第4節(jié)第十四章機(jī)械振動機(jī)械波

［課時跟蹤檢測］

1.（多選）關(guān)于光的現(xiàn)象，下列說法正確的是（）

A.如果某單色光線從空氣射入普通玻璃，光線傳播速度一定減小

B.發(fā)生全反射時，反射光的能量幾乎等于入射光的能量

C.光導(dǎo)纖維傳輸信號和全息照相利用的都是光的全反射現(xiàn)象

D.刮胡須的刀片的影子邊緣模糊不清是光的干涉現(xiàn)象

E.在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱反射光，就可以比較清楚地拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品

解析：選ABE根據(jù)。=今光從空氣射入普通玻輔中，折射率〃>1,則傳播速度減小，

選項A正確；發(fā)生全反射時，折射光線完全消失，反射光的能量幾乎等于入射光的能量，選

項B正確；全息照相利用了激光相干性好的特性，運(yùn)用光的干涉現(xiàn)象，選項C錯誤；刮胡

須的刀片的影子邊緣模糊不清是光的衍射現(xiàn)象，選項D錯誤；由于反射光是偏振光，在拍攝

玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃的反射光，選項E正確。

2.（多選）彩虹是由陽光進(jìn)入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面

反射，最后離開水滴時再折射一次形成。彩虹形成的示意圖如圖所示，一

束白光L由左側(cè)射入水滴，a、b是白光射入水滴后經(jīng)過一次反射和兩次

折射后的兩條出射光線（。、力是單色光）。下列關(guān)于。光與b光的說法正確

的是（）

A.水滴對。光的折射率大于對力光的折射率

B.。光在水滴中的傳播速度小于小光在水滴中的傳播速度

C.用同一臺雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實驗，。光相鄰的亮條紋間距大于方光的相鄰

亮條紋間距

D.“、力光在水滴中傳播的波長都比各自在真空中傳播的波長要長

E.若〃、力光在同一介質(zhì)中，以相同的入射角由介質(zhì)射向空氣，若〃光能夠發(fā)生全反射,

則。光也一定能夠發(fā)生全反射

解析：選ABE進(jìn)入水滴時，由折射定律〃=券知，。光在水滴中的折射角小，折射

率大，選項A正確；由。=今。光在水滴中的傳播速度小，選項B正確；由sinC=：,。光

的臨界角小，容易發(fā)生全反射，選項E正確；。光在水涌中的折射率大，頻率大，波長小，

由心=夕，。光的相鄰亮條紋間距小于力光的相鄰亮條紋間距，選項C錯誤；在真空和在水

滴中，分別有。=右/和。=",貝吟=勺,故。、b光在水滴中傳播的波長都比各自在真空中

傳播的波長要短，選項D錯誤。

3.（2018?珠海模擬）Morph。蝴蝶的翅膀在陽光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光芒，這

是因為光照射到翅膀的鱗片上發(fā)生了干涉。電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖如圖所示。一束

光以入射角i從。點入射，經(jīng)過折射和反射后從力點出射。設(shè)鱗片的折射率為〃，厚度為d,

兩片之間空氣層厚度為肌取光在空氣中的速度為C,求光從。到b所需的時間h

解析：設(shè)光在鱗片中的折射角為人由折射定律得

sinz=//siny

在鱗片中傳播的路程6=黑，傳播速度。=》傳播時間九=2

Woy'?v

解得八二-/孳/

c\/r-sin21

同理，在空氣中的傳播時間，2=懸

VV-vJo*

.2〃2d2h

則'='-'2=研=十五彳

答案：2〃2d

cylii2-sin2iccosi

4.(2019?濟(jì)市訓(xùn)研)有一透明柱體的截面是一個底角為30“的等腰三M------------------------N

角形，。為AB中點。位于透明體正上方，是一個與平行且足

夠長的屏。現(xiàn)用一束寬為d的單色光，從D點左側(cè)垂直于AB邊向上照

射透明體，如圖所示，結(jié)果MN上橫向?qū)挒閷W(xué)的部分被照亮。飛”

(1)畫出光路圖；

(2)求透明體的折射率，

解析：(1)光路如圖所示。

(2)由折射定律，透明體的折射率為〃=攜

由幾何關(guān)系〃=30。

d

Jtan300tanP=\

J

解得/?=30。，由幾何關(guān)系夕=60。

所以透明體的折射率為，1=小。

答案：（1）光路圖見解析圖（2市

5.如圖所示，將一個折射率為〃=6的正方體玻璃磚放在空氣中，正方

形ABC。是它的一個截面，邊長，=60cnio一單色細(xì)光束以入射角。=60。

投射到A5面上的E點，E點到3C的距離d=5小cm,細(xì)光束在8C面上

發(fā)生全反射，最后從CD面上射出，求:

⑴光從E點射入玻璃磚后的折射角;

