南方新高考高考物理大一轮复习 专题十三 机械振动 机械波 第4讲 光的波动性 电磁波 相对论课件.ppt

第4讲光的波动性电磁波相对论 一 光的干涉 频率 相同 1 条件 两列光的 相同 振动方向 且具有恒定的相位差 就能产生干涉 2 干涉图样 1 杨氏双缝干涉 如图13 4 1所示 图13 4 1 单色光 等间距的 的条纹 中央为明条纹 当光源s1 s2发出的光到屏上p点的路程差r2 r1 k 0 1 2 时 光屏上出现明条纹 当光的路程差r2 r1 k 0 1 2 时 光屏上出现暗条纹 白光 光屏上出现彩色条纹 且中央亮条纹是 色 相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距离 x 明暗相间 k 白 2 薄膜干涉 相干光 如图13 4 2所示 照射到透明薄膜上的光 从薄膜的前表面aa 和后表面bb 反射回来的两列光波 图13 4 2 图样特点 单色光 照射薄膜时形成明暗相间的条纹 两列光波的路程差 r等于波长的整数倍 即 r n 0 1 2 3 薄膜上出现明条纹 路程差 r等于半波长的奇数倍 即 r n 0 1 2 3 薄膜上出现暗条纹 白光 形成 色条纹 n 2n 1 2 彩 二 光的衍射 相差不多 小 1 发生明显衍射的条件 只有当障碍物的尺寸与光的波长 甚至比光的波长 的时候 才会发生明显的衍射现象 2 衍射条纹的特点 1 单缝衍射和圆孔衍射图样的比较 亮斑 明暗相间 越弱 越小 减小 亮 宽 明暗相间 越弱 越小 续表 白 变暗 变小 紫 红 彩 2 泊松亮斑 圆盘衍射 当光照到 填 透明 或 不透明 的半径很小的小圆盘上时 在圆盘的阴影中心出现 在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环 不透明 亮斑 三 光的偏振现象 1 偏振 某一特定 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 一切方向 强度 3 偏振光 垂直 横 偏振片 在 于传播方向的平面上 只沿某个特定方向振动的光 只有 波才有偏振现象 自然光通过 后 就得到了偏振光 四 电磁场 电磁波 电磁波谱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 电场 磁场 电场 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 和 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 形成电磁波 2 电磁波的传播不需要 可在真空中传播 在真空中不同频率的电磁波传播速度是 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 的 频率越 波速越 v f是电磁波的频率 介质 相同 不同 高 小 f 4 电磁波谱 五 狭义相对论的基本假设 质速关系 质能关系 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 相同 相同 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 2 相对论的质速关系 增大 大于 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 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 mc2 基础检测 1 多选 2016年吉林模拟 下列说法正确的是 a 光在介质中传播的速度仅由介质本身所决定b 雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的c 杨氏双缝干涉实验中 当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时 红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小d 光的偏振特征说明光是横波e 水中的气泡看起来特别明亮 是因为光从水射向气泡时 一部分光在界面上发生了全反射的缘故 解析 光在介质中传播的速度由介质本身及光的频率共同决定 故a错误 油膜形成的彩色条纹 是油膜的前后表面反射光 进行光的叠加 形成的干涉条纹 故b正确 根据光的干涉 纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距大 故c错误 光的偏振现象说明光是一种横波而不是纵波 故d正确 水中的气泡看起来特别明亮 是因为光从水射向气泡时 即从光密介质射向光疏介质时 一部分光在界面上发生了全反射 故e正确 答案 bde 2 多选 下列说法中正确的是 a 光的偏振现象说明光具有波动性 但并非所有的波都能发生偏振现象b 变化的电场一定产生变化的磁场 变化的磁场一定产生变化的电场c 在光的双缝干涉实验中 若仅将入射光由红光改为绿光 则干涉条纹间距变窄d 某人在速度为0 5c的飞船上打开一光源 则这束光相对于地面的速度应为1 5ce 火车过桥要慢行 目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率 以免发生共振损坏桥梁答案 ace 3 多选 下列说法中正确的是 a 光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的b 红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度小c 在机械波的传播过程中 介质质点的振动速度等于波的传播速度d 声源与观察者相对靠近时 观察者所接收的频率大于声源振动的频率e 根据麦克斯韦的电磁理论可知 变化的电场周围一定可以产生磁场 参考系中都是相同的 故a正确 根据v 且红光在玻璃砖 解析 根据光速不变原理是 真空中的光速在不同的惯性 中的折射率小 则有红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度大 故b错误 介质中质点振动的速度与波的传播速度是两回事 质点振动的速度是周期性变化 而波在同一均匀介质中传播时传播速度不变 故c错误 根据多普勒效应可知 声源与观察者相对靠近 观察者所接收的频率大于声源发出的频率 故d正确 据麦克斯韦的电磁理论可知 变化的电场周围一定可产生磁场 故e正确 答案 ade 考点1 光的干涉现象和衍射现象 重点归纳光的干涉现象和衍射现象的比较 续表 考点练透 1 多选 下列说法正确的是 a 机械波 电磁波均能产生干涉 衍射现象b 泊松亮斑是光的干涉现象中的加强区c 全息照相的拍摄利用了光的干涉原理d 在光的双缝干涉实验中 条纹间距与缝的宽度成反比e 波速公式v f说明波速只与波长 频率有关 与介质无关 解析 只要是波均能发生干涉与衍射 故a正确 泊松亮斑是光的衍射现象中的加强区 故b错误 全息照相的拍摄利 条纹间距与缝的宽度成反比 故d正确 波速公式v f 波速与波长 频率有关 而对于c nv可知 波速还与介质折射率有关 故e错误 答案 acd 2 多选 以下说法正确的是 a 对于同一障碍物 波长越长的光波越容易绕过去b 白光通过三棱镜后在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象c 红光由空气进入水中 波长变长 颜色不变d 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉e 不管光源与观察者是否存在相对运动 观察者观察到的光速是不变的答案 ade 考点2 电磁场 电磁波和相对论 重点归纳1 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 2 电磁波谱中 相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线 如紫外线和x射线 x射线和 射线都有重叠 但它们产生的机理不同 3 电磁波与机械波不同 机械波在介质中传播的速度只与介质有关 电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关 考点练透 3 多选 关于电磁波谱 下列说法中正确的是 a x射线对生命物质有较强的作用 过量的x射线辐射会引起生物体的病变b 射线是波长最短的电磁波 它比x射线的频率还要高c 紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射d 在电磁波谱中 最容易发生衍射现象的是 射线e 在电磁波谱中 无线电波一般可用于通信答案 abe 4 多选 下列说法正确的是 a 调制的主要作用是使