资源描述
第27讲光的波动性电磁波,突破一 光的干涉和衍射,突破二 光的偏振,突破三 电磁场和电磁波,重难突破,教材研读,1.判断下列说法的正误: (1)麦克斯韦预言了电磁波的存在。() (2)赫兹用实验证实了电磁波的存在。() (3)电场周围一定存在磁场,磁场周围一定存在电场。() (4)无线电波不能发生干涉和衍射现象。() (5)波长不同的电磁波在本质上完全不同。() (6)与红外线相比紫外线更容易发生衍射现象。(),2.(多选)在杨氏双缝干涉实验中,如果(BD) A.用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间的条纹 B.用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的条纹 C.用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色干涉条纹 D.用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距不等的条纹,3.(多选)在电磁波中,波长按从长到短排列的是(BCD) A.无线电波、可见光、红外线 B.无线电波、可见光、射线 C.红光、黄光、绿光 D.紫外线、X射线、射线,4.如图所示的LC振荡电路中,已知某时刻电流i的方向指向A板,且正在增大,则此时(D) A.A板带正电 B.线圈L两端电压在增大 C.电容器C正在充电 D.电场能正在转化为磁场能,突破一光的干涉和衍射,重难突破,1.单缝衍射与双缝干涉的比较 (1)干涉和衍射的比较,注:表中图样特点的不同点是针对单色光而言的。 (2)对光的衍射的理解 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。,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,光才可以看做是沿直线传播的。,2.单缝衍射和圆孔衍射图样的比较,典例1(2017浙江4月选考,16,2分)(多选)图中给出了“用双缝干涉测量 光的波长”实验示意图,双缝S1和S2间距为0.80 mm,双缝到屏的距离为 0.80 m。波长为500 nm的单色平行光垂直入射到双缝S1和S2上,在屏上形成干涉条纹。中心轴线OO上方第1条亮纹中心位置在P1处,第3条亮纹中心位置在P2处。现在1号、2号虫子分别从S1和S2出发以相同速度沿垂直屏方向飞行,1号虫子到达屏后,沿屏直线爬行到P1,2号虫子到达屏后,沿屏直线爬行到P2。假定两只虫子爬行速率均为10-3 m/s。正确的是( ),A.1号虫子运动路程比2号短 B.两只虫子运动的时间差为0.2 s C.两只虫子运动的时间差为1.0 s D.已知条件不够,两只虫子运动时间差无法计算,解析相邻亮纹间距x=510-4 m 1号虫子的路程为M1=L+ 2号虫子的路程为M2=L+ M2-M1=2x-d=210-4 m,所以选项A对。 t=0.2 s,选项B正确,C、D错误。,方法规律 区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法 (1)根据条纹的宽度区分:双缝干涉条纹的宽度相同,而单缝衍射条纹的中央亮条纹最宽,两侧的亮条纹逐渐变窄。 (2)根据条纹的间距区分:双缝干涉条纹的间距是相等的,而单缝衍射的条纹越向两侧条纹间距越窄。 (3)根据亮条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从中央亮条纹往两侧亮度变化很小,而单缝衍射条纹的中央亮条纹最亮,两侧的亮条纹逐渐变暗。,1-1如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)。在下面的4幅图中从左往右排列,亮条纹的颜色依次是(B) A.红、黄、蓝、紫B.红、紫、蓝、黄 C.蓝、紫、红、黄D.蓝、黄、红、紫,解析双缝干涉条纹是等间距的,而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽最亮之外,两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小,因此a、c为双缝干涉条纹,b、d为单缝衍射条纹。双缝干涉条纹的宽度(即相邻明、暗条纹间距)x=,红光波长比蓝光波长长,则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间 距,即a、c分别对应红光和蓝光。而在单缝衍射中,当单缝宽度一定时,波长越长,衍射越明显,即中央条纹越宽越亮,b、d分别对应紫光和黄光。综上所述,a、b、c、d四个图中亮条纹的颜色依次是:红、紫、蓝、黄,B正确。,1-2(多选)把一个曲率半径很大的凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上,让单色光从上方射入,如图甲,这时可以看到亮暗相间的同心圆如图乙。这个现象是牛顿首先发现的,这些同心圆叫做牛顿环,为了使同一级圆环的半径变大(例如从中心数起的第二道圆环),则应(AC) A.将凸透镜的曲率半径变大 B.将凸透镜的曲率半径变小 C.改用波长更长的单色光照射 D.改用波长更短的单色光照射,解析当光程差为波长的整数倍时是亮条纹,当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹;换一个表面曲率半径更小的凸透镜,出现同一级亮条纹的厚度向中心偏移,可知圆环的半径变小;用波长变短的光照射,则出现同一级亮条纹的厚度向中心偏移,则圆环的半径变小;因此要使半径变大,则可以将凸透镜的曲率半径变大,或者改用波长更长的单色光照射,故A、C正确,B、D错误。,突破二光的偏振,1.自然光:太阳、电灯等普通光源发出的光,包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿各个方向振动的光波的强度都相同,这种光叫做自然光。 2.偏振光:在垂直于传播方向的平面上,只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后,就得到了偏振光。,典例2(多选)光的偏振现象说明光是横波。