高考物理第一轮总复习课件：选修3-4第13章第2节.ppt

第2节光的波动性电磁波相对论,一、光的干涉1.双缝干涉(1)干涉条件:两束光频率相等;相位差恒定;振动方向一致.(2)干涉现象:若用单色光做实验,则屏上会出现明暗相间的条纹;,若用白光做实验,则屏的中央出现白色条纹,两侧出现彩色条纹.(3)屏上出现明、暗条纹处的条件:若屏上某处到双缝的光程差等于半个波长的奇数倍,则该处出现暗条纹;若屏上某处到双缝的光程差等于波长的整数倍,则该处出现明条纹.,故红光波长最长,紫光的波长最短,所以在可见光中,红光频率最小,紫光频率最大.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.,二、光的衍射1.光的衍射:光绕过_偏离_传播的现象.2.光发生明显衍射的条件:只有当障碍物的_可以与光的波长相比,甚至比光的波长还_的时候,衍射现象才会明显.,障碍物,直线,尺寸,小,3.衍射条纹的特点:单色光的衍射图样为中间_且亮的单色条纹,两侧是明暗相间的条纹,条纹宽度比中央_且_;白光的衍射图样为中间_且亮的_,两侧是渐窄且暗的彩色条纹.,宽,窄,暗,宽,白色条纹,4.泊松亮斑:当光照到不透明的小圆板上,在圆板的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环).思考感悟双缝干涉与单缝衍射条纹相同吗？提示:不相同.,三、光的偏振1.偏振:横波只沿某一特定的方向振动,称为波的偏振.2.自然光:在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,且沿着各个方向振动的光波的_都相同.如由太阳、电灯等普通光源发出的光.,强度,3.偏振光:在垂直于传播方向的平面上,只沿着某一个特定_振动的光.如自然光经偏振片作用后的光.4.应用:利用偏振片摄影、观看立体电影等.,方向,四、电磁场与电磁波1.麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生电场,变化的电场能够在周围空间产生磁场.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,变化的电场和磁场成为一个完整的整体,这就是电磁场.3.电磁波电磁场(电磁能量)由近及远地传播形成电磁波,(1)电磁波是_波,在空间传播_介质.(2)真空中电磁波的速度为_m/s.,横,不需要,3.0108,五、无线电波的发射和接收1.发射电磁波的条件第一,要有足够高的频率;第二,电路必须开放,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_两种方式,_是调制的逆过程.,调幅,调频,检波,六、电磁波谱,频率增大,波长减小,频率增大,波长减小,频率增大,波长减小,频率增大,波长减小,频率增大,波长减小,频率增大,波长减小,七、相对论的简单知识1.狭义相对论的两个基本假设(1)在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的.(2)在不同的惯性参考系中,真空中的光速都是相同的.2.时间和空间的相对性,一、干涉与衍射的比较1.衍射与干涉的比较,2.干涉与衍射的本质光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果,从本质上讲,衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理.在衍射现象中,可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波,它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹.,即时应用1.(2011高考上海单科卷)如图1321,当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时,在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑,这是光的_(填“干涉”、“衍射”或“直线传播”)现象,这一实验支持了光的_(填“波动说”、“微粒说”或“光子说”).,图1321,解析:激光束照射圆盘,中心形成的亮斑,说明激光绕过了圆盘,所以现象应是衍射,证实了激光具有波动性.答案:衍射波动说,二、光的干涉条纹分析1.双缝干涉条纹的形成分析双缝S1、S2之间的距离为d,双缝到屏间的距离为l,屏上一点P到双缝距离分别为r1和r2,由图1322可以知双缝S1和S2到屏上P的路程差为r(光程差),rr2r1.,(1)若光程差r是波长的整数倍,即rn(n0,1,2,3),P点将出现亮条纹,如图1322甲所示.,图1322,即时应用(2010高考江苏单科卷)如图1323所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30107m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95107m,则在这里出现的应是_(选填“明条纹”或“暗条纹”).,现改用波长为6.30107m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_(选填“变宽”、“变窄”或“不变”).,图1323,答案:暗条纹变宽,三、电磁场和电磁波1.电磁场理论分析总结,2.电磁波的传播及波长、频率、波速(1)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).(2)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,波速越小.,特别提醒:(1)电磁波的传播不需要介质,在真空中所有电磁波的波速都相同,等于光速.(2)不同电磁波在同一介质中传播时,传播速度不同,频率高的波速小.(3)对确定的LC电路,其周期和频率不发生变化.,即时应用3.类比是一种有效的学习方法,通过归类和比较,有助于掌握新知识,提高学习效率.在类比过程中,既要找出共同之处,又要抓住不同之处.某同学对机械波和电磁波进行类比,总结出下列内容,其中正确的是(),A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波也适用B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现像C.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播D.机械波既有横波又有纵波,而电磁波只有纵波,解析:选ABC.注意本题要选的是不正确选项.首先v/f适用于一切波,A正确;干涉和衍射是一切波的共性,B正确;机械波要靠介质来传播,而电磁波可在真空中传播,C正确;电磁波只有横波,D错.,(满分样板8分)如图1324所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点与S1和S2距离之差为2.1106m,今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验,问P点是亮条纹还是暗条纹？,图1324,(1)已知A光在折射率为n1.5的介质中波长为4107m.(2)已知B光在某种介质中波长为3.15107m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37.(3)若用A光照射时,把其中一条缝遮住,试分析光屏上能观察到的现象.,解题样板规范步骤,该得的分一分不丢！(1)设A光在空气中波长为1,在介质中波长为2,由n得1n21.54107m6107m(1分)根据路程差s2.1106m(1分),(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹,但中央条纹最宽最亮,两边条纹变窄变暗,是发生了光的衍射现象.(2分)【答案】见解题样板,【名师归纳】光的干涉、衍射和偏振现象是光的波动性的具体体现,对该部分内容应重视对基本概念的理解.干涉和衍射图样有相似之处,都是明暗相间的条纹.只是干涉条纹宽度和亮度基本相同,衍射条纹中条纹宽度和亮纹亮度均不等,中央亮纹最宽最亮,应注意二者之间的区别.,奶粉的碳水化合物(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1325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的作用是什么？(2)偏振现象证明了光是一种_.(3)以下说法中正确的是(),图1325,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【思路点拨】根据偏振光的形式及偏振现象分析.,【解析】(1)自然光源发出的光不是偏振光,但当自然光经过偏振片后就变成了偏振光,因此偏振片A的作用是把自然光变成偏振光.(2)偏振现象证明了光是一种横波.(3)因为A、B的透振方向一致,故A、B间不放糖溶液时,自然光通过偏振片A后变成偏振光,通过B后到O.当在A、B间加上糖溶液时,由于溶液的旋光作用,使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度,使通过B到达O的光的强度不是最大,但当B转过一个角度,恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时,O处光强又为最强,故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度.若偏振片B不动而将A旋转一个角度,再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致,则A转过的角度也为,故选项A、C、D正确.【答案】见解析,【规律总结】除了从光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光都是偏振光,只有横波才有偏振现象;自然光通过两个透振方向相互垂直的偏振片后光强为零.,(1)一列火车以速度v匀速行驶,车头、车尾各有一盏灯,某时刻路基上的人看见两灯同时亮了,那么车厢中的人看见的情况是什么呢？(2)一张宣传