机械波光电磁波相对论总结与测试

2018版高考物理知识复习与检测第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论实验十一探究单摆的周期与摆长的关系编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018版高考物理知识复习与检测第十二章机械振动与机械波光电磁波与相对论实验十一探究单摆的周期与摆长的关系）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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实验十一探究单摆的周期与摆长的关系1．实验原理当偏角很小时，单摆做简谐运动,其运动周期为T＝2π错误!，它与偏角的大小及摆球的质量无关，由此得到g＝错误!.因此，只要测出摆长l和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g 的值．2．实验器材带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球、不易伸长的细线(约1 m）、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺．3．实验步骤(1)让细线的一端穿过金属小球的小孔，然后打一个比小孔大一些的线结，做成单摆．(2)把细线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处做上标记，如图1所示．图1(3）用毫米刻度尺量出摆线长度l′，用游标卡尺测出摆球的直径，即得出金属小球半径r，计算出摆长l＝l′＋r.(4)把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度（不超过5°），然后放开金属小球，让金属小球摆动,待摆动平稳后测出单摆完成30～50次全振动所用的时间t，计算出金属小球完成一次全振动所用时间，这个时间就是单摆的振动周期，即T＝错误!（N为全振动的次数），反复测3次,再算出周期的平均值错误!＝错误!。

一、波长1.定义:在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。

通常用“λ”表示。

2.特征:在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。

在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。

注意:"相邻”和“振动相位总是相同的”是波长定义的关键要素，二者缺一不可。

“相位总是相同”的含义是:任何时刻质点相对平衡位置的位移的大小和方向总是相等。

2.对波长的理解(1)波长在数值上等于一个周期内振动在介质中传播的距离，波源振动-个周期，能且仅能产生一个波长的波形。

(2)相距一个(或整数个)波长的两个质点的振动状态相同。

相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的;相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。

(3)物理意义:表示波在空间上的周期性。

二、周期和频率1.定义:波上各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫做波的周期或频率。

3.决定因素:波的周期或频率由波源决定，与介质无关。

.3.关系:周期T和频率f互为倒数，即f=1/T。

4.物理意义:振动周期(或频率)是描述波的“时间周期性”的物理量。

即每经历一个周期的时间，当前的波形图与原有的波形图相同。

5.时空关系:在一个周期的时间内振动在介质中传播的距离等于一个波长即每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。

Eg关于波的周期，下列说法错误的是( C )A.波的周期与质点的振动周期相同B.波的周期是由波源驱动力的频率决定的C.波的周期与形成波的介质有关D.经历整数个周期波形图重复出现，只是波向前移动了一段距离三、波速1.定义:波在介质中传播的距离跟所用时间的比值叫做波速。

V=ΔX/Δt即波在介质中传播的速度。

2.物理意义描述振动或波形在介质中传播的快慢。

3.波长、频率和波速之间的关系v=λ/T，V=λ/f(适用于一切波)这一关系虽从机械波得到，但对其他形式的波(电磁波)也成立波速,波长和频率4.关于波长、频率或周期和波速的几点说明(1)波的频率或周期由波源决定，波由一种介质进入另一种介质时波的频率或周期不发生变化。

光学 电磁波和相对论1、折射现象：光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生改变的现象．2、折射定律：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．表达式：sin θ1sin θ2＝n 12，式中n 12是比例常数.注：在光的折射现象中，光路是可逆的．3、折射率：光从真空（或空气）射入某种介质发生折射时，入射角i 的正弦与折射角r 的正弦比值。

反映了光在介质中的偏折程度，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小．定义式：n ＝sin θ1sin θ2，不能说n 与sin θ1成正比，与sin θ2成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定．计算式：n ＝cv ，因为v <c ，所以任何介质的折射率都大于1.注：七色光（红橙黄绿蓝靛紫）的折射率逐渐增大。

