高三物理光的波动性
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2020 届高三物理一轮复习试题:光的波动性1.光的偏振现象讲明光是横波,以下现象中,不.能.反映光的偏振特性的是( ) A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化 B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是 90°时,反射光 是偏振光 C.日落时分,拍照水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片能够使景像更清晰 D.通过两并在一起的铅笔缝隙观看日光灯,能够看到彩色条纹 答案:D 2.用 a、b 两束单色光分不照耀同一双缝干涉装置,在距双缝恒定距离的屏上得到如下图的干涉图样, 其中图甲是用 a 光照耀时形成的,图乙是用 b 光照耀时形成的.那么关于 a、b 两束单色光,以下讲法正确 的选项是( )A.a 光光子的能量比 b 光的大 B.在水中,a 光传播的速度比 b 光的大 C.水对 a 光的折射率比对 b 光的小 D.b 光的波长比 a 光的短 解析:双缝干涉条纹的间距 Δx=Ldλ,由题图可得 λa<λb.应选项 A 正确. 答案:A 3. 劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图甲所示.将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上,在一端夹 入两张纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入射后,从上往下看到的干涉条纹如 图乙所示.干涉条纹的特点如下:(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等;(2)任意相邻 明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.现假设在图甲装置中抽去一张纸片,那么当光垂直入射到新的劈 形空气薄膜后,从上往下观看到的干涉条纹( )A.变疏B.变密C.不变D.消逝解析:撤去一张纸后,劈形空气薄膜的劈势减缓,在相同的水平距离上,劈势厚度变化减小,以至光程差变化减小,条纹变宽,条纹的数量变少(条纹变疏),故 A 正确.答案:A4.用如下图的实验装置观看光的薄膜干涉现象.图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐),图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈,将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转,观看到的现象是[2018 年高考·上海物理卷]( )A.当金属线圈旋转 30°时,干涉条纹同方向旋转 30°B.当金属线圈旋转 45°时,干涉条纹同方向旋转 90°C.当金属线圈旋转 60°时,干涉条纹同方向旋转 30°D.干涉条纹保持不变解析:肥皂液膜上显现干涉条纹的缘故为:由于重力作用液膜上薄下厚,在同一水平高度厚度大致相同,故可看到水平方向的平行干涉条纹.当线圈在竖直方向缓慢旋转时,液膜能保持上薄下厚不变,故干涉条纹保持不变.答案:D5.一种电磁波入射到半径为 1 m 的孔上,可发生明显的衍射现象.由此可知这种波属于电磁波谱的区域是( )A.γ 射线 B.可见光C.无线电波 D.紫外线 解析:依照发生明显的衍射现象的条件可知,障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或比波长还要小.电磁 波谱中无线电波的波长范畴大约在 104~102 m,而红外线的波长范畴大约在 10-1~10-6 m,可见光、紫 外线、γ 射线的波长更短.故只有无线电波才能发生明显的衍射现象.应选项 C 正确. 答案:C 6.市场上有种灯具俗称〝冷光灯〞,用它照耀物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低,从而被 广泛应用于各种场所.这种灯降低热效应的原理之一是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜(例如 氟化镁),这种膜能排除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线.以 λ1 表示红外线在真空中的波长, 以 λ2 表示此红外线在薄膜中的波长,那么所镀薄膜的厚度最小应为( ) A.λ21 B.λ41 C.λ22 D.