内容正文:
第21讲 振动和波动 光学
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1.波的传播
(1)沿波的传播方向上各质点的起振方向与波源的起振方向________。
(2)介质中各质点随波振动,但并不随波________。
(3)沿波的传播方向上波每个周期传播____________的距离。
(4)在波的传播过程中,同一时刻如果一个质点处于波峰,而另一质点处于波谷,则这两个质点一定是反相点。
一致
迁移
一个波长
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nλ
最大
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3.波的多解
由于波的周期性、波传播方向的双向性,波的传播问题易出现多解现象。
4.光的折射和全反射
(1)确定要研究的光线(如临界光线、边界光线等)。
(2)找准入射点,画出光路图,注意判断是否发生全反射。
(3)根据反射定律、折射定律、临界角公式、几何关系等列出关系式,具体求解。
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越大
越小
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6.光的衍射和干涉
(1)光的衍射是无条件的,但发生明显的衍射现象是有条件的。
(2)两列光波发生稳定干涉现象时,光的频率相等,相位差恒定,条纹间
距Δx=________。
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7.狭义相对论的重要结论
(1)在任何惯性系中观察光速均为c。
(2)相对观测者运动的物体在运动方向上的长度________。
(3)相对观测者运动的时钟变慢。
变短
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4
0.5
向下运动
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2.(2022·全国乙卷)介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源S1和S2,二者做简谐运动的振幅相等,周期均为0.8 s。当S1过平衡位置向上运动时,S2也过平衡位置向上运动。若波速为5 m/s,则由S1和S2发出的简谐横波的波长均为________m。P为波源平衡位置所在水平面上的一点,与S1、S2平衡位置的距离均为10 m,则两波在P点引起的振动总是相互________(选填“加强”或“削弱”)的;当S1恰好在平衡位置向上运动时,平衡位置在P处的质点________(选填“向上”或“向下”)运动。
4
加强
向下
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3.(2021·全国甲卷)均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上,坐标分别为0和xB=16 cm。某简谐横波沿x轴正方向传播,波速为v=20 cm/s,波长大于20 cm,振幅为y=1 cm,且传播时无衰减。t=0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同,运动方向相反,此后每隔Δt=0.6 s,两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1时刻(t1>0),质点A位于波峰。求:
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(1)从t1时刻开始,质点B最少要经过多长时间位于波峰;
答案:(1)0.8 s
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(2)t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。
答案:(2)-0.5 cm
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4.(2021·全国乙卷)图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线,经过0.3 s后,其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于0.3 s,若波是沿x轴正方向传播的,则该波的速度大小为__________m/s,周期为__________s;若波是沿x轴负方向传播的,该波的周期为__________s。
0.5
0.4
1.2
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1.判断波的传播方向和质点振动方向的方法
(1)特殊点法;
(2)微平移法(波形移动法)。
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3.利用波传播的周期性、双向性解题
(1)波的图象的周期性:相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同,从而使题目的解答出现多解的可能。
(2)波传播方向的双向性:在题目未给出波的传播方向时,要考虑到波可沿x轴正向或负向传播的两种可能性。
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1.(20