（2）0點到從CD邊射出的光線距離。（結(jié)果可以用根式表示）

解析：（1）光路圖如圖所示，設(shè)光從￡點射入玻璃磚后，折射角為i,則

sin0

sini~n

解得光從E點射入玻璃磚后的折射角i=30。。

（2）光在BC面上發(fā)生全反射，

且〃戶=E3tan600=15cm

則CG=（BC-3尸）tan300=15小cm

設(shè)光從CO面射出的折射角為〃則

sin）

?.=/1

smi

解得y=60。

則DH=DGcosy=（60—15A/3）X0.5cm=（30—7.5?。ヽm。

答案：（1）3。。（2）（30-7.5V3）cm

鏡的折射率。

sin

圖中〃卜仇為光在AC面上的入射角和折射角，根據(jù)折射定律，有〃

sin0\

設(shè)出射光線與水平方向成〃角，則：-a

21

由于CCi=A1A2=./,可得CiCi=胃

而ACi=BC=ltan300,

由以上可解得：tan“=坐

即a=30°,“2=60°

則折射率為：〃=$；「0

答案：V3

7.（2019?布州模擬）如圖所示，兩塊半徑均為R的半圓形玻璃磚正對放

置，沿豎直方向的兩條直徑BC.加C'相互平行，兩圓心之間的距離為

華，一束單色光正對圓心。從A點射入左側(cè)的玻璃磚，最后從右側(cè)玻璃

磚上的P點（圖中未畫出）射出。已知NAOB=60。，玻璃的折射率〃=也，光在真空中的速度

大小為以若不考慮光在各個界面的反射，求該單色光在第一塊半圓形玻璃磚中傳播的時間

和從尸點射出時出射角的大小。

解析：根據(jù)題意，作出光路圖，如圖所示:

根據(jù)公式〃=今

解得：°=方

則光在第一塊玻璃磚中傳播的時間為：，=5=號。

光在O點發(fā)生折射，由圖可知sinN2=〃sinNl,

解得：Z2=45°

光在〃點發(fā)生折射，由幾何關(guān)系叮知人射角為45、由光路可逆可知折射角N3=3（T

sinZ4sin(9004-Z3)

在OP中，由正弦定理有:O'D=O'P

而O'D=O'0=

解得：sinN4=5

所以N4=30。，可得先從嚴(yán)點射出時的出射角Z5=45°o

答案：琴45。

8.（2018?金0D必口）如圖，ZUBC是一直角三棱鏡的橫截面，ZA=90°,

N3=60。。一細(xì)光束從次;邊的。點折射后，射到AC邊的￡點，發(fā)生全

反射后經(jīng)AB邊的尸點射出。EG垂直于AC交〃C于GO恰好是CG的

中點。不計多次反射。

（1）求出射光相對于。點的入射光的偏角;

⑵為實現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍？

解析：（1）光線在〃。面上發(fā)生折射，如圖所示，由折射定律有

在AC面上發(fā)生全反射，打=，2②

在面上發(fā)生折射，③

由幾何關(guān)系痔

12=F2=6O°,ri=6=30°@

尸點的出射光相對于。點的入射光的偏角為

3=（門-ii）+（180°—丘一「2）+（「3一八）⑤

由①I⑤式得

<5=60%⑥

（2）光線在AC面上發(fā)生全反射，在A3面上不發(fā)生全反射，有i2，C,13<C0

式中C是全反射臨界角，滿足

sinC=^?

由④⑦⑧式知，棱鏡的折射率〃的取值范圍應(yīng)為

答案：（1）60。（2）羋《2

9.（2017?全國卷II）一直桶狀容器的高為2/,底面是邊長為/的正方形;

容器內(nèi)裝滿某種透明液體，過容器中心軸、垂直于左右兩側(cè)面的剖

面圖如圖所示。容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料，其他內(nèi)壁涂有吸光材料。在

剖面的左下角處有一點光源，已知由液體上表面的D點射出的兩束光線相

互垂直，求該液體的折射率。

解析：設(shè)從光源發(fā)出直接射到O點的光線的入射角為11,折射角為

Ho在剖面內(nèi)作光源相對于反光壁的鏡像對稱點C,連接C、Dt交反光

壁于E點、,由光源射向￡點的光線，反射后沿射向D點。光線在D

點的入射角為3折射角為/*2,如圖所示。設(shè)液體的折射率為凡由折射

定律有

nsin/i=sin門①

“sini2=sin功②

由題意知

力+為=90°③

聯(lián)立I式得

n-sin2ii+sin2i2?

由幾何關(guān)系可知

sin

sin

聯(lián)立④⑤⑥式得

n=1.55o

第4節(jié)光的波動性電磁波相對論

理解透——概念-公式-定理/(基礎(chǔ)不牢-地動山搖)

一、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)亮條紋，某些區(qū)域相互減弱，

出現(xiàn)暗條紋，且加強(qiáng)區(qū)域向減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。

(2)條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定。

(3)雙縫干涉圖樣特點：單色光照射時，形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時,

中央為白色亮條紋,其余為彩色條紋。J

(4)條紋間距：2=%,其中/是雙縫到光屏的距離，d是雙縫間,厚坦斗耳

的距離，2是入射光波的波長。1_____/—J

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相差不多,甚至比光的波長還小

的時候，衍射現(xiàn)象才會明顯。

【注】光發(fā)生干涉現(xiàn)象是有條件的，光發(fā)生衍射現(xiàn)象是沒有條件的，但發(fā)生明顯的衍射

現(xiàn)象是有條件的。

3.光的偏振

(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光,而且沿著各個方向振動的

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，只沿著某個掛定的方向振動的光。

(3)偏振光的兩種形成方式

①讓自然光通過偏振片形成偏振光。

②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和折射，反射光和折射光可以成為部分偏振光或

完全偏振光?！咀ⅰ坎糠制窆?是介于偏振光與自然光之間的一種光。光波包含一切可能方向的橫振動,

但不同方向上的振幅不等，在兩個互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，這種光稱為部分偏振光。

