2026届新教材高三一轮复习资料：光与电磁波 第2讲 光的波动性、电磁波、相对论

新教材高三一轮复习资料-光与电磁波--第2讲　光的波动性　电磁波　相对论--学生版 新教材高三一轮复习资料-光与电磁波--第2讲　光的波动性　电磁波　相对论 自测 知识点1　光的干涉 1．光的干涉： 1.1、图示： 1.2、定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现 条纹，某些区域相互减弱，出现 条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。 1.3、产生条件 两列光的频率 相同，振动方向 ，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。 2．两种典型的干涉 2.1、杨氏双缝干涉。 ①原理如图所示。 ②明、暗条纹的条件。 (Ⅰ)单色光：形成 的条纹，中央为明条纹。 a．光的路程差Δr＝r2－r1＝ (k＝0,1,2，…)，光屏上出现明条纹。 b．光的路程差Δr＝r2－r1＝ (k＝0,1,2，…)，光屏上出现暗条纹。 (Ⅱ)白光：光屏上出现 条纹，且中央亮条纹是 (填写颜色)。 ③相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝ 。 2.2、薄膜干涉。 ①相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面 的两列光波。 ②图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的 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。 知识点2　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 ，甚至比光的波长 的时候，衍射现象才会明显。 2．衍射条纹的特点： 甲　　　　　　乙　　　　　丙 2.1、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 的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度 ，宽度 ①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着 的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度 ，宽度 ②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而 白光 中央为亮且宽的白色条纹，两侧亮度 、 宽度 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 2.2、泊松亮斑(圆盘衍射)： 当光照射到不透明的 上时，在圆盘的阴影中心出现 (在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。 2.3、几种衍射现象 2.4、衍射光栅 ①构成：由许多 的狭缝 地排列起来形成的光学元件。 ②增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变 ，亮度 。 ③种类： 和 。 知识点3　光的偏振 1．偏振现象：横波只沿某一 振动，称为波的偏振现象。 2．自然光：若光源发出的光，包含着在垂直于光传播方向上沿 振动的光，而且沿各个方向振动的光波的 都相同，这种光叫自然光。 3．偏振光 在垂直于光传播方向的平面上，只沿一个 振动的光，叫偏振光。光的偏振现象说明光是一种 波。 例如：自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。见示意图。 折射光和反射光都是偏振光，折射光的偏振方向是：平行于入射面方向； 反射光的偏振方向是：垂直于入射面方向； 知识点4　电磁波与相对论 1．电磁波的产生 1.1、麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场产生 ，变化的电场产生 。 1.2、电磁场: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。 1.3、电磁波:电磁场(电磁能量)在空间由近及远地向周围传播形成电磁波。 ①电磁波是横波，在空间传播 介质； ②真空中电磁波的速度等于光速为 m/s；但在同一介质中，不同频率的电磁波传播速度是不同的，频率越高，波速越小。 ③波速公式：v＝λf对电磁波 。f是电磁波的频率。 ④电磁波能产生反射、折射、 和衍射等现象。 2．电磁波的发射和接收 2.1、发射电磁波的条件: ①要有足够高的 。 ②电路必须 ，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。 2.2、调制有 和调频两种方式。 2.3、接收电磁波需要能够产生电谐振的调谐电路，再把信号从高频电流中 出来，解调是调制的逆过程。调幅波的解调也叫 。 2.4、电磁波谱: ①定义：按照电磁波的 或 的大小顺序把它们排列成的谱。 按电磁波的波长从长到短分布是 、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱； 递变规律：直线传播能力增强，衍射能力减弱。 ②电磁波谱的特性、应用 电磁波谱 特性 应用 红外线 红外线遥感 紫外线 化学效应、 、能杀菌 医用消毒、防伪 X射线 贯穿性强 检查、医用透视 γ射线 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 3．狭义相对论 3.1、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 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 的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。 3.2、相对论的质速关系 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m总要 静止时的质量m0。 4．相对论质能关系 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＝ 。 自测巩固 1、思维诊断： (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)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。(　 　) (7)无线电波不能发生干涉和衍射现象。(　 　) (8)波长不同的电磁波在本质上完全不同。(　 ) (9)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。(　 　) (10)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播便形成了电磁波。 ( ) (11)光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的。 ( ) 2、如图所示，检查下方玻璃板上表面是否平整，单色光从上面照射会产生条纹，这是利用了光的(　 　) A．圆孔衍射 B．单缝衍射 C．双缝干涉 D．薄膜干涉 3、红外线、X射线、γ射线、紫外线中，波动现象最明显的是(　 ) A．红外线 B．X射线 C．γ射线 D．紫外线 4、下列四种现象中与光的干涉有关的是(　 ) A．雨后空中出现彩虹 B．肥皂泡的表面呈现彩色 C．一束白光通过三棱镜后形成彩色光带 D．一束白光通过很窄的单缝后在光屏上形成彩色光带 5、(多选)设某人在以速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是(　 　) A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是c D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c 6、下列现象中，属于光的干涉现象的是(　 ) A．肥皂泡上的彩色条纹 B．雨后天边出现彩虹 C．早晨东方的天边出现红色朝霞 D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮 7、将两个紧靠在一起的偏振片放在一盏灯的前面，此时没有光通过。如果将其中的一个偏振片逐渐旋转180°，在旋转过程中，将会产生的现象是(　 ) A．透过偏振片的光先增强，然后又减弱到零 B．透过偏振片的光先增强，然后减弱到非零的最小值 C．透过偏振片的光在整个过程中都增强 D．透过偏振片的光先增强，再减弱，然后又增强 8、相对于地球的速度为v的一飞船，要到离地球为5光年的星球上去。若飞船的宇航员测得该旅程为3光年，则v应为(　 ) A． B． C． D． 9、以下现象不属于干涉的是(　 　) A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样 B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样 C．白光经过三棱镜得到彩色图样 D．白光照射水面油膜呈现彩色图样 10、电磁波广泛应用在现代医疗中．下列属于电磁波应用的医用器械有(　 　) A．杀菌用的紫外灯 B．拍胸片的X光机 C．治疗咽喉炎的超声波雾化器 D．检查血流情况的“彩超”机 11、在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示．下列说法正确的是(　 　) A．当体温超过37.3 ℃时人体才辐射红外线 B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线 C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的 D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的 12．下列说法中正确的是(　 ) A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度 B．偏振光的传播方向与振动方向不一定垂直 C．透过转动的偏振片观察玻璃表面、光滑桌面反射来的阳光，能感觉到明暗的变化 D．透过转动的偏振片观察阳光能感觉到明暗的变化 13．“4G改变生活，5G改变社会”.5G网络使用的无线电通信频率是在3.0 GHz以上的超高频段和极高频段，比4G网络(无线电通信频率在1.8～2.7 GHz之间)通信拥有更大的带宽，相同时间传递的信息量更大．下列说法正确的是(　 ) A．5G信号和4G信号都是横波 B．5G信号比4G信号波长更长 C． 在真空中，5G信号比4G信号传播速度更快 D． D．5G信号比4G信号更容易绕过障碍物，便于远距离传播 14．用如图甲所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围．下列说法正确的是(　 　) A．此实验说明了光沿直线传播 B．圆孔变小，衍射图样的范围反而变大 C．圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大 D．用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 15．雪深雷达是2020珠峰高程测量主力设备之一，该系统主要利用天线发射和接收高频电磁波来探测珠峰峰顶冰雪层厚度，如图所示．下列说法正确的是(　 　) A．雷达利用电磁波的干涉特性工作 B．电磁波发射时需要进行调谐和解调 C．电磁波从空气进入雪地，频率减小，波长增大 D．在电磁波中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化 16．利用图示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是(　 　) A．甲对应单缝，乙对应双缝 B．甲对应双缝，乙对应单缝 C．都是单缝，甲对应的缝宽较大 D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大 核心考点突破 考点1　光的干涉、衍射及偏振 1．双缝干涉与单缝衍射的比较： 内容 干涉 衍射 现象 在光叠加区域出现加强或减弱的现象 光绕过障碍物偏离直线传播的现象 产生条件 两束光频率相同、相位差恒定 障碍物或孔的尺寸与波长差不多或更小 典型实验 杨氏双缝干涉 单缝衍射(圆孔衍射、圆盘衍射) 图样特点 不同点 条纹宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等、中央最宽 条纹间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等 亮度情况 清晰条纹，亮度基本相等 中央条纹最亮，两边变暗 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 2.