2019年高考物理总复习(教科版)试题：光的波动性电磁波相对论含解析

光学电磁波相对论考点考纲要求专家解读1光的折射定律Ⅱ本章知识是高考考查的重点之一。

本章常考查的知识点有：光的折射定律的理解及应用、光的全反射现象及临界角的计算及光的干涉、衍射等。

2折射率Ⅰ3全反射、光导纤维Ⅰ4光的干涉、衍射和偏振现象Ⅰ5变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播Ⅰ6电磁波的产生、发射和接收Ⅰ7电磁波谱Ⅰ8狭义相对论的基本假设Ⅰ9质速关系、质能关系Ⅰ10相对论质能关系式Ⅰ11实验：测定玻璃的折射率实验：用双缝干涉测光的波长纵观近几年高考试题，预测2019年物理高考试题还会考：预计今年高考将对光的折射及全反反射等知识进行考查，望复习中加强知识的理解和题目的训练。

考向01 光的折射全反射1.讲高考（1）考纲要求理解折射率的概念，掌握光的折射定律；掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算．（2）命题规律分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图，可能出现计算题和作图题。

案例1．如图，是一直角三棱镜的横截面，，，一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出。

EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点。

不计多次反射。

（i）求出射光相对于D点的入射光的偏角；（ii）为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？【来源】2018年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国II卷）【答案】（1）δ=60° （2）①式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。

光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2=r2②式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角。

光线在AB面上发生折射，由折射定律有③式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。

由几何关系得i2=r2=60°，r1=i3=30°④F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ=（r1–i1）+（180°–i2–r2）+（r3–i3）⑤由①②③④⑤式得δ=60°⑥点睛：本题考查了几何光学，处理此类题的方法一般是正确画光路图利用几何关系求偏角，还要知道全发射的条件是什么。

第一部分名师综述综合分析近几年高考物理试题发现,试题在考查主干知识同时,注重考查基本概念和基本规律。

考纲要求（1）理解折射率概念,掌握光折射定律；掌握全反射条件,会进行有关简单计算．（2）理解光干涉现象,掌握双缝干涉中出现明暗条纹条件；理解光衍射现象,知道发生明显衍射条件；知道光偏振现象,了解偏振在日常生活中应用（3）知道电磁波是横波；了解电磁波产生、传播、发射和接收,熟记电磁波谱；了解狭义相对论基本假设和几个重要结论． 命题规律（1）分析几何光学中折射、全反射和临界角问题时,应注意与实际应用联系,作出正确光路图,可能出现计算题和作图题。

（2）光干涉、衍射和偏振部分,以考查基本概念及对规律简单理解为主,主要是以选择题和填空题为主（3）电磁波和相对论部分,以考查基本概念及对规律简单理解为主,主要是以选择题为主第二部分知识背一背(1)折射现象 ①折射定律：n =21sin sin θθ．②在光折射现象中,光路是可逆． ③折射率：定义式：21sin sin θθ=n ；计算公式：v cn =,因为v <c ,所以任何介质折射率都大于1。

④当光从真空(或空气)射入某种介质时,入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时,入射角小于折射角． （2）全反射现象①条件：（a ）光从光密介质射入光疏介质；（b ）入射角大于或等于临界角。

②现象：折射光完全消失,只剩下反射光．③临界角：折射角等于90°时入射角,用C 表示,nC 1sin = （3）光色散①光色散现象：含有多种颜色光被分解为单色光现象．②光谱：含有多种颜色光被分解后,各种色光按其波长有序排列． ③光色散现象说明：白光为复色光；同一介质对不同色光折射率不同,频率越大色光折射率越大；不同色光在同一介质中传播速度不同,波长越短,波速越慢． （4）光干涉①定义：两列频率相同、振动情况相同光波相叠加,某些区域出现振动加强,某些区域出现振动减弱,并且加强区域和减弱区域总是相互间隔现象叫光干涉现象。

第一部分名师综述 综合分析近几年的高考物理试题发现,试题在考查主干知识的同时,注重考查基本概念和基本规律。

考纲要求（1）理解折射率的概念,掌握光的折射定律；掌握全反射的条件,会进行有关简单的计算。

（2）理解光的干涉现象,掌握双缝干涉中出现明暗条纹的条件；理解光的衍射现象,知道发生明显衍射的条件；知道光的偏振现象,了解偏振在日常生活中的应用（3）知道电磁波是横波；了解电磁波的产生、传播、发射和接收,熟记电磁波谱；了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论。

命题规律（1）分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时,应注意与实际应用的联系,作出正确的光路图,可能出现计算题和作图题。

（2）光的干涉、衍射和偏振部分,以考查基本概念及对规律的简单理解为主,主要是以选择题和填空题为主（3）电磁波和相对论部分,以考查基本概念及对规律的简单理解为主,主要是以选择题为主第二部分知识背一背(1)折射现象 ①折射定律：n =21sin sin θθ。

②在光的折射现象中,光路是可逆的。

③折射率：定义式：21sin sin θθ=n ；计算公式：v c n =,因为v <c ,所以任何介质的折射率都大于1。

④当光从真空(或空气)射入某种介质时,入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时,入射角小于折射角。

（2）全反射现象①条件：（a ）光从光密介质射入光疏介质；（b ）入射角大于或等于临界角。

②现象：折射光完全消失,只剩下反射光。

③临界角：折射角等于90°时的入射角,用C 表示,nC 1sin =（3）光的色散①光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。

②光谱：含有多种颜色的光被分解后,各种色光按其波长的有序排列。

③光的色散现象说明：白光为复色光；同一介质对不同色光的折射率不同,频率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介质中的传播速度不同,波长越短,波速越慢。

（4）光的干涉①定义：两列频率相同、振动情况相同的光波相叠加,某些区域出现振动加强,某些区域出现振动减弱,并且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象。

