新教材适用2024版高考物理一轮总复习第13章光电磁波相对论第2讲光的波动性电磁波相对论课件

这是一份新教材适用2024版高考物理一轮总复习第13章光电磁波相对论第2讲光的波动性电磁波相对论课件，共55页。PPT课件主要包含了知识梳理·双基自测，核心考点·重点突破，年高考·1年模拟，明暗相间，相差不多，逐渐变暗，逐渐变窄，同心圆环，半径很小的小圆盘，特定方向等内容，欢迎下载使用。
第2讲　光的波动性　电磁波　相对论
1．产生条件两列光的______相同，振动方向______，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。
2．两种典型的干涉(1)杨氏双缝干涉①原理如图所示。②明、暗条纹的条件。
(Ⅰ)单色光：形成____________的条纹，中央为明条纹。a．光的路程差Δr＝r2－r1＝______(k＝0,1，2，…)，光屏上出现明条纹。b．光的路程差Δr＝r2－r1＝_____________(k＝0,1,2，…)，光屏上出现暗条纹。(Ⅱ)白光：光屏上出现______条纹，且中央亮条纹是______(填写颜色)。③相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝______。
(2)薄膜干涉①相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面______的两列光波。②图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的______相等。单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹。
1．发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长__________，甚至比光的波长______的时候，衍射现象才会明显。2．衍射条纹的特点：
(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较。
(2)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照射到不透明的________________________上时，在圆盘的阴影中心出现______(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。
1．偏振现象横波只沿某一____________振动，称为波的偏振现象。2．自然光若光源发出的光，包含着在垂直于光传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的______都相同，这种光叫自然光。
3．偏振光在垂直于光传播方向的平面上，只沿一个____________振动的光，叫偏振光。例如：自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。见示意图。
1．电磁波的产生(1)麦克斯韦电磁场理论变化的磁场产生______，变化的电场产生______。(2)电磁场变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场。
(3)电磁波电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波。①电磁波是横波，在空间传播_________介质；②真空中电磁波的速度为_____________ m/s；③v＝λf对电磁波____________。④电磁波能产生反射、折射、______和衍射等现象。
2．电磁波的发射和接收(1)发射电磁波的条件①要有足够高的____________。②电路必须______，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。(2)调制有______和调频两种方式，解调是调制的逆过程。
(3)电磁波谱①定义：按电磁波的波长从长到短分布是____________、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱；递变规律：直线传播能力增强，衍射能力减弱。②电磁波谱的特性、应用
3.狭义相对论(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)相对论的质速关系①物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v运动时的质 量m与静止时的质量m0之间有如下关系：m＝_________。②物体运动时的质量m总要______静止时的质量m0。4．相对论质能关系用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E＝______。
一、堵点疏通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稳定的干涉图样。( 　　)3．在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。( 　　)4．阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。( 　　)5．自然光是偏振光。( 　　)
6．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。( 　　)7．无线电波不能发生干涉和衍射现象。( 　　)8．波长不同的电磁波在本质上完全不同。( 　　)9．真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。( 　　)
二、对点激活1．(2023·江苏南通模拟预测)光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转换成水的内能。如图所示，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能 多的太阳能转换成热能，这种镀膜技术的物理 依据是( 　　)A．光的干涉 B.光的衍射C．光的直线传播 D.光的偏振
[解析]真空玻璃管上的镀膜是一层增透膜，利用了光的干涉的原理，故A正确，BCD错误。故选A。
2．(2023·上海嘉定模拟)利用图a所示的装置，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到图b中甲和乙两种图样。则( 　　)A．甲对应单缝，乙对应双缝B．甲对应双缝，乙对应单缝C．都是单缝，甲对应的缝宽较大D．都是双缝，甲的双缝间距较大
[解析]单缝衍射图样为中央亮纹最宽最亮，往两边变窄，双缝干涉图样是明暗相间的条纹，条纹间距相等，条纹宽度相等，结合图甲、乙可知，甲对应单缝，乙对应双缝，A正确，BCD错误。
