第13章 第2节 光的波动性 电磁波 相对论(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)通用版

第2节　光的波动性　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．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)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。 二、电磁波 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的传播速度相同(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。 3．电磁波的发射 (1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以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。 4．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作调谐。 (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，也叫作解调。 5．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起来就是电磁波谱。 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。 三、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．质速关系 (1)物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系： m＝。 (2)物体运动时的质量总要大于静止时的质量m0。 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。 一、易错易混辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)只有横波才能产生干涉和衍射现象。 (×) (2)太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉现象。 (×) (3)光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象。 (√) (4)光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小。 (√) (5)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，电场向外传播便形成了电磁波。 (×) (6)在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短。 (√) 二、教材习题衍生 1．(人教版选择性必修第一册改编)劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示。现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹(　　) 　甲　　　　　　　　　乙 A．变疏 B．变密 C．不变 D．消失 A　[如图所示，若抽去一张纸片，则三角截面空气层的倾角变小，则干涉条纹变疏，A正确。] 2．(人教版选择性必修第一册改编)如图，A、B两图是由单色光分别入射到A圆孔和B圆孔形成的图像，由两图可以得出(　　) A　　　　　B A．A图是衍射图像，A孔直径小于B孔直径 B．A图是干涉图像，A孔直径大于B孔直径 C．B图是衍射图像，A孔直径小于B孔直径 D．B图是干涉图像，A孔直径大于B孔直径 A　[干涉出现的明暗相间条纹宽度是均匀的，而A图中出现明暗相间，间隔不均匀的条纹，所以A图为衍射图样，小孔越小，衍射越明显；B图是光沿直线传播的图样，所以A孔直径小于B孔直径，A正确，B、C、D错误。] 光的干涉现象　 1．双缝干涉 (1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同。 (2)明暗条纹的判断方法： 如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上P′