4、全反射现象：光从光密介质向光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象．条件：①光从光密介质射入光疏介质．②入射角大于或等于临界角． 注：（1）当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．（能量守恒）（2）对两种不同的介质，折射率较小的介质叫光疏介质，折射率较大的介质叫光密介质。

（3）临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C ，则sin C ＝1n .介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．5、光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象． 光的色散现象说明：①白光为复色光；②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； ③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．6、光的干涉: 在光重叠区域出现加强或减弱的现象双缝干涉产生的条件: 两列光波的频率相同、相位差恒定．注：（1）单色光：①光的路程差r 2－r 1＝kλ(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．单色光双缝干涉的相邻亮条纹或暗条纹间距公式：Δx ＝ldλ（2）白光：中央为白色条纹，两边为彩色条纹．（3）薄膜干涉：由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象。

姓名，年级：时间：2020年高考物理一轮复习考点归纳（选修3-4）专题14《机械振动与机械波光电磁波与相对论》目录第一节机械振动(实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度) (3)【基本概念、规律】 (3)【重要考点归纳】 (4)考点一简谐运动的五个特征 (4)考点二简谐运动的图象的应用 (5)考点三受迫振动和共振 (6)考点四实验：用单摆测定重力加速度 (7)【思想方法与技巧】 (8)单摆模型的应用 (8)第二节机械波 (8)【基本概念、规律】 (8)【重要考点归纳】 (10)考点一波动图象与波速公式的应用 (10)考点二振动图象与波动图象的综合应用 (10)考点三波的干涉、衍射、多普勒效应 (11)【思想方法与技巧】 (12)波的多解问题的处理方法 (12)第三节光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率) (12)【基本概念、规律】 (12)【重要考点归纳】 (14)考点一折射定律的理解与应用 (14)考点二全反射现象 (14)考点三光路的计算与判断 (14)考点四实验：测定玻璃的折射率 (15)第四节光的波动性(实验：用双缝干涉测量光的波长) (17)【基本概念规律】 (17)【重要考点归纳】 (18)考点一光的干涉 (18)考点二光的衍射现象的理解 (19)考点三光的偏振现象的理解 (19)【思想方法与技巧】 (21)条纹间距公式的拓展应用 (21)第五节电磁波相对论简介 (21)【基本概念、规律】 (21)【重要考点归纳】 (22)考点一对电磁场理论和电磁波的理解 (22)考点二电磁波谱及电磁波的应用 (23)考点三狭义相对论的简单应用 (24)第一节机械振动（实验:探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度）【基本概念、规律】一、简谐运动1．概念:质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x－t图象）是一条正弦曲线的振动．2．平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置．3．回复力(1）定义：使物体返回到平衡位置的力．(2)方向：时刻指向平衡位置．(3）来源:振动物体所受的沿振动方向的合力．4．简谐运动的表达式(1)动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反．(2）运动学表达式:x＝A sin (ωt＋φ)，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢，（ωt＋φ）代表简谐运动的相位，φ叫做初相．5．描述简谐运动的物理量二、单摆1．定义：在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，如果细线的伸缩和质量都不计，球的直径比线的长度短得多，这样的装置叫做单摆．2．视为简谐运动的条件:θ＜5°.3．回复力：F＝G2＝G sin θ＝错误!x。

机械波、光、电磁波、相对论总结与测试机械振动和机械波几何光学及光的波动性相对论重点难点聚焦1．简谐运动的振动图象x=x (t)=Asin (ωt+φ0)是简谐运动的运动学方程，其中包含着几乎全部的运动信息，对这些信息的理解，挖掘和运用是学习和考察的重点内容。

2．弹簧振子和单摆的简谐运动，是两个理想化模型，这两个模型共同体现了简谐运动的重要特点，如对称性，等时性，周期性，有界性，机械能守恒等，对这些重要特点的理解非常有助于对实际问题的理解和解决。

