64 第十四章 第4讲　光的干涉与衍射　电磁波　相对论（word教参）-2023高考物理【金版新学案】大一轮复习讲义·高三总复习（老高考 A版）

第4讲　光的干涉与衍射　电磁波　相对论 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，出现亮条纹，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.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。单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹。 3.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 4.光的偏振 (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强度都相同。 (2) 偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。 (3) 偏振光的形成 ①让自然光通过偏振片形成偏振光。 ②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。 (4) 光的偏振现象说明光是一种横波。 (5) 偏振光的应用：应用于照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。 二、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。 (1) 电磁波是横波，在空间传播不需要介质。 (2) 真空中电磁波的速度为c＝3×108 m/s。 (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。 2.电磁波的发射 (1) 发射条件：足够高的振荡频率和开放电路。 (2) 调制分类：调幅和调频。 3.电磁波的接收 (1) 调谐：使接收电路产生电谐振的过程。 (2) 解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程。 4.电磁波谱 按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱。 三、狭义相对论的基本假设　质能关系 1.狭义相对论的两个基本假设 (1) 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，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。 2.质能关系：用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E＝mc2。 判断以下说法正误。 (1) 日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象。(　　) (2) 通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹是单缝衍射现象。(　　) (3) 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象。(　　) (4) 通过两支铅笔的狭缝平行对着日光灯管，会看到彩色条纹，这是光的衍射现象。(　　) (5) 减小游标卡尺两个卡脚之间狭缝的宽度，单色线光源通过狭缝产生的衍射条纹中央亮纹变窄。(　　) (6) 太阳光通过三角形孔，当孔缩小时，先形成三角形光斑，最后形成太阳的像。(　　) (7) 透过羽毛观察白炽灯，会看到彩色光晕，这是光的衍射。(　　) (8) 减小不透光的挡板上的狭缝宽度，单色线光源通过狭缝产生的衍射现象更明显。(　　) 答案：　(1) √　(2) √　(3) √　(4) √　(5) ×　(6) ×　(7) √　(8) √ 考点一　光的干涉现象 角度1　双缝干涉 (1) 条纹间距公式：Δx＝λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大。 (2) 明暗条纹的判断方法：如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1。 当Δr＝kλ(k＝0，1，2…) 时，光屏上P′处出现明条纹。当Δr＝(2k＋1) (k＝0，1，2…) 时，光屏上P′处出现暗条纹。 (2022·福建漳州一模) 如图，在双缝干涉实验中，S1和S2为狭缝，P是光屏上的一点，已知双缝S1、S2和P点的距离差为2.1×10－6 m，用单色光A在空气中做双缝干涉实验，若光源到缝S1、S2距离相等，且A光频率为f＝5.0×1014 Hz。则P点处是　　　　(选填“亮”或“暗”) 条纹；若将S2用遮光片挡住，光屏上的明暗条纹　　　　(选填“均匀”或“不均匀”) 分布。(光在空气中的传播速度c＝3.0×108 m/s) 解析：　设A光在空气中波长为λ，由λ＝得λ＝6×10－7 m，光的路程差Δs＝2.1×10－6 m，所以N＝＝3.5，即从S1和S2到P点的光的路程差Δs是波长λ的3.5倍，所以P点为暗条纹。将S2用遮光片挡住。光屏上得到的是衍射条纹，是不均匀分布的。 答案：　暗　不均匀 角度2　薄膜干涉 (1) 形