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1、第38讲光的波动性电磁波相对论时间:40分钟1.(多选)关于电磁波的作用,下列说法正确的是()A.用红外线热像仪检测发热病人,利用了物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同B.刑侦上用紫外线拍摄指纹照片,因为紫外线波长短,分辨率高C.红外遥感技术利用了红外线的显著热效应D.验钞机之所以利用紫外线验钞是因为紫外线具有荧光效应E.阴极射线是一种频率极高的电磁波2.(多选)下列说法中正确的是()A.观看3D电影复仇者联盟4时,所佩戴的眼镜利用了光的衍射知识B.电磁波和机械波都能传递能量和信息C.手机上网时用的Wifi信号属于无线电波D.红光由空气进入水中,波长变长,颜色不变E.分别用蓝光和黄光在
2、同一装置上做双缝干涉实验,用黄光时得到的干涉条纹间距更宽3.(多选)下列说法正确的是()A.水面波是一种机械波B.彩虹现象是光的全反射形成的C.摄影机镜头镀膜增透是应用了光的衍射原理D.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关E.肥皂液是无色的,吹出的肥皂泡却是彩色的,是由于光的干涉而形成的4.(多选)下列说法中不正确的是()A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的偏振现象B.在光导纤维束内传送图像是利用了光的色散现象C.遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长要长D.光学镜头上的增透膜是利用了光的干涉现象E.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用了光的衍射现象5.
3、(多选)下列说法中正确的是()A.泊松亮斑是光具有波动性的有力证据B.电磁波在各种介质中的传播速度相等C.光线经过强引力场附近时会发生弯曲D.在水中同一深处有红、黄、绿三个小球,岸上的人看到的是绿球最浅E.某波源振动的频率是1000 Hz,当观察者和波源相互靠近时,波源的频率变大6.(多选)以下说法正确的是()A.光的偏振现象说明光是一种纵波B.相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关C.麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光换成红光,则干涉条纹间距变宽E.波在介质中传播的频率由波源决定,与介质无关7.(多选)下列说法正确的是()A.电磁波在真空中的
4、传播速度与电磁波的频率无关B.两列波相遇时,在重叠的区域里,质点的位移等于两波单独传播时引起的位移的大小之和C.小明跑步离开小芳时,听到小芳喊她的声音比平时的音调低D.光的偏振现象说明光是纵波E.紫外线的波长比红外线的波长短8.(多选)下列说法正确的是()图K38-1A.狭义相对论认为,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,光速与光源、观察者间的相对运动无关B.电视遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”中发出的X射线的波长要短C.若分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,则红光相邻亮条纹的中心间距大于紫光相邻亮条纹的中心间距D.如图K38-1甲所示,a、b两束光以不同的入射角
5、由玻璃射向真空,结果折射角相同,则在玻璃中a光的全反射临界角大于b光的全反射临界角E.如图乙所示,偏振片P的透振方向为竖直方向,沿与竖直方向成45角振动的偏振光照射到偏振片P上,在P的另一侧能观察到透射光9.(多选)下列说法正确的是()A.全息照相主要是利用了光的干涉现象B.单反相机的增透膜利用了光的偏振现象C.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉D.障碍物的尺寸比光的波长大得多时,一定不会发生衍射现象E.人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的单缝衍射图样10.(多选)下列说法正确的是()A.机械波和电磁波都必须依赖于介质才能够传送信息和能量B.在同一介质中,波长越短的光,传播速
6、度越小C.在打磨精密光学平面时,可以利用干涉法检查平面的平整程度D.光的偏振现象可以说明光是横波E.狭义相对性原理指出,力学规律在任何参考系中都是相同的11.(多选)关于波的干涉、衍射等现象,下列说法正确的是()A.当波源与观测者互相靠近时,观测者接收到的波的频率比波源振动的频率高B.在杨氏双缝干涉实验中,用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距相等的条纹C.某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时,看到绿灯距水面最近D.照相机镜头前的增透膜、信号在光导纤维内的传播都是利用了光的全反射原理E.电磁波与声波由空气进入水中时,电磁波波长变短,声波波长变长12.(多选)中国的网络
