高考物理一轮复习 第十三章 光学 电磁波 33 光的波动性 电磁波课件.ppt

第33讲光的波动性电磁波 3 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 光的干涉 衍射与偏振1 光的干涉 1 干涉条件 两列光的相同 相位差恒定 振动方向一致 2 双缝干涉图样 明暗相间 间距的条纹 中央为条纹 频率 相等 亮 4 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 3 双缝干涉图样分析对于两个频率 相位和振动方向都相同的光源 光屏上出现亮条纹 或暗条纹 的条件 亮条纹 光的路程差 r r2 r1 暗条纹 光的路程差 r r2 r1 相邻的亮条纹 或暗条纹 的间距 k k 0 1 2 5 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 4 应用 双缝干涉测波长 薄膜干涉检查表面的平整程度 如果被检表面是平的 产生的干涉条纹就 如果干涉条纹发生 则表示被检测表面微有凸起或凹下 从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况 增透膜 在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜 一般用氟化镁 当薄膜的厚度适当时 光在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于波长 因而互相抵消 这就大大减小了光的反射损失 增强了透射光的强度 这种薄膜叫增透膜 平行 弯曲 半个 6 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 2 光的衍射 1 光的衍射现象是的现象 2 各种不同形状的障碍物都能使光发生 3 产生明显衍射的条件 3 光的偏振 1 自然光 在与光波传播方向垂直的平面内有沿方向振动强度都的光 如太阳 日光灯等普通光源发出的光 2 偏振光 在与光波传播方向垂直的平面内只有沿着 振动的光 如自然光经偏振片作用后的光 称为偏振光 只有 波才有偏振现象 3 获得偏振光的方法 让自然光通过 让自然光在介质表面入射 反射光和折射光都是偏振光 4 应用 利用偏振片摄影 观看立体电影 消除车灯眩光等 光离开直线路径而绕到障碍物阴影里 衍射 障碍物或孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小 各个 相同 某一个特定方向 横 偏振片 7 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 4 激光 1 激光是人工产生的相干光 是频率相同 相位差恒定 偏振方向一致的光 2 激光的平行度好 即激光的光束高度平行 这样激光的能量就不容易发散 激光在传播很远距离后仍能保持一定的强度 激光的亮度高 通过人工调制的激光可在瞬间集中能量发射在很小的区域内 可以有很大的能量和摧毁力 8 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 1 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 黑色部分表示亮条纹 在下面的4幅图中从左往右排列 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 b 9 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 解析 双缝干涉条纹是等间距的 而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽 最亮之外 两侧条纹亮度 宽度都逐渐减小 因此1 3为双缝干涉条纹 2 4为单缝衍射条纹 双缝干涉条纹的宽度 即相邻亮 暗条纹间距 红光波长比蓝光波长长 则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距 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 10 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 2 2017年4月浙江选考 多选 图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和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 下列说法正确的是 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 ab 11 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 解析 根据双缝干涉相邻亮纹间距公式得出相邻亮条纹间距为0 5mm 则得出p1p2在屏幕上的坐标分别为0 5mm 1 5mm 那么1号虫子从s1到p1的路程为800 9mm 2号虫子从s2到p2的路程为801 1mm 故a正确 已知路程差为0 2mm可以得出时间差为0 2s 故b正确 c d错误 12 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 1 衍射与干涉的比较 13 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 2 三种衍射图样的比较下图是光经狭缝 小孔 小圆屏产生的衍射图样的照片 由图可知 1 光经过不同形状的障碍物产生的衍射图样的形状是不同的 2 衍射条纹的间距不等 3 仔细比较乙图和丙图可以发现小孔衍射图样和小圆屏衍射图样的区别 小圆屏衍射图样的中央有个亮斑 泊松亮斑 小圆屏衍射图样中亮环或暗环的间距随着半径的增大而减小 而圆孔衍射图样中亮环或暗环的间距随半径的增大而增大 乙图背景是黑暗的 丙图背景是明亮的 14 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 3 并不是仅当光的振动方向与偏振片的透振方向平行时 光才会通过偏振片 当光的振动方向与偏振片的透振方向成某一夹角时 会有部分光通过 光的偏振说明光是横波 只有横波才有偏振现象 15 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 电磁振荡与电磁波1 电磁振荡 1 振荡电流 大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流 振荡电流的频率很高 是高频正弦式交变电流 2 振荡电路 能够产生振荡电流的电路叫振荡电路 lc回路是一种简单的振荡电路 3 lc电磁振荡规律 16 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 17 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 18 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 2 电磁场和电磁波 1 麦克斯韦电磁场理论的两个主要观点 2 电磁场 按照麦克斯韦的电磁场理论 变化的和总是相互联系的 形成一个不可分离的统一体 称为 3 变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播 就形成 电磁波是 选填 横波 或 纵波 电磁波的传播介质 在中也能传播 在真空中的波速c m s 变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场 电场磁场 电磁场 电磁波 横波 不需要 真空 3 0 108 19 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 3 电磁波谱按电磁波的或大小的顺序排列成谱 叫电磁波谱 按波长从长到短的顺序排列 依次是 