下列现象中能反映光的偏振特性的是(ABC) 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,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰 D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹,2-1(多选)“假奶粉事件”发生后,国家加强了对奶粉的质量检查。奶粉中的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标,可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度,从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后,偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度,这一角度称为“旋光度”,的值只与糖溶液的浓度有关,将的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品的含糖量了。如图所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,然后将被测样品P置于A、B之间,则下列说法中正确的是( ),A.到达O处光的强度不会明显减弱 B.到达O处光的强度会明显减弱 C.将偏振片B转动一个角度,使得O处光的强度最大,偏振片B转过的角度小于 D.将偏振片A转动一个角度,使得O处光的强度最大,偏振片A转过的角 度等于,解析偏振光通过糖的水溶液后,若迎着射来的光线看,偏振方向会以传播方向为轴线,旋转一个角度,所以到达O处光的强度会明显减弱,故A错误,B正确。将偏振片B转动一个角度,使得O处光的强度最大,偏振片B转过的角度等于,故C错误。同理,将偏振片A转动一个角度,使得O处光的强度最大,偏振片A转过的角度等于,故D正确。,突破三电磁场和电磁波,1.电磁场和电磁波 (1)麦克斯韦电磁场理论,(2)电磁波 电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波。 电磁波是横波,在空间传播不需要介质; 真空中电磁波的速度为3.0108 m/s; v=f对电磁波同样适用; 电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。 (3)电磁波谱分析及应用,2.电磁振荡 (1)电磁振荡的实质 在电磁振荡过程中,电容器极板上的电荷量、电路中的电流、与振荡电流相联系的电场和磁场都在周期性地变化,电场能和磁场能周期性地转化。 (2)LC电路的周期、频率公式:T=2,f=,其中:周期T、频 率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。,3.电磁波的发射和接收 (1)有效发射电磁波的条件:高频、开放电路。发射电磁波时需要对传输信号进行调制。 (2)调制方式 调幅:使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。 调频:使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变。 (3)电磁波的接收 电谐振:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接,收电路中产生的振荡电流最强,这种现象叫做电谐振。 调谐:调谐电路的固有频率可以在一定范围内连续改变,将调谐电路的频率调节到与需要接收的某个频率的电磁波相同,即使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。 解调:从接收到的高频电流中分离出所携带的信号的过程叫做解调。解调是调制的逆过程。 4.电磁波与信息化社会、电磁波谱 (1)电磁波的传播:可通过电缆、光缆进行有线传播,也可以实现无线传,播,电磁波的频率越高,相同时间传播信息量越大,光的频率比无线电波的频率高得多,因此光缆可以传递大量信息。 (2)在现代电视发射系统中,摄像管的作用是摄取景物的图像并将其转换成电信号。显像管的作用是还原出与摄像管屏上相同的图像。 (3)雷达利用微波遇到障碍物的反射现象来测定物体位置。根据发射无线电波到接收反射波的时间t,确定障碍物的距离s=,再根据发射无线 电波的方向和仰角,可以确定障碍物的位置。,典例3(多选)下列关于电磁波的说法正确的是(BD) A.麦克斯韦预言了电磁波的存在,并用实验得到了证实 B.使电磁波随信号而改变的技术叫调制 C.使接收电路产生电谐振的过程叫解调 D.寒冷的冬天坐在火炉边,可以享受红外线带来的温暖,解析麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验得到了证实,选项A错误;使电磁波随信号而改变的技术叫调制,选项B正确;使接收电路产生电谐振的过程叫调谐,选项C错误;红外线具有热效应,则寒冷的冬天坐在火炉边,可以享受红外线带来的温暖,选项D正确。,3-1(多选)关于电磁波,下列说法正确的是(ABC) 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,解析电磁波在真空中的传播速度为3108 m/s,与频率无关,选项A正确;由麦克斯韦电磁场理论可知,选项B正确;变化的电场和磁场相互激发,且电场强度与磁感应强度相互垂直,形成的电磁波的传播方向与电场强度和磁感应强度均垂直,选项C正确;电磁波可以通过电缆、光缆传输,选项D错误。,典例4(多选)如图所示的LC振荡回路,当开关S转向右边发生振荡后,下列说法中正确的是(ABD) A.振荡电流达到最大值时,电容器上的 带电荷量为零 B.振荡电流达到最大值时,磁场能最大 C.振荡电流为零时,电场能为零 D.振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半,解析当电流达到最大值时,此时磁场能最大,电场能最小,电容器上的带电荷量为零,故A、B正确;当电流为零时,充电完成,此时磁场能为零,电场能最大,故C错误。,
展开阅读全文