课标版高考物理二轮复习 10专题十 选修3-4 振动和波动 光(可编辑word)

专题九〔选修3-4〕 振动和波动 光与光的本性【核心要点突破】知识链接 一、简谐运动1、简谐运动的动力学方程：kx F -= 2. 单摆周期公式：3. 弹簧振子振动周期：T=2k m /π，只由振子质量和弹簧的劲度决定，与振幅无关，也与弹簧振动情况无关。

二、机械波1、 波长、波速和频率〔1〕波长λ：两个相邻的在振动过程中相对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长．在横波中,两个相邻的波峰或相邻的波谷之间的距离．在纵波中两相邻的的密部(或疏部)中央间的距离，振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长〔2〕波速：单位时间内波向外传播的距离。

v=s/t=λ/T=λf ，波速的大小由介质决定。

〔3〕频率：波的频率由振源决定，在任何介质中传播波的频率不变。

波从一种介质进入另一种介质时，唯一不变的是频率(或周期)，波速与波长都发生变化． 2、 波特有的现象 〔1〕波的发射与折射〔2〕波的叠加原理〔独立传播原理〕在两列波相遇的区域里，每个质点都将参与两列波引起的振动，其位移是两列波分别引起位移的矢量和．相遇后仍保持原来的运动状态．波在相遇区域里，互不干扰，有独立性． 〔3〕波的衍射与干预三、光与光的本性1、 折射率公式：n=sini/sin γ0sin 1C v c ='==λλ2、临界角公式：光线从某种介质射向真空〔或空气〕时的临界角为C ，如此sinC=1/n=v/c3、 光的色散白光通过三棱镜后发生色散现象，说明白光是复色光，是有七种单色光组成的 色散现象nvλ(波动性)衍射 C 临 干预间距γ(粒子性) E 光子光电效应红 黄 紫 小 大 大 小 大 (明显)小 (不明显)容易 难小 大大 小小 (不明显)大 (明显)小 大难 易4、光的干预现象 〔1〕双缝干预①双缝的作用：将同一束光分为两束形成相干波源 ②λdLx =∆=12SP SP -③产生亮暗条件是λn P S P S =-21〔亮〕，λ21221+=-n P S P S 〔暗〕两条亮纹或暗纹之间的距离 〔2〕薄膜干预①形成：光照到薄膜上，由薄膜前、后外表反射的两列光波叠加而成．劈形薄膜干预可产生平行相间条纹，②条纹：单色光明暗相间条纹，彩色光出现彩色条纹。

十五、选修3-4 振动和波动 光知识点1 机械振动和机械波基础回扣(一)机械振动 1.简谐运动的两种模型模型弹簧振子单摆示意图简谐运动 条件①弹簧质量要忽略 ②无摩擦等阻力③在弹簧弹性限度内①摆线为不可伸缩的轻细线 ②无空气阻力等③最大摆角小于等于5°回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与摆线垂直方向(即切向)的分力 平衡位置 弹簧处于原长处 最低点周期T=2π√m k ,与振幅无关T=2π√g,与振幅、摆球质量无关 能量转化 弹性势能与动能的相互转化,机械能守恒重力势能与动能的相互转化,机械能守恒说明:振动中的位移x 都是以平衡位置为起点的,方向从平衡位置指向末位置,大小为这两位置间的线段的长度。

加速度与回复力的变化一致,在两个“端点”最大,在平衡位置为零,方向总是指向平衡位置。

当物体靠近平衡位置时,a 、F 、x 都减小,v 增大;当物体远离平衡位置时,a 、F 、x 都增大,v 减小。

2.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。

3.简谐运动的图像(1)从平衡位置开始计时,函数表达式为x=A sin ωt,图像如图甲所示。

(2)从最大位移处开始计时,函数表达式为x=A cos ωt ,图像如图乙所示。

4.自由振动、受迫振动和共振的比较自由振动 受迫振动 共振 受力情况受回复力受周期性驱动力受周期性驱动力振动周期 或频率由系统本身性质决定,即固有周期或固有频率由驱动力的周期或频率决定,即T=T 驱或f=f 驱T 驱=T 固或f 驱=f 固振动能量 振动物体的机械能不变 由产生驱动力的物体提供,机械能不守恒 振动物体获得的能量最大 常见例子 弹簧振子或单摆(摆角θ<5°)机器工作时底座发生的振动共振筛、转速计等(二)机械波 1.机械波的传播特点(1)波传到任意一点,该点的起振方向都和波源的起振方向相同。