3．受迫振动发生的条件、特点，共振现象和发生共振现象的条件是机械振动中的一个与实际问题密切结合的知识点，应加深对它的理解和运用。

4．机械波的形成过程：研究机械波的形成过程，对于理解机械波的传播——传播振动形式，携带信息，传播能量以及机械波时空周期性都有很大的帮助，是学习的重点和难点，对波形成过程理解的突破，对解决波的问题有事半功倍之效。

5．对波的周期性，波长和波速的理解和运用，如v=fλ。

6．根据波形图所提供的信息进行计算是学习的重点，难点和高考的热点。

7．波的干涉现象，两列波干涉条件，干涉条纹出现的原因和明暗条纹出现的条件。

8．光的折射现象：对折射定律，折射率，全反向现象及其色散现象的理解和计算是几何光学的重点也是高考的热点内容。

9．光学元件的特点：三棱镜、玻璃砖（矩形，半圆形）、透明介质等，对光路的改变，对复色光的色散以及成像是学习几何光学基本内容。

10．双缝干涉现象中，对明、暗条纹出现的原因、条件、条纹间距理解的运用，对薄膜干涉的理解和实际应用，是学习光的波动性的重点和难点。

11．了解干涉与衍射条纹的区别，研究光干涉和衍射的理论意义和实际意义等。

12．麦克斯韦电磁理论，光的电磁说，电磁波谱等。

13．相对论的两个基本假设，相对论的几个结论如同时性的相对性，时间和长度的相对性、相对论质量、质能方程，狭义相对论的时空观是相对论一章应重视理解的内容或结论。

知识要点回扣1．利用简谐运动的图象分析简谐运动简谐运动的图象能够反映简谐运动的规律，因此将简谐运动的图象跟具体的运动过程联系起来是讨论简谐运动的一种好方法。

第4讲光的波动性电磁波相对论➢教材知识梳理一、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________条纹，某些区域相互减弱，出现________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________条纹．二、光的衍射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________时，衍射现象明显．3．衍射图样特点(1)单缝衍射：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条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹．(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环．(3)圆盘衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑称为________亮斑(证实光的波动性)．三、光的偏振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．3．偏振光的形成(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．四、电磁场与电磁波1．麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生________，变化的电场能够在周围空间产生________．2．电磁波________由近及远地传播形成电磁波．电磁波是________波，在空间传播不需要依靠介质．真空中电磁波的速度为________ 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＝________．3．电磁波的发射和接收(1)发射条件：①要有________的频率；②采用________电路．(2)调制：使电磁波随各种信号而改变叫调制．使高频电磁波的________随信号的强弱而变化为调幅，使高频电磁波的________随信号的强弱而变化为调频．(3)接收：①当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率________时，激起的振荡电流最强，称为电谐振现象．②从经过调制的高频电流中将声音或图像信号还原出来的过程，叫作________，它是调制的逆过程，调幅波的解调也叫________．(4)电磁波谱：按照电磁波的________或________的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱．按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、________、紫外线、X 射线、γ射线．五、相对论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．时间和空间的相对性(1)时间间隔的相对性：Δt ＝________．(2)长度的相对性：l ＝________．3．相对论质量(质速关系)：m ＝________．4．质能方程(质能关系)：E ＝________．答案：一、1.亮 暗 2.相等 3.白色亮 彩色二、1.偏离 2.差不多 还小 3.(3)泊松三、1.一切方向 2.特定 3.(1)偏振片 (2)折射4．横四、1.电场 磁场2．电磁场 横 3×108 λf3．(1)①足够高 ②开放 (2)振幅 频率 (3)①相等 ②解调 检波 (4)频率波长 可见光 五、1.(1)相同 (2)相同2．(1)Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫vc 2 (2)l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫vc 23.m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫vc 24．mc 2【思维辨析】(1)光的颜色由光的频率决定．( )(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．( )(6)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场．( )(7)无线电波不能发生干涉和衍射现象．( )(8)波长不同的电磁波在本质上完全不同．( )(9)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的．