(4)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波。只有橫波才能發(fā)生偏振現(xiàn)象。

(5)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。

二、電磁波

1.麥克斯韋電磁場理論

變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。

2.電磁波及其傳播

(1)電磁場在空間由近及遠(yuǎn)的傳播，形成電磁波。電磁波是橫波。

(2)電磁波的傳播不需要介質(zhì),在真空中不同頻率的電磁波傳播速度都等于光速。但在同

一介質(zhì)中，不同頻率的電磁波傳播速度是不同的，頻率越高，波速越小(可聯(lián)系。=：理解記憶)。

(3)波速公式：v=i￡t/是電磁波的頻率。

3.電磁波的發(fā)射與接收

(1)發(fā)射電磁波需要開放的高頻振蕩電路，并對電磁波根據(jù)信號的強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)制(兩種方

式：調(diào)幅、調(diào)頻)。

(2)接收電磁波需要能夠產(chǎn)生電諧振的調(diào)諧電路，再把信號從高頻電流中解調(diào)出來。調(diào)幅

波的解調(diào)也叫檢波。

4.電磁波譜

按照電磁波的頻率或觸的大小順序把它們排列成的譜。按波長由長到短排列的電磁波

譜為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、丫射線。不同的電磁波有不同的特性,

產(chǎn)生機(jī)理也不同，但可能具有相同的頻率。

三、相對論

1.狹義相對論的兩個基本假設(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，光速和光源、觀測

者間的相對運(yùn)動沒有關(guān)系＜【注】牛頓運(yùn)動定律在其中有效的參考系，且a=0。稱為慣性坐標(biāo)系,簡稱

慣性系。如果S為一慣性系，則任何對于S作等速直線運(yùn)動的參考系S都是慣性系;而對于S作加速運(yùn)動的

參照系則是非慣性參考系(非慣性系)。所有慣性系都是等效(等價)的。?個參考系是不是慣性系要通過實驗

確定。

2.質(zhì)速關(guān)系

(1)物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而增△，物體以速度P運(yùn)動時的質(zhì)量m與靜止時的質(zhì)

量如）之間有如下關(guān)系:

（2）物體運(yùn)動時的質(zhì)量總要太壬靜止時的質(zhì)量加（）。

3.質(zhì)能關(guān)系

用血表示物體的質(zhì)量，E表示它具有的能量，則愛因斯坦質(zhì)能方程為：E=/。

I基礎(chǔ)自測1

一、判斷題

（I）只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉。（J）

⑵在雙縫干涉實驗中，雙縫的作用是使白光變成單色光。（X）

⑶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。（X）

（4）自然光是偏振光。［X）

⑸無線電波不能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象。（X）

⑹波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全不同。（X）

⑺真空中的光速在不同慣性參考系中是不同的。（X）

二、選擇題

1.（多選）下列屬于光的干涉現(xiàn)象的是（

單樣板

色薄片

光

被檢杳平面

B

D

解析：選BCA項為單縫衍射現(xiàn)象，B、C項為薄謨干涉現(xiàn)象，D項為光的色散現(xiàn)象。

2.關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是（）

A.電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息

B.手機(jī)在通話時涉及的波既有電磁波又有聲波

C.太陽光中的可見若和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同

D.遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同

解析：選B電磁波、聲波等一切波都可以傳遞能量和信息，A錯誤；手機(jī)在通話時需

要聲音信號與電信號的相互轉(zhuǎn)換，電信號以電磁波的形式在空中傳播，B正確；超聲波是聲

波，在空氣中傳播速度約為340m/s,C錯誤；由電磁波譜分布情況可知，紅外線的波長比X

射線的波長長，D錯誤。

3.關(guān)于狹義相對論的說法，不正確的是（)

A.狹義相對論認(rèn)為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的

B.狹義相對論認(rèn)為在一切慣性參考系中，光在真空中的速度都等于c,與光源的運(yùn)動

無關(guān)

C.狹義相對論只涉及無加速運(yùn)動的慣性系

D.狹義相對論在任何情況下都適用

答案：D

'開究好題型.考法,技巧/（重難理清?能力大增）

高考對本節(jié)內(nèi)容的考查，主要集中在光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象，有時涉及電磁波與相

對論知識，通常以選擇題的形式呈現(xiàn)，難度一般。

考點一光的干涉現(xiàn)象［多維探究類］

考法（一）雙縫干涉

［例1］（多選）（2017?金an卷n）在雙縫干涉實驗中，月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