7、建设开始迈向5G时代,5G即第五代移动通信技术,采用33005000 MHz频段,相比于现有的4G(即第四代移动通信技术,采用18802635 MHz频段)技术而言,具有更大的优势.5G信号与4G信号相比,下列说法不正确的是()A.5G信号比4G信号在真空中的传播速度快B.4G信号波动性更显著C.4G和5G信号都是纵波D.5G信号更容易发生明显衍射现象E.5G信号能量比4G信号能量更大13.(多选)有关光纤及光纤通信的说法正确的是()A.光纤由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的大B.光在光纤中传输利用了全反射的原理C.光纤通信是一种以光波为传输介质的通信方式,光波按其波长长短,依次可分为
8、红外线、可见光和紫外线,但红外线和紫外线属不可见光,它们都不可用来传输信息D.光波和无线电波同属电磁波,光波的频率比无线电波的频率低,波长比无线电波的波长长,在真空中传播的速度大小都为3.0108 m/sE.光纤通信的主要优点是容量大,此外还有衰减小、抗干扰性强等优点14.某同学用图K38-2甲所示的实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验,他用带有游标卡尺的测量头(如图乙所示)测量相邻两条亮条纹间的距离x.转动测量头的手轮,使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一亮条纹确定为第1条亮条纹)的中心,此时游标卡尺上的示数如图丙所示,再转动测量头的手轮,使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心,
9、此时游标卡尺上的示数如图丁所示,则图丁的示数x2=mm.如果实验所用双缝之间的距离d=0.20 mm,双缝到屏的距离L=60 cm.根据以上数据可得出光的波长=nm.(保留1位小数)图K38-215.如图K38-3所示,在“杨氏双缝干涉”实验中,激光的波长为5.3010-7 m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.9510-7 m,则在这里出现的应是(选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为6.3010-7 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(选填“变大”“变小”或“不变”).图K38-31.ABD解析 物体的温度越高,它辐射的红外线越强,波长越短,红外线热像仪利用
10、物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同检测发热病人,选项A正确;因为紫外线波长短,用紫外线拍摄指纹照片,分辨率高,选项B正确;红外遥感技术利用灵敏的红外线探测仪接收的物体发射的红外线探知物体的特征,选项C错误;紫外线具有荧光效应,可使钞票上的荧光物质发光,选项D正确;阴极射线实际是高速电子流,E错误.2.BCE解析 3D电影放映时,两台放映机发出的光是相互垂直的偏振光,观看电影时观众必须戴上特殊的眼镜才能获得最佳观赏效果,这种眼镜利用了光的偏振原理,选项A错误;电磁波和机械波都能传递能量和信息,选项B正确;手机上网时用的Wifi信号属于无线电波,选项C正确;红光由空气进入水中,频率不变,
11、则颜色不变,根据v=cn可知,波速变小,根据=vf可知,波长变短,选项D错误;分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验,黄光的波长较大,根据条纹间距公式x=Ld可知,黄光干涉条纹的间距较宽,选项E正确.3.ADE解析 水面波是一种机械波,选项A正确;彩虹现象是光的折射造成的光的色散现象,选项B错误;摄影机镜头镀膜增透是应用了光的干涉原理,选项C错误;电磁波在真空中的传播速度都相同,与电磁波的频率无关,选项D正确;肥皂液是无色的,吹出的肥皂泡却是彩色的,是由于光的干涉而形成的,选项E正确.4.ABE解析 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象,A错误;在光导纤维束内传送
12、图像是利用了光的全反射现象,B错误;根据电磁波谱知C正确;光学镜头上的增透膜是利用了光的干涉现象,D正确;用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用了光的折射现象,E错误.5.ACD解析 泊松亮斑是光的衍射形成的,说明光具有波动性,A正确;电磁波在不同介质中的传播速度不同,B错误;光线经过强引力场附近时会发生弯曲,C正确;视深h视=hn,折射率越大,则视深越浅,D正确;观察者与波源靠近时,观察者接收到的波的频率变大,但波源的频率不变,E错误.6.BDE解析 光的偏振现象说明光是一种横波,而不是纵波,A错误;根据相对论知B正确;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验证实了电磁波的存在,C错误;由x=L