( )答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× (9)×【物理学史】17世纪下半叶，以牛顿为首的“粒子说”和以惠更斯为首的“波动说”都能解释几何光学问题，但大家更倾向 “粒子说”.19世纪初，波动光学初步形成，其中托马斯·杨圆满地解释了“薄膜颜色”和双狭缝干涉现象，大家又倾向“波动说”．典型实验证据有：双缝干涉、单缝衍射、泊松亮斑、薄膜干涉、偏振等.1860年前后，麦克斯韦预言光就是一种电磁波，并且这个结论在1888年为赫兹的实验证实．但是同时赫兹发现了光电效应，特别是1905年爱因斯坦运用量子论解释了光电效应，这又支持了光的“粒子性”，后来还有康普顿效应．所以，光的本质是电磁波，但具有波粒二象性．最终人们意识到任何物体都有波粒二象性，即存在物质波．➢ 考点互动探究考点一 光的双缝干涉现象1．亮、暗条纹的条件(1)亮条纹：屏上观察点到双缝的路程差等于波长的整数倍，即Δs ＝nλ(n ＝0，1，2…)．(2)暗条纹：屏上观察点到双缝的路程差等于半波长的奇数倍，即Δs ＝λ2(2n ＋1)(n ＝0，1，2，…)． 2．条纹间距：Δx ＝l dλ，其中l 是双缝到光屏的距离，d 是双缝间的距离，λ是光波的波长． 1 [2016·成都模拟] 如图15­37­1所示，在“双缝干涉”实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上的一点，已知P 点与S 1和S 2距离之差为2.1×10－6 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？(1)已知A 光在折射率为n ＝1.5的介质中波长为4×10－7 m ； (2)已知B 光在某种介质中波长为3.15×10－7 m ，当B 光从这种介质射向空气时，临界角为37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)；(3)若用A 光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象． 图15­37­1[解析] (1)设A 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n ＝c v ＝λ1λ2得 λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m ＝6×10－7 m ．根据路程差Δx ＝2.1×10－6 m.所以N 1＝Δx λ1＝2.1×106 m 6×107 m＝3.5 由此可知，S 1和S 2到P 点的路程差Δx 是波长λ1的3.5倍，所以P 点为暗条纹．(2)根据临界角与折射率的关系sin C ＝1n 得n ＝1sin 37°＝53由此可知，B 光在空气中波长λ3为 λ3＝nλ介＝53×3.15×10－7 m ＝5.25×10－7 m ．所以N 2＝Δx λ3＝2.1×106 m 5.25×107 m＝4可见，用B 光作为光源，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，两边条纹变窄变暗．式题 (对双缝干涉现象的理解)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距不同D ．上述说法都不正确答案：A [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．考点二 用双缝干涉实验测量光的波长考向一 实验原理与实验操作1．实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx 与双缝间的距离d 、双缝到屏的距离l 、单色光的波长λ之间满足λ＝d ·Δx l. 2．实验步骤(1)安装仪器①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图15­37­2所示． 图15­37­2②接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光．调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏．③安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝相互平行．(2)观察与记录①调整单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹．②在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．③调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a 1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n 条亮条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a 2，则相邻两亮条纹间的距离Δx ＝|a 1－a 2|n －1. ④换用不同的滤光片，测量其他色光的波长．2 现有毛玻璃屏A 、双缝B 、白光光源C 、单缝D 和透红光的滤光片E 等光学元件，要把它们放在如图15­37­3所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．图15­37­3(1)将白光光源C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C 、________、________、________、A .(2)本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用刻度尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离．在操作步骤②时还应注意________和________．答案：(1)E D B(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行 单缝、双缝间的距离要适当[解析] (1)滤光片E 可以从白光中选出单色红光，单缝D 是获取线光源，双缝B 是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A 上．所以排列顺序为：C 、E 、D 、B 、A .(2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当．