λ42 解析:为了减小反射的热效应显著的红外线,那么要求红外线在薄膜的前后表面反射叠加作用减弱,即路程差为半波长的奇数倍,因路程差为膜厚度的 2 倍.故膜的最小厚度为红外线在该膜中波长的14. 答案:D金典练习三十五 光的波动性体验成功1.关于〝测定玻璃的折射率〞的实验.(1)实验中的光路如图甲所示,实验步骤如下,请你按正确顺序重新排列: .A.用公式 n=ssiinn αβ算出不同入射角时的折射率,看是否近于一个常数,求出几次实验中测得的 n 的平均值.B.用图钉将白纸钉在平木板上,在白纸上画一直线 aa′作为界面,通过aa′上的一点 O 画出法线 NN′,并画一条线段 AO 作为入射光线,使入射角 α=∠AON=30°,然后将玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟 aa′对齐,画出玻璃砖的另一界面 bb′.C.移去大头针和玻璃砖,过 P3、P4 引一直线 O′B,连接 O、O′, 确实是折射光线的方向,用量角器量出折射角 β=∠O′ON′.D.用同样的方法找出入射角是 45°、60°、75°时的折射角,查出正弦值并记入表中.E.在线段 AO 上竖直地插上两枚大头针 P1、P2,透过玻璃砖观看大头针的像,调整视线直到 P2 的像挡 住 P1 的像,再在观看的这一边竖直插上两枚大头针 P3、P4,使 P3 挡住 P1、P2 的像,P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像.记下 P3、P4 的位置.乙(2)假设实验中得到了如图乙所示的光路.为了测量入射角和折射角,作法线时将法线画得与界面不垂直,由如此量得的角 i 和 r 算出的折射率与真实值相比较.(填〝偏大〞、〝偏小〞或〝不变〞)答案:(1)BECDA (2)偏大2.如图甲所示,在〝用双缝干涉测光的波长〞的实验中,甲(1)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.(2)假如将灯泡换成激光光源,该实验照样能够完成,并测出光波波长 .这时能够去掉的部件是(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,手轮的示数如图乙所示;连续转动手轮,使分划板中心刻线对准第 10 条亮纹,手轮的示数如图丙所示,那么条纹的间距是mm.乙丙(4)假如差不多测得双缝的间距是 0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是 1 m,那么待测光的波长是m.(结果保留三位有效数字)答案:(1)滤光片 单缝 双缝(2)②③(3)1.55 提示:xn2- -x11(4)4.65×10-7 提示:λ=Ld·Δx金典练习三十六 实验:测定玻璃的折射率 用双缝干涉测光的波长选择题部分共 4 小题,每题 6 分.在每题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有 多个选项正确.1.某同学安装好实验装置仪器后,成功观看到光的干涉现象.假设他在此基础上对仪器的安装做如 下改动,还能使实验成功的操作是( )A.将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许,其他不动 B.将滤光片移至单缝和双缝之间,其他不动 C.将单缝向双缝移动少许多 ,其他不动 D.将单缝与双缝的位置互换,其他不动 解析:干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果,双缝后面的区域处处存在,因此屏前后移动,条纹仍旧有;单缝是点光源,距双缝距离略微变化仍能引起双缝后面叠加区域干涉,因此选项 A、C 正确;将滤光 片放在单缝和双缝间,照到两缝上的光仍是振动情形完全一样的光源,应选项 B 正确;将单缝与双缝互换, 失去了产生干涉的条件,即没有相干光源,应选项 D 错.答案:ABC2.某同学在做〝测定玻璃的折射率〞的实验中,操作时将玻璃砖的界aa′、bb′画好后误用另一块宽度稍窄的玻璃砖,如图甲所示.实验中除仍用线外,其他操作都正确.那么所测玻璃的折射率将( )A.偏大B.偏小C.不变D.不能确定解析:如图乙所示,光线实际上在 A 点发生折射,折射光线为 AO′,出射点.该同学以 O 为折射点,折射光线 OO′,折射角为 α,实际上折射角β,β<r=α.故折射率偏小.答案:B线 原界O′ 为 为3.某同学在做双缝干涉实验中,安装好实验装置后,在光屏上却观看不到干涉图样,这可能是由于( )A.光束的中央轴线与遮光筒的中心轴线不一致,相差较大B.没有安装滤光片C.单缝与双缝不平行D.