振动和波动光及光的本性

本专题主要包括振动和波动，光的折射及光的本性，在高考命题时往往一道题要考查多个概念或者多个规律，试题形式多以填空题和计算题形式，其知能信息主要体现在以下几点：(1)简谐运动的特点及图象(2)单摆的振动规律及周期公式(3)波的传播规律及图象,(4)波长、频率、波速间的关系，波的多解问题(5)波的干涉、衍射，多普勒效应(6)光的折射、折射定律、折射率与临界角的关系以及发生全反射的条件(7)棱镜的作用及光的色散的特点(8)发生光的干涉的条件及各种干涉、衍射现象的区别与联系(9)光的电磁波谱以及各种电磁波的特点及产生机理,一、简谐运动的特征1受力特征：回复力Fkx，回复力的大小始终与位移的大小成正比，方向总是与位移方向相反，指向平衡位置2运动特征：加速度akx/m，加速度的大小始终与位移的大小成正比，方向与位移方向相反，总指向平衡位置，简谐运动是一种变速运动,警示(1)振动的位移x是指由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段，是矢量(2)经过同一位置时，位移、回复力、加速度、速率、动能一定相同，但速度不一定相同，方向可能相反(3)做简谐运动的物体的振动是变速直线运动，在一个周期内，物体运动的路程是4A，半个周期内运动的路程是2A，但在四分之一周期内运动的路程不一定是A.,友情提示要灵活应用等效思想确定类似单摆模型的周期，如图四种情景：,友情提示(1)波的传播方向和波上质点的振动方向可以相互判断，常用的方法有质点带动法、微平移法、上下坡法等(2)每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向相同附：振动图象和波动图象的区别与联系,警示(1)加强区始终加强，减弱区始终减弱加强区的振幅AA1A2，减弱区的振幅A|A1A2|，若A1A2，则减弱处不振动(2)若两波源的振动情况相反，则加强区、减弱区的条件恰好相反,(3)薄膜干涉：相干光源的获得：膜的前(或上)表面和后(或下)表面分别反射出的光满足相干条件现象：单色光照射薄膜，出现明暗相间等距条纹；白色光照射薄膜，出现彩色条纹，中央为白条纹应用：a.检查某表面是否平整；b.增透膜：其厚度是入射光在薄膜中波长的1/4,2光的衍射(1)发生明显衍射的条件：当障碍物或小孔的尺寸跟光的波长差不多或比光的波长小(2)常见的几种衍射现象单缝衍射：单色光入射单缝时，出现明暗相间不等距条纹，中间亮条纹较宽、较亮，两边亮条纹较窄、较暗；白光入射单缝时，出现彩色条纹，中央为白条纹,圆孔衍射：光入射微小的圆孔时，出现明暗相间不等距的圆形条纹泊松亮斑：当光照到不透光的小圆板上时，在圆板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条纹),3光的偏振(1)自然光通过偏振片后成为偏振光光以特定的入射角射到两种介质界面上时，反射光和折射光都是偏振光(2)光的偏振现象表明光波为横波七、电磁场、电磁波1麦克斯韦电磁波理论(1)变化的磁(电)场，产生电(磁)场(2)均匀变化的磁(电)场，产生恒定的电(磁)场(3)周期性变化的磁(电)场，产生周期性变化的电(磁)场,2电磁波是横波E与B的方向彼此垂直，而且都跟波的传播方向垂直，因此电磁波是横波电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播电磁波在真空中的波速为c3.0108m/s.,(2011宁波八校联考)用沙摆可以粗略地描绘简谐运动图象如图所示，木板在水平面内以速度v做匀速直线运动，同时沙摆在竖直平面内做简谐运动，则沙摆中漏下的细沙在木板上形成振动图线现只给一把刻度尺，要求测出木板的速度(漏斗大小忽略不计)，则：,(1)需要直接测量的物理量有_和_(用文字和相应字母表示)(2)已知当地重力加速度为g，则测出的量表示木板速度的表达式为v_.,例2(2011重庆)介质中坐标原点O处的波源在t0时刻开始振动，产生的简谐波沿x轴正向传播，t0时刻传到L处，波形如图所示下列能描述x0处质点振动的图象是(),Aa处质点Bb处质点Cc处质点Dd处质点答案B解析由振动图象可知，经3/4个周期后，质点从平衡位置向下振动；由波动图象可知，经3/4个周期后，只有b、d两质点回到平衡位置，而d质点向上振动，故选项B正确.,例3(2011四川)如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t0时的波形图，当Q点在t0时的振动状态传到P点时，则(),A1cmx3cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动BQ处的质点此时的加速度沿y轴的正方向CQ处的质点此时正在波峰位置DQ处的质点此时运动到p处,答案B,(2011南昌模拟)如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t0时刻的波形图，虚线是这列波在t0.05s时刻的波形图已知该波的波速是80cm/s，则下列说法中正确的是(),A这列波有可能沿x轴正方向传播B这列波的波长是10cmCt0.05s时刻x6cm处的质点正在向下运动D这列波的周期一定是0.15s答案D,例4(2011课标全国)一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面AOB镀银(图中粗线)，O表示半圆截面的圆心一束光线在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射出已知光线在M点的入射角为30，MOA60，NOB30.求,(1)光线在M点的折射角；(2)透明物体的折射率解析(1)如图所示，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P和N三点共线设在M点处，光的入射角为i，折射角为r，OMQ，PNF.根据题意有30由几何关系得，PNOPQOr，于是r60且r,(2011山东)如图所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角AOB60.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB.,(1)求介质的折射率(2)折射光线中恰好射到M点的光线_(填“能”或“不能”)发生全反射,例5(2011北京)如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以(),A增大S1与S2的间距B减小双缝屏到光屏的距离C将绿光换为红光D将绿光换为紫光,答案C,(2011天津)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，乙光则不能发生B真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光答案BD,解析