(测量＋误差)在“光的双缝干涉”的实验中：(1)将激光束照在如图15­37­4甲所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图乙中的________．图15­37­4(2)换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________．(均选填“变宽”“变窄”或“不变”)答案：(1)A (2)变宽 变窄[解析] (1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A 图正确；(2)根据Δx ＝l d λ知，双缝间的距离d 减小时，条纹间距变宽；当双缝到屏的距离l 减小时，条纹间距变窄．■ 要点总结(1)光源灯丝最好是线状灯丝，并与单缝平行且靠近；(2)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；(3)白光干涉观察到的是彩色条纹，中央亮条纹的中间部分是白色，边缘是红色．考向二 数据处理与误差分析幕上，红光的干涉条纹间距Δx 1与绿光的干涉条纹间距Δx 2相比，Δx 1________(填“＞”“＝”或“＜”)Δx 2.若实验中红光的波长为630 nm ，双缝到屏幕的距离为1.00 m ，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm ，则双缝之间的距离为________mm.答案：＞ 0.300[解析] 双缝干涉条纹间距Δx ＝L λd，红光波长较长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即Δx 1>Δx 2.根据题中数据可得条纹间距Δx ＝10.5 mm 5＝2.1 mm ＝2.1×10－3 m ，根据Δx ＝L λd 可得d ＝L λΔx ＝1.00 ×630×10－92.1×10－3 m ＝3.00×10－4 m ＝0.300 mm.(注意事项＋误差分析)[2016·厦门联考] 在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图15­37­5所示．图15­37­5(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：A ．灯丝与单缝和双缝必须平行放置B ．干涉条纹与双缝垂直C ．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D ．干涉条纹的间距与光的波长有关以上几点中，你认为正确的是________．(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图15­37­6甲所示，该读数为________ mm.图15­37­6(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示．则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx 时，测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值．答案：(1)AD (2)0.700 (3)大于[解析] (1)为了获得清晰的干涉条纹，A 正确．由干涉现象可知干涉条纹与双缝平行，B 错误．干涉条纹的间距Δx ＝l dλ与单缝宽度无关，C 错误，D 正确．(2)手轮的读数为0.5 mm ＋20.0×0.01 mm ＝0.700 mm.(3)条纹与分划板不平行时，实际值Δx 实＝Δx 测cos θ，θ为条纹与分划板的夹角，故Δx 实<Δx 测． ■ 要点总结光波波长很小，Δx 、L 的测量对波长λ的影响很大．L 用毫米刻度尺测量，Δx 用测量头上的游标尺测量．实验时可测多条亮条纹间距求Δx 及采用多次测量求λ的平均值法减小误差．应注意：①干涉条纹应调整到最清晰的程度；②Δx 不是亮(暗)条纹的宽度；③分划板刻线应与干涉条纹平行，中心刻线应恰好位于条纹中心；④测量多条亮条纹间的距离时，此间距中的条纹数应准确．考点三 薄膜干涉的理解及应用1.薄膜干涉如图15­37­7所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形，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．图15­37­7(1)在P 1、P 2处，从两个表面处反射回来的两列光波的路程差Δx 等于波长的整数倍，即Δx ＝nλ(n ＝0，1，2，…)，薄膜上出现亮条纹．(2)在Q 处，从两个表面处反射回来的两列光波的路程差Δx 等于半波长的奇数倍，即Δx ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0，1，2，…)，薄膜上出现暗条纹．2．薄膜干涉的应用(1)检查精密零件的表面是否平整如图所示，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．图15­37­8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(a)所示；若某处凸起，则对应亮(暗)条纹延后出现，如图(b)所示．(2)增透膜在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂上一层薄膜(如氟化镁)，当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的14时，在薄膜的两个面上的反射光的光程差恰好等于半个波长，因而相互抵消，达到减小反射光、增大透射光强度的目的．1．(多选)(薄膜干涉的理解)在研究材料A 的热膨胀特性时，可采用如图15­37­9所示的干涉实验法，A 的上表面是一光滑平面，在A 的上方放一个透明的平行板B ，B 与A 上表面平行，在它们之间形成一个厚度均匀的空气膜．现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A 缓慢加热，在B 上方观察到B 板的亮度发生周期性变化．当温度为t 1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t 2时，亮度再一次回到最亮，则( )图15­37­9A ．出现最亮时，B 上表面反射光与A 上表面反射光叠加后加强B ．