光源发出的光束太强解析:安装实验器件时要注意:光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合,光源与光屏正面相对,滤光片、单缝和双缝要在同一高度,中心位置在遮光筒轴线上,单缝与双缝要相互平行,才能使实验成功.因此还要使光源发出的光束不致太暗.据上述分析,可知选项 A、C 正确.答案:AC4.图示为双缝干涉实验中产生的条纹图样,甲图为用绿光进行实验的图样,a 为中央亮条纹;乙图为换用另一种单色光进行实验的图样,a′为中央亮条纹,那么以下讲法正确的选项是( )A.乙图可能是用红光实验产生的条纹,讲明红光波长较长B.乙图可能是用紫光实验产生的条纹,讲明紫光波长较长C.乙图可能是用紫光实验产生的条纹,讲明紫光波长较短D.乙图可能是用红光实验产生的条纹,讲明红光波长较短甲乙解析:由于条纹宽度 Δx=Ldλ,波长越长条纹宽度越大,又因红光的波长比绿光的波长长,而紫光的波长比绿光的波长短.应选项 A 正确.答案:A非选择题部分共 6 小题,共 76 分.5.(8 分)在一次〝测定玻璃的折射率〞的实验中,采纳了如下方法:将一块半圆形玻璃砖放在水平面上 (如下图),用一束光线垂直玻璃砖直径平面射入圆心 O,以 O 为转动轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖, 当刚转过 θ 角度时,观看者在玻璃砖平面一侧恰好看不到出射光线,如此就能够明白该玻璃砖的折射率 n的大小.那么,上述测定方法要紧是利用了的原理,该玻璃的折射率 n=.解析:此测定方法明显是利用了全反射的原理.由题意可知,此玻璃的临界角 C=θ,即 sin C=sin θ=1n,因此 n=sin1 θ.答案:全反射1 sin θ6.(8 分)用某种单色光做双缝干涉实验时,双缝间的距离 d=0.20 mm,双缝到毛玻璃屏间的距离 L=75.0cm,如图甲所示.实验时先转动图乙所示的测量头上的手轮,使与卡尺游标相连的分划线对准如图丙所示的第 1 条明条纹,现在卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示.那么游标尺上的示数 x1=mm;然后再转动手轮使划分线对准第 5 条明条纹,如图丁所示,现在卡尺的主尺和游标的位置如图己所示,那么游标卡尺上的示数 x2=mm.由以上数据和测量数据可知该单色光的波长是nm.解析:由 Δx=n-a 1和 Δx=Ldλ 两式,代入数据即可. 答案:0.3 9.6 6207.(15 分)某同学在测定一厚度平均的圆形玻璃砖的折射率时,先在白纸上作一与圆形玻璃砖同半径的圆,圆心为 O,将圆形玻璃砖平放在白纸上,使其边界与所画的圆重合.在玻璃砖一侧竖直插两枚大头针P1 和 P2,在另一侧再先后插两枚大头针 P3 和 P4,使从另一侧隔着玻璃砖观看时,大头针 P3、P4 和 P1、 P2 的像恰在一条直线上.移去圆形玻璃砖和大头针后,如图甲所示.(1)在图甲中作出光线在圆形玻璃内的传播方向.(2)标出入射角 i 和折射角 r,写出玻璃折射率的公式 n=.解析:(1)连接 P1、P2,得入射光线与圆交于 M 点;再连接 P4,得出射光线与圆交于 N 点;连接 M、N 就得到光在玻璃内的P3 、 传播路径,如图乙所示.(2)入射角 i 和折射角 r 如图乙所示,由折射定律可得:n=ssiinni r.答案:(1)光路图如图乙所示.(2)入射角 i 和折射角 r 如图乙所示sin i sin r8.(15 分)图示是用〝双缝干涉测光的波长〞的实验装置示意图.(1)图中①是光源,⑤是光屏,它们之间的②、③、④依次是、和.(2)以下操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离的是.A.增大③和④之间的距离B.增大④和⑤之间的距离C.将红色滤光片改为绿色滤光片D.增大双缝之间的距离(3)一同学在〝用双缝干涉测光的波长〞实验中,使用的双缝的间距为 0.02 cm,测得双缝与光屏之间的距离为 50 cm.第 1 级亮纹中心到第 5 级亮纹中心的距离为 0.45 cm,那么待测单色光的波长是cm.解析:Δx=0.445 cmλ=Δx·Ld=4.5×10-5 cm.答案:(1)滤光片 单缝 双缝(2)B (3)4.5×10-5甲9.(15 分)现要估测一矩形玻璃砖的折射率 n,给定的器材有:待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针 1 枚、直尺、直角三角板.实验时,先将直尺的一端 O 和另一点 M 标上两个明显的标记,再将玻璃砖平放在白纸上,沿其两个长边在白纸上画出两条直线 AB、CD,再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置,使 O 点与直线 CD 相交,并在白纸上记下点 O、点 M 的位置,如图甲所示,然后在右上方通过 AB 所在界面向左下方观看,调整视线方向,让 O 点挡住 M 的像,再在观看的一侧插上大头针,使大头针挡住 M、O 的像,记下大头针 P 点的位置.