亮暗条纹的判断方法 2.1、如图所示，光源S1、S2发生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。 2.2、光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)时，光屏上出现暗条纹。 3．薄膜干涉 3.1、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。 3.2、光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现亮纹；反相叠加，出现暗纹。 3.3、条纹特点：①单色光：明暗相间的水平条纹； ②白光：彩色水平条纹。 3.4、明、暗条纹的判断 ①在P1、P2处,两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍,即Δr=nλ(n=0,1,2,…),薄膜上出现明条纹。 ②在Q处,两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍,即Δr=(2n+1)(n=0,1,2,…),薄膜上出现暗条纹。 4、薄膜干涉的应用 干涉法检查平面,如图所示,两板之间形成一楔形空气膜,用单色光从上向下照射,如果被检平面是平整光滑的,我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹;若被检平面不平整,则干涉条纹发生弯曲。 5、自然光和偏振光的比较： 自然光(非偏振光) 偏振光 光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光 光的振 动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向 特别提醒：(1)从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理，衍射条纹可以认为从单缝通过多列频率相同的光波在屏上叠加形成的干涉图样。 (2)在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别，衍射现象说明只有在光的波长比障碍物小得多时才可看作沿直线传播。 6、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 7、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． 专题讲练1 1.1、光的干涉现象 1. 双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为λ的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为Δt。玻璃片厚度为10λ，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是( 　) A．Δt＝ B．Δt＝ C．Δt＝ D．Δt＝ 2、如图所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,P点与S1和S2距离之差为2.1×10-6 m,已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7 m,B光在某种介质中波长为3.15×10-7 m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8);分别用A、B两种单色光做双缝干涉实验,问P点处将出现亮条纹还是暗条纹? 3、(多选)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是(　 　)　　　　　　　　　　　　 A.改用红色激光 B.改用蓝色激光 C.减小双缝间距 D.将屏幕向远离双缝的位置移动 4、(多选)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图甲所示,现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层,并用单色光照射,可观察到如图乙所示的干涉条纹,条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处,下列判断正确的是(　 　) A.N的上表面A处向上凸起 B.N的上表面B处向上凸起 C.条纹的c、d点对应处的薄膜厚度相同 D.条纹的d、e点对应处的薄膜厚度相同 5、(多选)如图甲所示,在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜,让一束单一波长的光垂直入射到该装置上,结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹,称为牛顿环,以下说法正确的是(　 　) A.干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 C.若平薄凸透镜的圆弧面半径增大,圆环状干涉条纹的间距将变大 D.红光的圆环状干涉条纹的间距大于绿光的圆环状干涉条纹间距 6、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. 7、(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° 8、(多选)图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为待检查的物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是( 　) A．入射光C应采用单色光 B．图乙条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的 C．当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹 D．由图乙条纹可知，被检查表面上有洞状凹陷 9．如图所示，把酒精灯放在肥皂液薄膜前，从薄膜上可看到明暗相间的条纹，能解释这一现象产生原因的是示意图（图中实线、虚线为光照射到薄膜上时，从膜的前后表面分别反射形成的两列波）。（ ） 明 明 暗 肥 皂 液 体 明 明 暗 (A) （B） （C） （D） 明 明 暗 肥 皂 液 体 肥 皂 液 体 明 明 暗 肥 皂 液 体 10、某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如（甲）图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如（乙）图所示．他改变的实验条件可能是 （ ） A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝之间的距离 C．减小双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 11、在杨氏双缝干涉实验中，如果 （ ）（多选） A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹 D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹 12、关于光的干涉，下列说法中正确的是 （ ） A．在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的 B．在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个明条纹间距将变宽 C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉 D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定 13、用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图（a）是点燃的酒精灯（在灯芯上撒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈，将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是（ ） A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30° B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90° C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30° D．干涉条纹保持原来状态不变 14、双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为l，调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干涉条纹．关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是 （ ）（多选） A．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不清晰 B．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹 C．若将双缝间距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小 D．若将双缝间距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大 15、杨氏双缝干涉实验中，如果（ ） A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作为光源，屏上将呈现红白相间的条纹 C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹 D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹 16、薄膜干涉在科学技术上有很大应用．如图甲是干涉法检查平面示意图，图乙是得到的干涉图样，则干涉图样中条纹弯曲处的凹凸情况是 ．（选填“上凸”或“下凹”） 17、如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是(　 　) A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄 C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫 18、用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹．下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是(　 ) 19、将一矩形玻璃板水平固定，另一矩形玻璃板一端放在水平玻璃板M端上，另一端与水平玻璃板N端之间插入两张纸片，侧视如图所示．用单色平行光a从上方竖直射入，从上方可以观察到明暗相间的条纹．换用单色平行光b从上方竖直射入，观察到条纹间距变小，下列说法正确的是(　 　) A．明暗条纹与MN平行 B．抽去一张纸片，条纹间距变小 C．a光的频率大于b光的频率 D．遇到相同障碍物时，a光比b光产生的衍射现象更明显 20、某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率．方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为真空)，如图所示，特制容器未画出，通过对比填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率．单缝S0、双缝中点O、屏上的P0点均位于双缝S1和S2的中垂线上，屏上P点处是P0上方的第3条亮条纹(不包括P0点处的亮条纹)的中心．已知入射光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c，双缝S1与S2之间距离为d，双缝到屏的距离为L，则下列说法正确的是(　 　) A．来自双缝S1和S2的光传播到P点处的时间差为 B．x2>x1 C．该矿泉水的折射率为 D．仅将单缝S0向左(保持S0在双缝的中垂线上)移动的过程中，P点处能观察到暗条纹 21、如图所示，由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光．透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹．O是两单色光中央亮条纹的中心位置，Pl和P2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置，反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M和N位置出射，则( ) A. λ1<λ2，M是波长为λ1的光出射位置 B． λ1<λ2，N是波长为λ1的光出射位置 C． λ1>λ2，M是波长为λ1的光出射位置 D． λ1>λ2，N是波长为λ1的光出射位置 22、用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的( B ) 23、(多选)甲是用光的干涉法检测物体表面平整程度的装置，其中 M 为标准板，N 为水平放置的待检测物体，入射光竖直向下照射，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是( ) A.入射光的波长越长，干涉条纹的条数越少 B.M、N 之间垫块的高度越高，干涉条纹的条数越少 C.P 点所对应待检测物的表面相对 Q 点所对应待检测物的表面是凸起的 D.P 点所对应待检测物的表面相对 Q 点所对应待检测物的表面是凹下的 24、如图所示，一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一块水平放置的平面玻璃板接触，用平行的单色光竖直向下照射，可以观察到一些明暗相间的单色同心圆环，由于这种现象首先是由牛顿观察到的，所以这些同心圆环叫作牛顿环。关于这种现象，下列说法正确的是( ) A．这是光的衍射现象 B．这是光的折射现象 C．单色圆环离圆心越远，间距越稀疏 D．单色圆环离圆心越远，间距越密集 25、(多选)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是(　 　) A．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的 甲　　　　　　乙 E．若使用半径小一些的凸薄透镜，则干涉条纹的间距要变大 1.2、光的衍射 1．将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的 (选填“折射”“干涉”或“衍射”)。当缝的宽度 (选填“远大于”或“接近”)光波的波长时，这种现象十分明显。 2、利用图所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是(　 　) 图1图2 A.甲对应单缝,乙对应双缝 B.甲对应双缝,乙对应单缝 C.都是单缝,甲对应的缝宽较大 D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大 3（a）、（b）两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图象，其中图（a）是光的 （填“干涉”或“衍射”）图象。由此可以判断出图（a）所对应的圆孔的孔径 （填“大于”或“小于”）图B所对应的圆孔的孔径。 4、在单缝衍射实验中，下列说法正确的是 （ ）（多选） A．其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄 B．其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄 C．其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽 D．其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽 5、用单色光通过小圆盘和小圆孔分别做衍射实验，在光屏上得到衍射图形，则（ ） A．用小圆盘时，图形中央是暗的，用小圆孔时，图形中央是亮的 B．用小圆盘时，图形中央是亮的，用小圆孔时，图形中央是暗的 6、如图所示，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在位于圆盘后方屏幕上的阴影中心出现了一个亮斑。这是光的 （填“干涉”、“衍射”或“直线传播”）现象，这一实验支持了光的 （选填“波动说”、“微粒说”或“光子说”）。 1.3、光的偏振 1．奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间。 自然光源偏振片 被测样品　 偏振片 (1)偏振片A的作用是__________________________________。 (2)偏振现象证明了光是一种________。 (3)以下说法中正确的是________。 A．到达O处光的强度会明显减弱 B．到达O处光的强度不会明显减弱 C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α 2.(多选)如图所示,偏振片P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中,能在P的另一侧观察到透射光的是( ) A.太阳光 B.沿竖直方向振动的光 C.沿水平方向振动的光 D.沿与竖直方向成45°角方向振动的光 1.4、综合训练 1、(多选)下列五幅图对应的说法正确的是(　 　) A．图甲是研究光的衍射 B．图乙是研究光的干涉 C．图丙是利用光的偏振 D．图丁是研究光的偏振 E．图戊是衍射图样 2、(多选)如图所示用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样。现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播方向中可能正确的是(　 　) 3、(多选)下列说法正确的是( 　) A．光的双缝干涉实验中，若仅将光源从蓝光改为红光，则所得干涉图样中相邻亮条纹间距变大 B．照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的衍射现象 C．泊松亮斑支持了光的波动说 D．一束单色光由空气进入玻璃中，光的传播速度变小，波长变短 E．光的偏振现象说明光是纵波 4、下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则（ B ） A.甲为紫光的干涉图样 B．乙为紫光的干涉图样 C．丙为红光的干涉图样 D.丁为红光的干涉图样 5、(多选)如图甲所示，等腰△ABC 为一棱镜的横截面，AB＝AC；一平行于 BC 边的细光束从 AB 边射入棱镜，在 BC 边经过一次反射后从 AC 边射出，出射光分成了不同颜色的Ⅰ、Ⅱ两束光。图乙是这两束光分别通过相同的双缝和单缝装置后形成的图样，下列说法正确的是( ) A．Ⅰ光的波长比Ⅱ光的长 B．Ⅰ光在棱镜中的传播速度比Ⅱ光的小 C．图乙中 a 是Ⅱ光的干涉图样 D．图乙中 c 是Ⅰ光的衍射图样 6、如图所示为一束太阳光射到截面为六边形的冰晶上时的光路图，a、b 为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法不正确的是( ) A．在冰晶中，a 光的传播速度较大 B．通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距较大 C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a 光的临界角较小 D．用同一装置做单缝衍射实验，a 光的中央亮条纹更宽 7、下列说法正确的是( ) A．图甲为一定波长的光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样 B．图乙为双缝干涉示意图，双缝间距越大，则相邻亮条纹间距越大 C．图丙为光导纤维工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率小 D．图丁为自然光照射两个竖直放置的偏振片，若只旋转其中一个偏振片，光屏上的亮度不变 8、彩虹是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再次折射形成的。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b 是其中的两条出射光线，一条是红光，另一条是紫光。则下列说法正确的是( ) A．a 光是红光，b 光是紫光 B．若用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a 光条纹间距小于 b 光条纹间距 C．若遇到相同的障碍物，a 光比 b 光更容易发生明显衍射 D．在水滴中传播时，a 光的速度大于 b 光的速度 9、下图为红光、蓝光分别通过单缝、双缝所呈现的图样，则（ ） A．甲为蓝光的衍射图 　B．乙为红光的干涉图样 　C．丙为红光的衍射图样 　D．丁为蓝光的干涉图样 10、将激光束照在如图所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是下图中的（ ） 　 A． 　B． 　C． 　D． 11、用点光源照射一个不透光的障碍物，其背后屏上阴影的中央出现了亮斑，原因是（ ） 　A．光的反射 　B．光的衍射 　C．光的折射 　D．光的干涉 12、关于竖立的肥皂薄膜上产生光的干涉现象，下列陈述中正确的是 （ ）（多选） A．干涉条纹产生是由于光线在薄膜前后两表面反射，形成的两列光波的叠加 B．干涉条纹的暗线是由于上述两列反射波的波谷与波谷叠加造成的 C．用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时小 D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的 13、人们对光的本性的认识经历了漫长而曲折的过程，很多物理学家为此付出了艰辛的努力。下面的四个人物，在对光的认识方面分别做出了不同的贡献。请按照历史发展的顺序将他们依次排列，其中正确的一组是（ ） A．④①②③ 　 B．③④②① 　C．③④①② 　D．④③①② ②爱因斯坦 ④托马斯·杨 ①麦克斯韦 ③惠更斯 14、(多选) 如图所示，波长为λa和λb的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a和b，则这两束光( ) A．照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能Eka>Ekb B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距Δxa>Δxb C．在水中的传播速度va<vb D．光子动量pa<pb 15、(多选)下列说法正确的是(　 　) 甲　　　 　　乙　　　　 　　　丙 丁　　 　　　　戊 A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度 B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出 C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小 D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 E．图戊中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动，缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波 考点2　实验：用双缝干涉测光的波长 1．实验原理：单色光发生双缝干涉时，条纹间距 Δx 与双缝间距 d、光屏到双缝的距离 L、光的波长 λ 之间有确定的关系 Δx = 。通过测量条纹间距 Δx，就可以间接测出光的波长 λ。 2．实验装置与方法： （1）实验装置如图所示。 （2）光强分布传感器可通过测量光屏上的光强分布数据得到干涉条纹间距 Δx，测量双缝到传感器接收面的距离 L，便可得到激光传感器发出的单色光的波长 λ。 3．实验操作与数据收集： （1）调节光源的亮度以及激光器、双缝、传感器的相对位置，使与传感器连接的计算机屏幕上呈现清晰的干涉图样。 （2）测出相邻 n 条暗（明）条纹间的距离 a，则相邻暗（明）纹的间距 Δx = ，用刻度尺测量 L，并记录数据。 4．数据分析：根据 Δx = λ，求得激光器发出的单色光的波长 λ = 。 专题讲练2 1、在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为 d，双缝到光强分布传感器距离为 L。 （1）实验时测得 N 条暗条纹间距为 D，则激光器发出的光波波长为（ ） （2）在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片时相比（ ） A．增加 B．不变 C．减小 （3）（多选）移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有（ ） A．减小缝宽 B．使单缝靠近传感器 C．增大缝宽 D．使单缝远离传感器 2、在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，通过显示屏的双缝干涉图样获得条纹间距时，为减小实验误差，应测量（ ） A．相邻明条纹的间距 B．相邻暗条纹的间距 C．不相邻明条纹的间距 D．不相邻暗条纹的间距 3、（多选）如图为利用双缝干涉测定光的波长的实验装置，激光经过双缝后在光屏中可以观察到干涉条纹。若想增加光屏中的条纹个数，可 。 A．将激光器靠近双缝 B．将激光器远离双缝 C．将光屏远离双缝 D．将光屏靠近双缝 E．