- 1 - 第2讲 光的波动性 电磁波 相对论
考纲考情
核心素养
►光的干涉、衍射和偏振现象Ⅰ
►电磁波的产生Ⅰ
►电磁波的发射、传播和接收Ⅰ
►电磁波谱Ⅰ
►狭义相对论的基本假设Ⅰ
►质能关系Ⅰ
实验:用双缝干涉测光的波长 ►光的衍射、光的干涉、光的偏振、电磁波．
►麦克斯韦电磁理论、狭义相对论. 物理观念
全国卷5年3考
高考指数★★★★☆ ►用双缝干涉测光的波长. 科学思维
知识点一 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,出现明条纹,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
(1)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．
(2)衍射条纹的特点(如图所示)
直观情景
3.光的偏振 - 2 - (1)偏振现象:横波只沿某一特定方向振动,称为波的偏振现象．
(2)自然光通过偏振片后,就得到了偏振光.
直观情景
知识点二 电磁场和电磁波
1．麦克斯韦电磁场理论与电磁场
如图所示:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场；变化的电场和磁场总是相互联系成为一个完整的整体,这就是电磁场．
2．电磁波
(1)产生:电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波．
(2)电磁波的性质
①电磁波是横波(选填“纵波”或“横波”),在空间传播不需要介质．
②真空中电磁波的速度为光速．
③公式v＝λf对电磁波同样适用．
④电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象．
知识点三 相对论
1．狭义相对论的两个基本假设
(1)狭义相对论原理: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,光速和光源、观测者间的相对运动没有关系．
1 第4讲 光的波动性 电磁波
1．(2016·高考全国卷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
解析：选ABC.电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s，与电磁波的频率无关，A项正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又产生周期性变化的电场，它们相互激发向周围传播，就形成了电磁波，B项正确；电磁波是横波，因此其电场强度和磁感应强度均与传播方向垂直，C项正确；光是电磁波，利用光纤对光的全反射可以传播信息，D项错误；波源的电磁振荡停止后，已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，E项错误．
2．(高考大纲全国卷)在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为( )
A．2.06×10－7 m B．2.06×10－4 m
C．1.68×10－4 m D．1.68×10－3 m
解析：选C.在双缝干涉实验中，相邻明条纹间距Δx、双缝间距d与双缝到屏的距离L间的关系为Δx＝Ldλ，则双缝间距d＝LλΔx＝1.00×589×10－90.350×10－2 m≈1.68×10－4 m.
3．(高考四川卷)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
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1．(2016·高考全国卷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
解析：选ABC.电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s，与电磁波的频率无关，A项正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又产生周期性变化的电场，它们相互激发向周围传播，就形成了电磁波，B项正确；电磁波是横波，因此其电场强度和磁感应强度均与传播方向垂直，C项正确；光是电磁波，利用光纤对光的全反射可以传播信息，D项错误；波源的电磁振荡停止后，已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，E项错误．
2．(高考大纲全国卷)在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为( )
A．2.06×10－7 m B．2.06×10－4 m
C．1.68×10－4 m D．1.68×10－3 m
解析：选C.在双缝干涉实验中，相邻明条纹间距Δx、双缝间距d与双缝到屏的距离L间的关系为Δx＝Ldλ，则双缝间距d＝LλΔx＝1.00×589×10－90.350×10－2 m≈1.68×10－4 m.
3．(高考四川卷)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
1 高考物理一轮精细复习 （基础知识夯实+综合考点应用+名师分步奏详解压轴题）光的波动性 电磁波 相对论（含解析）
光的干涉和衍射
[想一想]
在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P 点的距离之差为Δx＝0.6 μm；若分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝时，P点会出现亮条纹还是暗条纹？
[提示] 根据v＝λf得c＝λf，可求两种单色光的波长分别为：
λ1＝cf1＝3×1085.0×1014 m＝0.6 μm
λ2＝cf2＝3×1087.5×1014 m＝0.4 μm
与题给条件Δx＝0.6 μm比较可知Δx＝λ1＝32λ2。
故用频率为f1的光照射双缝时，P点出现亮条纹；用频率为f2的光照射双缝时，P点出现暗条纹。
[记一记]
一、光的干涉
1．产生条件
(1)两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。
(2)将同一列光波分解为两列光波，可以获得相干光源，双缝干涉和薄膜干涉都是用此方法获得相干光源。
2.两种典型的干涉
(1)杨氏双缝干涉：
①原理如图12－4－1所示。
图12－4－1
②明、暗条纹的条件： 2 (ⅰ)单色光：形成明暗相间的条纹，中央为明条纹。
a．光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现明条纹。
b．光的路程差r2－r1＝(2k＋1)λ2(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹。
(ⅱ)白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。
③条纹间距公式：Δx＝ldλ。
(2)薄膜干涉：
①相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波。
②图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度相等。
③应用：增透膜，利用光的干涉检查平整度。
二、光的衍射
1．光的衍射
光绕过障碍物偏离直线传播的现象。
2．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。