(1)请在原图上作出光路图.(2)运算玻璃砖的折射率的表达式为:n=(用图中线段字母表示)解析:(1)调整视线方向,当 O 点挡住 M 的像时,从 O 点发出的光线经玻璃折射后与从 M 点发出的光线经 AB 面反射后重合.在观看的一侧插上大头针,使大头针挡住 M、O 的像,那么大头针的位置为折射光线射出玻璃的点和从 M 点发出的光线在 AB 面上的反射点,如图乙所示.乙PQ(2)由几何关系作出角度 i、r,即可求出折射率.折射率 n=ssiinn ri=MPQP=MOPP.OP答案:(1)光路图如图乙所示OP (2)MP10.(15 分)麦克斯韦在 1865 年发表的«电磁场的动力学理论»一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系 及统一性,即光是电磁波.(1)一单色光波在折射率为 1.5 的介质中传播,某时刻电场横波图象如图甲所示,求该光波的频率.(2)图乙表示两面平行玻璃砖的截面图,一束平行于 CD 边的单色光入射到 AC 界面上,a、b 是其中的两条平行光线.光线 a 在玻璃砖中的光路已给出.画出光线 b 从玻璃砖中首次出射的光路图,并标出出射光 线与界面法线夹角的度数.[2018 年高考·山东理综卷]解析:(1)设光在介质中的传播速度为 v,波长为 λ,频率为 f,那么: f=vλ,v=nc 联立解得:f=ncλ 从波形图上读出波长 λ=4×10-7 m 代入数据解得:f=5×1014 Hz. (2)光路图如图丙所示.丙 答案:(1)5×1014 Hz (2)如图丙所示。
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1.光本性学说的发展简史(1)牛顿的微粒说:认为光是高速粒子流。
它能解释光的直进现象,光的反射现象。
(2)惠更斯的波动说:认为光是某种振动,以波的形式向周围传播。
它能解释光的干涉和衍射现象。
2.光的干涉光的干涉的条件是:有两个振动情况总是相同的波源,即相干波源。
(相干波源的频率必须相同)。
形成相干波源的方法有两种:⑴利用激光(因为激光发出的是单色性极好的光)。
⑵设法将同一束光分为两束(这样两束光都来源于同一个光源,因此频率必然相等)。
下面4个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。
3.干涉区域内产生的亮、暗纹⑴亮纹:屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍,即=n(n=0,1,2,)⑵暗纹:屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍,相邻亮纹(暗纹)间的距离。
用此公式可以测定单色光的波长。
用白光作双缝干涉实验时,由于白光内各种色光的波长不同,干涉条纹间距不同,所以屏的中央是白色亮纹,两边出现彩色条纹。
4.衍射----光通过很小的孔、缝或障碍物时,会在屏上出现明暗相间的条纹,且中央条纹很亮,越向边缘越暗。
⑴各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。
⑵发生明显衍射的条件是:障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比,甚至比波长还小。
(当障碍物或孔的尺寸小于0。
5mm 时,有明显衍射现象。
)⑶在发生明显衍射的条件下当窄缝变窄时亮斑的范围变大条纹间距离变大,而亮度变暗。
5.光的偏振现象:通过偏振片的光波,在垂直于传播方向的平面上,只沿着一个特定的方向振动,称为偏振光。
光的偏振说明光是横波。
6.光的电磁说⑴光是电磁波(麦克斯韦预言、赫兹用实验证明了正确性。
)⑵电磁波谱。
波长从大到小排列顺序为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。
高三物理波动知识点波动是物理学中非常重要的一个概念,涉及到光、声音等众多领域。
在高三物理学习中,掌握波动知识点对于备战高考至关重要。
本文将重点介绍高三物理波动知识点,帮助同学们复习和掌握相关概念。
一、波动的基本概念波动是指物质或能量以波的形式传播的现象。
波的传播可以分为机械波和电磁波两种类型。
机械波是指需要通过介质传播的波,如水波、声波等。
而电磁波则可以在真空中传播,如光波、无线电波等。
二、波的特性1. 波长(λ):波长是指波的一个周期所包含的空间距离,通常用λ表示,单位为米(m)。
2. 频率(f):频率是指单位时间内波的周期数,通常用f表示,单位为赫兹(Hz)。