13、d可知,由绿光换成红光时,波长变长,干涉条纹间距变宽,D正确;波的频率由波源决定,E正确.7.ACE解析 电磁波在真空中的传播速度为3108 m/s,与电磁波的频率无关,故A正确;两列波相遇时,在重叠的区域里,质点的位移等于两波单独传播时引起的位移的矢量之和,故B错误;根据多普勒效应可知,小明跑步离开小芳时,听到小芳喊她的声音比平时的音调低,故C正确;光的偏振现象是横波的特征,故D错误;紫外线的频率大于红外线的频率,根据f=c可知,紫外线的波长比红外线的波长短,故E正确.8.ACE解析 狭义相对论中的光速不变原理指出,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,故A正确;红外线的波长比X射线长
14、,故B错误;红光的波长大于紫光,若在同一个双缝干涉实验装置上做实验,则红光相邻亮条纹的中心间距大于紫光相邻亮条纹的中心间距,故C正确;由几何分析可知,a光束对应的折射率大,而全反射临界角的正弦值与折射率成反比,所以a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角,故D错误;由于偏振光在偏振片的透振方向有分量,所以会在另一侧观察到透射光,故E正确.9.ACE解析 全息照相主要是利用了一束光分成两束频率相同的光发生干涉进行成像的,选项A正确;增透膜利用了光的干涉原理,利用膜的前、后两个表面产生的反射光,发生干涉相消,来阻止反射增加透射,选项B错误;用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉,选项C正
15、确;障碍物的尺寸比光的波长大得多时,也会发生衍射现象,只是不明显而已,选项D错误;人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的单缝衍射图样,选项E正确.10.BCD解析 机械波是机械振动在介质中传播形成的,必须依赖于介质,没有介质则不能形成机械波,而电磁波传播的是电磁场,电磁场本身就是一种物质,不需要借助介质来传播,所以电磁波可以在真空中传播,故A错误;由公式f=v可知,光的波长越短,频率越高,则折射率越大,根据v=cn可知,传播速度越小,故B正确;在打磨精密光学平面时,可以利用干涉法检查平面的平整程度,故C正确;横波的振动方向和传播方向垂直,纵波的振动方向和传播方向在同一直线上,偏振现象是横波特
16、有的现象,故D正确;狭义相对性原理指出,力学规律在任何惯性参考系中都是相同的,故E错误.11.ACE解析 根据多普勒效应可知,当波源与观测者互相靠近时,观测者接收到的波的频率比波源振动的频率高,故A正确;用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,不能发生干涉现象,但会发生单缝衍射现象,屏上出现中间宽、两侧窄、间距越来越大的衍射条纹,故B错误;光折射成像时,视深h=Hn,水底同位置放置红、黄、绿三盏灯时,绿光的折射率最大,故绿灯视深最浅,故C正确;照相机镜头前的增透膜利用了光的干涉原理,信号在光导纤维中的传播利用了光的全反射原理,故D错误;电磁波由空气进入水中传播时,频率不变,波速变小,由公式v=f知,
17、电磁波的波长变短,而声波由空气进入水中传播时波速变大,频率不变,波长变长,故E正确.12.ACD解析 任何电磁波在真空中的传播速度均为光速,故传播速度相同,故A错误;4G信号频率较低,波动性更显著,故B正确;电磁波均为横波,故C错误;因5G信号的频率高,波长小,故4G信号更容易发生明显的衍射现象,故D错误;5G信号的频率更高,所以能量更大,故E正确.13.ABE解析 发生全反射的条件是光必须从光密介质射入光疏介质,即从折射率大的介质射入折射率小的介质,且入射角大于临界角,当内芯的折射率比外套的折射率大时,光在界面上才能发生全反射,选项A、B正确;只要是光波,就能够在光导纤维中传播,不管是可见光还是不可见光,都可以用来传输信息,选项C错误;光波的频率比无线电波的频率高,波长比无线电波的波长短,选项D错误;光纤通信的优点有容量大、衰减小、抗干扰性强等,选项E正确.14.8.95590.0解析 由游标卡尺的读数规则可得x2=8 mm+190.05 mm=8.95 mm.由x=Ld,x=x2-x15,x1=20.05 mm=0.10 mm,解得=590.0 nm.15.暗条纹变大解析 因为d=7.9510-75.3010-7=32,即P点距双缝S1、S2的路程差为半波长的奇数倍,所以会出现暗条纹.根据条纹间距公式x=ld知,当单色光的波长变长时,条纹间距将变大.