第十五章 第2讲 光的波动性 电磁波和相对论（题库）-2023高考物理【步步高】大一轮复习讲义（新教材 教师word）津鲁琼辽鄂粤冀渝湘闽晋皖黑吉云

第2讲　光的波动性　电磁波和相对论 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.光的衍射 发生明显衍射的条件：在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，衍射现象十分明显。 3.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。 【自测1】 (多选)下列属于光的干涉现象的是(　　) 答案　BC 解析　图A属于单缝衍射，图B属于薄膜干涉，图C属于薄膜干涉，图D属于白光的色散，故属于光的干涉现象的是B、C。 二、电磁波和相对论 1.电磁振荡 (1)振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流，振荡电流实际上就是交变电流，不过习惯上指频率很高的交变电流。 (2)振荡电路：产生振荡电流的电路，最基本的振荡电路为LC振荡电路。 LC振荡电路：由线圈和电容器组成的电路叫作LC振荡电路，是最简单的振荡电路。LC振荡电路产生的振荡电流按正弦规律变化。 2.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。 3.电磁波 (1)变化的电场和磁场，形成了电磁波。 (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。 (4)v＝λf，f是电磁波的频率。 4.电磁波的发射 (1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，要对传输信号进行调制(调幅或调频)。 (2)调制方式 ①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。 ②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。 5.无线电波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。 (2)使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路。 (3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫作检波。检波是调制的逆过程，也叫做解调。 6.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。 7.相对论 (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，光速和光源、观测者间的相对运动没有关系。 (2)相对论时空观 ①如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个运动的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是Δt＝。 ②如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是l＝l0。 (3)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。 【自测2】 关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(　　) A.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波 C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同 D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同 答案　B 解析　电磁波可以传递信息，如电视信号；声波也可以传递信息，如人说话，故A错误；手机用电磁波传递信息，人说话发出声波，故B正确；太阳光中的可见光是电磁波，在真空中的传播速度约为3×108 m/s，“B超”中的超声波是声波，常温下，在空气中的速度大约为340 m/s，故C错误；遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线频率不同，波速相同，根据c＝λf可知波长不同，故D错误。 【自测3】 关于狭义相对论的说法，不正确的是(　　) A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 B.狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关 C.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性参考系 D.狭义相对论在任何情况下都适用 答案　D 命题点一　光的干涉现象 1.双缝干涉