红外线 紫外线 x射线 射线 波长频率 无线电波 可见光 20 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 21 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 4 电磁波的发射与调制在电磁波发射技术中 使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制 1 调幅 使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变叫调幅 2 调频 使高频电磁波的频率随信号的强弱而变叫调频 3 电磁波的发射示意图 如图所示 22 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 5 电磁波的接收 1 电谐振 当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时 接收电路中产生的振荡电流最强 这种现象叫作电谐振 2 调谐 使接收电路产生电谐振的过程叫调谐 能够调谐的接收电路叫作调谐电路 调谐的方法一般是改变电路中的l或c 3 解调 检波 使声音或图像信号从高频电流中还原出来 叫作解调 解调是调制的逆过程 调幅波的解调也叫检波 4 电磁波的接收 天线接收到的所有的电磁波 经调谐选择出所需要的电磁波 再经解调取出携带的信号 放大后再还原成声音或图像的过程 23 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 1 多选 lc振荡电路中 某时刻的磁场方向如图所示 则 a 若磁场正在减弱 则电容器正在充电 电流由b向ab 若磁场正在减弱 则电场能正在增大 电容器上极板带负电c 若磁场正在增强 则电场能正在减小 电容器上极板带正电d 若磁场正在增强 则电容器正在充电 电流方向由a向b 答案 解析 24 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 2 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 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 答案 解析 25 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 核心剖析归纳提升 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 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 2 电磁波与机械波的区别 26 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 用双缝干涉测量光的波长 同时练习使用测量头 1 实验装置图2 实验目的 1 观察双缝干涉现象 2 会利用双缝干涉测定光的波长 27 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 3 实验原理如图所示 光源发出的光 经过滤光片后变成 单色光通过单缝s 这时单缝s相当于一单色光源 光波同时到达双缝s1和s2 s1 s2双缝相当于两个步调完全一致的单色光源 通过s1 s2后的单色光在屏上相遇并叠加 当路程差p1s2 p1s1 2k k 0 1 2 时 在p1点叠加时得到条纹 当路程差p2s2 p2s1 2k 1 k 0 1 2 时 在p2点叠加时得到条纹 相邻两条明条纹间距为 x 与 及有关 其关系式为 只要测出l d x 根据这一关系就可求出光波的波长 单色光 相干 明 暗 入射光波长 双缝s1 s2间距d 双缝与屏的距离l 28 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 4 实验器材双缝干涉仪 刻度尺 测量头 5 实验步骤 1 实验装置 从左至右依次为光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 屏 让它们等高地固定在光具座上 2 取下滤光片和单缝 在光具座上只装上光源和遮光筒 不带双缝 调节光源亮度 使它发出的一束光能沿着把屏照亮 3 放好单缝和双缝 其间距约为5 10cm 要使缝互相平行 中心大致位于 这时在屏上就会看到白色的干涉条纹 4 在单缝与光源之间放上滤光片 观察单色光的干涉条纹 遮光筒的轴线 遮光筒的轴线上 29 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 30 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 6 注意事项 1 单缝与双缝相互平行 2 单缝 双缝的中心应位于遮光筒的轴线上 3 测n条亮纹之间的距离a时 分划板的中心刻线应在条纹的中心 31 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 1 实验原理与操作 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 a 32 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 2 本实验的步骤有 取下遮光筒左侧的元件 调节光源高度 使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮 按合理的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 用刻度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 答案 1 edb 2 放置单缝 双缝时 必须使缝平行单缝 双缝间的距离要适当 33 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 解析 1 滤光片e可以从白光中选出单色红光 单缝d是获取线光源 双缝b是获得相干光源 最后成像在毛玻璃屏a上 所以排列顺序为c e d b a 2 在操作步骤 时应注意的事项有放置单缝 双缝时 必须使缝平行 单缝 双缝间的距离要适当 要保证光源 滤光片 单缝 双缝和光屏的中心在同一轴线上 34 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 2 实验现象与测量 在观察光的干涉现象的实验中 将两片刀片合在一起 在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝 按如图所示的方法 让激光束通过自制的双缝 观察在光屏上出现的现象 35 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 1 保持缝到光屏的距离不变 换用不同间隙的双缝 双缝的间隙越小 屏上明暗相间的条纹间距 填 越大 或 越小 2 保持双缝的间隙不变 光屏到缝的距离越大 屏上明暗相间的条纹间距 填 越大 或 越小 3 在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下 用不同颜色的光做实验 发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时 填 大 或 小 4 在该实验中 若所用激光的波长为5 30 10 7m 屏上p点距双缝s1和s2的路程差为1 85 10 6m 则在这里出现的应是 填 亮条纹 或 暗条纹 答案 1 越大 2 越大 3 小 4 暗条纹 36 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 37 基础夯实精准归纳 题组突破强化提升 3 实验测量与数据处理 在用双缝干涉测量光的波长实验中 选用红色滤光片和间距为0 20mm的双缝 双缝与屏的距离为600m