第4讲 光的波动性 电磁波 相对论知识一 光的干涉1．条件两列光的频率相同，相位和振动情况都完全相同的光相遇． 2．典型的干涉实验 (1)双缝干涉①产生明暗条纹的条件：双缝处光振动情况完全相同，光屏上某点与两个狭缝的路程差是光波波长的整数倍(即半波长的偶数倍)处出现亮条纹，与两个狭缝的路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹．②条纹的特点：相邻亮条纹(或暗条纹)的间距相等，且Δx ＝ldλ，其中λ为波长，d 为双缝间距，l 为缝到屏的距离．实验装置不变的条件下，红光干涉条纹的间距最大，紫光的干涉条纹间距最小；若换用白光，在屏上得到彩色条纹、且中央为白色．(2)薄膜干涉①薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂膜)前后两表面的反射光波相遇而形成的干涉． ②图样特点：同一条亮(或暗)条纹对应薄膜厚度相等．单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成水平状的明暗相间的条纹，白光入射时形成彩色条纹．知识二 光的衍射和光的偏振1．光发生明显衍射的条件当障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显． 2．衍射条纹的特点单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；白光的衍射图样为中间宽且亮的白色条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹．3．自然光和偏振光 (1)自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光．如由太阳、电灯等普通光源发出的光．(2)偏振光在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的光．如自然光经偏振片作用后的光．知识三 电磁波的特点和狭义相对论1．电磁波的特点(1)电磁波是横波，电场强度E 和磁感应强度B 的方向都与传播方向垂直．(2)电磁波传播时不需要任何介质，在真空中传播的速度最大，c ＝3×108m/s. (3)电磁波本身是一种物质，它具有能量．(4)具有波的特征，能产生反射、折射、衍射、干涉等现象． 2．相对论的简单知识 (1)狭义相对论的基本假设①狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的． 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相同的． (2)时间和空间的相对性①时间间隔的相对性：Δt ＝Δτ1－v c2.②长度的相对性：l ＝l 01－v c 2. (3)相对论速度变换公式：u ＝u′＋v1＋u′v c2.(4)相对论质量：m ＝m 01－v c2.(5)质能方程：E ＝mc 2.(1)机械波的传播需要介质，而电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播．(2)机械波在液体和固体中的速度比空气中大，而电磁波在液体和固体中的传播速度比空气中的小．考点一 光的干涉条纹的形成分析一、杨氏双缝干涉1．原理如图12－4－1所示．图12－4－12．明、暗条纹的条件 (1)单色光①光的路程差r 2－r 1＝k λ(k ＝0,1,2…)，光屏上出现明条纹．②光的路程差r 2－r 1＝(2k ＋1)λ2(k ＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．(2)白光：光屏上出现彩色条纹．3．条纹间距公式：Δx ＝ldλ.二、薄膜干涉1．薄膜特点：如图12－4－2所示，由于重力作用，皂膜上薄下厚．图12－4－22．相干光线：薄膜前表面AA′和后表面BB′的反射光线叠加．3．亮纹条件：在P 1、P 2处，薄膜厚度的2倍为前后表面反射光的光程差，当光程差等于波长整数倍时，形成亮条纹．4．暗纹条件：在Q 处，光程差等于半波长的奇数倍时，形成暗条纹．(多选)(2018·大纲版全国高考)在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光．为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有( )A ．改用红光作为入射光B ．改用蓝光作为入射光C ．增大双缝到屏的距离D ．增大双缝之间的距离【解析】 根据Δx ＝Ldλ，要增大条纹间距Δx ，将L 、λ增大或将d 减小均可以，红光比黄光波长大，故A 选项正确；而蓝光比黄光波长小，故B 选项错误；增大双缝到屏的距离L ，则Δx 增大，故C 选项正确；增大双缝间距d ，则Δx 变小，故D 选项错误．【答案】 AC考点二 单缝衍射与双缝干涉的比较一、不同点1．条纹宽度：单缝衍射条纹宽度不等，中央最宽．双缝干涉条纹宽度相等． 2．条纹间距：单缝衍射各相邻条纹间距不等．双缝干涉各相邻条纹等间距．3．亮度情况：单缝衍射中央条纹最亮，两边变暗．双缝干涉条纹清晰，亮度基本相等 二、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——————[1个示范例]——————(2018·大纲版全国卷)下列现象中，属于光的衍射的是( ) A ．雨后天空出现彩虹B ．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C ．海市蜃楼现象D ．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹【解析】 出现彩虹是大气对光的散射造成的；海市蜃楼是光的折射与全反射现象造成的；肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉的结果；通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象，选项B 正确．【答案】 B——————[1个预测例]——————如图12－4－3所示，a 、b 、c 、d 四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )图12－4－3A ．a 、b 是光的干涉图样B ．c 、d 是光的干涉图样C ．形成a 图样的光的波长比形成b 图样光的波长短D ．形成c 图样的光的波长比形成d 图样光的波长短【解析】 干涉条纹是等距离的条纹，因此，a 、b 图是干涉图样，c 、d 图是衍射图样，故A 项正确，B 项错误；由公式Δx ＝Ldλ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以a 图样的光的波长比b 图样的光的波长长，故C项错误；c 图样的光的波长比d 图样的光的波长长，故D 项错误．【答案】 A考点三 实验：用双缝干涉测光的波长一、实验装置(如图12－4－4所示)图12－4－4二、实验方法1．根据公式Δx ＝l d λ得λ＝dlΔx.2．用刻度尺测出双缝到光屏的距离l ，用测量头调节清晰的干涉条纹，测出n 个亮纹间的距离a ，则Δx ＝a n －1.双缝间距d 是已知的，这样就可以计算出波长λ. 三、实验步骤1．将光源、单缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上； 2．接好光源，打开开关，使灯丝正常发光；3．调节各器材的高度，使光源灯丝发出的一束光，能沿轴线到达光屏；4．安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5 cm ～10 cm ，观察白光的干涉条纹；5．在单缝和双缝间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹，安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹； 6．使分划板中心刻线对齐某明(或暗)条纹的中央，记下手轮上的读数a 1，转动手轮使分划板中心刻线移动，记下干涉条纹的条数n 和移动后手轮的读数a 2，a 1与a 2的差即为n 条亮纹的间距；7．用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d 是已知的)； 8．重复测量、计算，求平均值作为波长的测量结果； 9．换用不同的滤光片，重复实验． 四、注意事项1．实验时应调整光源、单缝、双缝和光屏、测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨平行．若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小，不清晰，不便于观察和测量．2．分划板上的刻线应与干涉条纹的亮(暗)线平行，否则会增大测量的误差．3．双缝、测量头安装到遮光筒上时要装到底，使各部件的定位面紧密吻合，否则会影响测量结果．4．双缝干涉演示仪的测量头有两种，一种相当于螺旋测微器，一种相当于游标卡尺，具体应用时要加以区别．5．测量双缝至屏的距离l ，要多次测量取平均值，同时要固定好双缝及屏，切勿松动．(2018·福建高考)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图12－4－5)：图12－4－5(1)下列说法哪一个是错误的________．(填选项前的字母)A ．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B ．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C ．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n 条亮纹间的距离a ，求出相邻两条亮纹间距Δx ＝an －1(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图12－4－6，其示数为________mm.图12－4－6【解析】 (1)放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故A 项错误． (2)按读数规则，读出示数为：1.5 mm ＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm. 【答案】 (1)A (2)1.970 mm1．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是( ) A ．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同 B ．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同 C ．各色光的强度不同，造成条纹的间距不同 D ．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同【解析】 各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹．A正确．【答案】 A2．汽车行驶时常会滴下一些油滴，滴下的油滴在带水路面上会形成一层薄油膜，并显现彩色，这是由于( )A．空气的折射B．膜的上、下表面反射形成光的干涉C．光的衍射D．水的折射【解析】白光射到油膜上，从膜的上、下表面反射回来，形成相干光源．由于各种色光波长不同，所产生的干涉条纹的宽度不同，所以各色光在薄膜上形成干涉条纹呈现彩色，所以B项正确．【答案】 B3．如图12－4－7所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象．这个实验表明( )图12－4－7A．光是电磁波B．光是一种横波C．光是一种纵波D．光是概率波【解析】偏振现象是横波特有的，光的偏振现象说明光是一种横波，B正确．【答案】 B4．如图12－4－8所示的4幅明暗相间的条纹图样，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．则下面的四幅图从左到右排列，亮条纹的颜色依次是( )图12－4－8A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫【解析】双缝干涉条纹是等间距的条纹，单缝衍射条纹是中间最宽、两边越来越窄的条纹，因此1、3是干涉条纹，2、4是衍射条纹．干涉条纹中，光的波长越长，条纹越宽，因此1是红光，3是蓝光．同一单缝衍射条纹，波长越长，条纹越宽，因此2是紫光，4是黄光．【答案】 B5．(多选)下列说法中正确的是( )A．电磁波是横波B．为了从高频电流中取出所携带的声音信号就要进行调制C．红外线应用在遥感技术中是利用了它的穿透本领强的特性D．医学上用透视或“CT”来检查人体内部器官，它们都用到了X射线【解析】电磁波是横波，选项A正确．为了从高频电流中取出所携带的声音信号就要进行解调，选项B 错误．红外线应用在遥感技术中是利用红外线探测器接收物体发出的红外线，可探知被探物体的特征，选项C 错误．医学上用透视或“CT”来检查人体内部器官，它们都用到了X射线，选项D正确．【答案】AD6．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )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光的偏振现象B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C．在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象【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薄膜干涉的原理，故选项A错；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的色散，故选项B错；在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射，故选项C错；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，选项D对．【答案】 D7．(2018·北京高考)属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中( )A．真空中光速不变B ．时间间隔具有相对性C ．物体的质量不变D ．物体的能量与质量成正比【解析】 狭义相对论基本假设为：一是在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；二是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，即光速不变原理，由此可知A 属于狭义相对论基本假设，故A 正确，B 、C 、D 错误．【答案】 A8．下列关于电磁波的说法正确的是( ) A ．均匀变化的磁场能够在空间产生电场 B ．电磁波在真空和介质中传播速度相同 C ．只要有电场和磁场，就能产生电磁波 D ．电磁波在同种介质中只能沿直线传播【解析】 不管磁场怎样变化，只要是变化的磁场就可以在空间产生电场，所以均匀变化的磁场也能够在空间产生电场，A 正确；电磁波的传播速度与介质和频率有关，相同频率的电磁波在不同的介质中传播速度不同，故B 错误；恒定的电场(磁场)周围不会产生磁场(电场)，只有周期性变化的电场(磁场)才能产生电磁波，故C 错误；电磁波只有在同种均匀介质中才能沿直线传播，若同一种介质是不均匀的，电磁波在其中的折射率是不一样的，在这样的介质中是沿曲线传播的，故D 错误．【答案】 A9．(2018·上海高考)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的( ) A ．传播速度不同 B ．强度不同 C ．振动方向不同 D ．频率不同【解析】 白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的频率不同． 【答案】 D10．(2018·北京高考)如图12－4－9所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S 时，在光屏P 上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( )图12－4－9A ．增大S 1和S 2的间距B ．减小双缝屏到光屏的距离C ．将绿光换为红光D ．将绿光换为紫光【解析】 由双缝干涉条纹间距公式Δx ＝Ldλ可知：增大S 1与S 2的间距d ，Δx 将减小，A 项错误；减小双缝屏到光屏的距离L ，Δx 将减小，B 项错误；红光波长大于绿光波长，λ变大，Δx 将变大，C 项正确；紫光波长小于绿光波长，λ变小，Δx 将变小，D 项错误．【答案】 C。