第14讲选修3－4振动与波动光的折射和反射电磁波相对论机械振动和波与光的折射、全反射的组合1．机械振动与机械波(1)振动图象和波动图象①简谐运动与其在介质中传播形成的简谐波的振幅、频率均相同。

②简谐运动和简谐波的图象均为正弦(或余弦)曲线。

③振动图象和波动图象中质点振动方向判断方法不同。

(2)波长、波速与周期(或频率)的关系：v＝λT＝λf。

波从一种介质进入另一种介质，其频率(周期)是不变的；波在介质中的传播速度由介质的性质决定。

2．光的波动性(1)光的干涉①双缝干涉：频率相同的两束光相遇叠加形成明暗相间条纹的现象，双缝干涉条纹是等间距的，条纹间距Δx＝λld，利用该关系可测定光的波长。

②薄膜干涉：由透明薄膜(油膜、肥皂沫、空气膜等)前后表面的反射光叠加形成干涉，薄膜干涉为等厚干涉，同一条纹处薄膜厚度相同。

增透膜的最小厚度为光在介质中波长的四分之一。

(2)光的衍射：发生明显衍射的条件是，孔或障碍物的尺寸与光的波长差不多，或者比光的波长还要小。

(3)光的偏振：振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振。

自然光通过偏振片产生偏振光；自然光发生反射和折射可以成为部分偏振光或完全偏振光。

偏振现象证明光是横波。

3．求解光的折射和全反射问题的思路【例1】(2020·全国卷Ⅱ，34)[物理——选修3－4](15分)(1)(5分)用一个摆长为80.0 cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过________cm(保留1位小数)。

(提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。

)某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等。

新单摆的摆长应该取为________cm。

图1(2)(10分)直角棱镜的折射率n＝1.5，其横截面如图1所示，图中∠C＝90°，∠A ＝30°，截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上。

