)吹出的肥皂泡有彩色花紋.下列關(guān)于彩色花紋形成的原因，正確的是()A.光的偏振B.光的折射C.光的干涉D.光的衍射

解析：光照射在肥皂泡上，在肥皂泡的內(nèi)外兩個(gè)表面分別發(fā)生反射，兩列反射光在肥皂泡膜的外表面發(fā)生薄膜干涉形成彩色干涉條紋.

答案：C熱點(diǎn)1光的干涉[熱點(diǎn)歸納]1.明暗條紋的判斷方法：(1)單色光.①如圖15-2-1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.圖15-2-1出現(xiàn)暗條紋.(2)白光：光屏上出現(xiàn)彩色條紋.(3)中央條紋為明條紋.紋間距離與波長(zhǎng)成正比，即Δx＝λ.2.雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩相鄰明條紋或相鄰暗條ld

考向1雙縫干涉

【典題1】(2023年山東棗莊二模)1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊完成了著名的雙縫干涉實(shí)驗(yàn).如圖15-2-2所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的原理圖，單縫S0、屏上的P0

點(diǎn)均位于雙縫S1

和S2的中垂線上.在雙縫與屏之間充滿折射率為n的均勻介質(zhì)，屏上P點(diǎn)是P0點(diǎn)上方的第4條暗條紋的中心，P點(diǎn)到P0

點(diǎn)的距離為x.已知入射光在真空中的波長(zhǎng)為λ，雙縫與屏之間的距離為L(zhǎng)，則雙縫S1

和S2的距離為()圖15-2-2A.7Lλ2nxB.4Lλ nxC.Lλ xD.Lλnx解析：P點(diǎn)為第4條暗條紋的中心，設(shè)相鄰暗條紋間距為Δx，答案：A考向2薄膜干涉[熱點(diǎn)歸納]1.如圖15-2-3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.圖15-2-32.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，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加.3.原理分析：(1)單色光.

①在P1、P2

處，從兩個(gè)表面反射回來的兩列光波的路程差Δr

等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即Δr＝nλ(n＝1，2，3，…)，薄膜上出現(xiàn)明條紋.

②在Q處，兩列反射回來的光波的路程差Δr

等于半波長(zhǎng)的奇(2)白光：薄膜上出現(xiàn)水平彩色條紋.4.薄膜干涉的應(yīng)用：(1)檢查精密零件的表面是否平整.圖15-2-4

如圖15-2-4所示，將被檢查平面和放在上面的透明標(biāo)準(zhǔn)樣板的一端墊一薄片，使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面與被檢查平面間形成一個(gè)楔形空氣薄層.單色光從上面照射，入射光在空氣層的上表面a和下表面b反射出兩列光波疊加，從反射光中看到干涉條紋，根據(jù)干涉條紋的形狀來確定工件表面的情況.

若被檢查平面平整，則干涉圖樣是等間距、明暗相間的平行直條紋.若某處凹下，則對(duì)應(yīng)亮(暗)條紋提前出現(xiàn)，如圖15-2-5甲所示；若某處凸起，則對(duì)應(yīng)亮(暗)條紋延后出現(xiàn)，如圖乙所示.甲乙圖15-2-5(2)增透膜.在光學(xué)元件(透鏡、棱鏡)的表面涂上一層薄膜(如氟化鎂)，當(dāng)射光的光程差恰好等于半個(gè)波長(zhǎng)，因而相互抵消，達(dá)到減少反射光、增大透射光強(qiáng)度的目的.

【典題2】(2022

年廣東深圳模擬)如圖15-2-6所示，把一個(gè)凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方垂直玻璃射入，從上)往下看凸透鏡，明暗相間的條紋分布是(

圖15-2-6ABCD

解析：凸透鏡的凸球面和玻璃平板之間形成一個(gè)厚度均勻變化的劈形空氣薄膜，當(dāng)單色光垂直射向平凸透鏡時(shí)，從劈形空氣薄膜上、下表面反射的兩束光相互疊加而產(chǎn)生干涉.同一半徑的圓環(huán)處空氣膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉圖樣呈圓環(huán)狀.并且可以觀察到這些同心圓環(huán)分布是中間疏、邊緣密，圓心在接觸點(diǎn).答案：B