2019年高三物理专项光、电磁波、相对论注意事项：认真阅读理解，结合历年的真题，总结经验，查找不足！重在审题，多思考，多理解！无论是单选、多选还是论述题，最重要的就是看清题意。

在论述题中，问题大多具有委婉性，尤其是历年真题部分，在给考生较大发挥空间的同时也大大增加了考试难度。

考生要认真阅读题目中提供的有限材料，明确考察要点，最大限度的挖掘材料中的有效信息，建议考生答题时用笔将重点勾画出来，方便反复细读。

只有经过仔细推敲，揣摩命题老师的意图，积极联想知识点，分析答题角度，才能够将考点锁定，明确题意。

【一】单项选择题1.〔辽宁省五校协作体2018-2018学年度高三上学期初联考物理试题〕在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。

在对以下几位物理学家所作科学贡献的表达中，正确的说法是A、开普勒揭示了行星的运动规律，奠定了天体力学的基础B、法拉第通过实验研究，总结出法拉第电磁感应定律，为交流发电机出现奠定了基础C、洛伦兹预言了电磁波的存在，后来被赫兹用实验所证实D、安培通过多年的研究，发现了电流周围存在磁场，并提出了分子电流假说1.B解析：开普勒揭示了行星的运动规律，之后牛顿发现了万有引力定律，奠定了天体力学的基础，选项A错误；法拉第通过实验研究，总结出法拉第电磁感应定律，为交流发电机出现奠定了基础，选项B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，后来被赫兹用实验所证实，选项C错误；奥斯特发现了电流的磁效应，选项D错误。

