课时跟踪检测(五十一) 光的波动性 电磁波 相对论

取夺市安慰阳光实验学校课时分层作业四十二光的波动性电磁波相对论(45分钟100分)一、选择题(本题共8小题,每小题8分,共64分)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【解析】选C、D、E。

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=λ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.(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=λ可知,双缝间距d越大,干涉条纹间距越小,故选项C错误;遮住一条缝后,变成了单缝衍射,光的衍射也有衍射条纹,故选项D正确。

3.(多选)下列说法正确的是( )A.偏振光可以是横波,也可以是纵波B.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象C.医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理D.X射线在磁场中能偏转,穿透能力强,可用来进行人体透视E.声源与观察者相互靠近时,观察者所接收的频率大于声源振动的频率【解析】选B、C、E。

偏振是横波的特有现象,光的偏振现象说明光是横波,故A 错误;照相机的镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,照相机的镜头呈现淡紫色,因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色,而膜的厚度是唯一的,所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头,一般情况下都是让绿光全部进入的,这种情况下,在可见光中看到的镜头反光,其颜色就是蓝紫色,因为反射光中已经没有了绿光,故B正确;用光导纤维传播信号是利用了光的全反射,C正确;X射线穿透力较强,但它不带电,不能在磁场中偏转,故D错误;根据多普勒效应可知声源与观察者相互靠近时,观察者所接收的频率大于声源振动的频率,E 正确。

课时规范练38光的波动性电磁波相对论基础对点练1.(多选)(波动性的理解)(2023浙江模拟)人类利用激光干涉法探测到13亿年前黑洞合并发出的传到地球的引力波,证实了爱因斯坦100多年前在广义相对论中有关引力波的预言。

如图所示,引力波是一种时空涟漪,其发现的意义就像一个失聪的人突然拥有了听觉,从此获得感知世界的新能力。

以下说法正确的是()A.人类可以从引力波中获得13亿年前的信息B.具有质量的物体能产生引力波C.干涉是波特有的性质,所以激光也是一种波D.引力波的传播需要空气作为介质2.(光的偏振)小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光,转动镜片时发现光有强弱变化。

下列说法能够解释这一现象的是()A.阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起起偏器的作用B.阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起检偏器的作用C.阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起起偏器的作用D.阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起检偏器的作用3.(电磁振荡、电容器)(2022山东烟台期末)为了测量储液罐中液体的液面高度,有人设计了如图甲所示装置。

将与储液罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储液罐中,电容C可通过开关S与电感L或电源相连。

当开关从a拨到b时,由电感L与电容C 构成的回路中产生振荡电流而向外辐射电磁波,再使用图乙中的调谐电路来接收甲振荡电路中的电磁波,这样就可通过测量乙中接收频率而获知甲中的发射频率,进而再通过振荡电路的振荡频率公式f=即可获知电容C的值(L值已知),从而测量储液罐内的液2π√LC面高度。

已知平行板电容器正对面积、间距一定的条件下,电容C两极板间充入电介质增加(液面上升)时,电容C增大。

则下列分析判断正确的是()A.该装置适用于测量任意种类液体的液面高度B.该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关C.当装置使用过久电源电动势减小时,测量的液面高度比真实值偏小D.当储液罐内的液面高度降低时,所测得的LC回路中电流的振荡频率变小4.(偏振、干涉现象)(2022广东佛山期末)下图为显微镜下大蓝闪蝶翅膀的光学结构示意图。

