高考物理总复习 专题十六 光学、电磁波、相对论简介课件.ppt

专题十六 光学电磁波相对论简介 高考帮 物理 专题十六 光学电磁波相对论简介 考情精解读 a 考点帮 知识全通关 目录contents 考纲要求 命题规律 命题分析预测 考点1光的折射 全反射 考点2光的波动性 考点3电磁波和相对论 方法1折射定律 折射率的应用方法 方法2全反射现象的应用解题方法 方法3光的干涉 衍射现象的应用方法 b 方法帮 题型全突破 c 考法帮 考向全扫描 考向1对光的折射 反射 折射率的计算的考查 考向2对光的全反射现象的考查 考向3对测量介质折射率的实验的考查 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 考向4对光的干涉 衍射等现象的考查 考向5对利用双缝干涉测量光波波长实验的考查 考向6对电磁波及其应用的考查 考向7对相对论的原理的考查 考情精解读 考纲要求命题规律命题分析预测 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 1 光的折射定律 2 折射率 3 全反射 光导纤维 4 光的干涉 衍射和偏振现象 5 电磁波的产生 6 电磁波的发射 传播和接收 7 电磁波谱 8 狭义相对论的基本假设 9 质能关系 10 实验 测定玻璃的折射率11 实验 用双缝干涉测光的波长 考纲要求 命题规律 光的折射定律 折射率 全反射现象的考查常以计算题形式出现 是命题热点 常考点 光的干涉 衍射 相对论基本假设则常以选择题形式出现 预计2019年新课标地区对本专题的考查仍然以光的折射 全反射等光的传播规律作为主要命题方向 命题分析预测 a 考点帮 知识全通关 考点1光的折射 全反射考点2光的波动性考点3电磁波和相对论 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 考点1光的折射 全反射 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 通关秘籍 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 利用折射定律分析折射现象时 若光从真空 或空气 进入某种介质 入射角大于折射角 若光由介质射入真空 或空气 中 入射角将小于折射角 应注意介质的折射率总大于1 2 全反射 1 全反射现象当光从光密介质射入光疏介质时 同时发生折射和反射 折射角大于入射角 当入射角增大到某一角度 使折射角达到90 时 折射光完全消失 只剩下反射光 这种现象叫做全反射 2 发生全反射的条件 光线从光密介质射向光疏介质 入射角大于或等于临界角 3 全反射的能量分配关系折射角随着入射角的增大而增大 折射角增大的同时 折射光的强度减弱 即折射光的能量减小 亮度减弱 而反射光的强度增强 能量增大 亮度增加 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 考点2光的波动性 4 对杨氏干涉实验的理解 实验装置示意图实验装置如图所示 有光源 单缝 双缝和光屏 单缝屏的作用 获得一个线光源 使光源有唯一的频率和振动情况 双缝屏的作用 平行光穿过单缝s照到双缝s1 s2上 这样一束光被分成两束振动情况完全一致的相干光 双缝干涉条纹特点 等宽等亮 波长越长 双缝间距离越小 条纹越宽 5 薄膜干涉 光照射到薄膜上时 薄膜前 后表面反射的两列光相叠加 发生干涉现象 若入射光为单色光 可形成明暗相间的干涉条纹 若入射光为白光 可形成彩色的干涉条纹 图样特点 同一条亮 暗 纹对应薄膜的厚度相等 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 成因分析如下 薄膜特点 如图所示 由于重力作用 肥皂膜形成上薄下厚的楔形 相干光线 薄膜前表面aa 和后表面bb 的反射光线叠加 亮纹条件 在p1 p2处 薄膜厚度的2倍为前后表面反射光的光程差 当光程差等于波长整数倍时形成亮条纹 暗纹条件 在q处 光程差等于半波长的奇数倍 形成暗条纹 2 光的衍射 1 光的衍射 光离开直线路径而绕到孔或障碍物阴影里去的现象 2 发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比光的波长小或差不多 3 衍射图样 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 单缝衍射图样 如图甲所示 中央条纹宽且亮 向两边的条纹越来越窄 越来越暗 单缝越窄 波长越长 中央亮条纹越宽 