此题答案为B。

2、〔福建省福州一中2018届高三下学期5月理科综合校模拟〕以下说法中错误的选项是〔〕A、在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色条纹是光的干涉现象B、光传播时，假设遇到的障碍物的尺寸比光的波长大得多将发生明显的衍射现象C、光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大D、麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来赫兹用实验证实了电磁波的存在2、B解析：阳光下，油膜上的彩色条纹是光的薄膜干涉现象，选项A说法正确；光传播时，假设遇到的障碍物的尺寸比光的波长小得多将发生明显的衍射现象，选项B说法错误；光导纤维能够传递信息利用的是光的全反射原理，光从折射率较大的内芯入射到折射率较小的外套材料时发生了全反射现象，所以内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项C说法正确；显然，选项D说法正确。

《光的波动性、电磁波、相对论》典型题1．(多选)下列有关光学现象的说法中正确的是( )A．用光导纤维束传送信息是光的衍射的应用B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象C．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰D．经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹宽度大于绿光条纹宽度E．激光测距是应用了激光平行性好的特点2．(多选)下列说法正确的是( )A．露珠的晶莹透亮现象，是由光的全反射引起的B．光波从空气进入水中后，更容易发生衍射C．电磁波具有偏振现象D．根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时短E．物体做受迫振动时，其频率和振幅与自身的固有频率均无关3．(多选)下列说法中正确的是( )A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理B．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比减小C．在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变慢D．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰E．无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理4．(多选)下列说法正确的是( )A．用光导纤维传播信号是利用了光的全反射B．偏振光可以是横波，也可以是纵波C．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D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象E．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率等于声源振动的频率5．(多选)下列说法正确的是( )A．光的偏振现象说明光是一种横波B．麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿色光变为红光，则条纹间距变宽D．波在介质中传播的频率由波源决定，与介质无关E．机械波和电磁波都可以在真空中传播6．(多选)下列说法正确的是( )A．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关C．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高D．当水波通过障碍物时，若障碍的尺寸与波长差不多，或比波长大的多时，将发生明显的衍射现象E．用两束单色光A、B，分别在同一套装置上做干涉实验，若A光的条纹间距比B光的大，则说明A光波长大于B光波长7．(多选)下列说法正确的是( )A．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系B．做简谐运动的质点，其振动能量与振幅无关C．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象D．振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场E．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射8．(多选)如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO′为过C点的AB面的垂线．a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是( )A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度B．a光的频率大于b光的频率C．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大D．若a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角E．b光比a光更容易发生衍射现象9．(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”、“B”或“C”)点会出现暗条纹．(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．10．在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图甲)：(1)下列说法哪一个是错误的( )A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝a n－1(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为________ mm. 11．(1)下列说法中不符合事实的是( )A．机场安检时，借助X射线能看到箱内物品B．交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘C．建筑外装涂膜玻璃应用了光的全反射D．液晶显示应用了偏振光(2)如图所示，一束激光频率为ν0，传播方向正对卫星飞行方向，已知真空中光速为c，卫星速度为u，则卫星上观测到激光的传播速度为________，卫星接收到激光的频率ν________(填“大于”“等于”或“小于”)ν0.12．(1)关于电磁波，下列说法正确的是( )A．雷达是用X光来测定物体位置的设备B．电磁波是横波C．电磁波必须在介质中传播D．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调(2)某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5 000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs.①该电磁波的频率为多少？②该雷达的最大侦察距离是多少？《光的波动性、电磁波、相对论》典型题参考答案1．(多选)解析：选CDE.用光导纤维束传送信息是光的全反射的应用，A错误；太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的色散现象，是光的折射的结果，B错误；在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可减弱反射光，从而使景象更清晰，C正确；红光的波长比绿光的波长长，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝l dλ可知，经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹宽度大于绿光条纹宽度，D正确；激光的平行性好，常用来精确测距，E正确．2．(多选)解析：选ACD.露珠的晶莹透亮现象，是由光的全反射引起的，选项A正确；光波从空气进入水中后，频率不变，波速变小，则波长变短，故不容易发生衍射，选项B错误；因电磁波是横波，故也有偏振现象，选项C正确；根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时短，选项D正确；物体做受迫振动时，其频率总等于周期性驱动力的频率，与自身的固有频率无关，但其振幅与自身的固有频率有关，当驱动力的频率等于固有频率时，振幅最大，选项E错误．3．(多选)解析：选ACD.医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理，选项A正确．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比增大，选项B错误．在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变慢，选项C正确．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰，选项D正确．无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了衍射原理，选项E错误．4．(多选)解析：选ACD.用光导纤维传播信号时，是让携带声音信号的光在光导纤维中进行全反射，从而向前传播的，故A正确；偏振光只能是横波，不可能是纵波，故B错误；据狭义相对论的基本假设知，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，故C正确；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故D正确；根据多普勒效应知：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，故E错误．5．(多选)解析：选ACD.光的偏振现象说明光是一种横波，选项A正确；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验验证了电磁波的存在，选项B错误；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿色光变为红光，因红光的波长大于绿光的波长，则根据Δx＝ldλ可知条纹间距变宽，选项C正确；波在介质中传播的频率由波源决定，与介质无关，选项D正确；机械波传播时需要介质，故不能在真空中传播，E 错误．6．(多选)解析：选BCE.在波的干涉现象中，所说的振动加强点和振动减弱点，只是从振动幅度的角度来定义的，加强点的振动幅度大，减弱点振动幅度小，但是加强点的位移不一定比减弱点的位移大，A错误；做受迫振动的周期取决于驱动力的周期，与单摆摆长无关，B正确；根据多普勒效应，声源向我们驶来时，我们在单位之间内接受波长的个数增大，即我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，C正确；当孔或障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，会发生明显的衍射现象，而衍射没有条件，D错误；根据公式Δx＝ldλ，同一个干涉装置，l和d都是相同的，所以间距越大，波长越大，E正确．7．(多选)解析：选ADE.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，广义相对论才涉及加速运动的非惯性系，故A正确；做简谐运动的质点，其振动能量与振幅有关，振幅越大，能量越大，故B错误；波发生明显的衍射现象的条件是：当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小，所以C错误；根据麦克斯韦的电磁理论，振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场，故D正确；泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象．故E 正确．8．(多选)解析：选ACD.由折射光路可知，b 光的折射率大于a 光，则根据n ＝c v 可知，在半圆形的玻璃砖中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度，选项A 正确；a 光的频率小于b 光的频率，选项B 错误；因a 光的波长大于b 光，故a 光比b 光更容易发生衍射现象，选项E 错误；则根据Δx ＝l d λ，则两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a 光的较大，选项C 正确；根据sin C ＝1n 可知，若a 、b 两束光从同一介质射入真空过程中，a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角，选项D 正确．9．解析：(1)根据发生干涉现象的条件，两列光的频率相同．如果放置光屏，在A ，B 点会出现亮条纹，在C 点会出现暗条纹．(2)相邻亮条纹的中心间距Δx ＝l d λ，由题意知，亮条纹的数目n ＝10，则得L ＝n Δx ＝nlλd代入数据解得L ＝1.178×10－2 m答案：(1)频率 C (2)1.178×10－2 m10．解析：(1)摆放各光具时应保证光线沿直线通过各光具的中心(轴线)，所以摆放时并不放单缝和双缝，A 错误．测量亮纹位置时，为了准确，应该将目镜分划板的中心刻线与亮纹中心对齐，B 正确．相邻两条亮纹间距为Δx ，则n 条亮纹间距为a ＝(n －1)Δx ，即Δx ＝a n －1，C 正确． (2)1.5 mm ＋47.0×0.01 mm ＝1.970 mm.答案：(1)A (2)1.97011．解析：(1)机场安检时，借助X 射线的穿透能力可以看到箱内物品，A 正确．交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘，B 正确．建筑外装玻璃镀一层膜是应用了光的漫反射，C 错误．液晶显示应用了偏振光，D 正确．(2)由光速不变原理可知，卫星上观测到激光的传播速度是c .由多普勒效应可知，卫星与激光靠近时，卫星接收到激光的频率ν大于ν0.答案：(1)C (2)c 大于12．解析：(1)由雷达的工作原理知，雷达是用微波来测定物体位置的设备，A 错；电磁波在传播过程中电场强度和磁感应强度总是相互垂直，且与波的传播方向垂直，故电磁波是横波，B 对；电磁波可以不依赖介质而传播，C 错；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，D 错．(2)①根据c ＝λf 可得f ＝c λ＝3.0×10820×10－2 Hz ＝1.5×109 Hz. ②电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离s ＝c Δt ＝c ⎝ ⎛⎭⎪⎫1n －t ＝3×108×⎝ ⎛⎭⎪⎫15 000－0.02×10－6 m ≈6×104 m ， 所以雷达的最大侦察距离s ′＝s 2＝3×104 m ＝30 km.答案：(1)B (2)①1.5×109 Hz ②30 km。

