第14章 第4讲 光的波动性 电磁波 相对论（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（老教材 新高考）

第4讲　光的波动性　电磁波　相对论 一、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：(1)两束光的频率相同；(2)相位差恒定。 3．双缝干涉 (1)图样特点 ①单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹； ②白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹。 (2)条纹间距(Δx) ①意义：相邻两条亮条纹(或暗条纹)中心之间的距离。 ②公式：Δx＝λ。注意各量的意义：λ为照射光的波长、d为双缝间距、l为屏到双缝间距离。 4．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的。图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度相同。 二、光的衍射 1．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。 2．三类常见衍射现象 三、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。 四、电磁波 1．麦克斯韦电磁场理论 微点判断　 (1)光的颜色取决于折射率。(×) (2)只有频率相同的两列光波才可能产生干涉。(√) (3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。(×) (4)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。(×) (5)自然光是偏振光。(×) (6)无线电波不能发生干涉和衍射现象。(×) (7)波长不同的电磁波在本质上完全不同。(×) (8)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。(×) (一) 光的干涉现象 研清微点1　光的双缝干涉的理解　 1．(2022·浙江6月选考)关于双缝干涉实验，下列说法正确的是(　　) A．用复色光投射就看不到条纹 B．明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果 C．把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹 D．蓝光干涉条纹的间距比红光的大 解析：选B　用复色光投射同样能看到条纹，A错误；双缝干涉实验中，明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果，B正确；由条纹间距公式Δx＝λ知，把光屏前移或后移，改变了L，从而改变了条纹间距，但还可能看到明暗相间条纹，C错误；由条纹间距公式Δx＝λ，且λ蓝<λ红，可知蓝光干涉条纹的间距比红光的小，D错误。 一点一过 双缝干涉的条纹间距 (1)公式：Δx＝λ (2)各量的意义：l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是入射光波的波长。 研清微点2　双缝干涉中亮、暗条纹的判断　 2．在如图所示的双缝干涉实验中，使用波长λ为600 nm的橙色光照射，在光屏中心P0点呈现亮条纹。若P0点上方的P点到S1、S2的路程差恰为λ，现改用波长为400 nm的紫光照射，则(　 ) A．P0和P都呈现亮条纹 B．P0为亮条纹，P为暗条纹 C．P0为暗条纹，P为亮条纹 D．P0和P都呈现暗条纹 解析：选B　由题意可知，PS2－PS1＝λ＝λ′，故当改用紫光照射时，光到P点的路程差为半波长的奇数倍，P为暗条纹，P0仍为亮条纹，B正确。 3.如图所示，用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差|r1－r2|应为(　 ) A. B． C. D． 解析：选D　在P点出现第3条暗条纹，说明S1、S2到P点距离之差为×(2n－1)＝λ，而λ＝，所以|r1－r2|＝λ＝，D正确。 一点一过 双缝干涉中亮、暗条纹的判断方法 (1)如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现亮条纹。 (2)光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1，2，…)时，光屏上出现暗条纹。 研清微点3　薄膜干涉的理解及应用　 4.(2021·浙江6月选考)(多选)肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是(　 ) A．过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形 B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹 C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化 D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90° 解析：选AB　肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确；薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，B正确；形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，肥皂膜从形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，由于重