高考物理一轮复习 第十三章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 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 光的干涉双缝干涉明 暗条纹的条件 两列光的频率相同 振动方向相同 且具有恒定的相位差 才能产生稳定的干涉图样 1 单色光 形成明暗相间的条纹 中央为明条纹 光的路程差 r r2 r1 2 白光 光屏上出现彩色条纹 且中央亮条纹是白色 3 薄膜干涉 光照射到透明薄膜上 从薄膜的两个表面反射的两列光波 二 光的衍射偏振1 光的衍射 1 发生明显衍射的条件 只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多 甚至比光的波长还小的时候 衍射现象才会明显 2 衍射条纹的特点 单缝衍射和圆孔衍射图样的比较 泊松亮斑 圆盘衍射 当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时 在圆盘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 2 光的偏振 1 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一切方向振动的光 而且沿各个方向振动的光波的强度都相同 这种光叫做自然光 2 偏振光 在垂直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 三 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 电磁场在空间由近及远的传播 形成电磁波 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 3 v f对电磁波同样适用 4 电磁波谱 按电磁波的波长或频率大小的顺序把他们排列成谱 其中可分为无线电波 光波 x射线 射线等 提示 麦克斯韦电磁场理论的几点提醒 1 恒定的电场不产生磁场 2 恒定的磁场不产生电场 3 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 4 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 四 狭义相对论质速关系 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 一切物理规律都是相同的 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相同的 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 1 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 2 物体运动时的质量总要大于静止时的质量 3 相对论的质能关系用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 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 典例1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1 5的介质中波长为4 10 7m 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 3 若让a光照射s1 b光照射s2 试分析光屏上能观察到的现象 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 参考答案 1 暗条纹 2 亮条纹 3 只观察到亮光 考点二 考点三 考点一 在双缝干涉实验中 一钠灯发出波长为589nm的光 在距双缝1 00m的屏上形成干涉图样 图样上相邻两明纹中心间距为0 350cm 则双缝的间距为 c a 2 06 10 3mb 2 06 10 4mc 1 68 10 4md 1 68 10 3m 考点二 考点三 考点一 考点二自然光和偏振光的比较 考点二 考点三 考点一 典例2下列关于光学现象的说法中正确的是 a 用光导纤维束传送图像信息 这是光的衍射的应用b 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱 这是光的干涉的结果c 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物 可使图像更清晰d 透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯时能看到彩色条纹 这是光的色散现象 解题思路 用光导纤维束传送图像信息 这是光的全反射的应用 a项错误 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱 这是光的色散现象 是光的折射的结果 b项错误 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物 可减弱反射光 从而使图像更清晰 c项正确 透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯时能看到彩色条纹 这是光的衍射现象 d项错误 参考答案 c 考点二 考点三 考点一 多选 雾霾天气严重影响人们的身体健康 发生雾霾天气时能见度只有几米 天气变黄变暗 这是由于这种情况下 bd a 只有波长较短的一部分光才能到达地面b 只有波长较长的一部分光才能到达地面c 只有频率较大的一部分光才能到达地面d 只有频率较小的一部分光才能到达地面 解析 当障碍物的尺寸和波长相差不多 甚至比波长还小时 光发生明显衍射 发生雾霾天气时 只有波长较长 频率较小的一部分光发生衍射绕过空气中的颗粒物到达地面 b d项正确 考点二 考点三 考点一 考点三电磁场理论 电磁波及应用典例3电磁波已广泛运用于很多领域 下列关于电磁波的说法符合实际的是 a 电磁波不能产生衍射现象b 常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机c 根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度d 光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同 解题思路 干涉 衍射是波所特有的现象 所以电磁波能产生衍射现象 a项错误 常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的 b项错误 利用多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的速度 c项正确 根据光速不变原理 在不同的惯性系中 光速是相同的 d项错误 参考答案 c 考点二 考点三 考点一 现代生活中 人们已更多地与电磁波联系在一起 并且越来越依赖于电磁波 关于电磁场和电磁波 以下说法正确的是 b a 把带电体和永磁体放在一起 即可以在其周围空间中产生电磁波b 手机 电视 光纤通信都是通过电磁波来传递信息的c 医院中用于检查病情的 b超 是利用了电磁波的反射原理d 车站 机场安全检查时 透视 行李箱的安检装置是利用红外线实现成像的 解析 要产生电磁波 必须要有变化的磁场与变化的电场 即电磁场 电磁场在介质中传播产生电磁波 a项错误 通过电磁波可以实现各种通信 b项正确 b超 是利用了超声波的反射原理 c项错误 车站 机场安全检查时 透视 行李箱的安检装置是利用x射线实现成像的 d项错误 参考答案 0 300 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 要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置 用以测量红光的波长 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 e d b 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 测量数条亮纹间的距离 在操作步骤 时还应注意单缝与双缝相互平行 其间距为5 10cm 保证光源 滤光片 单缝 双缝和光屏的中心在同一轴线上 3 将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心