2014届高考物理一轮复习课件(考纲解读+考点探究+高分技巧)：选修3-4 第4讲 光的波动性 电磁波 相对论.ppt

1、第4讲光的波动性电磁波相对论简介,【思维驱动】 如图12-4-1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(),光的干涉、衍射和偏振(考纲要求),图12-4-1,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,【知识存盘】 1光的干涉和衍射比较,续表,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1

2、2-4-2所示),如图12-4-2,3自然光和偏振光的比较表,1明、暗条纹的条件 (1)单色光(如图12-4-3所示),图12-4-3,【思维驱动】 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12-4-4所示的方法，让激光束通过自制的双缝,实验：用双缝干涉测光的波长,图12-4-4,(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

3、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”),【知识存盘】,测量头的构造及使用 如图12-4-5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,图12-4-5,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.,【思维驱动】 (2013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

4、调,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(考纲要求),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,【知识存盘】 1电磁振荡的规律 (1)产生原因：电容器的充、放电作用和线圈的自感作用 (2)实质：电场能与磁场能的相互转化 (3)具体表现：两组物理量的此消彼长，周期性变化，循环往复 电容器的电荷量q，电势差U，场强E，线圈的自感电动势E自,电

5、路中的电流i，线圈内的磁感应强度B. 分别如图12-4-6甲、乙. 放电过程：q减小、i增大 充电过程：q增大、i减小. 放电完毕：q=0、i最大 充电完毕：q最大、i=0.,图12-4-6,2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 3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,电场,磁场,4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，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是的(都等于光速) (3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播

6、，其速度是不同的，频率越高，波速越 (4)vf，f是电磁波的频率 5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),电磁波,介质,相同,小,开放,高频振荡,调制,(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 6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

7、过程，叫做检波是 的逆过程，也叫做,振幅,频率,相,等,最强,调谐,调谐,检波,调制,解调,7电磁波谱,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,【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 答案A,狭义相对论的基本假设(考纲要求) 时间和空间的相对性(考纲要求) 相对论的三个结论(考纲要求) 广义相对论(考纲要求),【知识存盘】

8、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,mc2,等价,变慢,考点一光的双缝干涉现象 【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12-4-7所示)： 下列说法哪一个是错误的_(填选项前的字母),图12-4-7,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

9、离a，求出相邻两条亮纹间距xa/(n1) 测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图12-4-8所示，其示数为_mm.,图12-4-8,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1.5 mm，可动刻度读数为47.00.01 mm，故测量结果为1.5 mm47.00.01 mm1.970 mm. 答案A1.970,【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

10、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,(2)如图12-4-9所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30107 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95107 m则在这里出现的应是_(填“明条纹”或暗条纹)现改用波长为6.30107 m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”),图12-4-9,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

11、、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,备课札记,考点二光的偏振和衍射 【典例2】 (2012江苏卷，12B)如图12-4-10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 () AA、B均不变BA、B均有变化 CA不变，B有变化 DA有变化，B不变,图12-4-10,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,【

12、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,借题发挥 1偏振光的产生方式 (1)

13、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,考点三电磁场和电磁波 【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

14、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,【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

15、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,借题发挥 电磁波的特点 1电磁波是横波 2波速公式vf对电磁波仍适用，电磁波在真空中的传播速度为c3108 m/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,备课札记,考点四狭义相对论的简单应用 【典例4】 如图12-4-11所示，强强乘坐速度为0.9 c(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) A0.

16、4c B0.5c C0.9c D1.0c,图12-4-11,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,【变式跟踪4】 设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则粒子运动时的质量等于其静止质量的k倍，粒子运动速度是光速的_倍,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真空中的光速与光源的运动和观察者的运动无关 3任何惯性系都是等价的，不存在特殊的绝对的惯性系，抽象地谈论时间长短和空间尺寸是毫无意义的虽然时空量度是相对的，但是，客观事物的存在、发生与发展的过程又是绝对的，不以观察者

17、所处的参考系的不同而改变相对性与绝对性是辩证统一的关系,备课札记,一、光的干涉、衍射和偏振 1光的偏振现象说明光是横波下列现象中不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,解析由光的偏振现象的知识可知A、B、C均反映了光的偏振特性，只有D选项是利用手指间的狭缝去观察光的衍射现象，故选D. 答案D,2(2

18、013成都一模)用如图12-4-12所示的 实验装置观察光的薄膜干涉现象图(a) 点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图(b) 是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈 将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是(),图12-4-12,A当金属丝圈旋转30时干涉条纹同方向旋转30 B当金属丝圈旋转45时干涉条纹同方向旋转90 C当金属丝圈旋转60时干涉条纹同方向旋转30 D干涉条纹保持原来状态不变 解析金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，A、B、C错误，D正确 答案D,3如图12-4-13所示，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图A是光的_(填“干涉”或“衍射”)图样由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径_(填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径,图12-4-13,解析A中出现明暗相间的条纹，B中出现圆形亮斑只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时，才能发生明显的衍射现象图A是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在107 m数量级上，所以图A对应的圆孔的孔径比图B所对应的圆孔的孔径小图