圆孔衍射图样a 如图乙所示 中央是大且亮的圆形亮斑 周围分布着明暗相间的同心圆环 且越靠外 圆形亮条纹的亮度越弱 宽度越小 b 圆孔越小 波长越长 中央亮斑的直径越大 泊松亮斑 光照射到一个半径很小的圆盘后 在圆盘的阴影中心出现的亮斑 在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环 这是光能发生衍射的有力证据之一 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 3 光的偏振 1 光的偏振 光振动沿各个方向均匀分布的光叫自然光 光振动只沿着某个特定方向的光叫偏振光 只有横波才有偏振现象 2 偏振光的应用应用于照相机镜头 立体电影 液晶显示等 3 自然光和偏振光的比较表 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 名师提醒 1 光源 滤光片 单缝 双缝 光屏在光具座上可从左向右排 也可以从右向左排 但任何两个元件之间的顺序不能颠倒 尤其是滤光片和单缝 2 某种颜色的滤光片只能让这种颜色的光通过 其他颜色的光不能通过 3 条纹间距用测量头测出 4 单缝与双缝间的距离在5 10cm 5 白光干涉产生的是彩色条纹 其中白色条纹在中央 在同一个干涉级别的条纹中 红色光在最外层 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 考点3电磁波和相对论 1 电磁波 1 电磁波 变化的电场和变化的磁场交替产生 由远及近地向周围传播 形成电磁波 2 麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在 赫兹用实验成功地证实了电磁波的存在 3 电磁波的特点 电磁波在空间传播不需要介质 在真空中的传播速度为3 0 108m s 电磁波是横波 电磁波传播电磁场的能量 波速v 波长 与频率f的关系 v f 2 电磁波与机械波的比较 1 都具有周期性 2 都具备波的特性 如反射 折射 干涉和衍射 3 波长 波速 频率满足v f 4 电磁波与机械波的区别 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 b 方法帮 题型全突破 方法1折射定律 折射率的应用方法方法2全反射现象的应用解题方法方法3光的干涉 衍射现象的应用方法 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 方法1折射定律 折射率的应用方法 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 答案b特别提醒本题考查平面镜成像规律 解题的关键在于把题中所述的长度关系正确转化为三角形的边长关系 也可通过在镜后人眼的像处看实物来画光路图 也就是说实眼看虚像 虚眼看实物 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 题型4插针法测玻璃折射率的问题考法示例5某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时 先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆 圆心为o 将圆形玻璃平放在白纸上 使其边界与所画的圆重合 在玻璃一侧竖直插两枚大头针p1和p2 在另一侧再先后插两枚大头针p3和p4 使从另一侧隔着玻璃观察时 大头针p4 p3和p2 p1的像恰在同一直线上 移去圆形玻璃和大头针后各大头针的位置如图所示 1 在图中画出沿p1 p2连线方向的入射光线及其通过圆形玻璃后的传播方向 2 在图中画出光线在玻璃内的传播方向 3 过光线的入射点作法线 标出入射角i和折射角r 4 写出计算玻璃折射率的公式 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 方法2全反射现象的应用解题方法 方法1匀变速直线运动规律的应用方法 方法2全反射现象的应用解题方法 题型5有关全反射计算问题考法示例6 2015山东高考 38 2 8分 半径为r 介质折射率为n的透明圆柱体 过其轴线oo 的截面如图所示 位于截面所在平面内的一细束光线 以角i0由o点入射 折射光线由上边界的a点射出 当光线在o点的入射角减小至某一值时 折射光线在上边界的b点恰好发生全反射 求a b两点间的距离 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 