取夺市安慰阳光实验学校课时强化作业五十 光的波动性、电磁波、相对论简介一、选择题1．关于光的干涉现象，下列说法正确的是( )A ．在波峰与波峰叠加处，将出现亮条纹；在波谷与波谷叠加处，将出现暗条纹B ．在双缝干涉实验中，光屏上距两狭缝的路程差为1个波长的某位置，将出现亮纹C ．把入射光由黄光换成紫光，两相邻明条纹间的距离变窄D ．当薄膜干涉的条纹是等间距的平行线时，说明薄膜的厚度处处相等 解析：在波蜂与波峰叠加处，或在波谷与波谷叠加处，都是振动加强区，将出现亮条纹，选项A 错误；在双缝干涉实验中，出现亮纹的条件是光屏上某位置距两狭缝的路程差为波长的整数倍，出现暗纹的条件是光屏上某位置距两狭缝的路程差为半波长的奇数倍，选项B 正确；条纹间距公式Δx ＝ldλ，λ黄>λ紫，选项C 正确；薄膜干涉实验中的薄膜是“楔形”空气膜，干涉条纹是等间距的平行线时，说明被检测工件平整度很好，选项D 错误．答案：BC2．关于光的衍射，下列说法中错误的是 ( )A ．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物的现象B ．只有两列频率相同的光波叠加后才能发生衍射C ．光的衍射没有否定光沿直线传播的结论D ．光的衍射现象为波动说提供了有利的证据解析：由光的衍射的定义知A 正确；光波的衍射无条件，B 错误；当满足光发生明显衍射现象的条件时，光的衍射现象明显，否则光沿直线传播，可见光的衍射没有否定光沿直线传播的结论，C 正确；衍射是波动所特有的性质，所以光的衍射现象为波动说提供了有利的证据．D 正确．答案：B3．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：根据条纹间距Δx ＝ld ·λ可知：要增大干涉条纹的间距，可增大λ，λ红>λ黄，选项A 正确；λ黄>λ蓝，选项B 错误；增大到屏的距离l ，Δx增大，选项C 正确；增大双缝间距d ，Δx 减小，选项D 错误．答案：AC4．如图所示，电灯S 发出的光先后经过偏振片A 和B ，人眼在P 处迎着入射光方向，看不到光亮，则( )A．图中a光为偏振光B．图中b光为偏振光C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮解析：自然光沿各个方向发散，且是均匀分布的．通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的偏振光．从电灯直接发出的光为自然光，选项A 错误；它通过A偏振片后变为偏振光，选项B正确；若A、B偏振片的透振方向相互垂直，则自然光通过这两个偏振片后光强为零，则P点无光亮，将B转过180°后，P处仍无光亮，选项C错误；若将B转过90°，其透振方向与A平行，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，选项D正确．答案：BD5．类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是( ) A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波解析：波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的，对电磁波也成立，故A对；干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，故B对；机械波是机械振动在介质中传播形成的，所以机械波的传播需要介质，而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的，所以电磁波传播不需要介质，故C对；机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其证据就是电磁波能够发生偏振现象，而偏振现象是横波才有的，D项错误．答案：D6．(江苏卷)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图(甲)所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图(乙)所示．他改变的实验条件可能是( )A．减小光源到单缝的距离B．减小双缝之间的距离C．减小双缝到光屏之间的距离D．换用频率更高的单色光源解析：根据条纹间距公式Δx＝Ldλ可知，若增大条纹间距可以采用的措施有：换用波长更长，频率更低的单色光源；减小双缝间的距离d，增大双缝到屏的距离L，故选项B正确．答案：B7．利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法，其中正确的是( )A ．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B ．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C ．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D ．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄E ．去掉滤光片后，干涉现象消失解析：相邻亮条纹间距Δx ＝ldλ，A 选项中l 变小，间距变小，A 对；B选项中波长变大，间距变大，B 对；间距与单缝跟双缝间的距离无关，C 错；D选项中d 变大，间距变小，D 对；白炽灯发出的光不是单色光，去掉滤光片，仍能发生干涉，是复色光的干涉，E 错．答案：ABD8．根据麦克斯韦电磁理论，下列叙述正确的是( )A ．电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B ．变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C ．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D ．振荡的电场一定产生同频率的振荡的磁场解析：变化的电场周围才会产生磁场，恒定的电场周围不会产生磁场，同理，恒定的磁场周围也不会产生电场，所以A 项错．