换用间距更大的双缝 F．换用间距更小的双缝 4、用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）、（b）、（c）所示的图像，则（ ） （A）图像（a）表明光具有粒子性 （B）图像（c）表明光具有波动性 （C）用紫外光观察不到类似的图像 （D）实验表明光是一种概率波 5、在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则（ ） （A）中间条纹间距较两侧更宽 （B）不同色光形成的条纹完全重合 （C）双缝间距离越大条纹间距离也越大 （D）遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹 6、如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用波长更 （填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离 （填增大、减小）。 7、干涉、衍射现象是光的波动性的表现。 （1）双缝干涉实验装置如图所示，双缝干涉条纹分布特征是 ，可使用 传感器来观察干涉图样；根据 λ = ，通过测量 L、d、Δx 这三个物理量可以间接测得波长 λ，该关系式中 L 是 ，调节 L 使其减小，相邻条纹间距 Δx 将 ；为减小 Δx 的测量误差，测得相邻 N 个条纹的间距为 D，则 Δx = 。 （2）在“观察光的衍射现象”实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将 。衍射现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在 情况下，光才可以看作是沿直线传播的。 8、人类对光的本性的认识经历了曲折的、螺旋式上升的过程，推动了量子力学的发展。 （1）托马斯·杨通过双缝干涉实验证明光具有波动性，实验装置如图。双缝间距 d = 0.938mm，光屏到双缝的距离 L = 65.6 cm，相邻明条纹中心间距 Δx = 0.263 mm，则光的波长 λ为 nm（保留 3 位有效数字）。 （2）实验中，调弱光源的强度，若每次只有一个光子通过双缝装置，随着相机拍摄帧数的增加，分别得到如下 5 幅图像，这说明光具有 性。 9、洛埃德(H.Lloyd)在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，从单缝S发出的光，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S′。 (1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，________相当于另一个“缝”； (2)实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射时，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是________(填“亮条纹”或“暗条纹”)； (3)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3个亮条纹到第12个亮条纹的中心间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝________ m(结果保留3位有效数字)。 考点3　电磁波与相对论 1．电磁振荡(以LC振荡电路为例) 1.1、产生：在LC振荡电路中，电容器不断地充电和放电，就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的电流i、电容器内的电场强度E、线圈内的磁感应强度B发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡． 1.2、LC振荡电路的放电、充电过程 ①电容器放电：线圈有 作用，放电电流不会立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，极板上的电荷逐渐 放电完毕时，极板上的电荷量为零，放电电流达到 该过程电容器的 全部转化为线圈的 。 ②电容器充电：电容器放电完毕时，线圈有 作用，电流并不会立刻减小为零，而会保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始 ，极板上的电荷逐渐 ，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷量达到 该过程中线圈的 又全部转化为电容器的 。 1.3、周期和频率：周期：T＝2π 频率：f＝(其中L指自感系数，C指电容)． 1.4、LC 振荡电路充、放电过程的判断方法 根据电流流向判断 当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程； 反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程 根据物理量的变化趋势判断 当电容器的带电荷量 q(电压 U、电场强度 E)增大或电流 i(磁感应 强度 B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程 根据能量判断 电场能增加时充电，磁场能增加时放电 思考 如图甲、乙、丙、丁、戊五个图代表 LC 振荡电路中的五个状态。 (1)甲图qC最大，i＝ ； 乙图 i 最大，qC＝ ； 丙图 qC最大，i＝ ； 丁图 i 最大，qC＝ ； 戊图qC最大，i＝ 。 (2)从甲→乙的过程中，i ，qC ； 从乙→丙的过程中，i ，qC ； 从丙→丁的过程中，i ，qC ； 从丁→戊的过程中，i ，qC 。 (3)画出从甲开始计时一个周期内 i－t、qC－t 图像。 2.对麦克斯韦电磁场理论的理解 3.对电磁波的理解 3.1、电磁波是横波。电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直,如图所示。 3.2、2．电磁波与机械波的比较 名称 项目　　 电磁波 机械波 产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生 传播介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 必须有介质(真空中不能传播) 波的种类 横波 既有横波也有纵波 速度特点 由介质和频率决定，在真空中等于光速(c＝3×108 m/s) 仅由介质决定 能量 都能携带能量并传播能量 速度公式 v＝λf 遵循规律 都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象 4.对狭义相对论的理解 4.1、惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系叫作惯性系。相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。 43.2、光速的大小与选取的参考系无关。 4.3、运动物体的长度和物理过程的快慢都跟物体的运动状态有关。 5.相对论质能关系：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。 6、对电磁波谱的四点说明 6.1、波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力较强。 6.2、电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线、X射线和γ射线都有重叠。 6.3、不同的电磁波，产生的机理不同，无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；X射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。 6.4、电磁波的能量随频率的增大而增大。 专题讲练3 1．(多选)关于电磁波，下列说法正确的是 。 A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 2.如图所示，我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m范围内，则对该无线电波的判断正确的是(　 　) A．米波的频率比厘米波频率高 B．和机械波一样须靠介质传播 C．同光波一样会发生反射现象 D．不可能产生干涉和衍射现象 2．(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有(　 　) A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快 B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢 C．地球上的人观测到地球上的钟较快 D．地球上的人观测到地球上的钟较慢 3．如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上的人测得它们相距为L，则飞船A上的人测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L。当B向A发出一光信号，飞船A上的人测得该信号的速度为________。 4、下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上。 (1)X光机， 。 (2)紫外线灯， 。 (3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用E 。 A．光的全反射 B．紫外线具有很强的荧光作用 C．紫外线具有杀菌消毒作用 D．X射线的很强的贯穿力 E．红外线具有显著的热效应 F．红外线波长较长，易发生衍射 5、(多选)下列说法正确的是(　 　) A．在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是相同的 B．真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的 C．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度短 D．物体运动时的质量m总要小于静止时的质量m0 E．在质能方程E＝mc2中，m是物体的质量，E是它具有的能量 6、(多选)关于机械波和电磁波，下列说法正确的是(　 　) A．两列频率相同的机械波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能为零 B．声音从声源发出，在空气中传播时，振幅和波长都在不断地减小 C．机械波的周期取决于振源的周期，在数值上可能与介质中质点的自由振动周期相等 D．X射线是由原子的内层电子受到激发后产生的，而γ射线是原子核受到激发后产生的 E．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场一定可以产生电磁波 7.(多选)LC振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所示,则下列有关结论正确的是(　 　) A.若磁场正在减弱,则电容器上极板带正电 B.若电容器正在充电,则电容器下极板带正电 C.若电容器上极板带正电,则线圈中电流正在增大 D.若电容器正在放电,则自感电动势正在阻碍电流增大 8.测温枪是通过传感器接收红外线,得出感应温度数据,使用时只要将测温枪靠近皮肤表面,修正皮肤与实际体温的温差便能准确显示体温,下列说法正确的是(　 　) A.测温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒 B.红外线是波长比紫外线长的电磁波 C.红外线的穿透能力很强,接受红外线照射是会伤害身体的 D.红外线的频率大于X光的频率 9.(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有(　 　) A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快 B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢 C.地球上的人观测到地球上的钟较快 D.地球上的人观测到地球上的钟较慢 10、如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电．t＝0时开关S打到b端，t＝0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值．则(　 ) A．LC回路的周期为0.02 s B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C．t＝1.01 s时线圈中磁场能最大 D．t＝1.01 s时回路中电流沿顺时针方向 11、(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(　　 ) A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 12、(多选)关于物理知识在生活中的应用，下列说法正确的是(　 ) A．