高中物理选修3第4讲光的波动性电磁波相对论简介

结束放映返回目录选修 3-4 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介第 4讲 光的波动性 电磁波 相对论简介 结束放映返回目录抓住四个考点备选视频展台突破四个考向 随堂基础演练第 4讲光的波动性电磁波相对论简介 1.光的干涉、衍射和偏振 2.实验：用双缝干涉测光的波长3.变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场 电磁波的产生、发射及接收，电磁波及其传播 电磁波谱 4.狭义相对论的基本假设 质速关系，质能关系 相对论质能关系式1.光的双缝干涉现象 2.光的偏振和衍射 3.电磁场和电磁波 4.狭义相对论的简单应用机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介 备选多媒体展台1.用砂摆显示简谐运动的图像2.单摆3.单摆振动过程中的机械能守恒4.面波的衍射5.多普勒效应6.惠更斯原理7.全反射现象的演示8.光的干涉 -杨氏干涉实验9.光的双缝干涉条纹的形成10.光的单缝衍射11.电磁振荡12.电磁振荡的图像13.同时的相对性14.长度的相对性15.时间间隔的相对性显示 /隐藏结束放映返回目录 01抓住四个考点 【 思维驱动 】 如图是双缝干涉实验装置的示意图， S为单缝， S1、 S2为双缝， P为光屏用绿光从左边照射单缝 S时，可在光屏 P上观察到干涉条纹下列说法正确的是 ( )A.减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小B.增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大C.将绿光换为红光，干涉条纹间的距离减小D.将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大 考纲点击 1.光的干涉、衍射和偏振解析 /显隐结束放映返回目录 01抓住四个考点 【 知识存盘 】 1光的干涉和衍射比较内容 干涉 衍射现 象 在光重叠区域出 现 加强 或减弱的 现 象光 绕过 障碍物偏离直 线传播的 现 象产 生条件 两束光 频 率相同、相位差恒定障碍物或孔的尺寸与波 长差不多或小得多典型 实验 杨 氏双 缝 干涉 实验 单缝 衍射、 圆 孔衍射、不透明 圆盘 衍射图样特点不同点条 纹宽度 条 纹宽 度相等 条 纹宽 度不等，中央最 宽条 纹间距 各相 邻 条 纹间 距相等 各相 邻 条 纹间 距不等亮度情况清晰条 纹 ，亮度基本相等 中央条 纹 最亮，两 边变 暗相同点 干涉、衍射都是波特有的 现 象；干涉、衍射都有明暗相 间 的条 纹结束放映返回目录 01抓住四个考点 2.薄膜干涉(1)相干光来自于薄膜的前、后表面 (或上、下表面 )反射回来的两列反射光 .(2)薄膜干涉的应用：增透膜；检查工件的平整度 (如图所示 ) 3.自然光和偏振光的比较表 自然光 (非偏振光 ) 偏振光光的来源 直接从光源 发 出的光 自然光通 过 偏振片后的光光的振 动方向在垂直于光的 传 播方向的平面内，光振 动 沿任意方向，且沿各个方向光振 动的 强 度相同在垂直于光的 传 播方向的平面内，光振 动 沿特定方向振动情况相同振动情况相反结束放映返回目录 01抓住四个考点 状元微博1明、暗条纹的条件(1)单色光 (如图所示 ) 2观察薄膜干涉条纹时，应该与光源处在薄膜的同一侧观察 动画展示光的双缝干涉条纹的形成动画展示 :光的单缝衍射结束放映返回目录【 思维驱动 】 01抓住四个考点 在观察光的干涉现象的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按图示的方法，让激光束通过自制的双缝(1)保持缝到光屏的距离不变 ,换用不同间隙的双缝 ,双缝的间隙越小 ,屏上明暗相间的条纹间距 _(选填 “越大 ”或 “越小 ”);(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距 _(选填 “越大 ”或 “越小 ”);(3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时 _(选填 “大 ”或 “小 ”).考纲点击 2.实验：用双缝干涉测光的波长转 解析越大 越大 小 结束放映返回目录 01抓住四个考点 转 原题结束放映返回目录 01抓住四个考点 【 知识存盘 】 结束放映返回目录 01抓住四个考点 结束放映返回目录 01抓住四个考点 测量头的构造及使用如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动，测量时，应使分划板中心刻度对齐条纹的中心，如图乙所示，记下此时手轮上的读数 .注意事项(1)保证灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒共轴(2)保持单缝和双缝平行 . 结束放映返回目录 01抓住四个考点 【 思维驱动 】 (2012成都模拟 )关于电磁波，下列说法正确的是 ( )A雷达是用 X光来测定物体位置的设备B电磁波是横波C电磁波必须在介质中传播D使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调考纲点击 3.