课时跟踪检测（五十一） 光的波动性 电磁波 相对论1.[多选]英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室观察到了光的干涉现象.图为实验装置简图，M 为竖直线状光源，N 和O 均为有狭缝的遮光屏，P 为像屏.现有四种刻有不同狭缝的遮光屏，实验时正确的选择是( )A ．N 应选用遮光屏 1B ．N 应选用遮光屏 3C ．O 应选用遮光屏 2D ．O 应选用遮光屏 4解析：选AC 先通过单缝发生单缝衍射，再通过双缝，才能形成相干光发生双缝干涉，再根据像屏P 上条纹分布可知，N 应选用遮光屏 1，O 应选用遮光屏 2，故A 、C 正确，B 、D 错误.2．(2016·天津高考)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑.米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m 范围内，则对该无线电波的判断正确的是( )A ．米波的频率比厘米波频率高B ．和机械波一样须靠介质传播C ．同光波一样会发生反射现象D ．不可能产生干涉和衍射现象解析：选C 由ν＝c λ可知，波长越长，频率越低，故米波的频率比厘米波频率低，选项A 错误；无线电波是电磁波，它的传播不须靠介质，选项B 错误；无线电波与光波一样具有波的特性，会发生反射、折射、干涉和衍射现象，选项C 正确，选项D 错误.3．关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是( )A ．均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场B ．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且都与波的传播方向垂直C ．电磁波和机械波一样依赖于介质传播D ．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波解析：选C 根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场，A 正确；因电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直，电磁波是横波，B 正确；电磁波可以在真空中传播，C 错误；只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就在周期性变化的电场周围产生同周期变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生同周期变化的电场，这样由近及远传播，形成了电磁波，D 正确.4．(2016·上海高考)在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则( )A ．中间条纹间距较两侧更宽B ．不同色光形成的条纹完全重合C ．双缝间距离越大条纹间距离也越大D ．遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹解析：选D 据干涉图样的特征可知，干涉条纹特征是等间距、彼此平行，故选项A错误；不同色光干涉条纹分布位置不相同，因此选项B 错误；据公式Δx ＝l d λ可知，双缝间距d 越大，干涉条纹距离越小，故选项C 错误；遮住一条缝后，变成了单缝衍射，屏上仍有明暗相间的条纹，故选项D 正确.5.如图所示，光源S 从水面下向空气斜射一束复色光，在A 点分成a 、b 两束，则下列说法正确的是( )A ．在水中a 光折射率大于b 光B ．在水中a 光的速度大于b 光C ．a 、b 光由水中射向空气发生全反射时，a 光的临界角较小D ．分别用a 、b 光在同一装置上做双缝干涉实验，a 光产生的干涉条纹间距小于b 光 解析：选B 由题意可知，两光束的入射角i 相同，折射角r a ＜r b ，根据折射定律得到，折射率n a ＜n b ，故A 错误；由公式v ＝c n ，分析得知，在水中a 光的速度比b 光的速度大，故B 正确；a 光的折射率小，根据临界角公式sin C ＝1n，可知a 光的临界角较大，故C 错误；频率f a ＜f b ，波长λa ＞λb ，根据公式Δx ＝l d λ，则知a 光的干涉条纹间距大于b 光的，故D 错误.6.如图所示，市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处.这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线.以λ表示红外线的波长，则所镀薄膜的最小厚度应为( )A.18λB.14λC.12λ D ．λ解析：选B 红外线最显著的特点之一就是热效应，当光照射物体时，一般都伴随着大量的红外线.在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(相当于增透膜)，当增透膜最小厚度等于红外线在其中传播的波长的14时，灯泡发出的红外线射到增透膜后，从增透膜的前后表面反射回来的两束红外线发生干涉，相互抵消，使反射的红外线强度减弱，达到冷光效果.故B 正确.7．假设一接近光速运行的高速列车在轨道上运行，列车上的窗户高为h ，宽为d ，高速列车轨道旁边有一广告牌，广告牌高为H ，宽为L .在高速列车上有一观察者甲，另一观察者乙站在高速列车轨道旁边，有关两位观察者的判断，下列说法正确的是( )A ．观察者乙看到车窗高度小于hB ．观察者乙看到车窗宽度小于dC ．观察者甲看到轨道旁边的广告牌宽度大于LD ．观察者甲看到轨道旁边的广告牌高度小于H解析：选B 根据相对论运动的“尺缩效应”，站在高速列车轨道旁边的观察者乙看到车窗宽度小于d ，车窗高度等于h ，B 正确，A 错误；高速列车上的观察者甲看到轨道旁边的广告牌宽度小于L ，广告牌高度等于H ，C 、D 错误.8.如图所示，用频率为f 的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c ，则P 到双缝S 1、S 2的距离之差|r 1－r 2|应为( )A.c 2fB.3c 2fC.3c fD.5c 2f解析：选D 出现第3条暗条纹，说明S 1、S 2到P 点距离之差为λ2×(2n －1)＝λ2(2×3－1)＝52λ，而λ＝c f ，所以|r 1－r 2|＝52λ＝5c 2f，因而D 是正确的. 9．(2018·南充模拟)下列说法正确的是( )A ．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理B ．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率C ．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢D ．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小解析：选C 全息照相利用了激光的频率单一，相干性好的特点，利用了光的干涉现象，故A 错误；受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于物体的固有频率时发生共振，故B 错误；根据爱因斯坦相对论可知，时间间隔的相对性：t ＝t 01－v 2c 2，可知高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，故C 正确；根据多普勒效应可知，鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比增大，故D 错误.10．[多选](2018·淮安质检)下列说法中正确的是( )A ．地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到“火箭长度”要比火箭上的人观察到的短一些B ．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以减弱反射光的强度C ．在同种均匀介质中传播的声波，频率越高，波长也越长D ．玻璃内气泡看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射出的原因解析：选AB 根据相对论可知，地面附近高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度比火箭上的人观察到的要短一些，故A 正确；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以减弱玻璃反射的光的强度，故B 正确；在同种均匀介质中传播的声波，波速一定，根据公式v ＝λf 可得，频率越高，波长越短，C 错误；玻璃中的气泡看起来特别明亮是因为光从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，D 错误.11.[多选]某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率.方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气)，如图所示，特制容器未画出，通过比对填充后的干涉条纹间距x 2和填充前的干涉条纹间距x 1就可以计算出该矿泉水的折射率.则下列说法正确的是(设空气的折射率为1)( )A ．x 2<x 1B ．x 2>x 1C ．该矿泉水的折射率为x 1x 2D ．该矿泉水的折射率为x 2x 1解析：选AC 把空气换成矿泉水后，根据v ＝λf 可知，入射光的频率f 不变，光在介质中的传播速度减小，波长减小.根据干涉的条纹间距公式Δx ＝L d λ可知，对同一个装置来说，波长减小，条纹间距减小，即x 2<x 1，因n ＝c ＝λ1λ2，易得该矿泉水的折射率为x 1x 2，A 、C 正确.12．[多选]下列说法正确的是()A．光的衍射现象说明光波是横波B．变化的电场周围不一定产生变化的磁场C．雷达是利用超声波来测定物体位置的设备D．眼镜镜片的表面上镀有增透膜，利用了光的干涉原理解析：选BD光的衍射现象说明光是一种波，但不能说明是横波，故A错误.根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场可以产生稳定的磁场，故B正确.雷达使用无线电波(微波)来测定物体的位置的设备，故C错误.镜片的表面上镀有增透膜，利用了光的干涉原理，使反射光线进行叠加削弱，从而增加透射光的强度，故D正确.13.2017年11月10日上午，空军发言人表示，我国制造的首款具有“隐身能力”和强大攻击力的第五代作战飞机“歼-20”(如图)列装部队后，已经开展编队训练.隐形飞机的原理是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击.根据你所学的物理知识，判断下列说法中正确的是()A．运用隐蔽色涂层，无论距你多近，即使你拿望远镜也不能看到它B．使用能吸收雷达电磁波的材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现C．使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现解析：选B隐形飞机的原理是在飞机制造过程中使用能吸收雷达电磁波的材料，使反射的雷达电磁波很弱，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，飞机在雷达屏幕上很难被发现，故只有B正确.14．[多选](2015·全国卷Ⅱ)如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线.则() A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．在真空中，a光的波长小于b光的波长C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b 光的干涉条纹间距解析：选ABD通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项C错误.a光的频率大于b光的频率，波长小于b光的波长，选项B正确.由n＝cv知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确.入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项D正确.做双缝干涉实验时，根据Δx＝Ldλ得a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，选项E错误.15．[多选]下列说法中正确的是()A．北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的B．微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应C．常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机D．天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波进行天体物理研究E．遥感技术中利用了红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征解析：选ADE北斗导航系统是利用电磁波工作的，A正确；食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加，B错误；常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，C错误；天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波进行天体物理研究，D正确；遥感技术中利用红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征，E正确.16．[多选]下列说法中正确的是()A．水中的气泡看上去比较明亮是因为有一部分光发生了衍射现象B．雷达发射的电磁波是由均匀变化的电场或磁场产生的C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光D．红色和蓝色的激光在不同介质中传播时波长可能相同E．狭义相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的解析：选CDE水中的气泡看上去比较明亮是因为光从水中射向气泡时，有一部分光发生了全反射现象，选项A错误；均匀变化的电场或磁场只能产生恒定的磁场或电场，不能形成电磁波，雷达发射的电磁波一定是由周期性变化的电场或周期性变化的磁场产生的，选项B错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光，选项C正确；红色和蓝色激光频率不同，在同一种介质中传播时波速不同，波长不同，而红色和蓝色激光在不同介质中传播时波长可能相同，选项D正确；狭义相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，选项E正确.。