机场、车站所用的测量人体温度的测温仪应用的是紫外线 B．雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的无线电设备 C．γ射线可以用来治疗某些癌症 D．医院给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强 13．(多选)如图所示，图甲是LC振荡回路中电流随时间的变化关系，若以图乙回路中顺时针方向的电流为正，a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻，下列说法正确的是(　 　) A．图乙中的a是电场能最大的时刻，对应图甲中的时刻 B．图乙中的b是电场能最大的时刻，此后的内电流方向为正 C．图乙中的c是磁场能最大的时刻，对应图甲中的时刻 D．图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后电容C的下极板将充上正电荷  14、为了测量储液罐中液体的液面高度，有人设计了如图所示装置。当开关 S 从 a 拨到 b时，由电感 L 与电容 C 构成的回路中产生振荡电流而向外辐射电磁波，再使用调谐电路来接收甲振荡电路中的电磁波，这样就可通过测量乙中接收频率而获知甲中的发射频率，进而再获知电容 C 的值(L 值已知)，从而测量油罐内的液面高度。下列分析判断正确的是( ) A．该装置适用于测量任意种类液体的液面高度 B．该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关 C．当装置使用过久，电源电动势减小时，测量的液面高度比真实值偏小 D．当储物罐内的液面高度降低时，所测到的 LC 回路中电流的振荡频率变小 15、在如图所示的电路巾，L 是电阻不计的电感器，C 是电容器，闭合开关 S，待电路达到稳定状态后，再断开开关 S，LC 电路巾将产生电磁振荡，如果规定电感器 L 中的电流方向从 b 到 a 为正，断开开关的时刻为 t=0，那么下列选项图中能正确表示电感器中的电流 i 随时间 t 变化规律的是（ ） 16、（1）将图中 4 幅图排序，下列排序能正确反映一个完整的振荡周期的是（ ） A．④①②③ B．②③①④ C．①③④② D．③②④① （2）若电流传感器在某段时间内记录的电流随时间变化图像如图所示。由图线可知（ ） A．在 t2 时刻振荡电路中的磁场能最大 B．在 t3 时刻振荡电路中的电场能最大 C．t1 ~ t2 时间内电容器极板上的电荷量不断减小 D．t3 ~ t4 时间内电感器的自感作用使回路中电流继续保持原方向 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功 学科网（北京）股份有限公司 $新教材高三一轮复习资料-光与电磁波--第2讲　光的波动性　电磁波　相对论--教师版 新教材高三一轮复习资料-光与电磁波--第2讲　光的波动性　电磁波　相对论 自测 知识点1　光的干涉 1．光的干涉： 1.1、图示： 1.2、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。 1.3、产生条件 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。 2．两种典型的干涉 2.1、杨氏双缝干涉。 ①原理如图所示。 ②明、暗条纹的条件。 (Ⅰ)单色光：形成明暗相间 的条纹，中央为明条纹。 a．光的路程差Δr＝r2－r1＝ kλ (k＝0,1,2，…)，光屏上出现明条纹。 b．光的路程差Δr＝r2－r1＝ (2k＋1) (k＝0,1,2，…)，光屏上出现暗条纹。 (Ⅱ)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相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝ λ 。 2.2、薄膜干涉。 ①相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射 的两列光波。 ②图样特点：同双缝干涉，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。 知识点2　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： 甲　　　　　　乙　　　　　丙 2.1、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，且越靠外，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大而越小 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 2.2、泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照射到不透明的半径很小的小圆盘上时，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)。 2.3、几种衍射现象 2.4、衍射光栅 ①构成：由许多 等宽 的狭缝 等距离 地排列起来形成的光学元件。 ②增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变 窄 ，亮度 增加 。 ③种类： 透射光栅 和 反射光栅 。 知识点3　光的偏振 1．偏振现象：横波只沿某一特定方向 振动，称为波的偏振现象。 2．自然光：若光源发出的光，包含着在垂直于光传播方向上沿一切方向 振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度 都相同，这种光叫自然光。 3．偏振光 在垂直于光传播方向的平面上，只沿一个特定方向 振动的光，叫偏振光。光的偏振现象说明光是一种横 波。 例如：自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。见示意图。 折射光和反射光都是偏振光，折射光的偏振方向是：平行于入射面方向； 反射光的偏振方向是：垂直于入射面方向； 知识点4　电磁波与相对论 1．电磁波的产生 1.1、麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场产生电场 ，变化的电场产生磁场 。 1.2、电磁场: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。 1.3、电磁波:电磁场(电磁能量)在空间由近及远地向周围传播形成电磁波。 ①电磁波是横波，在空间传播不需要 介质； ②真空中电磁波的速度等于光速为3.0×108 m/s；但在同一介质中，不同频率的电磁波传播速度是不同的，频率越高，波速越小。 ③波速公式：v＝λf对电磁波同样适用 。f是电磁波的频率。 ④电磁波能产生反射、折射、干涉 和衍射等现象。 2．电磁波的发射和接收 2.1、发射电磁波的条件: ①要有足够高的振荡频率 。 ②电路必须开放 ，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。 2.2、调制有调幅 和调频两种方式。 2.3、接收电磁波需要能够产生电谐振的调谐电路，再把信号从高频电流中解调 出来，解调是调制的逆过程。调幅波的解调也叫检波 。 2.4、电磁波谱: ①定义：按照电磁波的频率 或波长 的大小顺序把它们排列成的谱。 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； 递变规律：直线传播能力增强，衍射能力减弱。 ②电磁波谱的特性、应用 电磁波谱 特性 应用 红外线 热效应 红外线遥感 紫外线 化学效应、荧光效应 、能杀菌 医用消毒、防伪 X射线 贯穿性强 检查、医用透视 γ射线 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 3．狭义相对论 3.1、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，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。 3.2、相对论的质速关系 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m总要大于 静止时的质量m0。 4．相对论质能关系 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 。 知识点5 激光 激光的特点： 能量高 、 相干性好 、 平行度高 。 ①激光来读取光盘信息，是利用了激光的： 平行度高 ； ②医学上用激光做手术，是利用了激光的： 能量高 ； ③利用激光精确测距离，是利用了激光的： 平行度高 ； ④用激光进行光纤通信，是利用了激光的： 相干性好 ； 自测巩固 1、思维诊断： (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)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。(　×　) (7)无线电波不能发生干涉和衍射现象。(　×　) (8)波长不同的电磁波在本质上完全不同。(　×　) (9)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。(　×　) (10)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播便形成了电磁波。 (×) (11)光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的。 (√) 2、如图所示，检查下方玻璃板上表面是否平整，单色光从上面照射会产生条纹，这是利用了光的(　D　) A．圆孔衍射 B．单缝衍射 C．双缝干涉 D．薄膜干涉 3、红外线、X射线、γ射线、紫外线中，波动现象最明显的是(　A　) A．红外线 B．X射线 C．γ射线 D．紫外线 4、下列四种现象中与光的干涉有关的是(　B　) A．雨后空中出现彩虹 B．肥皂泡的表面呈现彩色 C．一束白光通过三棱镜后形成彩色光带 D．一束白光通过很窄的单缝后在光屏上形成彩色光带 5、(多选)设某人在以速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是(　CD　) A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是c D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c [解析]　光速不变原理认为：在不同的惯性参考系中，真空中的光速是相同的，即光在真空中沿任何方向的传播速度都是相同的，C、D正确。 6、下列现象中，属于光的干涉现象的是(　A　) A．肥皂泡上的彩色条纹 B．雨后天边出现彩虹 C．早晨东方的天边出现红色朝霞 D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮 7、将两个紧靠在一起的偏振片放在一盏灯的前面，此时没有光通过。如果将其中的一个偏振片逐渐旋转180°，在旋转过程中，将会产生的现象是(　A　) A．透过偏振片的光先增强，然后又减弱到零 B．透过偏振片的光先增强，然后减弱到非零的最小值 C．透过偏振片的光在整个过程中都增强 D．透过偏振片的光先增强，再减弱，然后又增强 8、相对于地球的速度为v的一飞船，要到离地球为5光年的星球上去。若飞船的宇航员测得该旅程为3光年，则v应为(　D　) A． B． C． D． 9、以下现象不属于干涉的是(　C　) A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样 B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样 C．白光经过三棱镜得到彩色图样 D．白光照射水面油膜呈现彩色图样 10、电磁波广泛应用在现代医疗中．下列属于电磁波应用的医用器械有(　AB　) A．杀菌用的紫外灯 B．拍胸片的X光机 C．治疗咽喉炎的超声波雾化器 D．检查血流情况的“彩超”机 11、在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示．下列说法正确的是(　D　) A．当体温超过37.3 ℃时人体才辐射红外线 B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线 C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的 D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的 12．下列说法中正确的是(　C　) A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度 B．偏振光的传播方向与振动方向不一定垂直 C．透过转动的偏振片观察玻璃表面、光滑桌面反射来的阳光，能感觉到明暗的变化 D．