（浙江选考）高考物理大一轮复习第十一章光电磁波第2讲光的波动性电磁波课件.ppt

第2讲光的波动性电磁波 第十一章光电磁波 考试标准 内容索引 过好双基关回扣基础知识训练基础题目 研透命题点细研考纲和真题分析突破命题点 课时作业限时训练练规范练速度 过好双基关 一 光的干涉1 产生条件两列光的相同 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 2 杨氏双缝干涉 1 原理如图1所示 2 条纹特点 单色光 形成明暗相间的条纹 中央为 白光 光屏上出现彩色条纹 且中央亮条纹是 填写颜色 频率 亮条纹 图1 白色 3 薄膜干涉 1 相干光 光照射到透明薄膜上 从反射的两列光波 2 图样特点 同双缝干涉 同一条亮 或暗 条纹对应的薄膜的厚度 单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹 白光照射薄膜时形成彩色条纹 薄膜的两个表面 相等 解析由公式 x 知 光源到单缝的距离不影响条纹宽度 选项A错误 d减小时 x增大 选项B正确 l减小时 x减小 选项C错误 波长更长 x更大 选项D正确 自测1 多选 某同学用单色光进行双缝干涉实验 在屏上观察到如图2甲所示的条纹 仅改变一个实验条件后 观察到的条纹如图乙所示 他改变的实验条件可能是A 减小光源到单缝的距离B 减小双缝之间的距离C 减小双缝到光屏之间的距离D 换用波长更长的单色光源 答案 图2 解析 二 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 甚至比光的波长还小时 衍射现象才会明显 相差不多 2 衍射条纹的特点 1 单缝衍射和圆孔衍射图样的比较 明暗相间 明 暗相间 减小 逐渐变暗 同心圆环 2 泊松亮斑 圆盘衍射 当光照到 选填 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亮斑 在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环 不透明 三 光的偏振现象1 偏振 光波只沿 方向的振动 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 自然光通过偏振片后 就得到了偏振光 某个特定 横波 解析单色光照到狭缝上产生的衍射图样是明暗相间的直条纹 白光的衍射图样是彩色条纹 光照到不透明小圆盘上 在其阴影处出现亮点 是衍射现象 光的衍射现象只有明显与不明显之分 光照到较大圆孔上出现大光斑 大光斑的边缘模糊 正是光的衍射造成的 不能认为不存在光的衍射现象 故A C正确 自测2 多选 关于光的衍射现象 下面说法正确的是A 红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹B 白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹C 光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑 说明发生了衍射D 光照到较大圆孔上出现大光斑 说明光沿直线传播 不存在光的衍射 答案 解析 四 电磁振荡和电磁波1 LC振荡电路和图象 如图3所示 图3 3 麦克斯韦电磁场理论变化的磁场产生 变化的电场产生磁场 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 4 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 1 电磁波是横波 在空间传播 填 需要 或 不需要 介质 2 真空中电磁波的速度为m s 3 v f对电磁波 4 电磁波能产生反射 折射 和衍射等现象 电场 不需要 3 0 108 同样适用 干涉 5 发射电磁波的条件 1 要有足够高的 2 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 6 电磁波谱 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 递变规律 直线传播能力增强 衍射能力减弱 振荡频率 开放 无线电波 自测3 多选 关于电磁波及其应用 下列说法正确的是A 麦克斯韦首先通过实验证实了电磁波的存在B 电磁波是横波且能够发生干涉和衍射现象C 电磁波的接收要经过调谐和调制两个过程D 微波能使食物中的水分子的热运动加剧从而实现加热的目的 答案 解析麦克斯韦预言了电磁波的存在 赫兹首先通过实验证实了电磁波的存在 故A错误 电磁波的接收要经过调谐和解调两个过程 故C错误 解析 研透命题点 命题点一光的干涉现象 考向1杨氏双缝干涉1 亮 暗条纹的判断 1 单色光 形成明暗相间的条纹 中央为亮条纹 a 光的路程差 r r2 r1 k k 0 1 2 光屏上出现亮条纹 b 光的路程差 r r2 r1 2k 1 k 0 1 2 光屏上出现暗条纹 