高考物理第13章振动波动光电磁波相对论第4节光波动性电磁波相对论教案

第4节光的颠簸性电磁波相对论一、光的干预、衍射及偏振1．光的干预定义：在两列光波叠加的地区，某些地区互相增强，出现亮条纹，某些地区互相减弱，出现暗条纹，且增强地区和减弱地区互相间隔的现象。条件：两束光的频次同样、相位差恒定。双缝干预图样特色：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干预条纹；白光照射时，中央为白色条纹，其他为彩色条纹。2．光的衍射发生显然衍射的条件：只有当阻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，衍射现象才会显然。3．光的偏振自然光：包括着在垂直于流传方向上沿全部方向振动的光，并且沿着各个方向振动的光波的强度都同样。偏振光：在垂直于光的流传方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。偏振光的形成①让自然光经过偏振片形成偏振光。②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光能够成为部分偏振光或完整偏振光。光的偏振现象说明光是一种横波。二、电磁场电磁波相对论1．电磁波的特色(1)电磁波是横波，电场强度E和磁感觉强度B的方向都与流传方向垂直。(2)电磁波流传时不需要任何介质，在真空中流传的速度最大，8c＝3×10m/s。电磁波自己是一种物质，它拥有能量。拥有波的特色，能产生反射、折射、衍射、干预等现象。2．相对论的简单知识狭义相对论的基本假定：①狭义相对性原理：在不一样的惯性参照系中，全部物理规律都是同样的。②光速不变原理：真空中的光速在不一样的惯性参照系中都是同样的。时间和空间的相对性：①时间间隔的相对性τt＝。21－c②长度的相对性2l＝l01－c。u′＋v相对论速度变换公式：u＝u′v。1＋c22(4)质能方程：E＝mc。1．思虑辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)只有频次同样的两列光波才能产生干预。(√)在双缝干预实验中，双缝的作用是使白光变为单色光。(×)阳光下茂盛的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。(×)(4)自然光是偏振光。(×)平均变化的磁场产生平均变化的电场向外流传便形成了电磁波。(×)在真空中流传的电磁波，当它的频次增添时，它的流传速度不变，波长变短。(√)光速不变原理指出光在真空中流传速度在不一样惯性参照系中都是同样的。(√)2．(多项选择)在五彩斑斓的大自然中，我们经常会见到一些彩色光的现象，以下现象中属于光的干预的是( )A．洒水车喷出的水珠在阳光照射下出现的彩色现象B．儿童儿吹出的肥皂泡在阳光照射下出现的彩色现象C．雨后天晴马路上油膜在阳光照射下出现的彩色现象D．用游标卡尺两丈量爪的狭缝察看日光灯的灯光出现的彩色现象BC[A属于光的色散现象；B、C属于光的薄膜干预现象；D属于光的单缝衍射现象。]3．以下说法正确的选项是( )A．“3D电影”的播放和观看利用了光的衍射B．色散现象表示白光是复色光C．泊松亮斑是光的干预现象D．增透膜的厚度应为入射光在增透膜中波长的12B[“3D电影”利用光的偏振现象，选项A错误；泊松亮斑是光的衍射现象，选项C错误；依据薄膜干预条件可知，选项D错误。]4．(多项选择)(2016·全国卷Ⅱ改编)对于电磁波，以下说法正确的选项是( )A．电磁波在真空中的流传速度与电磁波的频次没关B．周期性变化的电场和磁场能够互相激发，形成电磁波C．电磁波在真空中自由流传时，其流传方向与电场强度、磁感觉强度均垂直D．利用电磁波传达信号能够实现无线通讯，但电磁波不可以经过电缆、光缆传输ABC[电磁波在真空中的流传速度等于光速，与电磁波的频次没关，选项A正确；周期性变化的电场和磁场能够互相激发，形成电磁波，选项B正确；电磁波流传方向与电场强度、磁感觉强度均垂直，选项C正确；电磁波能够经过光缆传输，选项D错误。]5．在察看光的双缝干预现象的实验中：(1)将激光束照在如图乙所示的双缝上，在光屏上察看到的现象是图甲中的。甲乙换用空隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上察看到的条纹宽度将；保持双缝空隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上察看到的条纹宽度将(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)。[分析](1)双缝干预图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确。l(2)依据x＝dλ知，双缝间的距离d减小时，条纹间距变宽；当双缝到屏的距离l减小时，条纹间距变窄。[答案](1)A(2)变宽变窄光的干预、衍射及偏振[分考向训练]1．光的干预、衍射比较内容

干预在光叠加地区出现增强

衍射现象

光绕过阻碍物偏离直线流传的现象或减弱的现象两束光频次同样、相位

阻碍物或孔的尺寸与波长差不多或产生条件典型实验

差恒定杨氏双缝干预

更小单缝衍射

(圆孔衍射、圆盘衍射

)条纹条纹宽度相等

条纹宽度不等、中央最宽宽度图样

条纹不一样点

各相邻条纹间距相等

各相邻条纹间距不等特色

间距亮度

清楚条纹，亮度基真相中央条纹最亮，两边变暗状况

等干预、衍射都是波独有的现象；干预、衍射都有明暗相间的条同样点纹亮暗条纹的判断方法(1)如下图，光源S1、S2发生的光到屏上某点的行程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2)时，光屏上出现亮条纹。λ光的行程差r2－r1＝(2k＋1)2(k＝0,1,2)时，光屏上出现暗条纹。3．薄膜干预如下图，竖直的肥皂薄膜，因为重力的作用，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′分别反射出来，形成两列频次同样的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现亮纹；反相叠加，出现暗纹。条纹特色：①单色光：明暗相间的水平条纹；②白光：彩色水平条纹。4．自然光和偏振光的比较自然光