随时间做均匀变化的电场，其变化率是常量，故周围产生的磁场是恒定的，同理，均匀变化的磁场周围产生的电场也是恒定的，所以选项B 、C 不对．电场周期性变化，其周围产生的磁场一定呈周期性变化，且变化周期相同，所以选项D 正确．答案：D9.如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P 和Q ，A 点位于P 、Q 之间，B 点位于Q 右侧．旋转偏振片P ，A 、B两点光的强度变化情况是( )A ．A 、B 均不变B ．A 、B 均有变化C ．A 不变，B 有变化D ．A 有变化，B 不变解析：白炽灯光属于非偏振光，通过偏振片P 后的自然光变成了偏振光，当P 转动时，通过偏振片P 后光强不变，选项B 、D 错误；同时，P 的偏振方向发生变化，使B 处光强发生变化，选项A 错误，C 正确．答案：C10．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．用透明的平面样板检测光学平面的平整程度是利用光的偏振B．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉C．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散D．用三棱镜观察白光可以看到彩色图样利用的是光的衍射解析：用透明的平面样板检测光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉，选项A错误；光学镜头上的增透膜利用了光的干涉，选项B正确；在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射，选项C错误；用三棱镜观察白光可以看到彩色图样是光的色散现象，利用了光的折射原理，选项D错误．答案：B二、非选择题11．(高三月考)“世界物理年”决议的作出与爱因斯坦的相对论时空观有关．一个时钟，在它与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图所示．由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c 为真空中的光速)时，时钟的周期大约为________．在日常生活中，我们无法察觉时钟周期性变化的图象，是因为观察者相对于时钟的运动速度________．若在高速运行的飞船上有一只表，从地面上观察，飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________(填“快”或“慢”)了．解析：根据题图中数据可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c时，对应时钟的频率为0.4 Hz，则周期为2.5 s．日常生活中，我们无法察觉时钟周期变化的现象是因为观察者相对于时钟的运动速度远小于光速c，在高速运行状态下，一切物理、化学过程和生命过程都变慢．答案：2.5 s 远小于光速c慢12．如图所示，①②两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图①是光的________(填“干涉”或“衍射”)图样．由此可以判断出图①所对应的圆孔的孔径______(填“大于”或“小于”)图②所对应的圆孔的孔径．解析：①中出现明暗相间的条纹，是衍射现象，②中出现圆形亮斑．只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时，才能发生明显的衍射现象．图①是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10－7 m数量级上，所以图①对应的圆孔的孔径比图②所对应的圆孔的孔径小．图②的形成可以用光的直线传播解释．答案：衍射小于13．(1)如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为①光源、②________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏．对于某种单色光，为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取________或________的方法．(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是________(填数字代号)．(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读下手轮的读数如图甲所示．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读下手轮的读数如图乙所示．则相邻两亮条纹的间距是________ mm.(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm 、双缝和光屏之间的距离是900 mm ，则待测光的波长是________m ．(取三位有效数字)解析：(1)由实验原理可知②③④分别是滤光片、单缝、双缝．由Δx ＝ldλ可知，要增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取的办法有： ①增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)； ②减小双缝之间的距离．(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是②、③.(3)甲图读数是0.045 mm ，乙图读数是14.535 mm ，它们的差值是14.490 mm ，中间跨越了10－1＝9个条纹间距，所以相邻两亮条纹间距是Δx ＝14.4909 mm＝1.610 mm.(4)光的波长λ＝Δx ·d l＝5.37×10－7m.答案：(1)滤光片 单缝 双缝 增加双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒) 减小双缝之间的距离 (2)②③ (3)1.610 (4)5.37×10－7。

