第14章 第4讲 光的波动性、电磁波和相对论（教师word）-2023老教材老高考物理【导学教程】新编大一轮总复习（人教版）

第4讲　光的波动性、电磁波和相对论 [对应学生用书P280] 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．光的衍射 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。 3．光的偏振 (1)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。 (2)光的偏振现象说明光是一种__横__波。 二、电磁波 1．电磁场、电磁波、电磁波谱 (1)麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生__电场__，变化的电场能够在周围空间产生__磁场__。 (2)电磁波 ①电磁场在空间由近及远的传播，形成__电磁波__。 ②电磁波的传播不需要__介质__，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度__相同__(都等于光速)。 ③不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越__小__。 ④v＝λf，f是电磁波的频率。 (3)电磁波谱：按照电磁波的__频率__或__波长__的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。 按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、__可见光__、紫外线、X射线、γ射线。 [自测]　下列说法正确的是(　　) A．光的颜色取决于折射率 B．只有频率相同的两列光波才能产生干涉 C．在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光 D．阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的 E．自然光是偏振光 F．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场 G．无线电波不能发生干涉和衍射现象 H．波长不同的电磁波在本质上完全不同 I．真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的 答案　B [对应学生用书P281] 考点一 　光的干涉现象 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。 [例1]　(2021·南京高三月考)关于薄膜干涉现象及其应用下列说法正确的是(　　) A．如图甲所示，竖直放置的肥皂薄膜，来自前后两个面的反射光发生干涉，形成明暗相间的竖直条纹 B．如图乙所示，照相机的镜头表面常常镀一层透光膜，膜的外表面和玻璃表面反射的光发生干涉使镜头看起来有颜色，膜的厚度为光在膜中波长的 C．如图丙所示，利用光的干涉检查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，图中条纹弯曲说明此处是凹下的 D．如图丁所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到等间距的明暗相间的圆环状条纹 解析　如图甲所示，竖直放置的肥皂薄膜，来自前后两个面的反射光发生干涉，由于同一水平线上的薄膜厚度近似相同，所以干涉后能产生水平的明暗条纹，故A错误；如图乙所示，照相机的镜头表面常常镀一层透光膜，从薄膜前后两表面反射的光发生干涉使镜头看起来有颜色，膜的厚度为光在膜中波长的，故B错误；如图丙所示，利用光的干涉检查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，如果某处凹下去，则对应亮纹(或暗纹)提前出现，所以图中条纹弯曲说明此处是凹下的，故C正确；如图丁所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，由于凸透镜下表面是曲面，所以空气膜厚度越往外越厚，所以看到的明暗相间的圆环状条纹越往外越密，故D错误。 答案　C [变式1]　(2021·扬州高三其他模拟)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，一同学经调节后使单逢和双缝在竖直方向相互平行，分别用间距d1＝0.20 mm和d2＝0.25 mm的双缝来完成实验，其他条件不变，该同学用间距为d1的双缝观察到的干涉条纹是(　　) 解析　根据Δx＝λ ，d越小，条纹越宽；因为单逢和双缝在竖直方向相互平行，所以条纹沿竖直方向。 答案　C 考点二　光的衍射和偏振现象 单缝衍射与双缝干涉的比较 单缝衍射 双缝干涉 不同点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本