2 白光 光屏上出现彩色条纹 且中央亮条纹是白色 填写颜色 例1 多选 2017 浙江4月选考 16 图4中给出了 用双缝干涉测量光的波长 实验示意图 双缝S1和S2间距为0 80mm 双缝到屏的距离为0 80m 波长为500nm的单色平行光垂直入射到双缝S1和S2上 在屏上形成干涉条纹 中心轴线OO 上方第1条亮纹中心位置在P1处 第3条亮纹中心位置在P2处 现有1号 2号虫子分别从S1 S2出发以相同速度沿垂直屏方向飞行 1号虫子到达屏后 沿屏直线爬行到P1 2号虫子到达屏后 沿屏直线爬行到P2 假定两只虫子爬行速率均为10 3m s 正确的是A 1号虫子运动路程比2号短B 两只虫子运动的时间差为0 2sC 两只虫子运动的时间差为1 0sD 已知条件不够 两只虫子运动时间差无法计算 图4 答案 解析 答案 变式1 多选 2016 浙江10月选考 14 用a b两种不同波长的光 先后用同一装置做双缝干涉实验 得到两种干涉条纹 其中a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距 则A a光的波长大于b光的波长B a光的频率大于b光的频率C 在玻璃中 a光的速度等于b光的速度D 从玻璃射向空气发生全反射时 a光的临界角大于b光的临界角 解析 解析根据双缝干涉的条纹间距公式 x 可知 同一实验装置 条纹间距越大 说明波长越长 即频率越小 根据题意 a光的波长长 频率小 所以A正确 B错误 频率越小 介质对它的折射率越小 根据n 可知 在介质中的传播速度越大 即a光在介质中的传播速度要大 所以C错误 根据sinC 可知 介质的折射率越小 则全反射的临界角越大 所以a光的全反射临界角要大 选项D正确 答案 变式2 多选 如图5所示是杨氏双缝干涉实验示意图 其中S1 S2为双缝 D为光屏 实验中观察到屏上O点为中央亮条纹的中心 P1为第一级亮条纹的中心 若将双缝间的距离变小 其他条件不变 则A 屏上的干涉条纹的间距将变大B 屏上的O点可能出现暗条纹C 屏上P1位置仍然可能为亮条纹的中心D 屏上P1位置可能为暗条纹的中心 解析 图5 解析由 x 知 d变小 x变大 A正确 O点到S1 S2光程差仍然为零 仍为中央亮条纹 B错误 P1到双缝的光程差小于一个波长 不可能是亮条纹的中心 但可能为暗条纹的中心 故C错误 D正确 考向2薄膜干涉1 形成 如图6所示 竖直的肥皂薄膜 由于重力的作用 形成上薄下厚的楔形 光照射到薄膜上时 在膜的前表面AA 和后表面BB 分别反射回来 形成两列频率相同的光波 并且叠加 2 亮 暗条纹的判断 1 在P1 P2处 两个表面反射回来的两列光波的路程差 r等于波长的整数倍 即 r n n 1 2 3 薄膜上出现亮条纹 2 在Q处 两列反射回来的光波的路程差 r等于半波长的奇数倍 即 r 2n 1 n 0 1 2 3 薄膜上出现暗条纹 图6 答案 例2 多选 把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上 一端用薄片垫起 构成空气劈尖 让单色光从上方射入 如图7所示 这时可以看到明暗相间的条纹 下面关于条纹的说法中正确的是A 干涉条纹是光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B 干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C 将上玻璃板平行上移 条纹向着劈尖移动D 观察薄膜干涉条纹时 应在入射光的另一侧 解析 图7 解析根据薄膜干涉的产生原理 上述现象是由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成 当波峰与波峰 波谷与波谷相遇叠加时 振动加强 形成亮条纹 所以A项正确 B项错误 因相干光是反射光 故观察薄膜干涉时 应在入射光的同一侧 故D项错误 条纹的位置与空气膜的厚度是对应的 当上玻璃板平行上移时 同一厚度的空气膜向劈尖移动 故条纹向着劈尖移动 故C项正确 命题点二光的衍射和偏振现象 1 单缝衍射与双缝干涉的比较 2 自然光和偏振光的比较 例3 多选 如图8所示 a b c d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样 分析各图样的特点可以得出的正确结论是A a b是光的干涉图样B c d是光的干涉图样C 形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短D 形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长长 答案 图8 解析 解析干涉条纹是等距离的条纹 因此 a b图是干涉图样 c d图是衍射图样 故A项正确 B项错误 由公式 x 可知 条纹宽的入射光的波长长 所以a图样的光的波长比b图样的光的波长长 故C项错误 c图样的光的波长比d图样的光的波长长 故D项正确 答案 变式3 多选 2016 大田中学模拟 