高考物理一轮复习-第4讲-光的波动-电磁波-相对论

授课提示：对应学生用书第383页[A组基础巩固练]热点一光的干涉现象1．(2022·山东烟台模拟)在双缝干涉实验中，用波长为5×10－7m的黄光照射双缝。已知两缝间的间距为0.3mm，双缝到光屏的距离为1.2m，光屏上P点到双缝S1和S2的路程差为7.5×10－7m，则下列说法正确的是()A．P点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为2mmB．P点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为2mmC．P点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为4mmD．P点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为4mm解析：光屏上P点到双缝S1和S2的路程差为7.5×10－7m，黄光的波长为5×10－7m，则n＝eq\f(ΔS,\f(λ,2))＝3为奇数，在P点出现暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距Δx＝eq\f(l,d)λ＝eq\f(1.2,0.0003)×5×10－7m＝2×10－3m，B正确，A、C、D错误。答案：B2．(2022·浙江杭州二中月考)如图所示，把一平凸透镜置于一平板玻璃上方，如果用平行单色光垂直照射到平凸透镜上，顺着平行光入射的方向观测可看到透镜中央出现明暗相间的条纹，这种现象最早是牛顿发现的，因此称为牛顿环。以下说法正确的是()A．牛顿环是光的衍射现象B．牛顿环是明暗相间、半径均匀增大的同心圆条纹C．若在透镜AB面施加向下的微小压力，则可看到同心圆向外扩展D．若在C处不小心沾上了灰尘，明暗相间的同心圆条纹排列将比没有灰尘时疏解析：本题考查光的干涉规律的应用。空气薄层是由两个反射面形成的，两束光在圆弧面与平面反射形成，干涉条纹的间距不是均匀增加，而是随着空气薄层的厚度越向外增加得越快，所以干涉条纹不是疏密均匀的同心圆，故A、B错误；若在透镜AB面上施加向下的微小压力，满足产生这一亮条纹的厚度向外移，即亮环向远离圆心的方向平移，则可看到同心圆向外扩展，故C正确；若在C处不小心沾上了灰尘，空气薄层厚度并未发生改变，明暗相间的同心圆条纹排列不变，故D错误。答案：C热点二光的衍射和光的偏振现象3．(多选)光的偏振现象说明光是横波。下列现象中能反映光的偏振特性的是()A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹E．阳光在水面的反射光是自然光解析：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，选项A、B、C正确；看到彩色条纹是光的衍射现象，选项D错误；阳光在水面的反射光是偏振光，选项E错误。答案：ABC热点三实验：用双缝干涉测光的波长4．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D、透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图甲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)本实验的步骤有：①调节单缝与双缝的间距为5～10cm，并使单缝与双缝相互平行；②按合理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；③取下遮光筒右侧的元件，打开光源，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；④用米尺测出双缝到屏的距离；用测量头(读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离；⑤将测得的数据代入公式求出红光的波长。以上步骤合理的顺序是________。(只填步骤代号)(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示；同方向转动测量头，使分划板的中心刻线与第5条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。则图乙中手轮上的示数是________mm；图丙中手轮上的示数是________mm。(3)已知双缝到屏的距离为0.500m，使用的双缝间距为2.8×104m，由此可求得所测红光波长λ＝________m(结果保留三位有效数字)。解析：(1)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片单缝、双缝，所以步骤合理的顺序为③②①④⑤。(2)题图乙的固定刻度读数为1mm，可动刻度读数0.01×13.0mm＝0.130mm，则最终读数1.130mm。题图丙的固定刻度读数为5.5mm，可动刻度读数为0.01×38.0mm＝0.380mm，则最终读数为5.880mm。(3)相邻亮纹的间距Δx＝eq\f(5.880－1.130,4)mm＝1.1875mm根据Δx＝eq\f(l,d)λ得，λ＝eq\f(dΔx,l)＝eq\f(1.1875×10－3×2.8×10－4,0.500)m＝6.65×10－7m。答案：(1)③②①④⑤(2)1.1305.880(3)6.65×10－7热点四电磁波与相对论5．(多选)(2022·贵州毕节质检)下列说法正确的是()A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关B．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽E．