3．(2023·广东高三开学考试)北京时间2022年5月12日晚9点，事件视界望远镜(EHT)合作组织正式发布了银河系中心黑洞人马座A·(SgrA·)的首张照片，如图所示。该照片利用了射电望远镜对电磁波的捕捉。下列关于波的说法正确的是( 　　)A．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波B．电磁波是纵波，不能发生偏振现象C．电磁波和机械波都依赖于介质才能传播D．电磁波在任何介质中传播的速度都相等
[解析]周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，故A正确；电磁波是横波，可以发生偏振现象，故B错误；电磁波的传播不依赖于介质，故C错误；电磁波在不同介质中传播的速度不相等，故D错误。
1．双缝干涉与单缝衍射的比较：
2.自然光和偏振光的比较：
特别提醒：(1)从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理，衍射条纹可以认为从单缝通过多列频率相同的光波在屏上叠加形成的干涉图样。(2)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，衍射现象说明只有在光的波长比障碍物小得多时才可看作沿直线传播。
(2021·山东卷)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄 膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是( 　　)
A B C D
〔变式训练〕1．(2023·重庆高三阶段检测)用单色红光通过不同形状的小孔，光屏上呈现出如图的图样，则小孔形状，判断正确的是( 　　)
A B C D
[解析]由图发现，横向的衍射现象比纵向的衍射现象更明显，根据发生明显衍射的条件可知，横向的小孔长度应该小于纵向的小孔长度。故选B。
2．(2023·辽宁模拟预测)随着科技的发展，夜视技术越来越成熟。一切物体都可以产生红外线，即使在漆黑的夜里“红外监控”“红外摄影”也能将目标观察得清清楚楚。为了使图像清晰，通常在红外摄像头的镜头表面镀一层膜，下列说法正确的是( 　　)A．镀膜的目的是尽可能让入射的红外线反射B．镀膜的目的是尽可能让入射的所有光均能透射C．镀膜的厚度应该是红外线在薄膜中波长的四分之一D．镀膜的厚度应该是红外线在薄膜中波长的二分之一
[解析]镀膜的目的是尽可能让红外线能够透射，而让红外线之外的光反射，从而使红外线图像更加清晰，故AB错误；当红外线在薄膜前、后表面的反射光恰好干涉减弱时，反射光最弱，透射光最强，根据干涉相消的规律可知，此时红外线在薄膜前、后表面反射光的光程差应为半波长的奇数倍，而为了尽可能增加光的透射程度，镀膜的厚度应该取最薄的值，即红外线在薄膜中波长的四分之一，故C正确，D错误。
3．(多选)(2023·山西太原高三阶段练习)下列关于光的说法正确的是( )A．图甲中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色条纹是光的折射现象B．图乙中，激光切割主要利用了激光的能量高的特性C．图丙中，DNA双螺旋结构的发现利用了衍射图样D．图丁中，戴特制的眼镜观看立体电影，是利用了光的干涉现象
[解析]太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，是由于肥皂膜上下表面反射回的光相遇发生干涉形成的，故是光的干涉现象，故A错误；激光切割是利用了激光的亮度高，能量的集中性，故B正确；DNA双螺旋结构的发现利用了光的衍射图样，故C正确；戴特制的眼镜观看立体电影，是利用了光的偏振现象，故D错误。
对电磁波谱的四点说明(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、明显衍射现象；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。
(3)不同的电磁波，产生的机理不同，无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；X射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。(4)电磁波的能量随频率的增大而增大。
(2023·山东省沂南高三阶段练习)如图所示是由线圈L和电容器C组成的最简单的LC振荡电路，先把电容器充满电，t＝0时如图甲所示，电容器中的电场强度最大，电容器开始放电，t＝0.02 s时如图乙所示，LC回路中线圈中的电流第一次达到最大值，则( 　　)A．此LC振荡电路的周期T＝0.04 sB．t＝0.05 s时，回路电流方向与图乙 中所示电流方向相同C．t＝0.06 s时，线圈中的磁场能最大D．t＝0.10 s时，电容器中的电场能最大
〔变式训练〕4．(多选)(2023·安徽高三专题练习)下列说法正确的是( )A．在均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场，在均匀变化的磁场周围一定产生均匀变化的电场B．电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体C．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线D．机械波和电磁波都可发生反射、折射、干涉和衍射现象
[解析]均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，故A错误；根据麦克斯韦理论，电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体，故B正确；在电磁波谱中，无线电波的波长最长，最容易发生衍射现象的是无线电波，故C错误；反射、折射、干涉和衍射是所有波的特性，机械波和电磁波它们都可发生反射、折射、干涉和衍射现象，故D正确。
1.(2022·浙江6月卷)关于双缝干涉实验，下列说法正确的是( 　　)A．用复色光投射就看不到条纹B．明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果C．把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹D．蓝光干涉条纹的间距比红光的大
2．(多选)(2022·山东卷)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是( )
A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D．照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
3．(2023·河北高三阶段检测)关于电磁波的发射和接收，下列说法中不正确的是( 　　)A．音频电流的频率比较低，不能直接用来发射电磁波B．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，电路必须是闭合的C．当接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有解调过程