3. 波速(v):波速是指波传播的速度,通常用v表示,单位为米每秒(m/s)。
根据波动方程v = f × λ,我们可以计算波的速度。
三、波动的传播波动的传播可以分为纵波和横波两种类型。
1. 纵波:纵波是指波动方向与波的传播方向相同的波。
例如声波就是一种纵波,它的波动方向和声音传播方向一致。
2. 横波:横波是指波动方向与波的传播方向垂直的波。
例如光波就是一种横波,它的波动方向垂直于光的传播方向。
四、波的干涉波的干涉是指两个或多个波相遇后产生的干涉现象。
干涉分为构造干涉和破坏干涉两种类型。
1. 构造干涉:当两个同频率、相位相同的波相遇时,它们会叠加在一起形成更大的振幅区域,这种干涉称为构造干涉。
2. 破坏干涉:当两个同频率、相位相反的波相遇时,它们会相互抵消,形成干涉消光的现象,这种干涉称为破坏干涉。
五、波的衍射波的衍射是指波在通过障碍物时发生弯曲和扩散的现象。
波的衍射现象是波动性的重要特征之一。
1. 衍射现象:波在通过有限孔径时,会发生波前的扩散现象,形成衍射图样。
2. 衍射条件:波的衍射需要满足波的波长和障碍物尺寸相当的条件。
六、波的反射和折射波的反射是指波在遇到障碍物后发生反弹的现象,而折射是指波在不同介质之间传播时改变传播方向的现象。
高三物理物理光学试题答案及解析1.(4分)如图,在“观察光的衍射现象”试验中,保持缝到光屏的距离不变,增加缝宽,屏上衍射条纹间距将(选填:“增大”、“减小”或“不变”);该现象表明,光沿直线传播只是一种近似规律,只是在情况下,光才可以看作是沿直线传播的。
【答案】减小光的波长比障碍物小的多【解析】缝隙越窄,条纹宽度越小,衍射条纹越宽,衍射现象越明显,当增加缝宽时,衍射条纹变窄,条纹间距变小。
当条纹足够宽时,几乎看不到条纹,衍射不明显,所以只有在光的波长比障碍物小的多时才可以把光的传播看做直线传播。
【考点】单缝衍射2.如图为光纤电流传感器示意图,它用来测量高压线路中的电流.激光器发出的光经过左侧偏振元件后变成线偏振光,该偏振光受到输电线中磁场作用,其偏振方向发生旋转,通过右侧偏振元件可测得最终偏振方向,由此得出高压线路中电流大小.图中左侧偏振元件是起偏器,出射光的偏振方向与其透振方向,右侧偏振元件称为 .【答案】相同…………(2分)(填“一致”或“平行”同样给分)检偏器【解析】由偏振现象可知左侧偏振元件是起偏器,出射光的偏振方向与其透振方向相同,右侧偏振元件称为检偏器3.对光的波粒二象性的理解,正确的是()A.凡是光的现象,都可用光的波动性去解释,也可用光的粒子性去解释B.波粒二象性就是微粒说与波动说的统一C.一切粒子的运动都具有波粒二象性D.大量光子往往表现出波动性,少量光子往往表现出粒子性【答案】CD【解析】光的波动性和粒子性是光在不同条件下的具体表现,具有统一性;光子数量少时,粒子性强,数量多时,波动性强;频率高粒子性强,波长大波动性强,所以CD正确。
4. 1905年爱因斯坦提出了狭义相对论,狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的,这两条基本假设是()A.同时的绝对性与同时的相对性B.运动的时钟变慢与运动的尺子缩短C.时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性D.相对性原理与光速不变原理【答案】D【解析】905年爱因斯坦提出了狭义相对论,狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的,这两条基本假设是相对性原理与光速不变原理,D对;5.(05年天津卷)某光电管的阴极是用金属钾制成的,它的逸出功为2.21eV,用波长为2.5×10-7m的紫外线照射阴极,已知真空中光速为3.0×108m/s,元电荷为1.6×10-19C,普朗克常量为6.63×10-34J s,求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是()A.5.3×1014HZ,2.2J B.5.3×1014HZ,4.4×10-19JC.3.3×1033HZ,2.2J D.3.3×1033HZ,4.4×10-19J【答案】B【解析】逸出功等于极限频率与普朗克常量的乘积,所以极限频率为5.3×1014HZ,由光电效应方程,光电子的最大动能为4.4×10-19J,B对;6.若已知两狭缝间距为1 mm,双缝到屏的距离为200 cm,屏上得到的干涉图样如图所示,请根据图中的测量数据,求出该单色光的波长和频率.【答案】λ=5×10-7 m f=6×1014 Hz【解析】由图可知Δx=cm="0.1" cmΔx=λ.λ= m=5×10-7 mf= Hz=6×1014 Hz点评:根据双缝干涉条纹特点和决定条纹间距的因素分析讨论.