第4讲光的波动性电磁波和相对论基础巩固题组1．(2013·大纲全国·14)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2．(2014·四川·2)电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是() A．电磁波不能产生衍射现象B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同3．关于光的偏振现象，下列说法中正确的是()A．偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同B．自然光在水面反射时，反射光和折射光都是一定程度的偏振光C．光的偏振现象说明光是一种纵波D．照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用4.如图1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()A．增大S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离图1C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光5．(多选)关于电磁场的理论，下列说法中正确的是()A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的B．变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的C．均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的D．振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场6．(多选)下列说法正确的是()A．赫兹预言了电磁波的存在并用实验加以证实B．在高速运动的火箭上的人认为火箭的长度并没有改变C．与平面镜相比，全反射棱镜的反射率最大，几乎可达100%D．单摆在驱动力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关E．在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用衍射法检查平面的平整程度7．(多选)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度，如图2(a)所示，现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图(b)所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处，下列判断中正确的是()图2A．N的上表面A处向上凸起B．N的上表面B处向上凸起C．条纹的c、d点对应处的薄膜厚度相同D．条纹的d、e点对应处的薄膜厚度相同8．(多选)下列说法正确的是()A．用光导纤维束传输图象和信息，这是利用了光的全反射原理B．紫外线比红外线更容易发生衍射现象C．经过同一双缝所得干涉条纹，红光比绿光的条纹宽度大D．光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的E．光的偏振现象说明光是一种横波9．(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是()A．红外线比红光波长长，它的热作用很强B．X射线就是伦琴射线C．阴极射线是一种频率极高的电磁波D．紫外线的波长比伦琴射线的长，它的显著作用是荧光作用综合应用题组10．(2013·浙江·16)与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的．小虎画出了月全食的示意图，如图3所示，并提出了如下猜想，其中最为合理的是()图3A．地球上有人用红色激光照射月球B．太阳照射到地球的红光反射到月球C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹11．惯性系S中有一边长为l的正方形(如图A所示)．从相对S系沿x方向以接近光速的速度匀速飞行的飞行器上测得此正方形的图形是()12．(多选)如图4所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样，现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是()图413．如图5所示，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑．这是光的________(填“干涉”“衍射”或“直线传播”)现象，这一实验支持了光的________(填“波动说”“微粒说”或“光子说”)．图514．两个狭缝相距0.3mm ，位于离光屏50cm 处，现用波长为6000Å的光照射双缝，求：(1)两条相邻暗条纹间的距离是多少？(2)若将整个装置放于水中，那么两条相邻暗条纹间的距离是多少？(水的折射率为43，1Å＝10－10m)答案解析1．B 2.C 3.B 4.C5．BD[变化的电场产生磁场有两层含义：①均匀变化的电场产生恒定的磁场．②非均匀变化的电场产生变化的磁场．振荡的电场产生同频率的振荡的磁场．均匀变化的磁场产生恒定的电场，故B、D正确，A、C错．]6．BCD7.AC8．ACE[用光导纤维束传输图象和信息，这是利用了光的全反射原理，所以A正确；紫外线的频率比红外线大，故波长比红外线小，所以二者相比红外线更容易发生衍射现象，B错误；根据条纹间距公式Δx＝lλ知，波长越长，条纹间距越大，因为红光的波长大于绿光的d波长，所以经过同一双缝所得干涉条纹，红光比绿光的条纹宽度大，故C正确；光的折射、衍射都能引起光的色散，所以D错误；偏振是横波特有的，光的偏振现象说明光是一种横波，所以E正确．]9．ABD[在电磁波谱中，红外线的波长比可见光的长，而红光属于可见光，故选项A正确．X 射线就是伦琴射线，是高速电子流射到固体上产生的一种波长很短的电磁波，故选项B正确．阴极射线与电磁波有着本质的不同，电磁波在电场、磁场中不偏转，而阴极射线在电场、磁场中可能会偏转，电磁波在真空中的速度是3×108m/s，而阴极射线的速度总是小于3×108m/s，阴极射线实际是高速电子流，故选项C错误．紫外线的显著作用是荧光作用，而伦琴射线的显著作用是穿透作用，且紫外线的波长比伦琴射线的长，故选项D正确．] 10．C[同种介质对频率大的光折射率大，太阳光中红光的频率最小，经大气层时偏折的程度最小．小明在月全食时，看到月亮呈现暗红色，是因为太阳光中的部分红光经地球大气层折射到月球，故选项C正确．]11．C[根据相对性原理，当正方形沿x方向以接近光速的速度匀速飞行时，在运动方向上会出现尺缩效应，而在垂直于运动方向上则不会出现尺缩效应，故C正确．]12．AD[因为单色光斜射入平行玻璃砖时的出射光线应平行于入射光线，故选项B错误；根据干涉图样，a光的干涉条纹间距较大，所以a光的波长较长，在同种介质中的折射率较小，故沿相同方向斜射入平行玻璃砖时a光的侧移量小，选项A正确；由于a光的折射率小，临界角较大，则更不易发生全反射，选项C错误，D正确．]13．衍射波动说解析圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，一定不是光的直线传播现象造成的，是光在传播过程中绕过障碍物形成的现象，属于光的衍射，衍射是波的特性，所以这一实验支持了光的波动说．14．(1)1mm(2)0.75mm解析本题利用公式Δx＝ldλ进行计算．(1)Δx＝ld λ＝0.5×6×10－70.3×10－3m＝1×10－3m＝1mm.(2)λ′＝λn ＝600043Å＝4500ÅΔx′＝ld λ′＝0.5×4.5×10－70.3×10－3m＝0.75mm.。