2020版高考物理一轮复习第4讲光的波动性电磁波相对论教案新人教版.docx

第4讲光的波动性电磁波相对论考点1光的干涉考向1双缝干涉1双缝干涉的条件和理解(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即x.(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹2亮暗条纹的判断方法(1)如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2r1k(k0,1,2)时，光屏上出现亮条纹(2)光的路程差r2r1(2k1)(k0,1,2)时，光屏上出现暗条纹 (2018北京卷)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后()A干涉条纹消失B彩色条纹中的红色条纹消失C中央条纹变成暗条纹D中央条纹变成红色【解析】本题考查双缝干涉实验用白光做双缝干涉实验时，屏上呈现彩色条纹，在光源与单缝间加红色滤光片，光源发出的白光照射滤光片后，仅有红光透过滤光片，故射到双缝上的光为红光，屏上呈现出的是红色干涉条纹，中央条纹为红色，选项D正确【答案】D1(2019唐山模拟)(多选)如图所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则(BD)A在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B在真空中a、b两光传播速度相同C从真空射入同种介质发生全反射时，a光全反射临界角小D从同种介质射入真空发生全反射时，a光全反射临界角小解析：结合干涉图样a、b，由x可知，afb，在同种介质中，nanb，由v知vavb，A错误；在真空中，各种色光的传播速度相同，B正确；根据sinC知Caa)，由此可计算出实验中所测得的单色光的波长.(2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离B.A增大单缝和双缝之间的距离sB增大双缝和光屏之间的距离LC将红色滤光片改为绿色滤光片D增大双缝之间的距离d解析：(1)根据题意可以知道相邻的两条亮条纹之间的距离为x，根据双缝干涉条纹间距公式x，可得；(2)根据双缝干涉条纹间距公式x，分析可得：相邻两条亮条纹之间的距离与单缝和双缝之间的距离s无关，故A错误；增大双缝和光屏之间的距离L，可增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，故B正确；将红色滤光片改为绿色滤光片，波长减小，相邻两条亮条纹之间的距离减小，故C错误；增大双缝之间的距离d，相邻两条亮条纹之间的距离减小，故D错误考点2光的衍射和偏振现象1对光的衍射的理解(1)波长越长，衍射现象越明显在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的2光的偏振(1)自然光与偏振光的比较类别自然光(非偏振光)偏振光光的来源从普通光源发出的光自然光通过起偏器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，且沿各个方向振动的光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(2)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等1(多选)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图象更清晰如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况下列说法正确的是(AD)A当做单缝实验时，光强分布如图乙所示B当做单缝实验时，光强分布如图丙所示C当做双缝实验时，光强分布如图乙所示D当做双缝实验时，光强分布如图丙所示解析：当做单缝实验时，中间是亮条纹，两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布如图乙所示，A项正确，B项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布如图丙所示，C项错误，D项正确2(多选)食品安全检验中碳水化合物(糖)的含量是个重要的指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对传播方向向左或向右旋转一个角度，这一角度称为“旋光度”，的值只与糖溶液的浓度有关，将的测量值与标准值进行比较，就能确定被测样品的含糖量如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将待测糖溶液P置于A、B之间，则下列说法正确的是(ACD)A到达O处光的强度会明显减弱B到达O处光的强度不会明显减弱C将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于D将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于解析：没有待测糖溶液时，A、B透振方向平行，O处光最强，当加上待测糖溶液时，由于旋光作用，偏振光的振动方向会旋转一个角度，即振动方向与B的透振方向不再平行，所以O处光的强度会明显减弱；要想使O处的光仍最强，可以将B旋转一个角度或反方向将A旋转相同角度，此角度大小为，A、C、D正确3如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则(D)A在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大解析：由图可得，b光的干涉条纹间距较大，由x可得，b光的波长较长，波长越长，频率越小，在同种均匀介质中传播速度越大，选项A错误；波长越长，同种介质中折射率越小，由sinC可得，全反射的临界角越大，b光发生全反射的临界角大，选项B错误；发生光电效应时，饱和光电流与光的强度有关，由于光的强度未知，选项C错误；a光的频率大，能量大，产生a光的能级能量差大，选项D正确(1)单缝衍射与双缝干涉的比较(2)光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的考点3电磁场、电磁波1麦克斯韦电磁场理论理论内容变化的磁场能够产生电场，变化的电场能够产生磁场根据这个理论，周期性变化的电场和磁场相互联系，交替产生，形成一个不可分割的统一体，即电磁场深度解决(1)变化的磁场产生的电场叫感应电场；变化的电场产生的磁场叫感应磁场(2)感应电场与感应磁场的场线都是闭合的曲线，而且相互正交、套连(3)感应电场的方向可由楞次定律判定，感应磁场的方向可由安培定则判定2.电磁波的特性1(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是(BC)解析：均匀变化的电场产生稳定的磁场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场2(2018江苏卷)(多选)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波该电磁波(AD)A是横波B不能在真空中传播C只能沿着梳子摇动的方向传播D在空气中的传播速度约为3108 m/s解析：电磁波为横波，电磁波的传播不需要介质，可以向周围各个方向传播，真空中传播速度最大，c3.0108 m/s，在空气中的传播速度与真空中的传播速度近似相等，故选A、D.3(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(ABC)A电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失解析：电磁波在真空中传播速度等于光速，与频率无关，A正确；电磁波是周期性变化的电场和磁场互相激发得到的，B正确；电磁波传播方向与电场方向，磁场方向均垂直，C正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，D错误；电磁振荡停止后，电磁波仍会在介质或真空中继续传播，E错误电磁波和机械波的对比电磁波机械波本质电磁现象力学现象产生机理由电磁振荡产生由机械振动产生周期性变化的量电场强度E与磁感应强度B随时间和空间周期性变化质点的位移s、加速度a随时间和空间周期性变化波的性质横波既有横波，又有纵波传播介质不需要介质，可在真空中传播只在弹性介质中传播速度特点由介质和频率决定仅由介质决定考点4相对论初步1经典时空观和相对论时空观(1)经典时空观：在经典力学中，物体的质量是不随运动状态而改变的在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是相同的(2)相对论时空观：在狭义相对论中，物体的质量是随物体的运动速度的增大而增大的在狭义相对论中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是不同的2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，一切物理规律都是相同的(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相同的3质能方程Emc2，公式中m为物体的质量，E为它具有的能量1关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误的是(D)A经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的B相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系C经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的问题D当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的差别解析：经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，故A、B正确；经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动(相对于光速)的问题，故C正确；当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论相差不大，经典力学是适用的，故D错误本题选择说法错误的，故选D.2(多选)根据相对论原理，下列说法正确的是(ABC)A按照相对论来讲，一个静止质量不为零的物体，相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速cB按照相对论及基本力学规律可推出质量和能量的关系为Emc2C某个静止质量为m0的物体，相对它静止的观察者测其质量为mm0，能量为EE0m0c2，称为静能量，这表明任何静质量不为零的物体，都储存着巨大的能量D按照相对论