抽制高强度纤维细线可用激光监控其粗细 如图9所示 激光束越过细线时产生的条纹和它通过遮光板上同样宽度的窄缝规律相同 观察光束经过细线后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化 下列叙述中正确的是A 这里应用的是光的衍射现象B 这里应用的是光的干涉现象C 如果屏上条纹变宽 表明抽制的丝变粗D 如果屏上条纹变宽 表明抽制的丝变细 图9 答案 变式4 多选 在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样 如图所示的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是 解析 解析A是双缝干涉条纹 B是单色光的单缝衍射条纹 C是波的衍射现象 D是白光的单缝衍射图样 故选B D 答案 变式5 多选 如图10所示 电灯S发出的光先后经过偏振片A和B 人眼在P处迎着入射光方向 看不到光亮 则A 图中a光为偏振光B 图中b光为偏振光C 以SP为轴将B转过180 后 在P处将看到光亮D 以SP为轴将B转过90 后 在P处将看到光亮 解析 图10 解析自然光沿各个方向是均匀分布的 通过偏振片后 透射光是只沿着某一特定方向振动的光 从电灯直接发出的光为自然光 则A错 它通过偏振片A后 即变为偏振光 则B对 设通过A的光沿竖直方向振动 P点无光亮 则偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光 将B转过180 后 P处仍无光亮 C错 若将B转过90 则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片 则偏振光能通过B 即在P处有光亮 D对 命题点三电磁振荡和电磁波 1 麦克斯韦电磁场理论 2 对电磁波谱的 三点 说明 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 3 电磁波的能量随频率的增大而增大 解析手机既是电磁波的发射器 也是电磁波的接收器 选项A错误 选项B正确 考场上使用的手机信号屏蔽器是通过发射电磁波来干扰手机工作的 选项C错误 选项D正确 例4 多选 手机已经是现代人不可缺少的随身物品之一 它是借助电磁波来完成通信工作的 下列说法正确的是A 手机只是一个电磁波发射器 不是接收器B 手机既是一个电磁波发射器 又是电磁波接收器C 考场上使用的手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理D 考场上使用的手机信号屏蔽器是通过发射电磁波来干扰手机工作 答案 解析 解析变化的电场产生磁场有两层含义 均匀变化的电场产生恒定的磁场 非均匀变化的电场产生变化的磁场 均匀变化的磁场产生恒定的电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 故B D正确 A C错误 变式6 多选 关于电磁场的理论 下列说法中正确的是A 变化的电场周围产生的磁场一定是变化的B 变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的C 均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的D 振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场 答案 解析 变式7 多选 为了测量储罐中不导电液体的高度 将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中 电容器可通过开关S与线圈L或电源相连 如图11所示 当开关从a拨到b时 由L与C构成的电路中产生周期T 2 的振荡电流 当罐中的液面上升时A 电容器的电容减小B 电容器的电容增大C LC电路的振荡频率减小D LC电路的振荡频率增大 解析 答案 图11 解析电磁波在介质中的传播速度与介质有关 也与频率有关 在同一种介质中 频率越大 波速越小 声波的传播速度是由介质决定的 所以D错误 变式8 多选 2016 凤鸣中学模拟 电磁波与声波比较 下列说法中正确的是A 电磁波的传播不需要介质 声波的传播需要介质B 由空气进入水中时 电磁波速度变小 声波速度变大C 由空气进入水中时 电磁波波长变小 声波波长变大D 电磁波和声波在介质中的传播速度都是由介质决定的 与频率无关 解析 答案 课时作业 1 多选 下列属于光的干涉现象的是 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析图A属于单缝衍射 图B属于薄膜干涉 图C属于薄膜干涉 图D属于白光的色散 故选B C 2 多选 关于双缝干涉条纹 以下说法中正确的是A 用同一单色光做双缝干涉实验 能观察到明暗相间的单色条纹B 用同一单色光经双缝干涉后的亮条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍C 