E.將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動

［解析］由Ax=%可知，改用波長更長的激光照射在雙縫上，相鄰亮條紋的間距&T增

大，A項正確，B項錯誤；減小雙縫間距d,相鄰亮條紋的間距Ax增大，C項正確；將屏幕

向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動，增大了屏索與雙縫的距離/,相鄰亮條紋的間距Ax增大，D項正確；

相鄰亮條紋的間距與光源到雙縫的距離無關(guān)，E項錯誤。

［答案］ACD

［題型技法］亮暗條紋的判斷方法

（1）如圖所示，光源Si、§2發(fā)出的光到屏上某點的路程差,2一力=A2（A

=0,1,2…）時，光屏上出現(xiàn)亮條紋。

（2）光的路程差打一口=（2〃+1曲=0,1,2…）時,光屏上出現(xiàn)暗條紋。

考法（二）薄膜干涉

［例2］劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一平

板玻璃上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直

入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示，干涉條紋有如下特點：

(1)任意一條亮條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；

(2)任意相鄰亮條紋和暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定。

現(xiàn)若在圖甲的裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下

觀察到的干涉條紋()

A.變疏B.變密

C.不變D.消失

［解析］如圖所示，若抽去一張紙片，則三角截面空氣層的傾角變小，則干涉條紋變疏,

A正確。

兩張紙

--張紙

00級第i級第二級

三條紋亮條紋亮條紋

I答案］A

［題型技法］薄膜干涉的理解和應(yīng)用

(I)形成：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，在膜的前表面A”和后表

面3次分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。

(2)亮、暗條紋的判斷

①在馬、P2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差A(yù)r等于波長的整數(shù)倍，即Ar

=加(〃=1,2,3???)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋。

②在。處，兩列反射回來的光波的路程差A(yù)/?等于“波長的奇數(shù)倍，即Ar=(2〃+l)1s

=0,1,23-),薄膜上出現(xiàn)暗條紋。

⑶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，如果被檢查平面是平整光滑的，我們會觀察

到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢查平面不平整，則干涉條

紋發(fā)生彎曲。

I題點全練］

1.［對生活中常見光現(xiàn)象的認(rèn)識］

(多選)在五彩繽紛的大自然中，我們常常會見到一些彩色光的現(xiàn)象，下列現(xiàn)象中屬于光

的干涉的是（）

A.灑水車噴出的水珠在陽光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象

B.小孩兒吹出的肥皂泡在陽光照端下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象

C.雨后天晴馬路上油膜在陽光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象

D.用游標(biāo)卡尺兩測量爪的狹縫觀察日光燈的燈光出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象

E.實驗室用雙縫實驗得到的彩色條紋

解析：選BCEA屬于光的色散現(xiàn)象；B、C屬于光的薄膜干涉現(xiàn)象；D屬于光的單縫

衍射現(xiàn)象；E屬于光的雙縫干涉現(xiàn)象。

2.1雙縫干涉中亮、暗條紋的判斷］

如圖所示，在雙縫干涉實驗中，$和S2為雙縫，尸是光屏上的一點，”

已知產(chǎn)點與&和S2距離之差為2.1X10"m,今分別用A、8兩種單色光

在空氣中做雙縫干涉實驗，問P點是亮條紋還是暗條紋？

⑴已知A光在折射率為//=1.5的介質(zhì)中波長為4X10-7m；

（2）已知"光在某種介質(zhì)中波長為3.15X10-7m,當(dāng)區(qū)光從這種介質(zhì)射向空氣時，臨界

角為37。8加37。=0.6,cos37°=0.8）o

解析：（1）設(shè)A光在空氣中波長為小，在介質(zhì)中波長為冬，

由如導(dǎo)

77

2I=/M2=1.5X4X10_m=6X10-m

根據(jù)路程差A(yù)x=2.1XIO"m

Ar_2.1Xl(F6m

所以N尸3.5

入16X10-7m

由此可知，從Si和&到尸點的路程差是波長石的3.5倍，所以尸點為暗條紋。

⑵根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sin。=，-得

〃sin37°3

由此可知，B光在空氣中波長4為

7

入3=Mx介=，X3.15XKT，m=5.25X10-m

Ax_2.1X10~6m

所以M=17=5.25X1。-7m=4

可見，用〃光做光源，尸點為亮條紋。

答案：⑴暗條紋（2度條紋

考點二光的衍射和偏振現(xiàn)象I基礎(chǔ)自修類］

［題點全練］

1.［單縫衍射］

（多選）抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示，激光束「

激光器

越過細(xì)絲時產(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。觀丁抽絲機(jī)

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，下細(xì)絲由t屏I一

列敘述中正確的是（）乙，

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

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：選AD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)的時候，絲的直徑較接近激光的波長，條紋間距變寬，A、D正確。

2.［干涉、衍射的圖樣比較］

（多選）下列所示的圖片、示意圖大都來源于課本，關(guān)于這些圖的判斷中，準(zhǔn)確無誤的是

（）

Q。limnmm

甲乙丙丁

A.甲圖是小孔衍射的圖樣，乙圖為“泊松亮斑”

B.甲圖為“泊松亮斑”，乙圖是小孔衍射的圖樣

C.丙圖是雙縫干涉圖樣，丁圖是單縫衍射圖樣

D.丙圖是單縫衍射圖樣，丁圖是雙縫干涉圖樣

解析：選AC“泊松亮斑”是“小圓盤”產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象，形成的衍射圖樣是歷影中