方法3光的干涉 衍射现象的应用方法 方法3光的干涉 衍射现象的应用方法 干涉又常称为等厚干涉 2 光的衍射发生明显衍射的条件 障碍物或孔的尺寸比光波波长小或与光波波长差不多 3 单缝衍射和双缝干涉的比较 题型6双缝干涉实验测量光波波长问题考法示例7现有毛玻璃屏a 双缝b 白光光源c 单缝d和透红光的滤光片e等光学元件 要把它们放在如图 a 所示的光具座上组装成双缝干涉装置 用来测量红光的波长 1 将白光光源c放在光具座最左端 依次放置其他光学元件 由左至右 表示各光学元件的字母排列顺序应为c a 2 本实验的步骤有 取下遮光筒左侧的元件 调节光源高度 使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮 按合理顺序在光具座上放置各光学元件 并使各元件的中心位于遮光筒的中心轴线上 用米尺测量双缝到屏的距离 用测量头 其读数方法同螺旋测微器 测量数条亮条纹间的距离 在操作步骤 时还应注意和 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 3 将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐 将该亮条纹定为第1条亮条纹 此时手轮上的示数如图 b 所示 然后同方向转动测量头 使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐 记下此时 图 c 手轮上的示数为mm 求得相邻亮纹的间距 x为mm 4 已知双缝间距d为2 0 10 4m 测得双缝到屏的距离l为0 700m 由计算式 求得所测红光波长为nm 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 题型7比较干涉图样和衍射图样的区别问题考法示例8如图甲 乙 丙 丁所示的四幅明暗相间的条纹图样 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 则下面的四幅图从左到右排列 亮条纹的颜色依次是a 红黄蓝紫b 红紫蓝黄c 蓝紫红黄d 蓝黄红紫 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 解析在分析干涉 衍射图样的区别时 主要注意图样条纹宽度的情况 若条纹宽度相等 则是干涉条纹 若中间条纹最宽 两边条纹越来越窄 则是衍射条纹 分析光的颜色时 主要是看条纹的间距 波长越长 条纹越宽 间距越大 双缝干涉条纹是等间距的条纹 单缝衍射条纹是中间最宽 两边越来越窄的条纹 因此题图甲 丙所示的是干涉条纹 题图乙 丁所示的是衍射条纹 干涉条纹中 光的波长越长 条纹越宽 因此题图甲是红光 题图丙是蓝光 同一单缝衍射条纹 波长越长 同级条纹越宽 因此题图乙是紫光 题图丁是黄光 答案b 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 特别提醒1 复色光的衍射或干涉图样 可认为是各单色光单独衍射或干涉所成图样的叠加 2 区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法 1 根据条纹的宽度区分双缝干涉条纹是等宽的 条纹间距也是相等的 而单缝衍射条纹 中央亮条纹最宽 两侧的亮条纹逐渐变窄 2 根据亮条纹的亮度区分双缝干涉条纹 从中央亮条纹往两侧 亮条纹亮度变化很小 而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮 两侧的亮条纹逐渐变暗 且变化明显 数学第四章 三角函数 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 c 考法帮 考向全扫描 考向1对光的折射 反射 折射率的计算的考查考向2对光的全反射现象的考查考向3对测量介质折射率的实验的考查考向4对光的干涉 衍射等现象的考查考向5对利用双缝干涉测量光波波长实验的考查考向6对电磁波及其应用的考查考向7对相对论的原理的考查 物理专题十六 光学电磁波相对论简介 本专题是高考中的选考内容 在掌握了光的传播规律 电磁波理论 相对论基本原理的基础上 重点考查光的折射 折射率 全反射等知识的应用 常以计算题形式出现 而光的干涉 衍射 偏振以及电磁波和相对论基础知识的应用 则以选择题 填空题形式出现 这些内容虽然不是高考热点 但也要熟练掌握 具体主要考向如下 考情揭秘 命题透视 光的折射 反射 折射率的计算问题是近几年来高考命题的热点 重点和难点 出现频率极高 常以选考内容中计算题的形式出现 