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1、第4讲 光的波动性电磁波相对论一、光的干涉频率相同1.条件：两列光的_相同，振动方向_，且具有恒定的相位差，就能产生干涉.2.干涉图样(1)杨氏双缝干涉：如图 13-4-1 所示.图 13-4-1单色光：等间距的_的条纹，中央为明条纹.当光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2r1_(k0,1,2)时，光屏上出现明条纹.当光的路程差r2r1_(k0,1,2)时，光屏上出现暗条纹.白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是_色.相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距离x_.明暗相间k白(2)薄膜干涉相干光：如图 13-4-2 所示，照射到透明薄膜上的光，从薄膜的前表面 AA和后表面 BB反射回来的两
2、列光波.图 13-4-2图样特点：单色光：照射薄膜时形成明暗相间的条纹.两列光波的路程差r 等于波长的整数倍，即r _(n 0,1,2,3)，薄膜上出现明条纹；路程差r 等于半波长的奇数倍，即r_(n0,1,2，3)，薄膜上出现暗条纹.白光：形成_色条纹.n(2n1)2彩二、光的衍射相差不多小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，才会发生明显的衍射现象.项目单缝衍射圆孔衍射单色光中央为_且_的条纹，两侧为_的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度_，宽度_中央是大且亮的圆形_，周围分布着_的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度_，宽度_；亮环或暗环间的距离随圆孔
3、半径的增大而_2.衍射条纹的特点(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较.亮斑明暗相间越弱越小减小亮宽明暗相间越弱越小项目单缝衍射圆孔衍射白光中央为亮且宽的_色条纹，两侧为亮度逐渐_、宽度_的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是_光，离中央最远的是_光中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的_色的同心圆环(续表)白变暗变小紫红彩(2)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到_(填“透明”或“不透明”)的半径很小的小圆盘上时，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).不透明亮斑三、光的偏振现象1.偏振某一特定光波只沿_的方向的振动.2.自然光太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上
4、沿_振动的光，而且沿各个方向振动的光波的_都相同，这种光叫做自然光.一切方向强度3.偏振光垂直横偏振片在_于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光.只有_波才有偏振现象.自然光通过_后，就得到了偏振光.四、电磁场、电磁波、电磁波谱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_.2.电磁场电场磁场电场磁场变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的_和_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(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波.(2)电磁波的传播不需要_，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是_的(
5、都等于光速).(3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是_的，频率越_，波速越_.v_，f 是电磁波的频率.介质相同不同高小f电磁波谱特性应用真空中波长/m频率/Hz递变规律无线电波波动性强，易发生衍射无线电技术10331011红外线热效应红外线遥感10310710111015可见光引起视觉照明、摄影1071015紫外线化学效应、荧光效应、能杀菌医用消毒、防伪10710910151017X 射线贯穿性强检查、医用透视108101110161019射线贯穿本领最强工业探伤、医用治疗10194.电磁波谱五、狭义相对论的基本假设质速关系、质能关系1.狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原
6、理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是_的.相同相同(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.相对论的质速关系增大大于(1)物体的质量随物体速度的增加而_，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：(2)物体运动时的质量总要_静止时的质量 m0.3.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：Emc2.【基础检测】1.(多选，2016 年吉林模拟)下列说法正确的是()A.光在介质中传播的速度仅由介质本身所决定B.雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的
7、C.杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小D.光的偏振特征说明光是横波E.水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故解析：光在介质中传播的速度由介质本身及光的频率共同决定，故 A 错误.油膜形成的彩色条纹，是油膜的前后表面反射光，进行光的叠加，形成的干涉条纹，故 B 正确.根据光的干涉纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距大，故 C 错误.光的偏振现象说明光是一种横波而不是纵波，故 D 正确.水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，即从光密介质射向光疏介质时，
8、一部分光在界面上发生了全反射，故E 正确.答案：BDE2.(多选)下列说法中正确的是()A.光的偏振现象说明光具有波动性，但并非所有的波都能发生偏振现象B.变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场C.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄D.某人在速度为 0.5c 的飞船上打开一光源，则这束光相对于地面的速度应为 1.5cE.火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁答案：ACE3.(多选)下列说法中正确的是()A.光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的B.红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在
9、玻璃砖中的传播速度小C.在机械波的传播过程中，介质质点的振动速度等于波的传播速度D.声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率E.根据麦克斯韦的电磁理论可知，变化的电场周围一定可以产生磁场参考系中都是相同的.故A正确；根据v ，且红光在玻璃砖解析：根据光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性中的折射率小，则有红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度大，故 B 错误；介质中质点振动的速度与波的传播速度是两回事，质点振动的速度是周期性变化，而波在同一均匀介质中传播时传播速度不变，故 C 错误；根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率
10、，故 D 正确；据麦克斯韦的电磁理论可知，变化的电场周围一定可产生磁场；故 E 正确.答案：ADE内容干涉衍射现象在光重叠区域出现加强或减弱的现象光绕过障碍物偏离直线传播的现象产生条件两束光频率相同、相位差恒定障碍物或孔的尺寸与波长差不多或更小典型实验杨氏双缝实验单缝衍射(圆孔衍射、不透明圆盘衍射)考点1光的干涉现象和衍射现象重点归纳光的干涉现象和衍射现象的比较内容干涉衍射图样特点不同点条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度不等，中央最宽条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等亮度情况清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹(续表)【
11、考点练透】1.(多选)下列说法正确的是()A.机械波、电磁波均能产生干涉、衍射现象B.泊松亮斑是光的干涉现象中的加强区C.全息照相的拍摄利用了光的干涉原理D.在光的双缝干涉实验中，条纹间距与缝的宽度成反比E.波速公式 vf 说明波速只与波长、频率有关，与介质无关解析：只要是波均能发生干涉与衍射，故 A 正确；泊松亮斑是光的衍射现象中的加强区，故 B 错误；全息照相的拍摄利条纹间距与缝的宽度成反比，故 D 正确；波速公式 vf，波速与波长、频率有关，而对于 cnv 可知，波速还与介质折射率有关，故 E 错误.答案：ACD2.(多选)以下说法正确的是()A.对于同一障碍物，波长越长的光波越容易绕过
12、去B.白光通过三棱镜后在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象C.红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉E.不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的答案：ADE考点2电磁场、电磁波和相对论重点归纳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、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 射线和射线都有重叠，但它们产生的机理不同.3.电磁波与机械波不同，机械波在介质中传播的速度只与介
13、质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关.【考点练透】3.(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是()A.X 射线对生命物质有较强的作用，过量的 X 射线辐射会引起生物体的病变B.射线是波长最短的电磁波，它比 X 射线的频率还要高C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D.在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是射线E.在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信答案：ABE4.(多选)下列说法正确的是()A.调制的主要作用是使高频振荡的振幅或频率随要传播的电信号而改变B.一种电磁波入射到半径为 1 m 的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱的可见光C.第一个用实验验证电磁波客观存在的科学家是赫兹D.波长越短的电磁波，反射性能越强E.有一 LC 振荡电路，能产生一定波长的电磁波，若要产生波长比原来短些的电磁波，可采用的措施为减小电容器极板间的距离答案：ACD