第13章 第2讲 光的波动性 电磁波和相对论-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（教科版 新教材 新高考）

第2讲　光的波动性　电磁波和相对论 授课提示：对应学生用书第329页 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．产生干涉的条件 两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。 3．杨氏双缝干涉 (1)原理如图所示 (2)形成亮、暗条纹的条件 ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。 光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…)，光屏上出现亮条纹。 光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2，…)，光屏上出现暗条纹。 ②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。 ③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) 4．薄膜干涉 (1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，从膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。 (2)明暗条纹的判断方法 两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波长为λ。 在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现明条纹。 在Q处，Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹。 (3)图样特点：同一双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度相等。单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹。 (4)应用：增透膜、检查平面的平整度。 二、光的衍射 1．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。 2．衍射条纹的特点 (1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较 单缝衍射 圆孔衍射 单色光 中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，且越靠近两侧，亮条纹的亮度越弱，宽度越小 ①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小 ②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而减小 白光 中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光、离中央最远的是红光 中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的同心圆环 (2)泊松亮斑(圆盘衍射) 当光照射到不透明的半径很小的圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。 三、光的偏振现象 1．偏振：光波只沿某一特定的方向振动。 2．自然光：如果光振动的方向限在一个平面，这种光叫线偏振光。通常光源发出的光(包括太阳光)是由大量的、振动方向不同的线偏振光组成，称为自然光。 3．偏振光：如果在自然光(如灯光、太阳光)传播的方向上放一偏振片，其中只有那些振动方向与偏振片透光方向平行的成分可以通过偏振片，于是就得到了线偏振光。 4．偏振光的应用：应用于照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。 四、电磁波的产生　电磁波的发射、传播 1．麦克斯韦电磁场理论与电磁场 如图所示：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场；变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场。 2．电磁波 (1)产生：电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波。 ①电磁波是横波(选填“纵波”或“横波”)，在空间传播不需要介质。 ②真空中电磁波的速度为3×108 m/s。 ③公式v＝λf对电磁波同样适用。 ④电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。 (2)电磁波的发射 ①发射条件：足够高的振荡频率和开放电路。 ②调制分类：调幅和调频。 (3)电磁波的接收 ①调谐：使接收电路产生电谐振的过程。 ②解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程。 3．电磁波谱 (1)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。 (2)按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱。 电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 频率 由左向右，频率变化为由低到高 真空中的 波长 由左向右，波长变化为由长到短 特性 波动 性强 热效 应强 感光 性强 化学作用、荧光效应强 穿透 力强 穿透力 最强 用途 通信、广播、天体物 理研究 遥控、遥测、加热、 红外摄像、红外制导 照明、 照相等 杀菌、防伪、 治疗皮 肤病等 检查、 探测、 透视 探测、治疗 五、狭义相对论的基本假设　质能关系　质速关系 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