重庆市万州区龙宝中学高考物理总复习 第4讲 光的波动性 电磁波 相对论简介课件.ppt

第4讲光的波动性电磁波相对论简介 抓住四个考点 备选视频展台 突破四个考向 随堂基础演练 1 光的干涉 衍射和偏振2 实验 用双缝干涉测光的波长3 变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场电磁波的产生 发射及接收 电磁波及其传播电磁波谱4 狭义相对论的基本假设质速关系 质能关系相对论质能关系式 1 光的双缝干涉现象2 光的偏振和衍射3 电磁场和电磁波4 狭义相对论的简单应用 机械振动机械波光电磁波相对论简介备选多媒体展台1 用砂摆显示简谐运动的图像2 单摆3 单摆振动过程中的机械能守恒4 面波的衍射5 多普勒效应6 惠更斯原理7 全反射现象的演示8 光的干涉 杨氏干涉实验9 光的双缝干涉条纹的形成10 光的单缝衍射11 电磁振荡12 电磁振荡的图像13 同时的相对性14 长度的相对性15 时间间隔的相对性 01抓住四个考点 思维驱动 如图是双缝干涉实验装置的示意图 s为单缝 s1 s2为双缝 p为光屏 用绿光从左边照射单缝s时 可在光屏p上观察到干涉条纹 下列说法正确的是 a 减小双缝间的距离 干涉条纹间的距离减小b 增大双缝到屏的距离 干涉条纹间的距离增大c 将绿光换为红光 干涉条纹间的距离减小d 将绿光换为紫光 干涉条纹间的距离增大 解析 显隐 01抓住四个考点 知识存盘 1 光的干涉和衍射比较 01抓住四个考点 2 薄膜干涉 1 相干光来自于薄膜的前 后表面 或上 下表面 反射回来的两列反射光 2 薄膜干涉的应用 增透膜 检查工件的平整度 如图所示 3 自然光和偏振光的比较表 振动情况相同 振动情况相反 01抓住四个考点 1 明 暗条纹的条件 1 单色光 如图所示 2 观察薄膜干涉条纹时 应该与光源处在薄膜的同一侧观察 思维驱动 01抓住四个考点 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 按图示的方法 让激光束通过自制的双缝 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 选填 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 选填 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 选填 大 或 小 越大 越大 小 01抓住四个考点 01抓住四个考点 知识存盘 01抓住四个考点 01抓住四个考点 测量头的构造及使用如图甲所示 测量头由分划板 目镜 手轮等构成 转动手轮 分划板会向左右移动 测量时 应使分划板中心刻度对齐条纹的中心 如图乙所示 记下此时手轮上的读数 注意事项 1 保证灯丝 单缝 双缝 测量头与遮光筒共轴 2 保持单缝和双缝平行 01抓住四个考点 思维驱动 2012 成都模拟 关于电磁波 下列说法正确的是 a 雷达是用x光来测定物体位置的设备b 电磁波是横波c 电磁波必须在介质中传播d 使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 解析由雷达的工作原理知 雷达是用微波来测定物体位置的设备 a错 电磁波在传播过程中电场强度和磁感应强度总是相互垂直 且与波的传播方向垂直 故电磁波是横波 b对 电磁波可以不依赖介质而传播 c错 使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制 d错 答案b 01抓住四个考点 知识存盘 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 1 电磁场在空间由近及远的传播 形成 2 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 3 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 4 v f f是电磁波的频率 电场 磁场 电磁波 越小 01抓住四个考点 4 电磁波的发射 1 发射条件 电路和 信号 所以要对传输信号进行 包括调幅和调频 2 调制方式 调幅 使高频电磁波的 随信号的强弱而变 调幅广播 am 一般使用中波和短波波段 调频 使高频电磁波的 随信号的强弱而变 调频广播 fm 和电视广播都采用调频的方法调制 5 无线电波的接收 1 当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率 时 激起的振荡电流 这就是电谐振现象 2 使接收电路产生电谐振的过程叫做 能够调谐的接收电路叫做 电路 3 从经过调制的高频振荡中 检 出调制信号的过程 叫做 检波是 的逆过程 也叫做 开放 高频振荡 调制 振幅 频率 调谐 调谐 检波 解调 相等 最强 调制 01抓住四个考点 6 电磁波谱 01抓住四个考点 电磁波与机械波的区别 1 电磁波可以在真空中传播 也可以在介质中传播 2 机械波的波速仅取决于介质 而电磁波的波速与介质及波的频率均有关系 3 机械波可以是横波也可以是纵波 电磁波只能是横波 01抓住四个考点 思维驱动 属于狭义相对论基本假设的是 在不同的惯性系中 a 真空中光速不变b 时间间隔具有相对性c 物体的质量不变d 物体的能量与质量成正比 知识存盘 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 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 相同 相同 01抓住四个考点 2 相对论的质速关系 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 增大 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 大于 mc2 本栏内容结束 典例1 2012 福建卷 19 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 实验装置如图所示 下列说法哪一个是错误的 填选项前的字母 a 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时 应放上单缝和双缝b 