透过转动的偏振片观察阳光能感觉到明暗的变化 解析　拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以消除反射光，故A错误；偏振光的传播方向与振动方向一定垂直，故B错误；偏振片只允许某一方向振动的光通过，故透过转动的偏振片观察玻璃表面、光滑桌面反射来的阳光，能感觉到明暗的变化，故C正确；透过转动的偏振片观察阳光不能感觉到明暗的变化，因为阳光为自然光，故D错误． 13“4G改变生活，5G改变社会”.5G网络使用的无线电通信频率是在3.0 GHz以上的超高频段和极高频段，比4G网络(无线电通信频率在1.8～2.7 GHz之间)通信拥有更大的带宽，相同时间传递的信息量更大．下列说法正确的是(A) A．5G信号和4G信号都是横波 B．5G信号比4G信号波长更长 C．在真空中，5G信号比4G信号传播速度更快 D．5G信号比4G信号更容易绕过障碍物，便于远距离传播 解析　4G和5G信号均为电磁波，电磁波传播过程中，电场强度和磁感应强度的方向始终与传播方向垂直，故电磁波为横波，故A正确；5G信号比4G信号频率高，波长要比4G信号短，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，便于远距离传播，故B、D错误；任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故C错误． 14．用如图甲所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围．下列说法正确的是(　B　) A．此实验说明了光沿直线传播 B．圆孔变小，衍射图样的范围反而变大 C．圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大 D．用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 解析　此实验说明了光的衍射现象，故A错误；圆孔变小，衍射现象更明显，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱，衍射图样的范围反而变大，故B正确，C错误；用不同波长的光做实验，衍射图样并不相同，因为波长越长，对同一圆孔而言，衍射现象越明显，故D错误． 15．雪深雷达是2020珠峰高程测量主力设备之一，该系统主要利用天线发射和接收高频电磁波来探测珠峰峰顶冰雪层厚度，如图所示．下列说法正确的是(　D　) A．雷达利用电磁波的干涉特性工作 B．电磁波发射时需要进行调谐和解调 C．电磁波从空气进入雪地，频率减小，波长增大 D．在电磁波中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化 解析　电磁波同声波一样，遇到障碍物反射，雷达利用电磁波的反射特性工作，故A错误；电磁波发射时需要调制，接收时需要调谐和解调，故B错误；电磁波的频率由波源决定，与介质无关，故C错误；电磁波电场和磁场随时间和空间做周期性变化，故D正确． 16．利用图示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是(　A　) A．甲对应单缝，乙对应双缝 B．甲对应双缝，乙对应单缝 C．都是单缝，甲对应的缝宽较大 D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大 解析　由题图中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A项正确，B、C、D项错误． 核心考点突破 考点1　光的干涉、衍射及偏振 1．双缝干涉与单缝衍射的比较： 内容 干涉 衍射 现象 在光叠加区域出现加强或减弱的现象 光绕过障碍物偏离直线传播的现象 产生条件 两束光频率相同、相位差恒定 障碍物或孔的尺寸与波长差不多或更小 典型实验 杨氏双缝干涉 单缝衍射(圆孔衍射、圆盘衍射) 图样特点 不同点 条纹宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等、中央最宽 条纹间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等 亮度情况 清晰条纹，亮度基本相等 中央条纹最亮，两边变暗 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 2.亮暗条纹的判断方法 2.1、如图所示，光源S1、S2发生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。 2.2、光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)时，光屏上出现暗条纹。 3．薄膜干涉 3.1、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。 3.2、光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现亮纹；反相叠加，出现暗纹。 3.3、条纹特点：①单色光：明暗相间的水平条纹； ②白光：彩色水平条纹。 3.4、明、暗条纹的判断 ①在P1、P2处,两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍,即Δr=nλ(n=0,1,2,…),薄膜上出现明条纹。 ②在Q处,两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍,即Δr=(2n+1)(n=0,1,2,…),薄膜上出现暗条纹。 4、薄膜干涉的应用 干涉法检查平面,如图所示,两板之间形成一楔形空气膜,用单色光从上向下照射,如果被检平面是平整光滑的,我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹;若被检平面不平整,则干涉条纹发生弯曲。 5、自然光和偏振光的比较： 自然光(非偏振光) 偏振光 光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过起偏器后的光 光的振 动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向 特别提醒：(1)从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理，衍射条纹可以认为从单缝通过多列频率相同的光波在屏上叠加形成的干涉图样。 (2)在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别，衍射现象说明只有在光的波长比障碍物小得多时才可看作沿直线传播。 6、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 7、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． 专题讲练1 1.1、光的干涉现象 1. 双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为λ的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为Δt。玻璃片厚度为10λ，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是(　A　) A．Δt＝ B．Δt＝ C．Δt＝ D．Δt＝ 　[波长为λ的光在玻璃片中的传播速度v＝，通过10λ的距离，光传播的时间差Δt＝－＝，选项A正确。] 2、如图所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,P点与S1和S2距离之差为2.1×10-6 m,已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7 m,B光在某种介质中波长为3.15×10-7 m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8);分别用A、B两种单色光做双缝干涉实验,问P点处将出现亮条纹还是暗条纹? 答案暗条纹　亮条纹 解析设A光在空气中波长为λ1,在介质中波长为λ2。 由n=,得λ1=nλ2=1.5×4×10-7 m=6×10-7 m 光程差Δx=2.1×10-6 m 所以N1==3.5， 由此可知,从S1和S2到P点的光程差Δx是波长λ1的3.5倍,所以P点为暗条纹。 根据临界角与折射率的关系sin C=得n1= 由此可知,B光在空气中波长为λ3=n1λ介=×3.15×10-7 m=5.25×10-7 m 所以N2==4 P点为亮条纹。 3、(多选)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是(　ACD　)　　　　　　　　　　　　 A.改用红色激光 B.改用蓝色激光 C.减小双缝间距 D.将屏幕向远离双缝的位置移动 4、(多选)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图甲所示,现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层,并用单色光照射,可观察到如图乙所示的干涉条纹,条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处,下列判断正确的是(　BC　) A.N的上表面A处向上凸起 B.N的上表面B处向上凸起 C.条纹的c、d点对应处的薄膜厚度相同 D.条纹的d、e点对应处的薄膜厚度相同 5、(多选)如图甲所示,在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜,让一束单一波长的光垂直入射到该装置上,结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹,称为牛顿环,以下说法正确的是(　ABD　) A.干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 C.若平薄凸透镜的圆弧面半径增大,圆环状干涉条纹的间距将变大 D.红光的圆环状干涉条纹的间距大于绿光的圆环状干涉条纹间距 6、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(　D　) A. B. C. D. 解析　出现第3条暗条纹，说明S1、S2到P点距离之差为(2n－1)＝(2×3－1)＝λ，而λ＝，所以|r1－r2|＝λ＝，故D正确． 7、(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(　AB　) 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　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，干涉条纹是前后表面反射光形成的，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，从形成到破裂的过程中上面越来越薄，下面越来越厚，因此会出现加强点和减弱点的位置发生变化，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°，由于重力、表面张力和粘滞力的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此条纹并不会跟着旋转90°，D错误． 8、(多选)图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为待检查的物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是(　AB　) A．入射光C应采用单色光 B．图乙条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的 C．当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹 D．由图乙条纹可知，被检查表面上有洞状凹陷 9．如图所示，把酒精灯放在肥皂液薄膜前，从薄膜上可看到明暗相间的条纹，能解释这一现象产生原因的是示意图（图中实线、虚线为光照射到薄膜上时，从膜的前后表面分别反射形成的两列波）。（ C ） 明 明 暗 肥 皂 液 体 明 明 暗 (A) （B） （C） （D） 明 明 暗 肥 皂 液 体 肥 皂 液 体 明 明 暗 肥 皂 液 体 【解析】薄膜干涉的考察，肥皂液体由于重力作用会上小下大 10、某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如（甲）图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如（乙）图所示．他改变的实验条件可能是 （ B ） A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝之间的距离 C．