心有一個“亮斑”，而小孔衍射的圖樣是中間有“亮斑”，無陰影，選項A正確，B錯誤；

丙圖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，丁圖是單縫衍射圖樣，選項C正確，D錯誤。

3.［光的偏振的應(yīng)用］

奶粉的碳水化合物（糖）的含量是一個重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，

從而鑒定含糖量。偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一

個角度處這一角度a稱為“旋光度”，a的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將a的測量值與標(biāo)

準(zhǔn)值相比較，就能確定被測樣品的含糖量了。如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，

轉(zhuǎn)動比使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測樣品尸置于A、5之間。

SAPB

自然光源偏振片被測樣品偏振片

(1)偏振片A的作用是___________________________________________________________o

(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種o

(3)以下說法中正確的是________o

A.到達(dá)。處光的強(qiáng)度會明顯減弱

B.到達(dá)。處光的強(qiáng)度不會明顯減弱

C.將偏振片3轉(zhuǎn)動一個角度，使得。處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片3轉(zhuǎn)過的角度等于a

D.將偏振片4轉(zhuǎn)動一個角度，使得。處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于a

解析：(1)自然光源發(fā)出的光不是偏振光，但當(dāng)自然光經(jīng)過偏振片后就變成了偏振光，因

此偏振片A的作用是把自然光變成偏振光。

(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種橫波。

(3)因為4、8的透振方向一致，故4、8間不放糖溶液時，自然光通過偏振片A后變成

偏振光，通過3后到。。當(dāng)在A、3間加上糖溶液時，由于糖溶液的旋光作用，使通過A的

偏振光的振動方向轉(zhuǎn)動了一定角度，使通過3到達(dá)。的光的強(qiáng)度不是最大，但當(dāng)8轉(zhuǎn)過一

個角度，恰好使透振方向與經(jīng)過糖溶液后的偏振光的振動方向一致時，。處光強(qiáng)又為最強(qiáng)，

故A的旋轉(zhuǎn)角度即為糖溶液的旋光度。若偏振片B不動而將4旋轉(zhuǎn)一個角度，再經(jīng)糖溶液

旋光后光的振動方向恰與耳的透振方向一致，則A轉(zhuǎn)過的角度也為a,故選項A、C、D正確。

答案：(1)把自然光變成偏振光(2)橫波(3)ACD

［名師微點］

1.單縫衍射與雙縫干涉的比較

單縫衍射雙縫干涉

不條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等

同條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距

點亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相等

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

相同點

的條紋

2.光的干涉和衍射的本質(zhì)

光的干涉和衍射都屬于光的疊加，從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原

理，都可認(rèn)為是從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的。

考點三電磁波與相對論［基礎(chǔ)自修類］

I題點全練I

1.［電磁波的理解］

(多選)(2016?全AD卷口)關(guān)于電磁波，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.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波

C.電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直

D.利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸

E.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失

解析：選ABC電磁波在真空中的傳播速度等于光速，與電磁波的頻率無關(guān)，選項A

正確；周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波，選項B正確；電磁波的傳播

方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直，選項C正確；電磁波可以通過光纜傳輸，選項D錯

誤；電磁波波源的電磁振蕩停止，波源不再產(chǎn)生新的電磁波，但空間中已產(chǎn)生的電磁波仍可

繼續(xù)傳播，選項E錯誤。

2.［電磁波的特性］

（2016?天津高考）如圖所示，我國成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪

稱隱身飛機(jī)的克星，它標(biāo)志著我國雷達(dá)研究又創(chuàng)新的里程碑。米波雷達(dá)

發(fā)射無線電波的波長在m范圍內(nèi)，則對該無線電波的判斷正確的

是（）

A.米波的頻率比厘米波頻率高

B.和機(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播

C.同光波一樣會發(fā)生反射現(xiàn)象

D.不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象

解析：選C由可知，波長越長，頻率越低，故米波的頻率比厘米波頻率低，選項

A錯誤；無線電波是電磁波，它的傳播不須靠介質(zhì)，選項B錯誤；無線電波與光波一樣具有

波的特性，會發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象，選項C正確，D錯誤。

3.［狹義相對論的理解］

（多選）（2017?江蘇高考）接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的鈉原子鐘，飛船和

地球上的人觀測這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有（）

A.飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快

B.飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢

C.地球上的人觀測到地球上的鐘較快

D.地球上的人觀測到地球上的鐘較慢

解析：選AC相對論告訴我們，運(yùn)動的鐘會變慢，由于飛船上的人相對飛船上的鐘是

靜止的，而觀測到地球上的鐘是高速運(yùn)動的，因此飛船上的人觀測到飛船上的鐘相對于地球

上的鐘快，A項正確，B項錯誤；同樣，地球上的人觀測到飛船上的鐘是高速運(yùn)動的，因此

地球上的人觀測到地球上的鐘比飛船上的鐘快，C項正確，D項錯誤。

［名師微點］

［課時跟蹤檢測］

1.（多選）（2019?商丘四校聯(lián)名）關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象，說法中正確的是（）

