专题十三 振动、波、光学【精剖细解】-2024年高考物理二轮复习讲义

专题十三 振动、波、光学 ——精剖细解细备考讲义 高考对于振动、波的知识点主要以直线运动的情景或者振动和波动的情景进行命题，体现物理知识在现实生活当中的应用。高考对于光学知识点的命题形式是以生产或生活中的情景为背景，强调情景与对应的光学知识的有机融合，突出了应用性，巩固了基础性。考查学生的推理能力、综合分析能力和应用数学知识解决物理问题的能力。 主要考查的知识点有：振动图像；波动图像；振动图像和波动图像综合；光学涉及的的情境主要是一些折射模型。 知识点1：振动、波、光学 1、振动和波动图象 图像类型 振动图像 波的图像 研究对象 一个质点 波传播方向上的所有质点 研究内容 某质点位移随时间的变化规律 某时刻所有质点在空间分布的规律 图示 横坐标 表示时间 表示各质点的平衡位置 物理意义 某质点在各时刻的位移 某时刻各质点的位移 振动方向的判断 (看下一时刻的位移) (同侧法) Δt后的图形 随时间推移，图像延伸，但已有形状不变。 随时间推移，图像沿波的传播方向平移，原有波形做周期性变化。 联系 (1)纵坐标均表示质点的位移 (2)纵坐标的最大值均表示振幅 (3)波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动 2、波的传播方向与质点振动方向的判断方法 同侧法 波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧。 上下坡法 沿波的传播方向，上坡时质点向下振动，下坡时质点向上振动。 微平移法 将波形图沿传播方向平移Δx(Δx≤)，再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判断振动方向。 3、振动和波动图像的综合运用 波动图像表示介质中的“各个质点”在某一时刻的位移；振动图像表示介质中“某一质点”在各个时刻的位移；根据图像读取直接信息：从振动图像上可直接读取周期和振幅；从波动图像上可直接读取波长和振幅；波动图像与振动图像结合判断波传播方向的常用思路：先利用振动图像确定某一质点在某一时刻的振动方向，再利用该质点的振动方向结合波动图像判断波传播的方向。 4、光的反射、折射和全反射 折射率的定义式：n＝ ，折射率的计算公式：n＝，全反射临界角的计算公式：sin C＝。 几种常见的折射模型： 类别 项目　　 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球) 光的折射图 说明 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移。 通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏折。 圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折。 求解思路： 解决全反射问题的方法： 5、光的干涉 双缝干涉： 条纹间距：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。 明暗条纹的判断方法： 如下图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1。 当Δr＝nλ(n＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现明条纹。 当Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现暗条纹。 薄膜干涉： 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． 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。 应用：增透膜、检查平面的平整度。 6、光的衍射和干涉的比较 单缝衍射与双缝干涉的比较： 单缝衍射 双缝干涉 不同点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相同 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 光的干涉和衍射的本质 从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都属于光波的叠加，干涉是从单缝通过两列频率相同的光波在屏上叠加形成的，衍射是由来自单缝上不同位置的光在屏上叠加形成的。 振动、波、光学 1．（2024·广东韶关·二模）绽放激情和力量，升腾希望与梦想。如图甲，“龙狮舞水城”表演中绸带宛如水波荡漾，展现水城特色，舞动的绸带可简化为沿x轴方向传播的简谐横波，图乙为时的波形图，此时质点P在平衡位置，质点Q在波谷位置，图丙为质点P的振动图像，则（　　） A．该波沿x轴负方向传播 B．时，质点Q的振动方向沿y轴负方向 C．时，质点P的加速度正在减小 D．该波传播速度为3m/s 2．（2024·广东佛山·二模）某新能源汽车