减小双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 11、在杨氏双缝干涉实验中，如果 （ BD ）（多选） A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹 D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹 12、关于光的干涉，下列说法中正确的是 （ C） A．在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的 B．在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个明条纹间距将变宽 C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉 D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定 13、用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图（a）是点燃的酒精灯（在灯芯上撒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈，将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是（ D ） A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30° B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90° C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30° D．干涉条纹保持原来状态不变 14、双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为l，调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干涉条纹．关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是 （ BD ）（多选） A．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不清晰 B．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹 C．若将双缝间距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小 D．若将双缝间距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大 15、杨氏双缝干涉实验中，如果（ D ） A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作为光源，屏上将呈现红白相间的条纹 C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹 D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹 16、薄膜干涉在科学技术上有很大应用．如图甲是干涉法检查平面示意图，图乙是得到的干涉图样，则干涉图样中条纹弯曲处的凹凸情况是___上凸___．（选填“上凸”或“下凹”） 17、如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是(　B　) A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄 C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫 解析　双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹．相邻亮条纹间距Δx＝λ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应红光和蓝光．而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，即2、4分别对应紫光和黄光．综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确． 18、用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹．下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是(　D　) 解析　从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为Δx＝2d，即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差Δx＝nλ时此处为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为λ，在题图中相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变大，则薄膜的厚度逐渐变小，因条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变小，故选D. 19、将一矩形玻璃板水平固定，另一矩形玻璃板一端放在水平玻璃板M端上，另一端与水平玻璃板N端之间插入两张纸片，侧视如图所示．用单色平行光a从上方竖直射入，从上方可以观察到明暗相间的条纹．换用单色平行光b从上方竖直射入，观察到条纹间距变小，下列说法正确的是(　D　) A．明暗条纹与MN平行 B．抽去一张纸片，条纹间距变小 C．a光的频率大于b光的频率 D．遇到相同障碍物时，a光比b光产生的衍射现象更明显 解析　薄膜干涉的光程差Δr＝2d(d为薄膜厚度)，厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此明暗条纹应垂直MN，而不是与MN平行，故A错误；抽去一张纸片后，条纹间距变大，故B错误；换用b光，条纹间距变小，说明a光的波长大于b光的波长，则a光的频率小于b光的频率，遇到相同障碍物时，波长大的衍射现象更明显，故D正确，C错误． 20、某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率．方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为真空)，如图所示，特制容器未画出，通过对比填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率．单缝S0、双缝中点O、屏上的P0点均位于双缝S1和S2的中垂线上，屏上P点处是P0上方的第3条亮条纹(不包括P0点处的亮条纹)的中心．已知入射光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c，双缝S1与S2之间距离为d，双缝到屏的距离为L，则下列说法正确的是(　C　) A．来自双缝S1和S2的光传播到P点处的时间差为 B．x2>x1 C．该矿泉水的折射率为 D．仅将单缝S0向左(保持S0在双缝的中垂线上)移动的过程中，P点处能观察到暗条纹 解析　第三条亮条纹对应路程差s＝3λ，但光在介质中的传播速度小于c，故A错误；由x＝λ，n＝＝可知(λ0为光在矿泉水中的波长)，光在矿泉水中的波长小于真空中的波长，所以x2<x1，故B错误；由n＝＝，x1＝λ，x2＝λ0，得n＝，故C正确；由Δx＝λ可知，向左移动S0对观察结果没有影响，故D错误． 21、如图所示，由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光．透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹．O是两单色光中央亮条纹的中心位置，Pl和P2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置，反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M和N位置出射，则( D ) A. λ1<λ2，M是波长为λ1的光出射位置 B． λ1<λ2，N是波长为λ1的光出射位置 C． λ1>λ2，M是波长为λ1的光出射位置 D． λ1>λ2，N是波长为λ1的光出射位置 22、用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的( B ) 23、(多选)甲是用光的干涉法检测物体表面平整程度的装置，其中 M 为标准板，N 为水平放置的待检测物体，入射光竖直向下照射，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是( AC ) A.入射光的波长越长，干涉条纹的条数越少 B.M、N 之间垫块的高度越高，干涉条纹的条数越少 C.P 点所对应待检测物的表面相对 Q 点所对应待检测物的表面是凸起的 D.P 点所对应待检测物的表面相对 Q 点所对应待检测物的表面是凹下的 24、如图所示，一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一块水平放置的平面玻璃板接触，用平行的单色光竖直向下照射，可以观察到一些明暗相间的单色同心圆环，由于这种现象首先是由牛顿观察到的，所以这些同心圆环叫作牛顿环。关于这种现象，下列说法正确的是( D ) A．这是光的衍射现象 B．这是光的折射现象 C．单色圆环离圆心越远，间距越稀疏 D．单色圆环离圆心越远，间距越密集 25、(多选)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是(　ACE　) A．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的 E．若使用半径小一些的凸薄透镜，则干涉条纹的间距要变大 甲　　　　　　乙 　[由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错误；由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故C正确，D错误；若使用半径小一些的凸薄透镜，则空气薄膜上的厚度变化更快，则形成的干涉条纹的间距要变大，故E正确。] 1.2、光的衍射 1．将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的 衍射 (选填“折射”“干涉”或“衍射”)。当缝的宽度 接近 (选填“远大于”或“接近”)光波的波长时，这种现象十分明显。 2、利用图所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是(　A　) A.甲对应单缝,乙对应双缝 B.甲对应双缝,乙对应单缝 C.都是单缝,甲对应的缝宽较大 D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大 图1图2 3（a）、（b）两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图象，其中图（a）是光的 衍射 （填“干涉”或“衍射”）图象。由此可以判断出图（a）所对应的圆孔的孔径 小于 （填“大于”或“小于”）图B所对应的圆孔的孔径。 4、在单缝衍射实验中，下列说法正确的是 （ ACD）（多选） A．其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄 B．其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄 C．其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽 D．其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽 5、用单色光通过小圆盘和小圆孔分别做衍射实验，在光屏上得到衍射图形，则（C ） A．用小圆盘时，图形中央是暗的，用小圆孔时，图形中央是亮的 B．用小圆盘时，图形中央是亮的，用小圆孔时，图形中央是暗的 6、如图所示，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在位于圆盘后方屏幕上的阴影中心出现了一个亮斑。这是光的___衍射____（填“干涉”、“衍射”或“直线传播”）现象，这一实验支持了光的___波动说____（选填“波动说”、“微粒说”或“光子说”）。 1.3、光的偏振 1．奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间。 自然光源偏振片 被测样品　 偏振片 (1)偏振片A的作用是__________________________________。 (2)偏振现象证明了光是一种________。 (3)以下说法中正确的是________。 A．到达O处光的强度会明显减弱 B．