A.電磁波和其他可見光一樣，也能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象

B.水中藍(lán)光的傳播速度比紅光的慢

C.光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波

D.分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實驗，用紅光時得到的條紋間距更寬

E.一束白光從空氣射入玻璃三棱鏡后形成彩色條紋，是因為玻璃三棱鏡吸收了白光中

的一些色光

解析：選ABD一切波都有干涉、衍射現(xiàn)象，電磁波也是波，因此電磁波和其他可見

光一樣均具有干涉、衍射等現(xiàn)象，故A正確；藍(lán)光的折射率大于紅光的折射率，根據(jù):知,

水中藍(lán)光的傳播速度比紅光慢，故B正確；光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，故C錯誤；由于

紅光的波長大于藍(lán)光的波長，根據(jù)條紋間距等于AX=5,故在同一裝置上做雙縫干涉實臉，

用紅光時得到的條紋間距更寬，故D正確；一束白光從空氣射入玻璃三棱鏡后形成彩色條紋

是因為光的折射，不是因為三棱鏡吸收了光，故E錯誤.

2.（多選）下列說法正確的是（）

A.相對論與量子力學(xué)否定了經(jīng)典力學(xué)理論

B.真空中的光速在任何慣性參考系中都是相同的

C.狹義相對論只適用于慣性參考系

D.肥皂泡呈現(xiàn)的彩色是光的干涉現(xiàn)象，露珠呈現(xiàn)的彩色是光的色散現(xiàn)象，通過狹縫看

太陽光呈現(xiàn)的彩色是光的衍射現(xiàn)象

E.光纖通信、全息照相及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理

解析：選BCD相討論并不否定經(jīng)典力學(xué)，它是在一定條件下的特殊情形，故選項A

錯誤；根據(jù)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，故選項B正確；

根據(jù)狹義相對論的基本假設(shè)可知，選項C正確；根據(jù)光現(xiàn)象的成因知，選項D正確；全息

照相不是利用全反射，而是和光的干涉有關(guān)，選項E錯誤。

3.（多選）下列說法正確的是（）

A.“3D電影”的播放和觀看利用了光的衍射

B.色散現(xiàn)象表明白光是復(fù)色光

C.泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象

I）.增透膜的厚度應(yīng)為入射光在增透膜中波長的:

E.光的偏振現(xiàn)象表明光是橫波

解析：選BDE“3D電影”利用光的偏振現(xiàn)象，選項A錯誤；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)

象，選項C錯誤。

4.（多選）下列說法正確的有（）

A.某種光學(xué)介質(zhì)對另一種光學(xué)介質(zhì)的相對折射率可能小于1

B.英國物埋學(xué)家托馬斯?楊發(fā)現(xiàn)了光的十涉現(xiàn)象

C.激光和自然光都是偏振光

D.麥克斯韋用實驗證明了光是一種電磁波

E.愛因斯坦認(rèn)為真空中光速在不同慣性系中相同

解析：選ABE激光的偏振方向一定，是偏振光，而自然光包含著垂直傳播方向上沿一

切方向振動的光，C錯；麥克斯韋只是從理論上提出光是一種電磁波，D錯。

5.（多選）下列說法正確的是（）

A.光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光從紫光改為紅光，則相鄰亮條紋間距一定變小

B.做簡諧振動的物體，經(jīng)過同一位置時，速度可能不同

C.在受迫振動中，驅(qū)動力的頻率不一定等于物體的固有頻率

D.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加裝一個偏振片可以增加透射光的強(qiáng)度

E.愛因斯坦狹義相對論指出，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的

解析：選BCE由Ax=%從紫光改為紅光，則相鄰亮條紋間距變大，選項A錯誤；

拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片以減弱反射光的強(qiáng)度，并不增加速射光的

強(qiáng)度，選項D錯誤。

6.（多選）下列說法正確的是（）

A.北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是利用電磁波進(jìn)行定位和導(dǎo)航的

B.微波爐能快速加熱食物是利用紅外線具有顯著的熱效應(yīng)

C.常用的電視機(jī)遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機(jī)

D.天文學(xué)家用射電望遠(yuǎn)鏡接收天體輻射的無線電波進(jìn)行天體物理研究

E.遙感技術(shù)中利用了紅外線探測器接收物體發(fā)出的紅外線來探測被測物體的特征

解析：選ADE北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是利用電磁波工作的，選項A正確；食物中的水分子在

微波的作用下熱運(yùn)動加劇，溫度升高，內(nèi)能增加，選項B錯誤；常用的電視機(jī)遙控器通過發(fā)

出紅外線脈沖信號來遙控電視機(jī)，選項C錯誤；天文學(xué)家用射電望遠(yuǎn)鏡接收天體輻射的無線

電波進(jìn)行天體物理研究，選項D正確；遙感技術(shù)中利用紅外線探測器接收物體發(fā)出的紅外線

來探測被測物體的特征，選項E正確。

7.（多選）（2018?蘇州謁研）下列關(guān)于科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用的說法正確的是（）

A.交通警察用監(jiān)視器測量汽車的速度時可利用多普勒效應(yīng)

