第十八章 光学电磁波相对论 （共33张PPT）

1、1,第十八章 光学 电磁波 相对论,2,第十八章 光学 电磁波 相对论,3,考点49 光的折射和全反射,高考考法突破,考法1对折射和折射定律的考查,应试基础必备,考法2对全反射和光的色散的考查,4,考点49 光的折射和全反射,1.光的折射折射定律 光线从一种介质斜射到另一种介质，传播方向发生改变的现象，叫光的折射现象. 折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线、入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比,3.全反射 光照射到两种介质的界面上时，光线全部被反射回原介质的现象 发生全反射的条件： 光线由光密介质射向光疏介质； 入射角大于或等于临界角.,4棱镜和

2、光的色散 (1) 通过棱镜的光线折射后要向棱镜底边偏折；像的位置向棱镜顶角方向偏移 (2) 光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散,5,6,7,考法2对全反射和光的色散的考查 1对全反射现象的理解和应用 (1)全反射现象中，只发生反射现象，不发生折射现象 全反射只在光线由光密介质射向光疏介质时发生 发生全反射的临界点是折射角为90 (2) 发生全反射现象时光的能量的变化 光从光密介质射入光疏介质，入射角增大，反射光能量增强，折射光能量减弱 (3) 光导纤维：内芯和外套两层内芯折射率比外套大，内芯与外套界面发生全反射,2光的色散 (1) 单色光从一种介质进入另一种介质，频率不变

3、，波长改变，光速改变 (2) 色散的实质是由于各种色光在同一介质中传播的速率不同,8,9,10,11,考点50 光的干涉、衍射和偏振,高考考法突破,考法3光的干涉和衍射,应试基础必备,考法4光的偏振,12,考点50 光的干涉、衍射和偏振,1. 光的干涉 频率相同的两列光波相叠加，某些区域的光被加强，某些区域的光被减弱，光被加强和被减弱的区域互相间隔称为光的干涉 (1)双缝干涉：在用单色光做双缝干涉实验时，若双缝处两列光的振动情况完全相 同，则在光屏上距双缝的光程差为光波波长整数倍的地方出现亮条纹，光屏上距双缝 的光程差为光波半波长的奇数倍的地方光出现暗条纹 两狭缝间的距离d和狭缝与光屏间的距离

4、L不变，单色光产生的干涉条纹间距跟光的波长成正比 (2) 薄膜干涉：光照射到薄膜上时，薄膜的前后表面反射的两列光相叠加，也可发生干涉现象若入射光为单色光，可形成明暗相间的干涉条纹；若入射光为白光，可形成彩色的干涉条纹 在薄膜干涉中，同一级亮条纹(或暗条纹)出现在薄膜的厚度相同处，故此种干涉又常称为等厚干涉,13,2光的衍射 光绕过障碍物继续向前传播的现象叫作光的衍射 只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小或者跟光的波长差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象 3光的偏振 (1) 偏振：横波只沿某一特定的方向振动，称为波的偏振 (2) 自然光：在与光波传播方向垂直的平面内，光振动沿各个方向振动强度都相

5、同 (3) 偏振光：在与光波传播方向垂直的平面内，只有沿着某一个特定方向振动的光 (4) 光的偏振现象说明光是一种横波 (5) 偏振光的应用：照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等 4激光 (1) 激光的特点：相干性好、平行度好、亮度高 (2) 激光的应用：全息照相、医用激光刀、引起核聚变等,14,考法4光的干涉和衍射 1光的干涉与衍射的比较 (1)光的干涉是在光重叠区域出现加强或减弱的现象； 光的衍射是光绕过障碍物偏离直线传播的现象 (2)光的干涉产生条件是两束光频率相同、相位差恒定，即必须是相干 光源明显衍射现象产生条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多 (3)光的双缝干涉图样

6、是中央为明纹，两边等间距分布明暗相间的条纹光的单缝衍射图样是中央最宽、最亮的明纹，两边不等间距分布明暗相间的条纹 2薄膜干涉的形成 (1) 肥皂液薄膜干涉实验 将肥皂液薄膜竖直立放，并把液膜当成镜面从前面看火焰的反射后的虚像可观察到火焰反射虚像中近似水平的明暗相间的条纹 (2) 明暗相间条纹的来源 楔形薄膜前表面和后表面分别反射的两列波的叠加，两列波是同一光源发出的相干波，同一水平线上的薄膜厚度近似相同，所以干涉后能产生水平的明暗条纹 (3) 白光照射，薄膜某一厚度某一波长的光反射后增强，另一些波长减弱，出现彩色条纹,15,16,17,考法5光的偏振 1自然光与偏振光的比较 自然光是直接从光源