且难度中等偏难 考向1对光的折射 反射 折射率的计算的考查 示例9 2017全国卷 34 2 10分 如图 一玻璃工件的上半部是半径为r的半球体 o点为球心 下半部是半径为r 高为2r的圆柱体 圆柱体底面镀有反射膜 有一平行于中心轴oc的光线从半球面射入 该光线与oc之间的距离为0 6r 已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行 不考虑多次反射 求该玻璃的折射率 考向1对光的折射 反射 折射率的计算的考查 考向1对光的折射 反射 折射率的计算的考查 考向1对光的折射 反射 折射率的计算的考查 命题透视 全反射现象是高考命题常考内容 常常和光的折射 折射率结合进行综合考查 几乎年年都会涉及 因此 学生在复习时要特别关注和重视这类问题 考向2对光的全反射现象的考查 考向2对光的全反射现象的考查 考向2对光的全反射现象的考查 考向2对光的全反射现象的考查 命题透视 测玻璃的折射率 测液体的折射率 在近几年高考中常有出现 一般以选择题 填空题的形式出现 主要考查实验步骤 实验结果 数据处理及误差分析等 要求学生在平时复习中应规范操作步骤 仔细观察实验现象 认真做好数据分析 考向3对测量介质折射率的实验的考查 示例11 2015北京高考 21 1 3分 测定玻璃的折射率 的实验中 在白纸上放好玻璃砖 aa 和bb 分别是玻璃砖与空气的两个界面 如图所示 在玻璃砖的一侧插上两枚大头针p1和p2 用 表示大头针的位置 然后在另一侧透过玻璃砖观察 并依次插上大头针p3和p4 在插p3和p4时 应使a p3只挡住p1的像b p4只挡住p2的像c p3同时挡住p1 p2的像 考向3对测量介质折射率的实验的考查 命题立意本题主要考查在实验操作过程中 如何确定介质中的折射光线 解析实验中要得到光线沿p1 p2经过玻璃砖折射后的光线 所以在插p3 p4时 应该看上去使四个大头针在同一条直线上 即应使p3同时挡住p1 p2的像 p4同时挡住p3及p1 p2的像 故选项c正确 答案c 考向3对测量介质折射率的实验的考查 命题透视 光的干涉 衍射 偏振 色散等现象在高考命题中经常以选择题的形式出现 主要是对现象的区别 观察到这些现象的条件的考查 要求学生要熟悉各种现象的特征 考向4对光的干涉 衍射等现象的考查 示例12 2013大纲卷 14 6分 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 考向4对光的干涉 衍射等现象的考查 命题立意本题主要对生活中各种彩色现象形成的原因进行考查 解析雨后彩虹和海市蜃楼属于光的折射 a c错误 肥皂膜在日光照射下出现彩色条纹属于薄膜干涉 d错误 通过狭缝观察日光灯看到的彩色条纹属于单缝衍射 b正确 答案b 考向4对光的干涉 衍射等现象的考查 命题透视 利用双缝干涉测量光波波长的实验 是高考的重要考点 通常以选择题 填空题的形式出现 考查条纹宽度 相干条件等 考向5对利用双缝干涉测量光波波长实验的考查 示例13 2016江苏高考 12b 2 8分 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 即两列光的相同 如图所示 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 89 10 7m 双缝间的距离d 1mm 双缝到屏的距离l 2m 求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距 考向5对利用双缝干涉测量光波波长实验的考查 考向5对利用双缝干涉测量光波波长实验的考查 命题透视 电磁波是电磁感应现象 电磁感应定律和交流电等电磁学知识的综合与延伸 也是振动和波的知识的发展 与生活 科技联系紧密 但高考要求不高 高考通常考查麦克斯韦电磁场理论的要点 电磁波的产生和性质 电磁波谱的排列顺序和各自特点等 常以选择题形式出现 考向6对电磁波及其应用的考查 示例14 2015北京高考 20 6分 利用所学物理知识 可以初步了解常用的公交一卡通 ic卡 的工作原理及相关问题 ic卡内部有一个由电感线圈l和电容c构成的lc振荡电路 公交卡上的读卡机 刷卡时 嘀 的响一声的机器 向外发射某一特定频率的电磁波 刷卡时 ic卡内的线圈l中产生感应电流 给电容c充电 达到一定的电压后 驱动卡内芯片进行数据处理和传输 下列说法正确的是a ic卡工作所需要的能量来源于卡内的电池b 仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时 ic卡才能有