再根据图中的测量结果,可求出相邻亮纹间距Δx;由Δx=λ,f=,然后求出λ及f.7.(8分)(1)如图3所示是双缝干涉实验装置的示意图,S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏.用绿光从左边照射单缝S时,可在光屏P上观察到干涉条纹.则:①减小双缝间的距离,干涉条纹间的距离将________;②增大双缝到屏的距离,干涉条纹间的距离将________;③将绿光换为红光,干涉条纹间的距离将________.(填“增大”、“不变”或“减小”)(2)如图4甲所示,横波1沿BP方向传播,B质点的振动图象如图乙所示;横波2沿CP方向传播,C质点的振动图象如图丙所示.两列波的波速都为20 cm/s.P质点与B质点相距40 cm,P 质点与C质点相距50 cm,两列波在P质点相遇,则P质点振幅为()A.70 cm B.50 cmC.35 cm D.10 cm【答案】(1)①增大②增大③增大(2)A【解析】(1)由Δx=可知,当d减小,Δx将增大;当l增大时,Δx增大;当把绿光换为红光时,λ增长,Δx增大.(2)波1和2的周期均为1 s,它们的波长为:λ1=λ2=vT=20 cm.由于BP=2λ,CP=2.5λ.t=0时刻B质点的位移为0且向上振动,经过2.5T波1传播到P质点并引起P质点振动T,此时其位移为0且振动方向向下;t=0时刻C质点的位移为0且向下振动,经过2.5T波2刚好传到P质点,P质点的位移为0且振动方向也向下;所以两列波在P质点引起的振动是加强的,P质点振幅为两列波分别引起的振幅之和,为70 cm,A正确.8.在柏油马路和湖面上常常遇到耀眼的炫光,它使人的视觉疲劳.这些天然的炫光往往是光滑表面反射而来的镜式反射光和从表面反射的漫反射光重叠的结果,漫反射光是非偏振光,而镜式反射光一般是部分偏振光.由于它们是从水平面上反射的,光线的入射面是垂直的,所以反射光含有大量振动在水平方向的偏振光.要想消除这种炫光,只要将光线中的水平振动成分减弱些就可以了.同理,要想消除从竖直面反射来的炫光,如玻璃窗反射来的炫光,所用偏振轴应取水平方向.请回答下列两个问题:(1)某些特定环境下照相时,常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使影像清晰,这是利用什么原理?(2)市场上有一种太阳镜,它的镜片是偏振片,为什么不用普通的带色玻璃片而用偏振片?安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向?【答案】见解析【解析】(1)在某些特定环境下,如拍摄池水中的游动的鱼时,由于水面反射光的干扰,影像会不清楚,在镜头前装一片偏振片,清除反射光(反射光为偏振光),影像就变得清晰.(2)这种太阳镜是为了消除柏油马路和湖面上反射的耀眼的炫光,因此应用偏振片而不是带色的普通玻璃片.该反射光为水平方向的偏振光,故应使镜片的透振方向竖直.9. (2011年东阳中学高三月考)用频率为ν1的单色光照射某种金属表面,发生了光电效应现象.现改为频率为ν2的另一单色光照射该金属表面,下面说法正确的是()A.如果ν2>ν1,能够发生光电效应B.如果ν2<ν1,不能够发生光电效应C.如果ν2>ν1,逸出光电子的最大初动能增大D.如果ν2>ν1,逸出光电子的最大初动能不受影响【答案】AC.【解析】对一定的金属,入射光的频率必须大于或等于某一频率ν时才会产生光电效应,频率ν称为截止频率,如果入射光的频率低于截止频率ν,则不论光强多大,照射时间多长,都不会产生光电效应,不同的金属有不同的截止频率.所以当ν2>ν1时能够发生光电效应,ν2<ν1时不一定能够发生光电效应,A正确,B错误;又光电子的初动能随着入射光频率的增加而线性增加,所以当ν2>ν1时逸出光电子的初动能增大,C正确,D错误.10. (2011年镇海中学检测)下列有关光现象的说法中正确的是()A.在太阳光照射下,水面上的油膜出现彩色花纹是光的色散现象B.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为黄光,则条纹间距变宽C.光导纤维的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大D.光的偏振现象说明光是一种横波【答案】BCD.【解析】A是光的干涉现象,故A错;因为λ绿<λ黄,由Δx=λ知,条纹间距变宽,B对;由全反射条件知C对;偏振是横波特有的现象,D对.11.在观察光衍射的实验中,分别观察到如图甲、乙所示的清晰的明暗相间的图样,图中黑线为暗纹.那么障碍物应是()A.乙图对应的是很小的不透明圆板B.甲图对应的是很大的不透明圆板C.乙图对应的是很大的中间有大圆孔的不透明挡板D.甲图对应的是很大的中间有小圆孔的不透明挡板【答案】AD.