2023版高考物理一轮总复习第十五章第2节光的波动性电磁波相对论课件

这是一份2023版高考物理一轮总复习第十五章第2节光的波动性电磁波相对论课件，共46页。PPT课件主要包含了光的干涉，其余为彩色条纹，白色亮，光的衍射，差不多，明暗相间，光的偏振，一切方向，偏振光的形成，偏振片等内容，欢迎下载使用。
1.定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现________条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象.2.条件：两束光的频率________、相位差恒定.3.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，
1.定义：光在传播的过程中遇到障碍物时，________直线传播绕到障碍物阴影里去的现象.2.发生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长________，甚至比光的波长还小时，衍射现象明显.
3.单缝衍射和圆孔衍射图样的比较.
1.自然光：包含着在垂直于传播方向上沿________振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同.2.偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着
某个________的方向振动的光.
(1)让自然光通过________形成偏振光.
(2)让自然光在两种介质的界面发生反射和________，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光.4.光的偏振现象说明光是一种________波.
1.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磁场.
2.电磁波：________由近及远地传播形成电磁波.电磁波是横波，在空间传播不需要依靠介质.真空中电磁波的速度为 3×108 m/s；电磁波的传播速度 v 等于波长λ和频率
f 的乘积，即 v＝________.
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.
2.质能方程(质能关系)：E＝________.
【基础自测】1.判断下列题目的正误.
(1)光的颜色取决于折射率.(
(2)只有频率相同的两列光波才能产生干涉.(
(3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色
)(4)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍
(5)自然光是偏振光.(
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
2.关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是(
A.用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B.用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C.用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现红色条纹D.照射单缝的单色光的波长越短，光屏上出现的条纹宽度越宽答案：B
3.目前，我国正在开展 5G 网络试点工作，即将全面进入 5G 时代.届时，将开启万物互联时代：车联网、物联网、智慧城市、无人机网络、自动驾驶技术等将一一变为现实.5G( 即第五代移动通信技术) 采用 3300 ～5000 MHz 频段，相比于现有的 4G(即第四代移动通信技术，1880～2635MHz 频段)技术而言，具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延.5G 信号与 4G 信号相比，下列说法正确的是
A.5G 信号在真空中的传播速度更快B.5G 信号是横波，4G 信号是纵波C.5G 信号粒子性更显著
D.5G 信号更容易发生明显衍射答案：C
4.(2021 年北京通州模拟)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图 15-2-1 甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，在屏上观察到如图乙所示的条纹.他改变
A.减小双缝之间的距离B.增大光源与双缝的距离C.减小双缝到光屏间的距离
D.换用频率更高的单色光源答案：A
热点 1 光的干涉[热点归纳]
1.明暗条纹的判断方法：(1)单色光.
①如图 15-2-2 所示，光源 S1、S2 发出的光到屏上 P 点的路程差 r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)时，光屏上出现明条纹.
(k＝0，1，2，…)时，
λ②光的路程差 r2－r1＝(2k＋1)2光屏上出现暗条纹.(2)白光：光屏上出现彩色条纹.(3)中央条纹为明条纹.
相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝ λ.
2.双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻明条纹或
纹，则下列说法错误的是( )
考向 1 对双缝干涉现象的理解【典题 1】(多选)一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色亮条纹外，两侧还有彩色条
A.各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同B.各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同C.各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同D.屏上呈现内紫外红的条纹
解析：白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹，紫光的条纹间距最小，因而最里面的是紫色条纹.
离之差为 2.1×10－6 m，今分别用A、B两种单色光在空气
(2)已知 B 光在某种介质中波长为 3.15×10－7 m，当B
考向 2 明暗条纹位置的确定【典题 2】如图 15-2-3 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
中做双缝干涉实验，问 P 点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知 A 光在折射率为 n＝1.5 的介质中波长为 4×
光从这种介质射向空气时，临界角为 37°(sin 37°＝0.6，cs 37°＝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.图 15-2-3
根据光程差Δx＝2.1×10－6 m
λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m
由此可知，从 S1 和 S2 到 P 点的路程差Δx 是A 光波长λ1 的 3.5 倍，所以 P 点为暗条纹.
由此可知，B 光在空气中波长λ3 为
可见，用 B 光作光源，P 点为亮条纹.(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹逐渐变窄变暗.
热点 2 薄膜干涉[热点归纳]
1.如图 15-2-4 所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作
用，形成上薄下厚的楔形.
2.光照射到薄膜上时，在膜的前表面 AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加.
3.原理分析：(1)单色光.①在 P1、P2 处，从两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr 等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1，2，3，…)，薄膜上出现明条纹.②在 Q 处，两列反射回来的光波的路程差Δr 等于半
薄膜上出现暗条纹.(2)白光：薄膜上出现水平彩色条纹.
