高考物理大一轮复习 12.4光的波动性、电磁波、相对论课件 新人教版.ppt

考点一光的干涉 衍射及偏振 考点二电磁场和电磁波 考点三相对论的理解及简单应用 考点 高三物理一轮复习 第4节光的波动性 电磁波 相对论 考点四用双缝干涉测光的波长 第十二章机械振动机械波光电磁波与相对论 1 对电磁波的理解 下列说法正确的是 a 麦克斯韦证明了光的电磁说的正确性b 红外线的显著作用是热作用 紫外线最显著的作用是化学作用c x射线的穿透本领比 射线更强d x射线与 射线的产生机理不同 因此它们的频率范围界线分明 不可能重叠 麦克斯韦提出了光的电磁说 赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性 x射线是原子的内层电子受激发而产生的 射线是原子核受激发而产生的 产生机理确实不同 但x射线和 射线都有一个较大的频率范围 较高频率的x射线与较低频率的 射线产生了重叠 其他相邻电磁波间也存在重叠 综上所述 a d选项不正确 b选项与事实一致 c选项与事实相反 所以只有选项b正确 解析 答案 基础自测 b 2 光的干涉和衍射现象的比较 下列现象中 属于光的衍射的是 a 雨后天空出现彩虹b 通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹c 海市蜃楼现象d 日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹 彩虹是光的色散现象 海市蜃楼是光的折射 全反射现象 肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象 a c d错误 通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍射现象 b正确 基础自测 解析 答案 b 3 相对论基本原理的理解 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 狭义相对论的两个基本假设 一是在不同的惯性参考系中 一切物理规律都是相同的 二是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 即光速不变原理 由此可知a属于狭义相对论基本假设 基础自测 解析 答案 a 4 光的偏振现象的理解 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 白炽灯光经过偏振片p后成为完全偏振光 旋转p时p q间偏振光的振动方向改变 但光的强度不变 b d错误 由于偏振片q的透振方向不变 故旋转p时q右侧的偏振光强度发生周期性变化 故a错误 c正确 基础自测 解析 答案 图片显 隐 c 一 光的干涉1 定义在两列光波的叠加区域 某些区域的光被 出现亮纹 某些区域的光被 出现暗纹 且 和 互相间隔的现象叫做光的干涉现象 2 条件两列光的 且具有恒定的相位差 才能产生稳定的干涉现象 教材梳理 加强 加强 减弱 减弱 频率相等 3 双缝干涉由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是 的相干光波 屏上某点到双缝的路程差是 处出现亮条纹 路程差是半波长的 处出现暗条纹 相邻的明条纹 或暗条纹 之间距离 x与波长 双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为 4 薄膜干涉利用薄膜 如肥皂液薄膜 反射的光相遇而形成的 图样中同一条亮 或暗 条纹上所对应薄膜厚度 教材梳理 波长的整数倍 前后表面 相同 相同 奇数倍 二 光的衍射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 教材梳理 相差不多 小 3 衍射图样 1 单缝衍射 中央为亮条纹 向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 最远离中央的是 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 三 光的偏振1 偏振光 在跟光传播方向垂直的平面内 光振动在某一方向较强而在另一些方向较弱的光即为偏振光 光的偏振现象证明光是 填 横波 或 纵波 教材梳理 红光 紫光 亮 横波 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 偏振光的产生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 叫做 第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光 叫做 四 电磁场和电磁波1 电磁波的产生 1 麦克斯韦电磁场理论 教材梳理 各个方向 强度 起偏器 检偏器 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 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 v f对电磁波 电磁波能产生反射 折射 和衍射等现象 教材梳理 电场 磁场 不需要 3 108 同样适用 干涉 2 电磁波的发射和接收 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 电磁波谱的特性 应用 教材梳理 振荡频率 开放 调幅 无线电波 教材梳理 热效应 荧光 效应 五 相对论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 2 时间和空间的相对性 同时 的相对性 同时是 的 与参考系的运动有关 教材梳理 相同 相同 相对 1 