选修3-4第4讲知识巩固练习1．(2019年芙蓉名校模拟)下列关于电磁波的认识，不正确的是()A．麦克斯韦预言了电磁波的存在B．光是一种电磁波C．电磁波不能在真空中传播D．赫兹用实验证明了电磁波的存在【答案】C【解析】麦克斯韦第一次预言了电磁波的存在，故A正确．光是一种电磁波，故B正确．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故C错误．赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在，故D正确．2．(2018年朝阳一模)2015年是爱因斯坦发表广义相对论100 周年．引力波是爱因斯坦在广义相对论中预言的，即任何物体加速运动时给宇宙时空带来的扰动，可以把它想象成水面上物体运动时产生的水波．引力波在空间传播的方式与电磁波类似，以光速传播，携带有一定能量，并有两个独立的偏振态．引力波探测是难度最大的尖端技术之一，因为只有质量非常大的天体在加速运动时才会产生较容易探测到的引力波.2016 年2 月11 日，美国激光干涉引力波天文台宣布探测到了引力波，该引力波是由距离地球13 亿光年之外的两个黑洞合并时产生的．探测装置受引力波影响，激光干涉条纹发生相应的变化，从而间接探测到引力波．下列说法正确的是()A．引力波是横波B．引力波是电磁波C．只有质量非常大的天体加速运动时才能产生引力波D．爱因斯坦由于预言了引力波的存在而获得诺贝尔物理学奖【答案】A【解析】只有横波才有偏振现象．由于引力波有两个独立的偏振状态，因此引力波是横波，故A正确．引力波在空间传播方式与电磁波类似，但并不是电磁波，故B错误．质量小的物体加速运动时也会产生引力波，只是不容易探测到，故C错误．爱因斯坦是由于发现光电效应获得的诺贝尔物理学奖，故D错误．3．(2019年上海模拟)竖直放置的肥皂膜在阳光照耀下由于前后表面反射光通过的路程不同，形成两列相干光，薄膜上会呈现出彩色条纹．若一肥皂膜由于受重力和液体表面张力的共同影响，其竖直方向的截面如图所示，则光通过该肥皂膜产生的干涉条纹与下列哪个图基本一致？()【答案】B【解析】薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹．故从肥皂薄膜上观察到水平干涉条纹，用复色光时出现彩色条纹．由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条纹的间距变密，故B 正确，A 、C 、D 错误．4．(2019年上海模拟)如图所示的四种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(灰黑色部分表示亮纹)．则在下面四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是( )A ．红、蓝、紫、黄B ．红、紫、蓝、黄C ．紫、黄、蓝、红D ．黄、紫、红、蓝【答案】B【解析】双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距．故从左边第一个与第三个是双缝干涉现象．根据双缝干涉条纹间距Δx ＝L dλ可知，波长λ越大，Δx 越大．故左边第一个是红光，第三个是蓝光．单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗．而波长越大，中央亮条纹越粗，故最右端为黄光单缝衍射图样．故从左向右依次是红光(双缝干涉)、紫光(单缝衍射)、蓝光(双缝干涉)和黄光(单缝衍射)．故选B ．5．(2018年聊城期末)关于下列光学现象，说法正确的是( )A ．在水中蓝光的传播速度比红光快B ．有时照相机前放置偏振片，这是为了使更多的光线透过镜头C ．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要浅D ．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹【答案】D【解析】蓝光的折射率大于红光的折射率，根据v ＝c n知水中蓝光的传播速度比红光慢，故A 错误．在照相机的镜头前涂有一层增透膜，是为了增加光的透射强度；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片，将偏振的反射光过滤，以增加拍摄的清晰度，故B错误．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深，即看到的要浅，故C错误．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这种现象是光的单缝衍射现象，故D正确．综合提升练习6．(2019年徐州期末)如图所示，两光屏间放有两个偏振方向相互平行的偏振片．现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q.现以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90°，则下列说法正确的是()A．MN间为偏振光B．PQ间为自然光C．PQ间的光线亮度逐渐变暗D．光屏N上的亮线逐渐变暗【答案】D【解析】MP间为自然光，经过偏振片P后变为偏振光，因此PN间为偏振光，故A错误．MP间为自然光，经过偏振片P后变为偏振光，因此PQ间为偏振光，故B错误．由于自然光沿着各个方向振动的光波的强度都相同，因此经过偏振片P后，使偏振片P由图示位置旋转90°的过程中，PQ间的光线亮度不变，故C错误．自然光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再使偏振片P由图示位置旋转90°的过程中，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏N没有亮度．即光屏N上光的亮度逐渐变暗，故D正确．7．(多选)(2019年江苏名校模拟)激光技术是在1960年发明的．激光被誉为神奇的光．关于激光的应用下列说法正确的是()A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量集中在很小的一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度B．由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制，用来传递信息C．用激光拦截导弹、摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光通过地球大气不会发生折射【答案】AB【解析】激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小的一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，故A正确．由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制用来传递信息，故B正确．用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好，能量高，故C错误．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好，方向性好，故D错误．。