7、发出的光，偏振光是通过偏振器后的光 自然光在垂直于光的传播方向的平面内，光振动的方向沿各个方向，沿各个方向光振动的强度相同；偏振光在垂直于光的传播方向平面内，光振动的方向沿特定方向 2偏振光要点提示 偏振片只存在一个偏振方向，平行于该方向振动的光通过，其他振动方向的光被吸收,18,19,考点51 测定玻璃的折射率,应试基础必备,20,考点51 实验：测定玻璃的折射率,3实验步骤 把白纸用图钉钉在木板上 白纸上画一条直线aa作界面，画一条线段AO作入射光线，过O点画界面aa法线NN 长方形玻璃砖放在白纸上，它的一个长边跟aa对齐，画出玻璃砖的另一个长边bb 在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1和

8、P2 玻璃砖bb一侧竖直插上大头针P3，观察调整视线，使P3能同时挡住P1、P2的像 在玻璃砖bb一侧再竖直地插上大头针P4，使P4能挡住P3本身和P1、P2的像 记下P3和P4位置，移去玻璃砖和大头针，过P3和P4画直线OB与bb交于O点，连接O与O，OO是玻璃砖内折射光线的方向，入射角iAON，折射角rOON 用量角器量出入射角i和折射角r的度数,21,22,23,考点52 实验：用双缝干涉测光的波长,应试基础必备,24,25,考点52 实验：用双缝干涉测光的波长,3实验步骤 (1) 观察干涉条纹 将光源、遮光筒、光屏依次安放在光具座上 取下双缝，打开光源，调节光源高度，光束能沿着遮光筒的

9、轴线把屏照亮 放好单缝和双缝，单缝和双缝间距510 cm，缝相互平行，中心大致位于遮光筒轴线上，在屏上看到白光的双缝干涉图样 在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹,26,5. 注意事项 (1) 要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上 (2) 放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上 (3) 调节测量头时，使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下手轮上的读数，两次读数之差表示这两条纹间的距离 (4) 不要直接测x，测多个亮条纹间距计算得x平均值，可减小误差 6误差分析 (1) 双缝到屏的

10、距离L的测量存在误差 (2) 测条纹间距x带来的误差： 干涉条纹没有调整到最清晰的程度 误认为x为亮(暗)条纹的宽度 分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心 测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清,27,考点53 电磁波 相对论,高考考法突破,考法6考查电磁场理论和电磁波的性质,应试基础必备,考法7对LC振荡电路和电磁振荡过程的考查,考法8对电磁波谱及其应用的考查,考法9对相对论基本理论的考查,28,考点53 电磁波 相对论,1电磁场与电磁波 （1）变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场 （2）变化的电场和磁场由近及远向周围传播，形成电磁波，电磁波传递电磁

11、场能量 （3）电磁波的传播不需要介质，真空中以光速传播 （4）f是电磁波的频率，即为发射电磁波的LC振荡电路的频率，改变L或C可以改变电磁波的波长,2电磁场的发射与接收 （1）发射：开放电路和高频率信号，要对传输信号进行调制（调幅和调频） （2）调幅：振幅随信号的强弱而变化 ；调频：频率随信号的强弱而变化 （3）接收： 接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，即电谐振现象；使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐； 从经过调制的高频振荡电流中检出调制信号的过程叫作检波，也叫作解调 ,29,3电磁振荡,30,考法6考查电磁场理论和电磁波的性质,1麦克斯韦的电磁场理论,2电磁波的性质 (1) 电磁波是横波，电场和磁场的振荡方向都跟波的传播方向垂直. (2) 电磁波的传播不需要介质. (3) 电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射 (4) 电磁波在真空中传播速度 c3.0108 m/s,31,考法8 对电磁波谱及其应用的考查 1电磁波谱 波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线,考法9 对相对论