在空气中传播的声波是横波解析：电磁波在真空中传播的速度是光速，和频率无关，A错误；电磁波可由电磁振荡产生，当波源停止振动，已经产生的电磁波会继续向前传播，不会消失，B错误；光由水中射入空气中进入人的眼睛，折射角比入射角大，因此人眼看见的是折射光线的反向延长线上的鱼的虚像，比鱼的实际深度浅，因此鱼的实际深度更深，C正确；由干涉条纹的间距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，波长越大，产生的条纹间距越宽，红光的波长大于蓝光的波长，因此红光的条纹宽度更宽，D正确；在空气中传播的声波是纵波，E错误。答案：CD6．(多选)下列说法正确的是()A．任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场B．机械波的传播需要介质，而电磁波可以在真空中传播C．红外体温计通过发射红外线照射人体来测体温D．振荡磁场在周围空间产生同频率的振荡电场E．在如图所示的振荡电路中，当M、N间电势差随电流的变化达到最大值时，磁场能刚好全部转化为电场能解析：变化的电场(或磁场)在周围空间产生磁场(或电场)；均匀变化的电场(或磁场)在周围空间产生恒定的磁场(或电场)；振荡电场(或磁场)在周围空间产生同频率的振荡磁场(或电场)，A错误，D正确。机械波的传播需要介质，但电磁波可以在真空中传播，B正确。红外体温计是通过接收红外线来测体温的，C错误。当M、N间电势差达到最大值时，即电容器带电荷量最多时，磁场能刚好全部转化为电场能，E正确。答案：BDE[B组综合提能练]7．(多选)(2022·江西宜春模拟)下列说法正确的是()A．肥皂泡呈现彩色是光的薄膜干涉现象B．在双缝干涉实验中，同等条件下用红光做实验比用紫光做实验得到的条纹间距更小C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面反射光的影响D．光的偏振现象说明光是横波E．X射线比无线电波更容易发生衍射现象解析：肥皂泡呈现彩色是光通过前面、后面反射回来的光发生干涉现象的结果，故A正确；在双缝干涉实验中，设条纹间距为Δx，双缝到光屏距离为l，波长为λ，则Δx＝eq\f(l,d)λ，红光比紫光波长长，所以同等条件下用红光做实验比用紫光做实验得到的条纹间距大，故B错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，反射光的振动方向和玻璃橱窗内的物品光的振动方向不同，所以在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面反射光的影响，故C正确；光的偏振现象说明光是横波，符合客观事实，故D正确；波长越长越容易发生衍射现象，而X射线比无线电波波长短，不容易发生衍射现象，故E错误。答案：ACD8．(多选)(2022·四川内江模拟)下列说法正确的是()A．狭义相对论认为，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关B．电视遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”中发出的X射线的波长要短C．分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距D．如图甲所示，a、b两束光以不同的入射角由玻璃射向真空，结果折射角相同，则在玻璃中a光的全反射临界角大于b光的全反射临界角E．如图乙所示，偏振片P的透振方向为竖直方向，沿与竖直方向成45°角振动的偏振光照射到偏振片P上，在P的另一侧能观察到透射光解析：狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系，故A正确；遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长要长，而频率却低，故B错误；根据双缝干涉条纹间距Δx＝eq\f(L,d)λ得，由于红光波长大于紫光波长，可知在同一实验装置上，红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距，故C正确；以不同的入射角从玻璃射向真空，a光入射角较小，折射角相同，所以根据折射定律可知：此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，在玻璃中，光的全反射临界角公式sinC＝eq\f(1,n)，a光的折射率大，则临界角小，故D错误；沿与竖直方向成45°角振动的光也能通过偏振片，在P的另一侧能观察到透射光，故E正确。答案：ACE9．如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1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涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A光在折射率n＝1.5的介质中波长为4×10－7m；(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)；(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象。解析：(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ1,λ2)得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m根据路程差Δr＝2.1×10－6m所以N1＝eq\f(Δr,λ1)＝eq\f(2.1×10－6m,6×10－7m)＝3.5由此可知，从S1和S2到P点的路程差Δr是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹。(2)根据临界角与折射率的关