第4节光的波动性、电磁波和相对论一、光的干涉、衍射和偏振1.光的干涉(1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，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：两束光的频率相同、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，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹。

2.光的衍射发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。

3.光的偏振(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，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，只沿着某个特定的方向振动的光。

(3)偏振光的形成：让自然光通过偏振片形成偏振光；让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，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横波。

【自测1】(多选)下列属于光的干涉现象的是()答案BC解析图A属于单缝衍射，图B属于薄膜干涉，图C属于薄膜干涉，图D属于白光的色散，故B、C正确。

二、电磁波和相对论1.麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。

2.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介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速)。

(3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。

(4)v＝λf，f是电磁波的频率。

3.电磁波的发射(1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，要对传输信号进行调制(调幅或调频)。

(2)调制方式：调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。

调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。

4.无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。

练案[39] 第十三章 机械振动与机械波光 电磁波与相对论第4讲 光的波动性 电磁波 相对论一、选择题(本题共14小题，1～2题为单选，3～14题为多选)1．(2018·四川成都月考)以下说法中正确的是导学号 21993359( B )A ．横波和纵波都能发生干涉、衍射和偏振现象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证实了电磁波的存在D ．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则干涉条纹间距将变窄[解析] 横波和纵波都能发生干涉、衍射，只有横波才能发生偏振现象，A 错误；相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，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；红光的波长比绿光的长，由Δx ＝L dλ知，若仅将入射光由绿光变为红光，则条纹间距将变宽，D 错误。

2．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P 是附有肥皂膜的铁丝圈，S 是一点燃的酒精灯。

往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的导学号 21993360( D )[解析] 往火焰上洒些盐后，酒精灯放出黄色的光线，当黄色的光线照射到肥皂膜上时从肥皂膜的前后两个表面分别反射两列光，这两列光的频率相同，故为相干光源，当光程差为波长的整数倍时呈现亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时呈现暗条纹，由于重力的作用，下侧的肥皂膜厚度比较大，而上侧的比较薄，相同的高度肥皂膜的厚度相同，故出现水平的明暗相间的干涉条纹，故D 正确。

