（江苏专用）2020版高考物理总复习第十三章机械振动机械波光电磁波第4讲光的波动性电磁波相对论课件.pptx

第4讲 光的波动性 电磁波 相对论,知识排查,光的干涉,两列光的_相同，振动方向_，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。,1.产生条件,频率,相同,(1)杨氏双缝干涉。 原理如图1所示。 明、暗条纹的条件 ()单色光：形成_的条纹，中央为明条纹。 a.光的路程差rr2r1_ (k0、1、2，)，光屏上出现明条纹。,2.两种典型的干涉,图1,明暗相间,k,()白光：光屏上出现_条纹，且中央亮条纹是_(填写颜色)。 相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：x _。 (2)薄膜干涉。 相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面_的两列光波。 图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的_相等。单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹。,彩色,白色,反射,厚度,光的衍射 偏振,1.光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射。 2.光发生明显衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波波长_，或者跟光波波长_时，光才能发生明显的衍射现象。,小,相差不多,(1)单缝衍射：中央为亮条纹，两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同。白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是_光，最远离中央的是_光。 (2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环。 (3)泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的_斑，这是光能发生衍射的有力证据之一。,3.衍射图样,紫,红,亮,(1)偏振 光波只沿_的方向的振动。 (2)自然光 太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿_振动的光，而且沿各个方向振动的光波的_都相同，这种光叫做自然光。 (3)偏振光 在_于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。,4.光的偏振现象,某一特定,一切方向,强度,垂直,电磁波与相对论,(1)麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场产生_，变化的电场产生_ 。 (2)电磁场 变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场。,1.电磁波的产生,电场,磁场,(3)电磁波 电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波。 电磁波是横波，在空间传播_介质； 真空中电磁波的速度为_ m/s； vf对电磁波_； 电磁波能产生反射、折射、 _和衍射等现象。,不需要,3.0108,同样适用,干涉,(1)发射电磁波的条件 要有足够高的_； 电路必须_，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。 (2)调制有_和调频两种方式，解调是调制的逆过程。 (3)电磁波谱 定义：按电磁波的波长从长到短分布是_、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线，形成电磁波谱；递变规律：直线传播能力增强，衍射能力减弱。,2.电磁波的发射和接收,振荡频率,开放,调幅,无线电波,电磁波谱的特性、应用,热效应,荧光效应,(1)狭义相对论的两个基本假设 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。 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。 (2)相对论的质速关系 物体的质量随物体速度的增加而增大，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：,3.狭义相对论,相同,相同,物体运动时的质量m总要大于静止时的质量m0。 (3)长度的相对性 沿相对运动方向上长度缩短(尺缩效应),(4)时间间隔的相对性(钟慢效应),4.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_。,mc2,小题速练,思考判断 (1)光的干涉和衍射现象说明了光是波，也能说明光是横波。( ) (2)只有频率相同的两列光波才能产生干涉。( ) (3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。( ) (4)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。( ) (5)自然光是偏振光。( ) (6)阳光在水面的反射光是偏振光。( ),(7)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。( ) (8)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8),光的干涉现象,1.双缝干涉,(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同。,(1)如图2所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。,2.薄膜干涉,图2 (2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA和后表面BB分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹。 (3)条纹特点：单色光：明暗相间的水平条纹； 白光：彩色水平条纹。,图3,【例1】 (2016江苏单科，12B)(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的_相同。如图3所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在_(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹。,(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长5.89107 m，双缝间的距离d1 mm，双缝到屏的距离l2 m。求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距。 解析 (1)从两狭缝发出的光，它们的频率相同，是干涉光，在波峰与波谷相遇的区域中，振动相互抵消，会出现暗条纹，即在C点出现暗条纹。,图4 A.干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B.干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 D.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的,【例2】 如图4甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是_。,解析 由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故选项A正确，B错误；由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故选项C正确，D错误。 答案 AC,光的衍射和光的偏振现象,1.对光的衍射的理解,(1)衍射是波的特征，波长越长，衍射现象越明显。任何情况下都可以发生衍射现象，只有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，光才可以看作是沿直线传播的。,2.自然光和偏振光的比较,图5,【例3】 (2018启东中学模拟)奶粉中碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，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，偏振方向会相对于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相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图5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，然后将被测样品P置于A、B之间。,(1)偏振片A的作用是_ _。 (2)偏振现象证明了光是一种_。 (3)以下说法中正确的是_。 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处光强度最强，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处光强度最强，偏振片A转过的角度等于 答案 (1)把自然光变成偏振光 (2)横波 (3)ACD,电磁波,1.对麦克斯韦电磁场理论的理解,图6 (1)电磁波是横波。电磁波的电场E、磁场B、传播方向v三者两两垂直，如图6所示。 (2)电磁波与机械波不同，机械波在介质中传播的速度与介质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关。,2.对电磁波的理解,【例4】 下列说法正确的是_。 A.电磁波在真空中以光速c传播 B.在空气中传播的声波是横波 C.声波只能在空气中传播 D.光需要介质才能传播 解析 电磁波可以在真空中传播，且传播速度为光速c，选项A正确，D错误；声波为纵波，可以在固、液、气介质中传播，选项B、C错误。 答案 A,狭义相对论的简单应用,狭义相对论问题的求解技巧 (1)解决“同时”的相对性问题，可从三个方面入手： 令观察者静止，判断被观察者因相对运动而引起的位置变化。 结合光速不变原理，分析光传播到两个事件所用的时间。 光先传播到的事件先发生，光后传播到的事件后发生。 (2)“动尺缩短”是沿运动方向上的长度比其相对静止时测量的长度要短一些，在垂直于运动方向上的长度没有变化。 (3)“动钟变慢”是两个不同惯性系进行时间比较的结果，也是相对的，即两个惯性系中的观察者都