单缝衍射与双缝干涉的比较 考点一光的干涉 衍射及偏振 考点阐释 2 自然光和偏振光的比较 考点阐释 考点一光的干涉 衍射及偏振 题组一光的干涉 衍射图样的比较1 2015 北京丰台区一模 如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光 蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光 紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样 黑色部分表示亮纹 在下面的4幅图中从左往右排列 亮条纹的颜色依次是 题组设计 解析 答案 b 考点一光的干涉 衍射及偏振 a 红黄蓝紫b 红紫蓝黄c 蓝紫红黄d 蓝黄红紫 即1 3分别对应于红光和蓝光 而在单缝衍射中 当单缝宽度一定时 波长越长 衍射越明显 即中央条纹越宽越亮 2 4分别对应于紫光和黄光 综上所述 1 2 3 4四个图中亮条纹的颜色依次是 红 紫 蓝 黄 b正确 题组设计 解析 考点一光的干涉 衍射及偏振 题组二光的偏振现象的分析及应用2 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 如图所示 s是自然光源 a b是 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 题组设计 解析 考点一光的干涉 衍射及偏振 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 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 由于糖溶液的旋光作用 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 题组设计 解析 考点一光的干涉 衍射及偏振 3 多选 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 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 1 把自然光变成偏振光 2 横波 3 acd 题组设计 解析 答案 考点一光的干涉 衍射及偏振 题组三双缝干涉中明暗条纹的判断3 如图所示 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 s2距离之差为2 1 10 6m 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 1 已知a光在折射率为n 1 5的介质中波长为4 10 7m 题组设计 解析 考点一光的干涉 衍射及偏振 2 已知b光在某种介质中波长为3 15 10 7m 当b光从这种介质射向空气时 临界角为37 1 暗条纹 2 亮条纹 题组设计 解析 答案 考点一光的干涉 衍射及偏振 区分光的干涉和衍射及双缝干涉时明 暗条纹的判断 1 白光发生光的干涉 衍射和光的色散都可出现彩色条纹 但其光学本质不同 2 区分干涉和衍射 关键是理解其本质 实际应用中可以从条纹宽度 条纹间距 亮度等方面加以区分 规律总结 考点一光的干涉 衍射及偏振 1 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 考点二电磁场和电磁波 考点阐释 2 电磁波与机械波的比较 考点阐释 考点二电磁场和电磁波 1 2013 高考浙江卷 关于生活中遇到的各种波 下列说法正确的是 a 电磁波可以传递信息 声波不能传递信息b 手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波c 太阳光中的可见光和医院 b超 中的超声波传播速度相同d 遥控器发出的红外线波长和医院 ct 中的x射线波长相同 电磁波 声波都能传递信息 a错误 声波通过空气传给手机话筒 通过手机转为电磁波 b正确 太阳光为电磁波 波速为光速 超声波在空气中的速度为340m s 在其他介质中会有所改变 但低于光速 c错误 红外线与x射线相比频率低 波长长 d错误 题组设计 解析 答案 b 考点二电磁场和电磁波 2 2013 高考上海卷 电磁波与机械波具有的共同性质是 a 都是横波b 都能传输能量c 都能在真空中传播d 都具有恒定的波速 电磁波是横波 而机械波可能是横波 也可能是纵波 a项错误 所有波都能传递能量 b项正确 机械波不能在真空中传播 c项错误 在不同的介质中 波的速度要发生变化 d项错误 题组设计 解析 答案 b 考点二电磁场和电磁波 3 2015 长沙模拟 多选 下列关于电磁场的说法中正确的是 a 只要空间某处有变化的电场或磁场 就会在其周围产生电磁场 从而形成电磁波b 任何变化的电场周围一定有磁场c 振荡电场和振荡磁场交替产生 相互依存 形成不可分离的统一体 即电磁场d 电磁波的理论在先 实践证明在后 若电场或磁场的变化是均匀的 则不能形成电磁波 只能形成稳定的磁场或电场 a错误 b正确 若电场的变化是非均匀的 则可形成电磁场 由电磁场的定义可知 c正确 英国物理学家麦克斯韦从理论上预见了电磁波的存在 多年后德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在 d正确 题组设计 解析 答案 bcd 考点二电磁场和电磁波 对电磁波的理解注意以下两点 1 变化的电场周围可以产生磁场 但此磁场可能稳定也可能变化 如果电场是均匀变化的 所产生的磁场将稳定不变 此磁场不会再产生电场 所以我们可以说 变化的电场产生磁场 但不能说 变化的电场产生变化的磁场 2 波长不同的电磁波 表现出不同的特性 其中波长较长的无线电波和红外线等 易发生干涉 衍射现象 波长较短的紫外线 