【解析】比较两图,它们的背景明显不同,甲图的背景为黑色阴影,说明障碍物应是很大的不透明圆板,中间有透光并且带有衍射图样的花纹,说明挡板的中间有小圆孔,D项正确;乙图的背景为白色,说明周围没有障碍物,中间有不透光圆形阴影,并且带有衍射图样的花纹,说明中间存在很小的不透明圆板,乙图正中央的小亮点是泊松亮斑,A项正确.12.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【答案】选D.【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光的薄膜干涉现象,A错;用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的色散现象,B错;在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象,C错;光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,D正确.13. (2011·福建福州)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.用光导纤维传送图像信息,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【答案】D【解析】太阳光通过三棱镜形成彩色光谱,是由于不同色光在介质中折射率不同产生的色散现象,A错;用光导纤维传送图像信息是利用了光的全反射,B错;眯着眼睛看发光的灯丝时观察到彩色条纹是光的衍射现象,C错;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,滤去了水面的反射光,使景像清晰,D对.14.一亮度可调的台灯(由滑动变阻器与灯泡串联来调节亮度),白炽灯泡上标有“220V,40W”的字样,台灯最暗时灯泡的功率为10W,此时台灯消耗的功率为_____W;若灯泡消耗的电能有1%转化为频率为5´1014Hz的光子,该灯泡最暗时每秒钟可发出______个该频率的光子。
人教版高三物理必修四光学与光电学光学与光电学是高中物理必修四中的一章,主要介绍了光的本质和光学现象,以及光的干涉、衍射、偏振等现象。
本文将按照人教版高三物理必修四光学与光电学的知识点进行阐述,以帮助学生更好地理解和学习这一知识。
1. 光的本质光的本质是波动性和粒子性的统一体现。
根据爱因斯坦的光电效应理论,光是由一束粒子(光子)组成的,它们具有能量和动量。
而根据光的干涉和衍射现象,光也具有波动性质,可以表现出波长和频率。
2. 光的传播光是一种电磁波,传播速度为光速。
光在真空中的传播速度为299,792,458m/s。
光的传播遵循直线传播原理,当光遇到媒质时会发生折射、反射和透射现象。
3. 光的反射和折射光的反射是指光束遇到光滑表面时改变传播方向的现象。
根据反射定律,入射角等于反射角,光线的入射、反射和法线在同一平面内。
光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时改变传播方向和速度的现象。
根据斯涅尔定律,入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足正弦定律。
4. 光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束光波相遇时相互叠加或相互消除的现象。
干涉现象分为构造干涉和破坏干涉。
构造干涉是指两束光波相位差为整数倍波长时叠加增强的情况,如双缝干涉、薄膜干涉等。
破坏干涉是指两束光波相位差为半整数倍波长时相互抵消的情况,如牛顿环、薄膜破坏干涉等。
光的衍射是指光通过一个孔径或经过物体的边缘时发生弯曲或弥散的现象。
衍射现象在日常生活中很常见,如声波通过门缝传播时的现象就是典型的衍射现象。
5. 光的偏振光的偏振是指光的振动方向被限制在某一个特定方向上的现象。
偏振光通过偏振器后,其振动方向只能在一定的方向上。
光的偏振现象常见于自然光经过透明介质或由偏振光源发出时。
6. 光的电磁波性质光是一种电磁波,具有电场和磁场的振动。
光的波长和频率是决定其颜色和能量的重要参数。
根据电磁波理论,光波的能量与频率成正比,与波长成反比。
7. 光电效应光电效应是指当光照射到金属表面时,金属会发射出电子的现象。