用同一单色光经双缝干涉后的亮条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数倍D 用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇数倍 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析用同一单色光做双缝干涉实验 能观察到明暗相间的单色条纹 故A正确 当两列光到达同一点上 若它们振动的相位相同 即同一单色光经双缝后到两缝的距离之差为该色光波长的整数倍时 该处的振动加强 是亮条纹 故B正确 C错误 当两列光到达同一点上 若它们振动的相位相反 即同一单色光经双缝后到两缝的距离之差为该色光半波长的奇数倍时 该处的振动减弱 是暗条纹 故D正确 3 多选 如图1所示 甲 乙为单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样 下列选项中说法正确的是A 甲为单缝衍射的图样B 乙为双缝干涉的图样C 甲为双缝干涉的图样D 乙为单缝衍射的图样 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 图1 解析干涉图样是等间距的 两图中乙为干涉图样 衍射图样是中间宽两边窄的 两图中甲为衍射图样 故应选A B 4 多选 在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中 下列说法正确的是A 缝越窄 衍射现象越明显B 缝越宽 衍射现象越明显C 照射光的波长越长 衍射现象越明显D 照射光的频率越高 衍射现象越明显 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 5 多选 双缝干涉实验装置如图2所示 绿光通过单缝S后 投射到具有双缝的挡板上 双缝S1和S2与单缝S的距离相等 光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹 屏上O点距双缝S1和S2的距离相等 P点是距O点最近的第一条亮条纹 如果将入射的单色光换成红光或蓝光 已知红光波长大于绿光波长 绿光波长大于蓝光波长 则下列说法正确的是A O点是红光的亮条纹B 红光的第一条亮条纹在P点的上方C O点不是蓝光的亮条纹D 蓝光的第一条亮条纹在P点的上方 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 图2 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析由于O点到双缝的路程差为零 所以为各种色光的亮条纹 A正确 C错误 P点由于是绿光的第一条亮条纹 红光的波长大于绿光的波长 红光的条纹间距大于绿光的条纹间距 蓝光的波长小于绿光的波长 蓝光的条纹间距小于绿光的条纹间距 因此B正确 D错误 6 多选 下面有关光的干涉现象的描述中 正确的是A 在光的双缝干涉实验中 将入射光由绿光改为紫光 则条纹间距变宽B 白光经肥皂膜前后表面反射后 反射光发生干涉形成彩色条纹C 在光的双缝干涉实验中 若缝S1射入绿光 S2射入紫光 则条纹是彩色的D 光的干涉现象说明光具有波动性 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析根据双缝干涉条纹的间距公式 x 紫光的波长比绿光短 所以条纹间距变窄 故A错误 白光是复色光 不同的色光波长不一样 当两列光的路程差等于半波长的偶数倍 出现亮条纹 当路程差是半波长的奇数倍 出现暗条纹 所以肥皂膜前后表面光反射在前表面叠加 形成彩色的干涉条纹 故B正确 干涉的条件是两列光频率相同 不同频率的光不能发生干涉 故C错误 光的干涉现象说明光具有波动性 故D正确 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 7 多选 甲 乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样 设相邻两个亮条纹的中心距离为 x 若 x甲 x乙 则下列说法正确的是A 甲光能发生偏振现象 而乙光不能B 真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C 甲光的频率一定大于乙光的频率D 在同一种均匀介质中甲光的传播速度大于乙光的传播速度 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析偏振现象是横波特有的现象 甲 乙都可以发生偏振现象 A错误 由 x甲 x乙 x 可知甲光的波长大于乙光的波长 B正确 光的频率与波长成反比 甲光的频率小于乙光的频率 C错误 甲光的频率小 对同一介质的折射率也小 光在其间传播的速度大 D正确 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 