B.用聲吶探測水中的暗礁、潛艇，利用了波的反射

C.在攝像機(jī)中，攝像管的作用是攝取景物的圖像并將其轉(zhuǎn)換為電信號

D.雷達(dá)是利用超聲波來測定物體位置的無線電設(shè)備

E.醫(yī)生利用B超探測人體內(nèi)臟的位置，發(fā)現(xiàn)可能的病變，其原理是利用了波的衍射

解析：選ABC交通警察用監(jiān)視器測量汽車的速度時可利用多普勒效應(yīng)，選項A正確；

用聲吶探測水中的暗礁、潛艇，利用了波的反射，選項B正確；在攝像機(jī)中，攝像管的作用

是攝取景物的圖像并將其轉(zhuǎn)換為電信號，選項C正確；雷達(dá)是利用無線電波來測定物體位置

的無線電設(shè)備，選項D錯誤；醫(yī)生利用B超探測人體內(nèi)臟的位置，發(fā)現(xiàn)可能的病變，其原

理是利用了波的反射，選項E錯誤。

8.（多選）關(guān)于機(jī)械波、電磁波和相對論的下列說法正確的是（）

A.機(jī)械波和電磁波在介質(zhì)中的傳播速度僅由介質(zhì)決定

B.假設(shè)火車以接近光速的速度通過站臺，站臺上的旅客觀察到車上的乘客變矮了

C.簡諧機(jī)械波傳播時單位時間內(nèi)經(jīng)過介質(zhì)中某點的完全波的個數(shù)就是這列波的頻率

D.用光導(dǎo)纖維束傳播圖像信息利用了光的全反射

E.在真空中傳播的兩列電磁波，頻率大的波長短

解析：選CDE機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)決定，與波的頻率無關(guān)，電磁波在

介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)和波的頻率均有關(guān)，選項A錯誤；火車以接近光速的速度通過站臺

時，站臺上的旅客觀察到車上的乘客變瘦了，而不是變妓，選項B錯誤；簡諧波的振動周期

與傳播周期相同，故單位時間內(nèi)經(jīng)過介質(zhì)中某點的完全波的個數(shù)就是這列簡諧波的頻率，選

項C正確；光導(dǎo)纖維束是用全反射來傳輸圖像信息的，選項D正確；在真空中傳播的兩列

電磁波，傳播速度相同，由0=去=/知，須率越大，波長越短，選項E正確。

9.（多選）（2019?三至模擬）下列說法正確的是（）

A.圖甲是一束復(fù)色先進(jìn)入水珠后傳播的示意圖，其中。束光在水珠中傳播的速度一定

大于b束光在水珠中傳播的速度

B.圖乙是一束單色光進(jìn)入平行玻璃磚后傳播的示意圖，當(dāng)入射角i逐漸增大到某一值

后不會再有光線從附'面射出

C.圖丙是雙縫干涉示意圖，若只減小屏到擋板間的距離L,兩相鄰亮條紋間距離將減

小

D.圖丁是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被

檢測的平面在此處是凸起的

E.圖戊中的M、N是偏振片，P是光屏。當(dāng)M固定不動，緩慢轉(zhuǎn)動N時，光屏尸上的

光亮度將會發(fā)生變化，此現(xiàn)象表明光波是橫波

解析：選ACE甲圖中〃束光折射角大，折射率小，根據(jù)。=今〃束光在水珠中的傳

播速度大，選項A正確；乙圖中，光束在面的折射角等于在協(xié)'面的入射角，只要入

射角衣90。，從'面的入射角就小于臨界角，就不會發(fā)生全反射，選項B錯誤；丙圖中，根

據(jù)心=力，選項C正確；丁圖中的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凹陷的，選項D錯

誤；有偏振現(xiàn)象的光波為橫波，選項E正確。

10.（1）楊氏干涉實驗證明光的確是一種波，一束單色光投射在兩條相

距很近的狹縫上，兩狹縫就成了兩個光源，它們發(fā)出的光波滿足干涉的必

要條件，則兩列光的相同。如圖所示，在這兩列光波相遇的區(qū)域

中，實線表示波峰，虛線表示波谷，如果放置光屏，在________（選填

或“。）點會出現(xiàn)暗條紋。

（2）在上述楊氏干涉實驗中，若單色光的波長2=5.89X10-7m,雙縫間的距離d=lmm,

雙縫到屏的距離1=2mo求第1個亮條紋到第11個亮條紋的中心間距。

解析：（1）要形成光的干涉，兩列光的頻率應(yīng)該相同，在題圖所示的干涉區(qū)域放置光屏,

波峰與波谷相遇的。點會出現(xiàn)暗條紋。

⑵相鄰的亮條紋的中心間距八=%

由題意知，亮條紋的數(shù)目〃=10

則第1個亮條紋到第11個亮條紋的中心間距工=字

代入數(shù)據(jù)得Z>=1.178X1（）-2nio

答案：⑴頻率C⑵1.178X10-2m

實驗十四探究單擺的運(yùn)動、用單擺測定重力加速度

一、實驗?zāi)康?/p>

1.練習(xí)使用秒表和刻度尺，測單擺的周期和擺長。

2.用單擺測出當(dāng)?shù)刂亓铀俣群?/p>

二、實驗原理：T=in—

三、實驗器材：單擺、游標(biāo)卡尺、毫米刻度尺、秒表。

四、實驗步驟

1.做單擺：取約1m長的細(xì)絲線穿過帶中心孔的小鋼球，并打一個比小卡,

孔大一些的結(jié)，然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺上，讓擺球自然下垂。

2.測擺長：用刻度尺量出擺線長/'（精確到毫米），用游標(biāo)卡尺測出小球

標(biāo)記

直徑O,則單擺的擺長/=/'+今。

3.測周期:將單擺從平衡位置拉開一個角度（小于5。）,然后釋放小球，記下單擺擺動30?

