2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)学生用-第2讲 光的波动性　相对论

第2讲光的波动性相对论学习目标1.知道双缝干涉和薄膜干涉,知道形成明暗条纹的条件。2.知道光的衍射、偏振现象。3.知道相对论的两个基本假设和两个时空观的结论。考点一光的干涉现象1.光的干涉(1)定义:在两列光波叠加的区域,某些区域相互,出现亮条纹;某些区域相互,出现暗条纹,且区域和区域相互间隔的现象。

(2)产生条件:两束光的相同、振动方向,恒定。

2.双缝干涉(1)双缝干涉图样特点:单色光照射时,形成明暗相间的等间距的干涉条纹;白光照射时,中央为条纹,其余为等间距的条纹。

(2)相邻亮(暗)条纹中心间距:Δx=,其中l是双缝到屏的距离,d是双缝间的距离。

(3)单色光照射,产生亮、暗条纹的判断方法如图所示,光的路程差为Δr=r2-r1=nλ(n=0,±1,±2,…)时,光屏上P'处出现亮条纹;当Δr=r2-r1=(2n+1)λ2(n=0,±1,±2,…)时,光屏上P'处出现暗条纹3.薄膜干涉(1)原理:薄膜上不同位置厚度一般不同,入射光照在薄膜的不同位置,来自薄膜前后两个面的反射光的路程差不同,叠加后出现亮条纹或暗条纹。(2)应用:检测工件表面的平整度。①干涉条纹等间距,被检测平面平整,如图甲所示。②对应亮纹(或暗纹)提前出现,如图乙所示,说明某处凹陷。③对应条纹延后出现,如图丙所示,说明某处凸起。判断正误(1)频率不同的两列光波也能产生干涉现象,只是不稳定。()(2)用两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时,当两个狭缝到屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹。()(3)水面上的油膜呈现彩色条纹,是油膜表面反射光与入射光叠加的结果。()(4)干涉条纹是等间距的平行线时,说明薄膜厚度处处相等。()角度双缝干涉例1(2024·黑吉辽卷,4)某同学自制双缝干涉实验装置:在纸板上割出一条窄缝,于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝,将该纸板与墙面平行放置,如图所示。用绿色激光照射双缝,能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是()A.换用更粗的头发丝B.换用红色激光照射双缝C.增大纸板与墙面的距离D.减小光源与纸板的距离听课笔记

针对训练1(2023·江苏卷,6)用某种单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示,改变双缝间的距离后,干涉条纹如图乙所示,图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的()A.13倍 B.12倍 C.2倍角度薄膜干涉例2(2024·山东卷,4)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示,将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间,用单色平行光垂直照射平板玻璃,形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格,下列说法正确的是()A.滚珠b、c均合格B.滚珠b、c均不合格C.滚珠b合格,滚珠c不合格D.滚珠b不合格,滚珠c合格听课笔记

针对训练2(2025·八省联考内蒙古卷,2)增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图所示,入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片,反射光2和3在P处相干减弱,则2和3在P处的光振动图像可能为()考点二光的衍射和偏振现象相对论1.光的衍射(1)波长越,衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象,只是明显与不明显的区别。

(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况,只有在光的波长比障碍物得多时,光才可以看作是沿直线传播的。

2.单缝衍射与双缝干涉的比较

单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等,中央最

条纹宽度

条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮,两边变暗条纹清晰,亮度基本相同相同点干涉、衍射都是波特有的现象,属于波的;干涉、衍射都有明暗相间的条纹

3.光的偏振(1)自然光与偏振光的比较类别自然光(非偏振光)偏振光光的来源从普通光源发出的光自然光通过后的光

光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内,光沿任意方向振动,且沿各个方向振动的光的强度相同在于光的传播方向的平面内,光沿特定方向振动

(2)偏振光的应用:加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。4.相对论(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。

(2)相对论时空观的两个结论①时间延缓效应:如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ,地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt,那么两者之间的关系是Δt=。

②长度收缩效应:如果与杆相对静止的人测得杆长是l0,沿着杆的方向,以v相对杆运动的人测得杆长是l,那么两者之间的关系是l=。

判断正误(1)阳光下茂密的树林中,地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。()(2)泊松亮斑是光的衍射形成的。()(3)光遇到障碍物时都能产生衍射现象。()(4)自然光是偏振光。()例3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、紫例4(多选)光的偏振现象说明光是横波。下列现象能反映光的偏振特性及其应用的是()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图像更清晰D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹听课笔记

例5(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有()A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C.地球上的人观测到地球上的钟较快D.地球上的人观测到地球上的钟较慢听课笔记

考点三几何光学与物理光学的综合同种介质中不同单色光的相关物理量的变化红橙黄绿青蓝紫相关公式波长λ=c频率折射率n=1临界角传播速度v=c干涉条纹宽度Δx=ld例6(2023·重庆卷,5)某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹,发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气,发现a光的折射角比b光的大,则()A.在空气中传播时,a光的波长比b光的大B.在水中传播时,a光的速度比b光的大C.在水中传播时,a光的频率比b光的小D.由水射向空气时,a光的全反射临界角比b光的小听课笔记

例7(2025·江苏常州模拟)如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的复色光从空气射向AB边的中点D,入射方向与边AB的夹角为θ=30°,经三棱镜折射后分为a、b两束单色光,单色光a折射到BC边的中点E,单色光b折射到F点,则下列说法中正确的是()A.在棱镜中传播,a光的传播速度较大B.a光的频率大于b光的频率C.a、b光分别通过同一双缝干涉装置,a