变化的电场产生磁场 ,变化的磁场产生电场 电磁波的产生、发射及接收，电磁波及其传播 电磁波谱解析 由雷达的工作原理知，雷达是用微波来测定物体位置的设备， A错；电磁波在传播过程中电场强度和磁感应强度总是相互垂直，且与波的传播方向垂直，故电磁波是横波， B对；电磁波可以不依赖介质而传播， C错；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制， D错答案 B 解析 /显隐结束放映返回目录 01抓住四个考点 【 知识存盘 】 1麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生 _，变化的电场能够在周围空间产生 _2电磁场变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场3电磁波(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成 _(2)电磁波的传播不需要 介质 ，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是 相同 的 (都等于光速 )(3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速 _(4)v f， f是电磁波的频率 电场磁场电磁波越小结束放映返回目录 01抓住四个考点 4电磁波的发射(1)发射条件： _电路和 _信号，所以要对传输信号进行 _ (包括调幅和调频 )(2)调制方式 调幅：使高频电磁波的 _随信号的强弱而变调幅广播 (AM)一般使用中波和短波波段 调频：使高频电磁波的 _随信号的强弱而变调频广播 (FM)和电视广播都采用调频的方法调制5无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率 _时，激起的振荡电流 _，这就是电谐振现象(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做 _能够调谐的接收电路叫做 _电路(3)从经过调制的高频振荡中 “检 ”出调制信号的过程，叫做_检波是 _的逆过程，也叫做 _开放 高频振荡调制振幅频率调谐调谐检波 解调相等最强调制结束放映返回目录 01抓住四个考点 6电磁波谱 电 磁波 谱 特性 应 用真空中波 长/m 频 率 /Hz递变规 律无 线电 波波 动 性 强 ，易 发 生衍射 无 线电 技 术 10 3 1019结束放映返回目录 01抓住四个考点 状元微博电磁波与机械波的区别：(1)电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播(2)机械波的波速仅取决于介质，而电磁波的波速与介质及波的频率均有关系(3)机械波可以是横波也可以是纵波，电磁波只能是横波 结束放映返回目录 01抓住四个考点 【 思维驱动 】 属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中 ( )A真空中光速不变 B时间间隔具有相对性C物体的质量不变 D物体的能量与质量成正比 考纲点击 4.狭义相对论的基本假设 质速关系质能关系 相对论质能关系式 【 知识存盘 】 1狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是 _的(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是_的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系 .相同相同结束放映返回目录 01抓住四个考点 2相对论的质速关系(1)物体的质量随物体速度的增加而 _，物体以速度 v运动时的质量 m与静止时的质量 m0之间有如下关系：增大(2)物体运动时的质量总要 _静止时的质量 m0.3相对论质能关系用 m表示物体的质量， E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为： E _. 大于mc2本栏内容结束结束放映返回目录【 典例 1】 (2012福建卷， 19)在 “用双缝干涉测光的波长 ”实验中 (实验装置如图所示 )： 下列说法哪一个是错误的 _ (填选项前的字母 )A调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C为了减少测量误差，可用测微目镜测出 n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距 x a/(n 1) 测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图所示，其示数为_mm. 02突破四个考向 考向 一 光的双缝干涉现象 转 解析A 1.970 结束放映返回目录解析 在不放置单缝和双缝时才能根据光屏上光斑的形状来判定光束是否沿遮光筒的轴线传播，故 A错误因条纹宽度是指相邻亮纹中心或相邻暗纹中心之间的距离，故 B正确微小量累积法可有效减小测量中的偶然误差，故 C正确答案为 A. 