【遷移拓展】(2023年江蘇常州月考)如圖15-2-7所示，將水平面上的一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，使在兩玻璃表面之間形成一個(gè)傾角θ很小的劈形空氣薄膜，光從上方入射后，從上往下看到的干涉條紋有如下特點(diǎn)：(1)任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等.(2)任意相鄰明條紋中心位置或暗條紋中心位置所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定.由此可以判定在垂直水平面的入射光不變的情況下，相鄰明條紋或暗條紋的間距Δx與傾角θ(單位為rad)的關(guān)系圖像可能正確的是()圖15-2-7ABCD解析：設(shè)任意相鄰明條紋或暗條紋中心位置所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差為d，根據(jù)幾何關(guān)系可得sinθ＝

dΔx，由于任意相鄰明條紋中心或暗條紋中心所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定，又因?yàn)閮A角θ很小，答案：D熱點(diǎn)2光的衍射[熱點(diǎn)歸納]光的衍射.

(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)象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長(zhǎng)比障礙物小得多時(shí)，光才可以看作是沿直線傳播的. (3)泊松亮斑(圓盤衍射)：當(dāng)光照到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)亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)).

【典題3】將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過這條狹縫去看與其平行的日光燈，能觀察到彩色條紋，這是由于光的_______(填“折射”“干涉”或“衍射”).縫的寬度_______(填“遠(yuǎn)大于”或“接近”)光的波長(zhǎng)時(shí)，這種現(xiàn)象十分明顯.

解析：將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過這條狹縫去看與其平行的日光燈，能觀察到彩色條紋，這是由于光的衍射產(chǎn)生的.當(dāng)縫的寬度與光波波長(zhǎng)接近時(shí)，衍射現(xiàn)象非常明顯.答案：衍射接近內(nèi)容干涉衍射現(xiàn)象在光疊加區(qū)域出現(xiàn)加強(qiáng)或減弱的現(xiàn)象光繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)象產(chǎn)生條件兩束光頻率相同、相位差恒定障礙物或孔的尺寸與波長(zhǎng)差不多或更小典型實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉單縫衍射(圓孔衍射、圓盤衍射)熱點(diǎn)5光的干涉、衍射的比較內(nèi)容干涉衍射圖樣特點(diǎn)不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度相等條紋寬度不等、中央最寬條紋間距各相鄰條紋間距相等各相鄰條紋間距不等亮度情況清晰條紋，亮度基本相等中央條紋最亮，兩邊變暗相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；干涉、衍射都有明暗相間的條紋(續(xù)表)

【典題4】(2022

年廣東廣州模擬)如圖15-2-8甲，讓激光束通過一個(gè)狹縫，觀察到光屏上出現(xiàn)單色條紋圖樣.現(xiàn)保持激光器到狹縫的距離不變，將光屏向狹縫處適當(dāng)移動(dòng)，下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)說法正確的是()甲丙

乙

圖15-2-8A.將會(huì)觀察到乙圖樣B.光屏上條紋更寬C.移動(dòng)后，條紋變得模糊D.該現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性

解析：讓激光束通過一個(gè)狹縫，觀察到光屏上出現(xiàn)單色條紋圖樣是光的衍射圖樣，衍射條紋的中央亮條紋的寬度最大，將會(huì)觀察到丙圖樣.當(dāng)保持激光器到狹縫的距離不變，將光屏向狹縫處適當(dāng)移動(dòng)，光屏上條紋更窄，條紋變得清晰.光的衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，D正確.答案：D兩種光自然光(非偏振光)偏振光光的來源直接從光源發(fā)出的光自然光通過偏振片后的光光的振動(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)沿特定方向熱點(diǎn)4光的偏振[熱點(diǎn)歸納]自然光和偏振光的比較.

【典題5】假設(shè)所有的汽車前窗玻璃和車燈玻璃均按同一要求設(shè)置，使司機(jī)不僅可以防止對(duì)方汽車強(qiáng)光的刺激，也能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體.下列措施中可行的是()

A.前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是水平的

B.前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向也是豎直的

C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向是斜向左上45° D.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向也是斜向右上45°

解析：首先，司機(jī)要能夠看清楚自己車燈發(fā)出的經(jīng)對(duì)面物體反射回來的光線，所以他自己車燈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，他不能看到對(duì)面車燈發(fā)出的強(qiáng)光，所以對(duì)面車燈玻璃的透振方向與他自己車窗玻璃的透振方向一定要垂直.滿足上述要求的只有D.答案：D熱點(diǎn)5電磁場(chǎng)和電磁波[熱點(diǎn)歸納]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