出现最亮时，B 下表面反射光与A 上表面反射光叠加后加强C ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ4D ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ2答案：BD [解析] 该装置利用B 下表面反射光与A 上表面反射光发生干涉的原理，若最亮，说明干涉加强，加强时路程差Δx ＝nλ(n ＝0，1，2，…)，由于t 1和t 2两温度为连续变化，且出现两次最亮，所以两次路程差为一个波长，t 1到t 2过程中，A 的高度应增加半个波长．2．(多选)(增透膜的应用)关于光学镜头增透膜，以下说法中正确的是( )A ．增透膜是为了减少光的反射损失，增加透射光的强度B ．增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的14C ．增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的14D ．因为增透膜的厚度一般适合绿光反射时相互抵消，红光、紫光的反射不能完全抵消，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色E ．涂有增透膜的镜头，进入的光线全部相互抵消，因此这种镜头的成像效果较好答案：ACD [解析] 光学镜头前的增透膜是为了减少光的反射损失，增加透射光的强度，选项A 正确；根据光的干涉理论，增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的四分之一，选项B 错误，选项C 正确；增透膜通常是针对人眼最敏感的绿光设计的，使从镜头反射的绿光干涉相消，而对太阳光中红光和紫光并没有显著削弱，所以看上去呈淡紫色，选项D 正确．涂有增透膜的镜头，只能抵消某种色光的反射光线，选项E 错误．3．(多选)(薄膜干涉的应用)把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入如图15­37­10所示，这时可以看到亮暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是( )图15­37­10A ．将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，条纹变疏B ．将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏C ．将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D ．将上玻璃板平行上移，条纹远离劈尖移动答案：AC [解析] 楔形空气层的上、下两个表面反射的两列光波发生干涉，空气层厚度相同的地方，两列波的路程差相同，故如果被测表面是平的，干涉条纹就是一组平行的直线，如图所示，当劈角α增大为β时，相邻的条纹由A、C处左移至A′、C′处．设CD－AB＝Δs，则C′D′－A′B′＝Δs，故AC＝Δssin α，A′C′＝Δssin β.因为β>α，所以AC>A′C′，故劈角变大时，条纹变密，反之，劈角变小时，条纹变疏，A正确，B错误；同理，当上玻璃板平行上移时，条纹向着劈尖移动，且间距不变，C正确，D错误．考点四光的衍射及偏振现象1.对光的衍射的理解(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．2．自然光与偏振光的比较类别自然光(非偏振光)偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过偏振片后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向光振动的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向3.偏振光的应用：照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等．1．(多选)(光的偏振)如图15­37­11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( )图15­37­11A．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E．无论以SP为轴将B转过多大角度后，在P处都将看到光亮答案：BD [解析] 自然光沿各个方向发散，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光．从电灯直接发出的光为自然光，则A错误；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B正确；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光亮，C错误；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D正确，E错误．2．(光的衍射现象)让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现( )A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D．由大变小的三角形光斑，小圆形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失答案：D [解析] 当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑，之后随着孔的继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，随着孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现明暗相间的衍射条纹，最后随孔的闭合而全部消失，所以只有D正确．3．(干涉＋衍射)在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象( )A．都是光的衍射现象B．都是光的干涉现象C．前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象D．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象答案：C [解析] 根据干涉和衍射的条件，两块玻璃板的空气层形成薄膜干涉，日光灯发出的光通过狭缝会发生衍射现象．