专题十选修3-4 振动和波动光一、主干知法必记1.机械振动与机械波2.光的折射、全反射(1)折射率:n=,n=。

(2)全反射:sin C=。

3.正确分析、处理光的折射和全反射问题的关键点(1)掌握发生全反射的条件,理解n=和sin C=等公式中各量的物理意义。

(2)正确地画图,找准反射角、折射角或临界角,会熟练应用一些几何知识。

4.电磁波(1)电磁波谱的顺序(按频率升高):无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。

(2)光的偏振证明光不仅是一种波,而且是横波。

(3)激光的特点:①强度大;②方向性好;③单色性好;④相干性好;⑤覆盖波段宽而且可调谐。

(4)经典时空观:时间与空间、物质、惯性系无关。

相对论时空观:有物质才有时间和空间,空间和时间与物体的运动状态有关。

二、易错知识点拨1.将单摆摆球在平衡位置处回复力为零误认为合力为零。

2.应用公式T=2π时,误将摆线长当成摆长。

3.分不清物体做受迫振动的频率、固有频率、驱动力频率。

4.波的分析与计算时,不能正确把握周期性、双向性。

5.误以为在波的干涉中加强区的质点位移一直处于最大值。

6.混淆电磁波和超声波在传播时的不同。

7.对任何波都能发生衍射现象与发生明显的衍射需要一定的条件混淆。

8.分不清干涉图样和衍射图样。

9.误以为n与sin θ1成正比,与sin θ2成反比。

10.对岸上人看水中鱼和潜水员看高空中鸟的两种视深问题分不清。

11.研究全反射问题时,不能区分光密介质和光疏介质。

三、保温训练1.(1)某波源S发出一列简谐横波,波源S的振动图像如图所示。

在波的传播方向上有A、B两点,它们到S的距离分别为45 m和55 m,A、B两点间的距离小于一个波长。

测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0 s。

则该列简谐横波的波长λ= m;当B点离开平衡位置的位移为+6 cm时,A点离开平衡位置的位移是cm。

(2)半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示,O点为圆心,OO'为直径MN的垂线。

专题十选修3-4 振动和波动光一、主干知法必记1.机械振动与机械波2.光的折射、全反射(1)折射率:n=,n=。

(2)全反射:sin C=。

3.正确分析、处理光的折射和全反射问题的关键点(1)掌握发生全反射的条件,理解n=和sin C=等公式中各量的物理意义。

(2)正确地画图,找准反射角、折射角或临界角,会熟练应用一些几何知识。

4.电磁波(1)电磁波谱的顺序(按频率升高):无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。

(2)光的偏振证明光不仅是一种波,而且是横波。

(3)激光的特点:①强度大;②方向性好;③单色性好;④相干性好;⑤覆盖波段宽而且可调谐。

(4)经典时空观:时间与空间、物质、惯性系无关。

相对论时空观:有物质才有时间和空间,空间和时间与物体的运动状态有关。

二、易错知识点拨1.将单摆摆球在平衡位置处回复力为零误认为合力为零。

2.应用公式T=2π时,误将摆线长当成摆长。

3.分不清物体做受迫振动的频率、固有频率、驱动力频率。

4.波的分析与计算时,不能正确把握周期性、双向性。

5.误以为在波的干涉中加强区的质点位移一直处于最大值。

6.混淆电磁波和超声波在传播时的不同。

7.对任何波都能发生衍射现象与发生明显的衍射需要一定的条件混淆。

8.分不清干涉图样和衍射图样。

9.误以为n与sin θ1成正比,与sin θ2成反比。

10.对岸上人看水中鱼和潜水员看高空中鸟的两种视深问题分不清。

11.研究全反射问题时,不能区分光密介质和光疏介质。

三、保温训练1.(1)某波源S发出一列简谐横波,波源S的振动图像如图所示。

在波的传播方向上有A、B两点,它们到S的距离分别为45 m和55 m,A、B两点间的距离小于一个波长。

测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0 s。

则该列简谐横波的波长λ= m;当B点离开平衡位置的位移为+6 cm时,A点离开平衡位置的位移是cm。

(2)半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示,O点为圆心,OO'为直径MN的垂线。

十五、选修3-4 振动和波动 光知识点1 机械振动和机械波根底回扣 (一)机械振动简谐运动的两种模型模型 弹簧振子单摆示意图①弹簧质量要忽略①摆线为不可伸缩的轻细线简谐运动②无摩擦等阻力②无空气阻力等条件③最大摆角小于等于5°③在弹簧弹性限度内回复力 弹簧的弹力提供 摆球重力沿与摆线垂直方向 (即切向)的分力 平衡位置 弹簧处于原长处最低点周期 mT=2π√L ,与振幅、摆球质量无关 T=2π√,与振幅无关k g能量转化 弹性势能与动能的相互转化,机械能守恒 重力势能与动能的相互转化 ,机械能守恒说明:振动中的位移 x 都是以平衡位置为起点的 ,方向从平衡位置指向末位置 ,大小为这 两位置间的线段的长度。

加速度与回复力的变化一致,在两个“端点〞最大,在平衡位置为零, 方向总是指向平衡位置。

当物体靠近平衡位置时,a 、F 、x 都减小,v 增大;当物体远离平衡位 置时,a 、F 、x 都增大,v 减小。

简谐运动的表达式动力学表达式: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=Asin( 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。

简谐运动的图像(1)从平衡位置开始计时,函数表达式为 x=Asin ωt,图像如图甲所示。

-1-(2)从最大位移处开始计时,函数表达式为x=Acosωt,图像如图乙所示。

自由振动、受迫振动和共振的比拟自由振动受迫振动共振受力情况受回复力受周期性驱动力受周期性驱动力振动周期由系统本身性质决定,即固有由驱动力的周期或频率决定,即T=T驱或f=f驱T驱=T固或f驱=f固或频率周期或固有频率由产生驱动力的物体提供,机械振动能量振动物体的机械能不变振动物体获得的能量最大能不守恒常见例子弹簧振子或单摆(摆角θ<5°)机器工作时底座发生的振动共振筛、转速计等(二)机械波机械波的传播特点波传到任意一点,该点的起振方向都和波源的起振方向相同。