8 多选 用如图3所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象 图甲是点燃的酒精灯 在灯芯上撒些盐 图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈 将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转 关于观察到的现象 下列说法不正确的是A 当金属丝圈旋转30 时 干涉条纹同方向旋转30 B 当金属丝圈旋转45 时 干涉条纹同方向旋转90 C 当金属丝圈旋转60 时 干涉条纹同方向旋转30 D 干涉条纹保持原来状态不变 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 图3 解析在转动金属丝圈的过程中 由于两层薄膜的厚度不变 故反射光形成的光程差也不会发生变化 产生的干涉条纹仍保持原来的状态不变 故A B C错误 D正确 9 多选 如图4所示是一竖立的肥皂液薄膜的截面 一束单色平行光射向薄膜 在薄膜上产生干涉条纹 则下列说法正确的是A 干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B 观察干涉条纹时 应在入射光的同一侧 薄膜上的干涉条纹是水平的C 观察干涉条纹时 应在入射光的同一侧 薄膜上的干涉条纹是竖直的D 用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距比用黄光照射时小 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 图4 解析 解析薄膜干涉是由薄膜的前后表面反射回来的两列光波叠加所产生的干涉 选项A正确 眼睛只有在入射光的同一侧才能让反射光进入人眼而观察到干涉现象 由于肥皂液薄膜是上薄下厚 所以薄膜上的干涉条纹是水平的 选项B正确 选项C错误 绿光的波长比黄光的波长短 波长越长则其干涉条纹间距越大 选项D正确 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10 多选 世界很大 我们都想去看看 人们能够用眼睛去看世界 这与光密不可分 下列对光的描述中正确的是A 分别用红光和紫光照射同一双缝干涉实验装置 在光屏上得到紫光的条纹间距比红光的小B 当单缝的宽度大于光的波长时 不能发生衍射现象C 光的偏振现象说明光是横波D 光不能发生多普勒效应 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析分别用红光和紫光照射同一双缝干涉实验装置 由于红光的波长比紫光更长 结合 x 可知在光屏上得到紫光的条纹间距比红光的小 故A正确 衍射是波特有的现象 只有明显和不明显之分 故B错误 只有横波才能发生偏振现象 因此光的偏振现象说明光是横波 C正确 当波源和观察者相互靠近或远离 接收到波的频率都会发生变化 这种现象叫做多普勒效应 光是一种电磁波 同样也能发生多普勒效应 D错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 11 多选 奶粉中碳水化合物 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5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 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 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 图5 解析偏振光通过糖的水溶液后 若迎着射来的光线看 偏振方向会以传播方向为轴线 旋转一个角度 所以到达O处光的强度会明显减弱 故A正确 B错误 将偏振片B转动一个角度 使得O处光的强度最大 偏振片B转过的角度等于 故C正确 同理 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 故D正确 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 12 多选 随着网络技术的发展 WiFi无线网络 标识如图6所示 成为了一种时尚 WiFi实质是一种短程无线传输技术 能够在一定范围内支持互联网接入的无线电信号 下列关于WiFi的说法 正确的是A WiFi信号实质是一种电磁波B WiFi信号不可能在真空中传输C WiFi信号限于短程传输 是因为其波长太短D WiFi信号限于短程传输 是因为在传输过程中存在能量损失 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 图6 13 多选 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