4.薄膜干涉的应用：(1)检查精密零件的表面是否平整.如图 15-2-5 所示，将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片，使样板的标准平面与被检查平面间形成一个楔形空气薄层.单色光从上面照射，入射光在空气层的上表面 a 和下表面 b 反射出两列光波叠加，从反射光中看到干涉条纹，根据干涉条纹的形状来确定工件表面
若被检查平面平整，则干涉图样是等间距、明暗相间的平行直条纹.若某处凹下，则对应亮(暗)条纹提前出现，如图 15-2-6 甲所示；若某处凸起，则对应亮(暗)条纹延后出现，如图乙所示.
镁)，当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的 时，在薄膜
在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂上一层薄膜(如氟化
的两个面上的反射光的光程差恰好等于半个波长，因而相互抵消，达到减少反射光、增大透射光强度的目的.
【典题 3】(多选，2020 年浙江模拟)下列说法正确的
A.图甲牛顿环是由两玻璃表面间的空气薄膜的反射光
B.图甲中换表面曲率半径更大的凸透镜，中心暗纹半
C.图乙属于红光的干涉条纹
D.图丙肥皂泡上彩色条纹的成因与图甲相同
解析：牛顿环是由两玻璃表面间的空气薄膜上下表面的反射光干涉形成的，故 A 正确；表面曲率半径越大，中心暗纹半径变大，故 B 错误；图乙中由于亮条纹不是等宽等间距，不是干涉条纹，而属于红光的衍射条纹，故 C 错误；图丙、图甲都属于光的干涉现象，故 D 正确.
【迁移拓展】(2021 年福建龙岩模拟)如图 15-2­8 所示，把一矩形均匀薄玻璃板 ABCD 压在另一个矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的
A.条纹方向与 AB 边平行B.条纹间距不是均匀的，越靠近 BC边条纹间距越大C.减小薄片的厚度，条纹间距变小D.将红单色光换为蓝单色光照射，
解析：薄膜干涉的光程差Δs＝2d(d 为薄膜厚度)，厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与 BC 边平行，A 错误；因为两玻璃间形成的空气膜厚度均匀变化，因此条纹是等间距的，B 错误；减小薄片厚度，条纹间距将增大，C 错误；将红光换成蓝光照射，入射光波长减小，条纹间距将减小，D 正确.
热点 3 光的偏振[热点归纳]
自然光和偏振光的比较.
【典题 4】(2020 年山东东营质检)假设所有的汽车前窗玻璃和车灯玻璃均按同一要求设置，使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照
亮的物体.以下措施中可行的是(
A.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向也是竖直的C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上 45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上 45°D.前窗玻璃的透振方向是斜向右上 45°，车灯玻璃的透振方向也是斜向右上 45°
解析：首先，司机要能够看清楚自己车灯发出的经对面物体反射回来的光线，所以他自己车灯的偏振片的透振方向和前窗玻璃的透振方向一定要平行；其次，他不能看到对面车灯发出的强光，所以对面车灯玻璃的透振方向与他自己车窗玻璃的透振方向一定要垂直.满足上述要求的只有 D.
热点 4 光的衍射[热点归纳]光的衍射.
(1)干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和衍射现象越明显.在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别.
(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小得多时，光才可以看作是沿直线传播的.
(3)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环).
【典题 5】(2019 年江苏卷)将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的__________(填“折射”“干涉”或“衍射”).缝的宽度________(填“远大于”或“接近”)光的波长时，这种现象十分明显.
解析：将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的衍射产生的.当缝的宽度与光波波长接近时，衍射现象非常明显.答案：衍射 接近
热点 5 光的干涉、衍射的比较
【典题 6】(2019 年北京卷)利用图 15-2-9 甲所示的装置(图)观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图乙中 a和 b 两种图样.下列关于 P 处放置的光学元件说法正确的是
A.a 对应单缝，b 对应双缝B.a 对应双缝，b 对应单缝
C.都是单缝，a 对应的缝宽较大
D.都是双缝，a 对应的双缝间距较大
解析：依据干涉条纹在光屏上观察到的图案是间距相等的条纹图像，而衍射条纹中间的亮纹的宽度最大，向两边渐渐减小，因此 a 对应单缝，b 对应双缝，故 A 正确.
热点 6 电磁场和电磁波[热点归纳]
1.对麦克斯韦电磁场理论的理解.
(1)电磁波是横波.电磁波的电场、磁场、传播方向三者
两两垂直，如图 15-2-10 所示.
(2)电磁波与机械波不同，机械波在介质中传播的速度只与介质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关.
(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性.其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X 射线、γ射线等，穿透能力较强.(2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和 X 射线、X 射线和γ射线都有重叠，但它们产生的机理不同.
【典题 7】(2020 年山东模拟)测温是新冠肺炎疫情防控的重要环节.在公共场所常用如图 15-2-11 所示的测温枪为出入人员测温，测温枪是通过传感器接收红外线，得出感应温度数据，使用时只要将测温枪靠近皮肤表面，修正皮肤与实际体温的温差
便能准确显示体温，下列说法正确的是(
A.测温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒 图 15-2-11B.红外线是波长比紫外线长的电磁波