易错点28 光电效应 波粒二象性易错总结一、光电效应方程E k =hν-W 0的应用 1.光电效应方程的理解(1)E k 为光电子的最大初动能,与金属的逸出功W 0和光的频率ν有关. (2)若E k =0,则hν=W 0,此时的ν即为金属的截止频率νc . 2.光电效应现象的有关计算(1)最大初动能的计算:E k =hν-W 0=hν-hνc ; (2)截止频率的计算:hνc =W 0,即νc =W 0h ;(3)遏止电压的计算:-eU c =0-E k , 即U c =E k e =hν-W 0e .二、光的波粒二象性 1.光的波动性实验基础:光的干涉和衍射. 2.光的粒子性(1)实验基础:光电效应、康普顿效应.(2)表现:①当光同物质发生作用时,这种作用是“一份一份”进行的,表现出粒子的性质;②少量或个别光子容易显示出光的粒子性.(3)说明:①粒子的含义是“不连续”“一份一份”的;②光子不同于宏观观念的粒子. 解题方法 光电效应规律中的四类图像图像名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc :图线与ν轴交点的横坐标②逸出功W 0:图线与E k 轴交点的纵坐标的绝对值,即W 0=|-E |=E③普朗克常量h :图线的斜率,即h =k入射光颜色相同、强度不同时,光电流与电压的关系图线①遏止电压U c:图线与横轴的交点的横坐标②饱和电流I m:电流的最大值③最大初动能:E k=eU c入射光颜色不同时,光电流与电压的关系图线①遏止电压U c1、U c2②饱和电流③最大初动能E k1=eU c1,E k2=eU c2遏止电压U c与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc:图线与横轴交点的横坐标②遏止电压U c:随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h:等于图线的斜率与电子电荷量的乘积,即h=ke(注:此时两极之间接反向电压)易错类型:对物理概念理解不透彻1.(2021·全国高三专题练习)下列关于波粒二象性的说法不正确的是()A.光电效应揭示了光的波动性B.使光子一个一个地通过单缝,若时间足够长,底片上也会出现衍射图样C.黑体辐射的实验规律可用光的粒子性解释D.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性2.(2021·全国高三课时练习)量子理论是现代物理学两大支柱之一。
易错点35 光的波动性电磁波易错总结一、电磁波1.电磁波的产生:变化的电场和磁场交替产生,由近及远向周围传播,形成电磁波.2.电磁波的特点:(1)电磁波在空间传播不需要介质;(2)电磁波是横波:电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直,而且二者均与波的传播方向垂直,因此电磁波是横波.(3)电磁波的波长、频率、波速的关系:v=λf,在真空中,电磁波的速度c=3.0×108 m/s.(4)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象.3.电磁波具有能量电磁场的转换就是电场能量与磁场能量的转换,电磁波的发射过程是辐射能量的过程,传播过程是能量传播的过程.二、电磁波与机械波的比较1.要有效地发射电磁波,振荡电路必须具有的两个特点:(1)要有足够高的振荡频率,频率越高,发射电磁波的本领越大.(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,因此采用开放电路.2.实际应用中的开放电路,线圈的一端用导线与大地相连,这条导线叫作地线;线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连.3.电磁波的调制:在电磁波发射技术中,使载波随各种信号而改变的技术.调制分为调幅和调频.(1)调幅(AM):使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制方法.(2)调频(FM):使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制方法.【易错跟踪训练】易错类型:对物理概念理解不透彻1.(2021·重庆市清华中学校高一月考)在科学理论建立的过程中,有许多伟大的科学家做出了贡献,关于科学家和科学史,下列说法中正确的是()A.月地检验是为了验证地面上物体受到地球的重力与天体之间的引力是同一种性质的力B.开普勒观测出了行星的轨道数据,并总结出了行星运动三大定律C.牛顿总结出了万有引力定律并用实验测出了引力常量D.麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在,并提出了相对论【答案】A【详解】A.月地检验是为了验证地面上物体受到地球的重力与天体之间的引力是同一种性质的力,故A正确;B.开普勒总结了第谷观测出的行星轨道数据,总结出了行星运动三大定律,故B错误;C.牛顿总结出了万有引力定律,卡文迪许用实验测出了引力常量,故C错误;D.麦克斯韦预言了电磁波的存在,爱因斯坦提出了相对论,故D错误。