■ 要点总结光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的．考点五电磁场和电磁波电磁波谱1.对麦克斯韦电磁场理论的理解2．对电磁波的理解(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15­37­12所示．图15­37­12(2)电磁波与机械波的比较电磁波机械波产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生3.电磁波谱图15­37­131．(多选)(对电磁波的理解)下列说法正确的是( )A．根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场B．发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性LC电路C．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象D．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播E．电磁波只能在真空中传播，因此当电磁波遇到介质时，会被介质挡住答案：BCD [解析] 在均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，在均匀变化的磁场周围产生恒定的电场，选项A错误；发射电磁波时必须采用高能量且要有尽可能大的空间传播电磁波，所以选项B正确；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，选项C正确；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，选项D正确；电磁波既可以在真空中传播，也可以在介质中传播，选项E错误．2．(多选)(电磁波谱)关于电磁波谱，下列说法不正确的是( )A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B．紫外线的频率比可见光的低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康C．X射线和γ射线的波长比较短，穿透力比较强D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线E．频率越高的电磁波在真空中传播的速度越快答案：BDE [解析] 无线电波的波长长，易发生衍射现象，A正确．紫外线的频率比可见光的高，B 错误．任何物体都能辐射红外线，D错误．不同频率的电磁波在真空中传播速度相同，E错误．3．(多选)[2016·全国卷Ⅱ] 关于电磁波，下列说法正确的是 ( )A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失答案：ABC [解析] 电磁波在真空中传播速度不变，与频率无关，选项A正确；电磁波由周期性变化的电场和变化的磁场互相激发得到，选项B正确；电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，选项C正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，选项D 错误；电磁波具有能量，电磁振荡停止后，已形成的电磁波仍会在介质或真空中继续传播，选项E 错误．4．(多选)下列说法正确的是( )A ．当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流B ．当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流C ．由调谐电路接收的感应电流，再经过耳机就可以听到声音了D ．由调谐电路接收的感应电流，再经过检波、放大，通过耳机才可以听到声音答案：AD [解析] 当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波在接收电路中激发的感应电流最强．由调谐电路接收的感应电流，要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大，通过耳机才可以听到声音，故A 、D 正确．5．(多选)实际的LC 电磁振荡电路中，如果没有外界能量的适时补充，振荡电流的振幅总是要逐渐减小，下述各种情况中，可以使振幅减小的是( )A ．线圈的自感电动势对电流的阻碍作用B ．电路中的电阻对电流的阻碍作用C ．线圈铁芯上涡流产生的电热D ．向周围空间辐射电磁波答案：BCD [解析] 线圈自感对电流的阻碍作用，是把电流的能量转化为磁场能，不会造成振荡能量的损失，振幅不会减小，A 错误；电路中电阻对电流的阻碍作用使部分电能转化为内能，从而造成振荡能量的损失，使振幅减小，B 正确；线圈铁芯上涡流产生的电热，也是由振荡能量转化来的，也会引起振荡能量的损失，使振幅减小，C 正确；向周围空间辐射电磁波，使振荡能量以电磁波的形式散发出去，引起振荡能量的损失，使振幅减小，故D 正确．■ 要点总结波长不同的电磁波，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．考点六 相对论1．对“同时”的相对性的理解(1)经典的时空观：在同一个惯性参考系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性参考系中观察也是同时的．(2)相对论的时空观：“同时”具有相对性，即在同一个惯性参考系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性参考系中观察就不一定是同时发生的．2．对“长度的相对性”的理解狭义相对论中的长度公式l ＝l 01－v c2，l 0是相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而l 可认为杆沿杆的长度方向以速度v 运动时，静止的观察者测量的长度，还可以认为是杆不动，而观察者沿杆的长度方向以速度v 运动时测出的杆的长度．1．(多选)在狭义相对论中，下列说法正确的是( )A ．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速B ．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的。