(非偏振光

)

偏振光光的根源

直接从光源发出的光

自然光经过起偏器后的光在垂直于光的流传方向的平面

在垂直于光的流传方向的平面光的振动方向内，光振动沿随意方向，且沿各

内，光振动沿特定方向个方向振动的光的强度同样光的干预现象1．(多项选择)(2017·全国卷Ⅱ改编)在双缝干预实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干预图样。若要增大干预图样中两相邻亮条纹的间距，可采用的方法是( )A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的地点挪动ACD[在双缝干预实验中相邻亮条纹的间距x＝lλ，所以要增大干预图样中两相邻d亮条纹的间距可减小双缝间的距离，增大屏幕与双缝的距离，换用波长更长或频次更小的光做光源。应选A、C、D。]2.如下图，在双缝干预实验中，S和S为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S121和S2距离之差为2.1×10－6m，今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干预实验，问P点是亮条纹仍是暗条纹？已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7m；已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这类介质射向空气时，临界角为37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。[分析](1)设A光在空气中波长为λ，在介质中波长为λ，12由ncλ1＝＝得vλ21＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m依据行程差x＝2.1×10－6m2.1×10－6m所以N1＝λ1＝6×10－7m＝3.5由此可知，从S1和S2到P点的行程差x是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹。1依据临界角与折射率的关系sinC＝n′得5n′＝sin37°＝3由此可知，B光在空气中波长λ3为3＝n′λ介＝53×3.15×10－7m＝5.25×10－7mx－6所以N2＝2.1×10mλ3＝5.25×10－7m＝4可见，用B光做光源，P点为亮条纹。[答案](1)暗条纹(2)亮条纹光的衍射3．(多项选择)对于光的衍射现象，下边说法正确的选项是( )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，说明光沿直线流传，不存在光的衍射AC[单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹，A正确；白光的衍射图样是彩色条纹，故B错误；光照到不透明圆盘上，在其暗影处出现亮点，是衍射现象，故C正确；光的衍射现象只有显然与不显然之分，D项中屏上大光斑的边沿模糊，正是光的衍射造成的，不可以以为不存在光的衍射现象，D错误。]4．(2019·日照模拟)光传感器可用来丈量光屏上的光强散布。如图甲所示为某同学利用单缝做的一个光学实验，图乙为该同学使用光传感器对该实验所收集到的光屏上的光强分布图象，则该同学所做的实验是光的

(

选填“干预”或“衍射”

)实验；依据图乙可以看

出

，光

屏上

中央

亮

条纹的

光

强散布特

点是

。甲

乙[分析]由图乙可知，条纹中间亮、两边窄，是衍射条纹；依据光的衍射原理，则光屏上中央亮条纹的光强散布特色是中间强两边弱。[答案]衍射中间强两边弱光的偏振5.(多项选择)如下图，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，看不到光明，则( )A．图中a光为自然光B．图中a光为偏振光C．图中b光为偏振光D．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光明AC[自然光沿各个方向发散是平均散布的，

经过偏振片后，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，

A对，B错；它经过

A偏振片后，即变为偏振光，则

C对；设经过

A的光沿竖直方向振动，

P点无光明，若

B偏振片只好经过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光明，D错。]电磁波相对论[依题组训练]1．(多项选择)对于电磁波谱，以下说法正确的选项是( )A．X射线对生命物质有较强的作用，过度的X射线辐射会惹起生物体的病变B．γ射线是波长最短的电磁波，它比

X射线的频次还要高C．紫外线比紫光更简单发生干预和衍射D．在电磁波谱中，最简单发生衍射现象的是γ射线AB[紫外线比紫光的波长短，更不简单发生干预和衍射，最简单发生衍射现象的是无线电波，选项D错误。]

选项

C错误；在电磁波谱中，2．(多项选择)对于机械波、电磁波和相对论的以下说法正确的选项是

(

)A．机械波和电磁波在介质中的流传速度仅由介质决定B．假定火车以靠近光速的速度经过站台，站台上的游客察看到车上的乘客变矮了C．简谐机械波流传时单位时间内经过介质中某点的完整波的个数就是这列波的频次D．用光导纤维束流传图象信息利用了光的全反射CD[机械波在介质中的流传速度由介质决定，与波的频次没关，电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频次均相关，

选项

A错误；火车以靠近光速的速度经过站台时，

站台上的游客察看到车上的乘客变瘦了，

而不是变矮，选项

B错误；简谐波的振动周期与流传周期同样，故单位时间内经过介质中某点的完整波的个数就是这列简谐波的频次，选项C正确；光导纤维束是用全反射来传输图象信息的，选项

D正确。]3．如下图，两艘飞船

A、B沿同向来线同向飞翔，相对地面