2024年高考物理一轮复习第十五章第2节光的波动性电磁波相对论课件

这是一份2024年高考物理一轮复习第十五章第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，白色亮，光的衍射，差不多，明暗相间，逐渐变暗，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，其余为彩色条纹.
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
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.(
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)×
2.(2022 年北京卷)下列现象能说明光是横波的是(A.光的衍射现象B.光的折射现象C.光的偏振现象D.光的干涉现象解析：光的偏振现象能说明光是横波.答案：C
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，1880～2635 MHz 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
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.(2022 年广东开学考)一个春光明媚的周末上午，小华一家来到公园玩.小华发现吹出的肥皂泡有彩色花纹.下列关于彩色花纹
形成的原因，正确的是(A.光的偏振C.光的干涉
B.光的折射D.光的衍射
解析：光照射在肥皂泡上，在肥皂泡的内外两个表面分别发生反射，两列反射光在肥皂泡膜的外表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹.答案：C
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 15-2-1 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.
(2)白光：光屏上出现彩色条纹.(3)中央条纹为明条纹.
法错. . 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，两侧还有彩色条纹，则下列说
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
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.
(1)已知 A 光在折射率为 n＝1.5 的介质中波长为 4×10－7
(2)已知 B 光在某种介质中波长为 3.15×10－7
考向 2 明暗条纹位置的确定【典题 2】如图 15-2-2 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 距离之差为 2.1×
m，今分别用 A、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问
P 点是亮条纹还是暗条纹？
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
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 15-2-3 所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，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 等于半波长的奇
(2)白光：薄膜上出现水平彩色条纹.
(1)检查精密零件的表面是否平整.
如图 15-2-4 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的情况.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 15-2-5 甲所示；若某处凸起，则对应亮(暗)条纹延后出现，如图乙所示.
在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂上一层薄膜(如氟化镁)，当
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】(2022 年广东深圳模拟)如图 15-2-6 所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方垂直玻璃射入，从上
往下看凸透镜，明暗相间的条纹分布是(图 15-2-6
解析：凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的劈形空气薄膜，当单色光垂直射向平凸透镜时，从劈形空气薄膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉.同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状.并且可以观察到这些同心圆环分布是中间疏、边缘密，圆心在接触点.
【迁移拓展】(2021 年福建龙岩模拟)如图 15-2-7 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是(图 15-2-7A.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，则条纹间距变小
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
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】(2022 年广东广州模拟)如图 15-2-8 甲，让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样.现保持激光器到狭缝的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，下列关于本实验说法
乙图 15-2-8A.将会观察到乙图样B.光屏上条纹更宽C.移动后，条纹变得模糊D.该现象说明光具有波动性
解析：让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样是光的衍射图样，衍射条纹的中央亮条纹的宽度最大，将会观察到丙图样.当保持激光器到狭缝的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，光屏上条纹更窄，条纹变得清晰.光的衍射现象说明光具有波动性，D 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 15-2-9 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)如图 15-2-10 所示的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，
A.测温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒B.红外线是波长比紫外线长的电磁波C.红外线的穿透能力很强，接受红外线照射是会伤害身体的
D.红外线的频率大于 X 光的频率