手轮上固定刻度读数为 1.5 mm，可动刻度读数为 47.00.01 mm，故测量结果为 1.5 mm 47.00.01 mm 1.970 mm.答案 A 1.970 02突破四个考向 转 原题【 借题发挥 】 双缝干涉测波长的易错点(1)实验中没注意双缝和单缝是否平行而出错(2)对实验中光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上这一条件不注意而出错 结束放映返回目录【 变式跟踪 1】 (2010江苏高考 )(1)激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛下面关于激光的叙述正确的是 ( )A激光是纵波B频率相同的激光在不同介质中的波长相同C两束频率不同的激光能产生干涉现象D利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离 02突破四个考向 (2)如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为 5.3010 7 m，屏上 P点距双缝 S1和 S2的路程差为 7.9510 7 m则在这里出现的应是 _(填“明条纹 ”或暗条纹 )现改用波长为 6.3010 7 m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将 _(填 “变宽”、变窄或 “不变 ”).变宽 暗条纹转 解析动画展示 :光的干涉杨氏干涉实验结束放映返回目录 02突破四个考向 转 原题结束放映返回目录 02突破四个考向 【 典例 2】 (2012江苏卷， 12B)如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片 P和 Q， A点位于 P、 Q之间， B点位于 Q右侧旋转偏振片 P， A、 B两点光的强度变化情况是 ( )A A、 B均不变 B A、 B均有变化C A不变， B有变化 D A有变化， B不变 考向 二 光的偏振和衍射 解析 白炽灯光包含各方向的光，且各个方向的光强度相等，所以旋转偏振片 P时各方向透射光强度相同，故 A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片 P后为偏振光，当 Q旋转时，只有与 P的偏振方向一致时才有光透过 Q，因此 B点的光强有变化，选项 C正确答案 C 解析 /显隐提示光的振动方向与偏振片的透振方向一致时，光才能顺利通过偏振片 .结束放映返回目录1偏振光的产生方式(1)通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器(2)自然光射到两种介质的界面上，如水面、玻璃等表面，形成的反射光和折射光均为偏振光2光波是横波光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波，光的偏振现象说明光波是横波3除了直接从光源发出的光外，日常生活中遇到的光大都是不同程度的偏振光 02突破四个考向 【 借题发挥 】 结束放映返回目录 02突破四个考向 【 变式跟踪 2】 在单缝衍射实验中，下列说法正确的是 ( )A其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽 解析 当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，条纹间距也越大，黄光波长大于绿光波长，所以条纹间距变窄， A、 C正确；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距也会变宽， B错误；当光的波长一定，单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽， D正确答案 ACD 解析 /显隐结束放映返回目录 02突破四个考向 考向 三 电磁场和电磁波 【 典例 3】 (2010天津卷， 1)下列关于电磁波的说法正确的是 ( )A均匀变化的磁场能够在空间产生电场B电磁波在真空和介质中传播速度相同C只要有电场和磁场，就能产生电磁波D电磁波在同种介质中只能沿直线传播解析 变化的磁场就能产生电场， A正确若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波， C错光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断 B错 .D选项中没强调是 “均匀 ”介质，若介质密度不均匀会发生折射，故 D错答案 A 解析 /显隐结束放映返回目录电磁波的特点1电磁波是横波2波速公式 v f对电磁波仍适用，电磁波在真空中的传播速度为 c 3108 m/s，在介质中传播速度比真空中的传播速度小3电磁波具有波的一切特征，能产生反射、折射、干涉、衍射等现象4电磁波是物质，具有能量，电磁波是传递能量的一种方式 02突破四个考向 【 借题发挥 】 结束放映返回目录 02突破四个考向 【 变式跟踪 3】 关于电磁波，下列说法正确的是 ( )A雷达是用 X光来测