测量某条干涉亮纹位置时 应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐c 为了减少测量误差 可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a 求出相邻两条亮纹间距 x a n 1 测量某亮纹位置时 手轮上的示数如图所示 其示数为 mm 02突破四个考向 a 1 970 解析 在不放置单缝和双缝时才能根据光屏上光斑的形状来判定光束是否沿遮光筒的轴线传播 故a错误 因条纹宽度是指相邻亮纹中心或相邻暗纹中心之间的距离 故b正确 微小量累积法可有效减小测量中的偶然误差 故c正确 答案为a 手轮上固定刻度读数为1 5mm 可动刻度读数为47 0 0 01mm 故测量结果为1 5mm 47 0 0 01mm 1 970mm 答案 a 1 970 02突破四个考向 借题发挥 双缝干涉测波长的易错点 1 实验中没注意双缝和单缝是否平行而出错 2 对实验中光源 滤光片 单缝 双缝和光屏的中心在同一轴线上这一条件不注意而出错 变式跟踪1 2010 江苏高考 1 激光具有相干性好 平行度好 亮度高等特点 在科学技术和日常生活中应用广泛 下面关于激光的叙述正确的是 a 激光是纵波b 频率相同的激光在不同介质中的波长相同c 两束频率不同的激光能产生干涉现象d 利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离 02突破四个考向 2 如图所示 在杨氏双缝干涉实验中 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7 95 10 7m 则在这里出现的应是 填 明条纹 或暗条纹 现改用波长为6 30 10 7m的激光进行上述实验 保持其他条件不变 则屏上的条纹间距将 填 变宽 变窄或 不变 变宽 暗条纹 02突破四个考向 02突破四个考向 典例2 2012 江苏卷 12b 如图所示 白炽灯的右侧依次平行放置偏振片p和q a点位于p q之间 b点位于q右侧 旋转偏振片p a b两点光的强度变化情况是 a a b均不变b a b均有变化c a不变 b有变化d a有变化 b不变 解析白炽灯光包含各方向的光 且各个方向的光强度相等 所以旋转偏振片p时各方向透射光强度相同 故a点光的强度不变 白炽灯光经偏振片p后为偏振光 当q旋转时 只有与p的偏振方向一致时才有光透过q 因此b点的光强有变化 选项c正确 答案c 光的振动方向与偏振片的透振方向一致时 光才能顺利通过偏振片 1 偏振光的产生方式 1 通过两个共轴的偏振片观察自然光 第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光 叫起偏器 第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光 叫检偏器 2 自然光射到两种介质的界面上 如水面 玻璃等表面 形成的反射光和折射光均为偏振光 2 光波是横波光的干涉和衍射现象充分说明了光是波 但不能确定光波是横波还是纵波 光的偏振现象说明光波是横波 3 除了直接从光源发出的光外 日常生活中遇到的光大都是不同程度的偏振光 02突破四个考向 借题发挥 02突破四个考向 变式跟踪2 在单缝衍射实验中 下列说法正确的是 a 其他条件不变 将入射光由黄色换成绿色 衍射条纹间距变窄b 其他条件不变 使单缝宽度变小 衍射条纹间距变窄c 其他条件不变 换用波长较长的光照射 衍射条纹间距变宽d 其他条件不变 增大单缝到屏的距离 衍射条纹间距变宽 解析当单缝宽度一定时 波长越长 衍射现象越明显 条纹间距也越大 黄光波长大于绿光波长 所以条纹间距变窄 a c正确 当光的波长一定时 单缝宽度越小 衍射现象越明显 衍射条纹间距也会变宽 b错误 当光的波长一定 单缝宽度也一定时 增大单缝到屏的距离 衍射条纹间距也会变宽 d正确 答案acd 解析 显隐 02突破四个考向 典例3 2010 天津卷 1 下列关于电磁波的说法正确的是 a 均匀变化的磁场能够在空间产生电场b 电磁波在真空和介质中传播速度相同c 只要有电场和磁场 就能产生电磁波d 电磁波在同种介质中只能沿直线传播 解析变化的磁场就能产生电场 a正确 若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场 磁场仅均匀变化都不能产生电磁波 c错 光也是电磁波 在真空和介质中传播的速度不同 可判断b错 d选项中没强调是 均匀 介质 若介质密度不均匀会发生折射 故d错 答案a 解析 显隐 电磁波的特点1 电磁波是横波 2 波速公式v f对电磁波仍适用 电磁波在真空中的传播速度为c 3 108m s 在介质中传播速度比真空中的传播速度小 3 电磁波具有波的一切特征 能产生反射 折射 干涉 衍射等现象 4 电磁波是物质 具有能量 电磁波是传递能量的一种方式 02突破四个考向 借题发挥 02突破四个考向 变式跟踪3 关于电磁波 下列说法正确的是 a 雷达是用x光来测定物体位置的设备b 使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调c 用红外线照射时 大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光d 均匀变化的电场可以产生恒定的磁场 解析雷达是利用微波来定位的 a项错误 使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制 b项错误 钞票是利用紫外线的荧光作用 c项错误 均匀变化的电场可以产生恒定的磁场 d项正确 答案d 解析 显隐 02突破四个考向 典例4 如图所示 强强乘坐速度为0 9c c为光速 的宇宙飞船追赶正前方的壮壮 壮壮的飞行速度为0 5c 强强向壮壮发出一束光进行联络 则壮壮观测到该光束的传播速度为 填写选项前的字母 a 0 4cb 0 5cc 0 9cd 1 0c 解析根据光速不变原理可知 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 故d正确 答案d 解析 显隐 真空中的光速在不同的惯性参考系中都相同 02突破四个考向 借题发挥 对狭义相对论的两个假设的理解1 一切物理规律 包括力学 光学 电磁学等 的数学形式与参考系的选择无关 2