第4讲 光的波动性 电磁波 相对论

菜 单,固考基,教材回扣,析考点,重难突破,练考题,随堂自测,HK,新课标,物理,本小节结束,请按ESC键返回,第,4,讲光的波动性电磁波相对论,1.,条件,两列光的,相同，,和,情况都完全相同的光相遇,2,典型的干涉实验,(1),双缝干涉,产生明暗条纹的条件：双缝处光振动情况完全相同，光屏上某点与两个狭缝的路程差是光波,的整数倍或是半波长的偶数倍处出现,，与两个狭缝的路程差是半波长的,倍处出现暗条纹,频率,相位,振动,波长,亮条纹,奇数,条纹的特点：相邻亮条纹,(,或暗条纹,),的间距,，且,x,，其中,为波长，,d,为双缝间距，,l,为缝到屏的距离实验装置不变的条件下，,光干涉条纹的间距最大，紫光的干涉条纹间距最小；若换用白光，在屏上得到,条纹、且中央为白色,(2),薄膜干涉,薄膜干涉：利用薄膜,(,如肥皂膜,),两表面的反射光波相遇而形成的干涉,图样特点：同一条亮,(,或暗,),条纹对应薄膜厚度,单色光在肥皂膜上,(,上薄下厚,),形成水平状的,的条纹，白光入射时形成彩色条纹,相等,红,彩色,前后,相等,明暗相间,【,针对训练,】,1,(2012,上海高考,),如图,12,4,1,为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则,(,),A,甲为紫光的干涉图样,B,乙为紫光的干涉图样,C,丙为红光的干涉图样,D,丁为红光的干涉图样,【,答案,】,B,1.,光发生明显衍射的条件,当障碍物的,可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还,的时候，衍射现象才会明显,2,衍射条纹的特点,单色光的衍射图样为中间,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,；白光的衍射图样为中间,且亮的,，两侧是渐窄且暗的彩色条纹,3,泊松亮斑,当光照到不透明的小圆板上，在圆板的阴影中心出现,(,在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环,).,尺寸,小,宽,暗,宽,白色条纹,亮斑,1.,自然光,包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的,都相同，这种光叫自然光如由太阳、电灯等普通光源发出的光,2,偏振光,在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个,振动的光如自然光经偏振片作用后的光,强度,特定的方向,【,针对训练,】,2,(2012,银川模拟,),关于光的衍射，下列说法中错误的是,(,),A,光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物的现象,B,只有两列频率相同的光波叠加后才能发生衍射,C,光的衍射没有否定光沿直线传播的结论,D,光的衍射现象为波动说提供了有利的证据,【,解析,】,由光的衍射的定义知,A,正确；光波的衍射无条件，,B,错误；当满足光发生明显衍射现象的条件时，光的衍射现象明显，否则光沿直线传播，可见光的衍射没有否定光沿直线传播的结论，,C,正确；衍射是波动所特有的性质，所以光的衍射现象为波动说提供了有利的证据,【,答案,】,B,1.,电磁波的特点,(1),电磁波是,，电场强度,E,和磁感应强度,B,的方向都与传播方向,(2),电磁波传播时不需要任何介质，在真空中传播的速度最大，,c,m/s.,(3),电磁波本身是一种物质，它具有能量,(4),具有波的特征，能产生反射、折射、衍射、干涉等现象,2,相对论的简单知识,(1),狭义相对论的基本假设,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,光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是,横波,垂直,3,10,8,相同,相同的,【,针对训练,】,3,(2010,上海高考,),电磁波包含了,射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是,(,),A,无线电波、红外线、紫外线、,射线,B,红外线、无线电波、,射线，紫外线,C,射线、红外线、紫外线、无线电波,D,紫外线、无线电波、,射线、红外线,【,解析,】,在电磁波谱中，无线电波波长最长，,射线波长最短,A,正确，,B,、,C,、,D,错误,【,答案,】,A,2,薄膜干涉,(1),薄膜特点：如图,12,4,3,所示，由于,重力作用，皂膜上薄下厚,(2),相干光线：薄膜前表面,AA,和后表面,BB,的反射光线叠加,(3),亮纹条件：在,P,1,、,P,2,处，薄膜厚度的,2,倍为前后表面反射光的光程差，当光程差等于波长整数倍时，形成亮条纹,(4),暗纹条件：在,Q,处，光程差等于半波长的奇数倍时，形成暗条纹,(2012,大纲版全国高考,),在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有,(,),A,改用红光作为入射光,B,改用蓝光作为入射光,C,增大双缝到屏的距离,D,增大双缝之间的距离,【,答案,】,AC,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，光才可以看做是沿直线传播,2,单缝衍射与双缝干涉的比较,(2012,汉中模拟,),如图,12,4,4,所示，,a,、,b,、,c,、,d,四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样分析各图样的特点可以得出的正确结论是,(,),A,a,、,b,是光的干涉图样,B,c,、,d,是光的干涉图样,C,形成,a,图样的光的波长比形成,b,图样光的波长短,D,形成,c,图样的光的波长比形成,d,图样光的波长短,【,答案,】,A,(1),(2012,成都模拟,),关于电磁波，下列说法正确的是,(,),A,雷达是用,X,光来测定物体位置的设备,B,电磁波是横波,C,电磁波必须在介质中传播,D,使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调,(2),某雷达工作时，发射电磁波的波长,20 cm,，每秒脉冲数,n,5 000,，每个脉冲持续时间,t,0.02 s.,该电磁波的频率为多少？,该雷达的最大侦察距离是多少？,【,答案,】,(1)B,(2)1.510,9,Hz,30 km,1.,实验装置,(,如图,12,4,5,所示,),3,实验步骤,(1),将光源、单缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上；,(2),接好光源，打开开关，使灯丝正常发光；,(3),调节各器材的高度，使光源灯丝发出的一束光，能沿轴线到达光屏；,(4),安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约,5 cm,10 cm,，观察白光的干涉条纹；,(5),在单缝和双缝间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹，安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹；,(6),使分划板中心刻线对齐某明,(,或暗,),条纹的中央，记下手轮上的读数,a,1,，转动手轮使分划板中心刻线移动，记下干涉条纹的条数,n,和移动后手轮的读数,a,2,，,a,1,与,a,2,的差即为,n,条亮纹的间距；,(7),用刻度尺测量双缝到光屏的距离,l,(,d,是已知的,),；,(8),重复测量、计算，求平均值作为波长的测量结果；,(9),换用不同的滤光片，重复实验,4,注意事项,(1),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,(2),分划板上的刻线应与干涉条纹的亮,(,暗,),线平行，否则会增大测量的误差,(3),双缝、测量头安装到遮光筒上时要装到底，使各部件的定位面紧密吻合，否则会影响测量结果,(4),双缝干涉演示仪的测量头有两种，一种相当于螺旋测微器，一种相当于游标卡尺，具体应用时要加以区别,(5),测量双缝至屏的距离,l,，要多次测量取平均值，同时要固定好双缝及屏，切勿松动,(2),测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图,12,4,7,，其示数为,_mm.,【,解析,】,(1),放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故,A,项错误,(2),按读数规则，读出示数为：,1.5 mm,47.0,0.01 mm,1.970 mm.,【,答案,】,(1)A,(2)1.970 mm,