3．(2018·江苏南通质检)下列说法中正确的有导学号 21993361( BC )A ．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽B ．地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，可以判断该星球正在远离地球C ．拍摄玻璃橱窗内的物体时，在镜头前可以加装一个偏振片以减弱反射光的强度D ．真空中的光速在不同的惯性系中不相同[解析] 干涉条纹间距与波长成正比，若仅将入射光由红光改为绿光，干涉条纹间距变窄，选项A 错误；波源远离，接收到的光频率变小，波长变长，选项B 正确；偏振片可以减弱反射光的强度，从而使拍摄的橱窗内的景物变清晰，选项C 正确；真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的，选项D 错误。

第一部分名师综述 综合分析近几年高考物理试题发现,试题在考查主干知识同时,注重考查基本概念和基本规律。

考纲要求（1）理解折射率概念,掌握光折射定律；掌握全反射条件,会进行有关简单计算．（2）理解光干涉现象,掌握双缝干涉中出现明暗条纹条件；理解光衍射现象,知道发生明显衍射条件；知道光偏振现象,了解偏振在日常生活中应用（3）知道电磁波是横波；了解电磁波产生、传播、发射和接收,熟记电磁波谱；了解狭义相对论基本假设和几个重要结论．命题规律（1）分析几何光学中折射、全反射和临界角问题时,应注意与实际应用联系,作出正确光路图,可能出现计算题和作图题。

（2）光干涉、衍射和偏振部分,以考查基本概念及对规律简单理解为主,主要是以选择题和填空题为主（3）电磁波和相对论部分,以考查基本概念及对规律简单理解为主,主要是以选择题为主第二部分知识背一背(1)折射现象 ①折射定律：n =21sin sin θθ． ②在光折射现象中,光路是可逆．③折射率：定义式：21sin sin θθ=n ；计算公式：v c n =,因为v <c ,所以任何介质折射率都大于1。

④当光从真空(或空气)射入某种介质时,入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时,入射角小于折射角．（2）全反射现象①条件：（a ）光从光密介质射入光疏介质；（b ）入射角大于或等于临界角。

②现象：折射光完全消失,只剩下反射光．③临界角：折射角等于90°时入射角,用C 表示,nC 1sin =（3）光色散①光色散现象：含有多种颜色光被分解为单色光现象．②光谱：含有多种颜色光被分解后,各种色光按其波长有序排列．③光色散现象说明：白光为复色光；同一介质对不同色光折射率不同,频率越大色光折射率越大；不同色光在同一介质中传播速度不同,波长越短,波速越慢．（4）光干涉①定义：两列频率相同、振动情况相同光波相叠加,某些区域出现振动加强,某些区域出现振动减弱,并且加强区域和减弱区域总是相互间隔现象叫光干涉现象。

第一部分名师综述 综合分析近几年高考物理试题发现,试题在考查主干知识同时,注重考查基本概念和基本规律。

考纲要求（1）理解折射率概念,掌握光折射定律;掌握全反射条件,会进行有关简单计算．（2）理解光干涉现象,掌握双缝干涉中出现明暗条纹条件;理解光衍射现象,知道发生明显衍射条件;知道光偏振现象,了解偏振在日常生活中应用（3）知道电磁波是横波;了解电磁波产生、传播、发射和接收,熟记电磁波谱;了解狭义相对论基本假设和几个重要结论．命题规律（1）分析几何光学中折射、全反射和临界角问题时,应注意与实际应用联系,作出正确光路图,可能出现计算题和作图题。

（2）光干涉、衍射和偏振部分,以考查基本概念及对规律简单理解为主,主要是以选择题和填空题为主（3）电磁波和相对论部分,以考查基本概念及对规律简单理解为主,主要是以选择题为主第二部分知识背一背(1)折射现象①折射定律:n =21sin sin θθ． ②在光折射现象中,光路是可逆．③折射率:定义式:21sin sin θθ=n ;计算公式:v c n =,因为v <c ,所以任何介质折射率都大于1。

④当光从真空(或空气)射入某种介质时,入射角大于折射角;当光由介质射入真空(或空气)时,入射角小于折射角．（2）全反射现象①条件:（a ）光从光密介质射入光疏介质;（b ）入射角大于或等于临界角。

②现象:折射光完全消失,只剩下反射光．③临界角:折射角等于90°时入射角,用C 表示,nC 1sin =（3）光色散①光色散现象:含有多种颜色光被分解为单色光现象．②光谱:含有多种颜色光被分解后,各种色光按其波长有序排列．③光色散现象说明:白光为复色光;同一介质对不同色光折射率不同,频率越大色光折射率越大;不同色光在同一介质中传播速度不同,波长越短,波速越慢．（4）光干涉①定义:两列频率相同、振动情况相同光波相叠加,某些区域出现振动加强,某些区域出现振动减弱,并且加强区域和减弱区域总是相互间隔现象叫光干涉现象。

高考物理一轮复习：53 光的波动性电磁波相对论姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、单选题 (共13题；共26分)1. （2分） (2019高二下·平罗月考) 在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，在光屏上得到如下四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是（）A . 甲是单缝、乙是双缝B . 乙是双缝、丙是小圆孔C . 丁是小圆孔、甲是双缝D . 丙是小圆孔、丁是小圆板2. （2分） (2017高二下·绥棱期中) 下列说法正确的是（）A . 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果B . 用光导纤维束传送图象信息，这是光的衍射的应用C . 眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象D . 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可使景像清晰3. （2分） (2019高二下·元坝期中) 如图所示，容器中盛有水，PM为水面，从A点发出一束白光，射到水面上的O点后，折射光发生了折射照到器壁上a、b之间，对应a、b两种颜色的单色光，则（）A . 由A到O，a光的传播时间大于b光的传播时间B . 若发光点A不变而入射点O向左移，则b光可能发生全反射C . 光束a的临界角较小D . 用a光和b光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验，a光的条纹间距较宽4. （2分） (2019高二下·信阳期中) 如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（）A . 红黄蓝紫B . 红紫蓝黄C . 蓝紫红黄D . 蓝黄红紫5. （2分） (2019高二下·福州期中) 光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（）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光的偏振现象B . 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C . 在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象D . 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象6. （2分）(2019·闵行模拟) 用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是（）A .B .C .D .7. （2分） (2018高二下·梅河口期末) 下列说法正确的是（）A . 就物质波来说，速度相等的电子和质子，电子的波长长B . 原来不带电的一块锌板，被弧光灯照射锌板时，锌板带负电C . 红光光子比紫光光子的能量大D . 光电效应和康普顿效应均揭示了光具有波动性8. （2分）(2019·奉贤模拟) 下列图样中有泊松亮斑的是（）A .B .C .D .9. （2分）目前，我国正在开展5G网络试点工作，并将于2020年进入全面5G时代。