x射线 射线等 穿透能力较强 规律总结 考点二电磁场和电磁波 1 时间间隔的相对性 2 解决时间间隔的相对性应注意 动钟变慢 是两个不同惯性系进行时间比较的一种效应 不要认为是时钟的结构或精度因运动而发生了变化 运动时钟变慢完全是相对的 在它们上面的观察者都将发现对方的钟变慢了 考点三相对论的理解及简单应用 考点阐释 2 长度的相对性 2 解决长度的相对性问题 应当注意 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 这种长度收缩并非幻觉 并非看上去短了 它的确变短了 它与物体的具体组成和结构无关 物体运动的速度越接近光速 这种收缩效应就变得越显著 在具体计算中要明确 长度收缩指的是只在物体运动方向上的长度收缩 在垂直于运动方向上的长度没有变化 考点阐释 考点三相对论的理解及简单应用 考点阐释 考点三相对论的理解及简单应用 1 2013 高考江苏卷 如图所示 两艘飞船a b沿同一直线同向飞行 相对地面的速度均为v v接近光速c 地面上测得它们的相距为l 则a测得两飞船间的距离 选填 大于 等于 或 小于 l 当b向a发出一光信号 a测得该信号的速度为 从飞船a测量时飞船b是静止时 从地面上测量时两飞船都是运动的 由相对论的 尺缩效应 知运动长度要缩短 故从地面测得的飞船间距小 由光速不变原理知光信号的传播速度与参考系是无关的 故a测得该信号的速度仍为光速c 大于c 或光速 题组设计 解析 答案 考点三相对论的理解及简单应用 2 据报道 欧洲大型强子对撞机 lhc 开足马力 后能把数以百万计的粒子加速至每秒钟30万公里 相当于光速的99 9 粒子流每秒可在隧道内狂飙11245圈 单束粒子能量可达7万亿电子伏特 下列说法正确的是 a 如果继续对粒子进行加速 粒子的速度将能够超过光速b 如果继续对粒子进行加速 粒子的速度将能够达到光速 题组设计 解析 答案 c 考点三相对论的理解及简单应用 c 粒子高速运动时的质量将大于静止时的质量d 粒子高速运动时的质量将小于静止时的质量 题组设计 考点三相对论的理解及简单应用 考点四用双缝干涉测光的波长 考点阐释 2 实验器材 双缝干涉仪 光具座 光源 学生电源 导线 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 毛玻璃屏 测量头 刻度尺 3 实验步骤 1 安装仪器 方法总结 考点阐释 将光源 遮光筒 毛玻璃屏依次安放在光具座上 接好光源 打开开关 使白炽灯正常发光 调节各部件的高度 使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏 安装单缝和双缝 中心位于遮光筒的轴线上 使双缝和单缝的缝平行 2 观察与记录 调单缝与双缝间距为5 10cm时 观察白光的干涉条纹 在单缝和光源间放上滤光片 观察单色光的干涉条纹 方法总结 考点四用双缝干涉测光的波长 考点阐释 方法总结 考点四用双缝干涉测光的波长 考点阐释 4 注意事项 1 调节双缝干涉仪时 要注意调节光源的高度 使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮 2 放置单缝和双缝时 缝要相互平行 中心大致位于遮光筒的轴线上 3 调节测量头时 应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐 记清此时手轮上的读数 转动测量头 使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐 记下此时手轮上的读数 两次读数之差就表示这两个条纹间的距离 方法总结 考点四用双缝干涉测光的波长 考点阐释 4 不要直接测 x 要测几个条纹的间距 计算得 x 这样可以减小误差 5 白光的干涉观察到的是彩色条纹 其中白色在中央 红色在最外边 方法总结 考点四用双缝干涉测光的波长 1 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 1 实验装置采用双缝干涉仪 它由各部分光学元件在光具座上组成 现准备了下列仪器 a 光源 b 双缝片 c 单缝片 d 滤光片 e 光屏 其中双缝片和光屏连在遮光筒上 把以上仪器安装在光具座上时 正确的排列顺序是 2 多选 关于本实验 正确的说法是 a 实验时应调节各器件共轴 并且单缝和双缝的缝应相互平行 1 双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确顺序为 光源 滤光片 单缝 双缝 光屏 或把它们全部倒过来 因此 答案为adcbe或ebcda 2 实验时应使光源 单缝 双缝的中心位于遮光筒的轴线上 且使单缝与双缝平行 a正确 白光的干涉图样是彩色条纹 题组设计 解析 方法总结 考点四用双缝干涉测光的波长 b 观察到的白光的干涉图样是 可以看到彩色的干涉条纹 中央为一条白亮的零级干涉条纹 彩色条纹的排列 以零级亮条纹为中心左右对称 在第一级亮条纹中紫色在最外侧c 看到白光的干涉条纹后 在单缝前面放上红色或绿色滤光片 即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹 且红条纹的间距比绿条纹的间距大d 测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数 1 adcbe 或ebcda 2 acd 题组设计 解析 答案 方法总结 考点四用双缝干涉测光的波长 2 2015 福州高三质检 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上 如图甲 并选用缝间距d 0 20mm的双缝屏 从仪器注明的规格可知 像屏与双缝屏间的距离l 700mm 然后 接通电源使光源正常