50次的總時間，算出平均每擺動一次的時間，即為單擺的振動周期。

4.改變擺長，重做幾次實驗。

五、數(shù)據(jù)處理

1.公式法：g=￥%

2.圖像法：畫/-T2圖像。

六、注意事項

1.選用1m左右的細(xì)線。

2.懸線頂端不能晃動，需用夾子夾住，保證頂點固定。

3.小球在同一豎直面內(nèi)擺動，且擺角小于5。。

4.選擇在擺球擺到平衡位置處開始計時，并數(shù)準(zhǔn)全振動的次數(shù)。

5.小球自然下垂時，用亳米刻度尺量出懸線長,用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，然后

算出擺球的半徑「，則擺長i=r+入

［基礎(chǔ)考法］

1.根據(jù)單擺周期公式T=2TT7?？梢酝ㄟ^實驗測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取Ｈ鐖D甲所示,

將細(xì)線的上端固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球，就做成了單擺。

(1)用游標(biāo)卡尺測量小鋼球直徑，示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為mnio

(2)以下是實驗過程中的一些做法，其中正確的有o

a.擺線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些

b.擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的

c.為了使擺的周期大一些，以方便測量，開始時拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較

大的角度

d.拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5、在擇放擺球的同時開始計時，當(dāng)擺球回

到開始位置時停止計時，此時間間隔館即為單擺周期7

e.拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5。，釋放擺球，當(dāng)擺球振動穩(wěn)定后，從平衡

位置開始計時，記下擺球做50次全振動所用的時間則單擺周期丁=當(dāng)

解析：(1)該游標(biāo)尺為十分度的，根據(jù)讀數(shù)規(guī)則可讀出小鋼球直徑為18mm+5X0.1mm

=18.5mm。

(2)根據(jù)用單擺測量重力加速度的實驗要求可判斷a、b、e正確。

答案：(1)18.5(2)abe

2.某同學(xué)利用單擺測量重力加速度。

(1)為了使測量誤差盡量小，下列說法正確的是________O

A.組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球

B.組裝單擺須選用輕且不易伸長的細(xì)線

C.實驗時須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動

D.擺長一定的情況下，擺的振幅盡量大

(2)如圖所示，在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約1m的單擺。實驗時，心

由于僅有量程為20cm、精度為1mm的鋼板刻度尺，于是他先使擺球自然下垂，J

在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標(biāo)記點，測出單擺的周；

期T1；然后保持懸點位置不變，設(shè)法將擺長縮短一些，再次使擺球自然下垂，

用同樣方法在豎直立柱上做另一標(biāo)記點，并測出單擺的周期T2；最后用鋼板刻2-#/

度尺量出豎直立柱上兩標(biāo)記點之間的距離AL用上述測量結(jié)果，寫出重力加速度的表達(dá)式g

解析：（1）組裝單擺時，懸線應(yīng)選用不易伸長的細(xì)線；擺球選擇體積小、密度大的擺球;

單擺擺動時在同一豎直面內(nèi)擺動，擺的振幅盡量小一些。選項B、C正確。

（2）設(shè)單擺的周期為八時擺長為周期為，2時擺長為心

則71=271

T2=2n

且L-3AL③

a4n2AL

聯(lián)立?六傳g—712_42°

答案：（1）BC（2）燃苧

3.（1）在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”實驗中，兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑

的操作如圖甲、乙所示。測量方法正確的是_______（選填“甲”或"乙”）0

（2）實驗時，若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動，為了將人工記錄振動次數(shù)改為自動記錄振

動次數(shù)，在擺球運(yùn)動的最低點的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻，如圖丙所示。

光敏電阻與某一自動記錄儀相連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時間t的變化圖線如圖丁

所示，則該單擺的振動周期為。若保持懸點到小球頂點的繩長不變，改用直徑是原

小球直徑2倍的另一小球進(jìn)行實驗，則該單擺的周期將（選填“變大”“不變”或

“變小”），圖丁中的M將（選填“變大”“不變”或“變小”）。

解析：（1）游標(biāo)卡尺應(yīng)該用兩外測量爪對齊的地方測量，正確的是題圖乙。

（2）一個周期內(nèi)小球應(yīng)該兩次經(jīng)過最低點，使光敏電限的阻值發(fā)生變化，故周期為6+2"

一力=2公小球的直徑變大后，擺長變長，根據(jù)丁=2寬弋；可知，周期變大；每次經(jīng)過最低

點時小球的擋光的時間變長，即