到达O处光的强度不会明显减弱 C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α [解析]　(1)自然光源发出的光不是偏振光，但当自然光经过偏振片后就变成了偏振光，因此偏振片A的作用是把自然光变成偏振光。 (2)偏振现象证明了光是一种横波。 (3)因为A、B的透振方向一致，故A、B间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后变成偏振光，通过B后到O。 当在A、B间加上糖溶液时，由于糖溶液的旋光作用，使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度，使通过B到达O的光的强度不是最大，但当B转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度。若偏振片B不动而将A旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致，则A转过的角度也为α，故选项A、C、D正确。 [答案]　(1)把自然光变成偏振光　(2)横波　(3)ACD 2.(多选)如图所示,偏振片P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向。下列四种入射光束中,能在P的另一侧观察到透射光的是(　ABD　) A.太阳光 B.沿竖直方向振动的光 C.沿水平方向振动的光 D.沿与竖直方向成45°角方向振动的光 1.4、综合训练 1、(多选)下列五幅图对应的说法正确的是(　ABE　) A．图甲是研究光的衍射 B．图乙是研究光的干涉 C．图丙是利用光的偏振 D．图丁是研究光的偏振 E．图戊是衍射图样 [解析]　图甲是在研究光的单缝衍射，故A正确；图乙是研究光的双缝干涉现象，故B正确；图丙是检查工件表面的平整度，属于光的干涉现象，不是偏振现象，故C错误；图丁是产生电磁波的过程，不是光的偏振，故D错误；图戊是泊松亮斑，属于光的衍射，E正确。 2、(多选)如图所示用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样。现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播方向中可能正确的是(　AD　) [解析]　根据双缝干涉相邻条纹间距公式Δx＝λ可知，a光的波长大，则同一介质对a光的折射率小，对b光的折射率大。根据平行玻璃砖的光学特性可知，出射光线与入射光线平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射时a光应在右侧，故A正确；B错误；由sinC＝分析可知，a光的临界角较大，当光从棱镜射入空气中时，若b不发生全反射，能射出棱镜，则a光一定也不发生全反射，故C错误；当光从棱镜射入空气中时，若a不发生全反射，能射出棱镜，b光可能发生全反射不从棱镜射出，此图是可能的，故D正确。 3、(多选)下列说法正确的是(　ACD　) A．光的双缝干涉实验中，若仅将光源从蓝光改为红光，则所得干涉图样中相邻亮条纹间距变大 B．照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的衍射现象 C．泊松亮斑支持了光的波动说 D．一束单色光由空气进入玻璃中，光的传播速度变小，波长变短 E．光的偏振现象说明光是纵波 [解析]红光的波长比蓝光的波长大，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，若仅将光源从蓝光改为红光，干涉条纹间距变大，故A正确；照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的干涉现象，减弱反射光的强度，增加透射光的强度，反射光部分以高频率的蓝紫色光为主，所以镜头呈淡紫色，故B错误；泊松亮斑是光的衍射现象，支持光的波动说，故C正确；一束单色光由空气射入玻璃中，是由光疏介质进入光密介质，由v＝可知，光的传播速度变小；单色光在不同介质中传播时频率不变，由v＝λf可知，波长变短，故D正确；偏振现象是横波特有的现象，故E错误。 4、下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则（ B ） A.甲为紫光的干涉图样 B．乙为紫光的干涉图样 C．丙为红光的干涉图样 D.丁为红光的干涉图样 5、(多选)如图甲所示，等腰△ABC 为一棱镜的横截面，AB＝AC；一平行于 BC 边的细光束从 AB 边射入棱镜，在 BC 边经过一次反射后从 AC 边射出，出射光分成了不同颜色的Ⅰ、Ⅱ两束光。图乙是这两束光分别通过相同的双缝和单缝装置后形成的图样，下列说法正确的是( AD ) A．Ⅰ光的波长比Ⅱ光的长 B．Ⅰ光在棱镜中的传播速度比Ⅱ光的小 C．图乙中 a 是Ⅱ光的干涉图样 D．图乙中 c 是Ⅰ光的衍射图样 6、如图所示为一束太阳光射到截面为六边形的冰晶上时的光路图，a、b 为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法不正确的是( C ) A．在冰晶中，a 光的传播速度较大 B．通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距较大 C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a 光的临界角较小 D．用同一装置做单缝衍射实验，a 光的中央亮条纹更宽 7、下列说法正确的是( A ) A．图甲为一定波长的光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样 B．图乙为双缝干涉示意图，双缝间距越大，则相邻亮条纹间距越大 C．图丙为光导纤维工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率小 D．图丁为自然光照射两个竖直放置的偏振片，若只旋转其中一个偏振片，光屏上的亮度不变 8、彩虹是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再次折射形成的。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b 是其中的两条出射光线，一条是红光，另一条是紫光。则下列说法正确的是( D ) A．a 光是红光，b 光是紫光 B．若用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a 光条纹间距小于 b 光条纹间距 C．若遇到相同的障碍物，a 光比 b 光更容易发生明显衍射 D．在水滴中传播时，a 光的速度大于 b 光的速度 9、下图为红光、蓝光分别通过单缝、双缝所呈现的图样，则（ D ） A．甲为蓝光的衍射图 　B．乙为红光的干涉图样 　C．丙为红光的衍射图样 　D．丁为蓝光的干涉图样 10、将激光束照在如图所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是下图中的（ A ） 　 A． 　B． 　C． 　D． 11、用点光源照射一个不透光的障碍物，其背后屏上阴影的中央出现了亮斑，原因是（ B ） 　A．光的反射 　B．光的衍射 　C．光的折射 　D．光的干涉 12、关于竖立的肥皂薄膜上产生光的干涉现象，下列陈述中正确的是 （ AC ）（多选） A．干涉条纹产生是由于光线在薄膜前后两表面反射，形成的两列光波的叠加 B．干涉条纹的暗线是由于上述两列反射波的波谷与波谷叠加造成的 C．用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时小 D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的 13、人们对光的本性的认识经历了漫长而曲折的过程，很多物理学家为此付出了艰辛的努力。下面的四个人物，在对光的认识方面分别做出了不同的贡献。请按照历史发展的顺序将他们依次排列，其中正确的一组是（ C ） A．④①②③ 　 B．③④②① 　C．③④①② 　D．④③①② ②爱因斯坦 ④托马斯·杨 ①麦克斯韦 ③惠更斯 14、(多选) 如图所示，波长为λa和λb的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a和b，则这两束光( BD ) A．照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能Eka>Ekb B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距Δxa>Δxb C．在水中的传播速度va<vb D．光子动量pa<pb 　[由题给的两种单色光通过三棱镜的色散图可知，三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率，根据折射率与频率的关系可知a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，根据爱因斯坦光电效应方程，Ek＝hν－W0，这两束光照射同一种金属均有光电子逸出，由于νa<νb，所以光电子最大初动能Eka<Ekb，选项A错误；这两束光射向同一双缝干涉装置，由于λa>λb，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝，知Δxa>Δxb，选项B正确；由n＝，na<nb，可知在水中的传播速度va>vb，选项C错误；光子动量p＝，由于λa>λb，所以pa<pb，选项D正确。] 15、(多选)下列说法正确的是(　ACE　) 甲　　　 　　乙　　　　 　　　丙 丁　　 　　　　戊 A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度 B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出 C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小 D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 E．图戊中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动，缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波 [甲图中a束光折射角大，折射率小，根据v＝，a束光在水珠中的传播速度大，选项A正确；乙图中，光束在aa′面的折射角等于在bb′面的入射角，只要入射角i<90°，bb′面的入射角就小于临界角，就不会发生全反射，选项B错误；丙图中，根据Δx＝λ，选项C正确；丁图中的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的，选项D错误；有偏振现象的光波为横波，选项E正确。] 考点2　实验：用双缝干涉测光的波长 1．实验原理：单色光发生双缝干涉时，条纹间距 Δx 与双缝间距 d、光屏到双缝的距离 L、光的波长 λ 之间有确定的关系 Δx = λ 。通过测量条纹间距 Δx，就可以间接测出光的波长 λ。 2．实验装置与方法： （1）实验装置如图所示。 （2）光强分布传感器可通过测量光屏上的光强分布数据得到干涉条纹间距 Δx，测量双缝到传感器接收面的距离 L，便可得到激光传感器发出的单色光的波长 λ。 3．实验操作与数据收集： （1）调节光源的亮度以及激光器、双缝、传感器的相对位置，使与传感器连接的计算机屏幕上呈现清晰的干涉图样。 （2）测出相邻 n 条暗（明）条纹间的距离 a，则相邻暗（明）纹的间距 Δx = ，用刻度尺测量 L，并记录数据。 4．数据分析：根据 Δx = λ，求得激光器发出的单色光的波长 λ = 。 专题讲练2 1、在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为 d，双缝到光强分布传感器距离为 L。 （1）实验时测得 N 条暗条纹间距为 D，则激光器发出的光波波长为（ B ） （2）在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片时相比（ B ） A．增加 B．不变 C．减小 （3）（多选）移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有（ AD ） A．减小缝宽 B．使单缝靠近传感器 C．增大缝宽 D．使单缝远离传感器 2、在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，通过显示屏的双缝干涉图样获得条纹间距时，为减小实验误差，应测量（ D ） A．相邻明条纹的间距 B．相邻暗条纹的间距 C．不相邻明条纹的间距 D．不相邻暗条纹的间距 3、（多选）如图为利用双缝干涉测定光的波长的实验装置，激光经过双缝后在光屏中可以观察到干涉条纹。若想增加光屏中的条纹个数，可 DE 。 A．将激光器靠近双缝 B．将激光器远离双缝 C．将光屏远离双缝 D．将光屏靠近双缝 E．换用间距更大的双缝 F．换用间距更小的双缝 4、用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）、（b）、（c）所示的图像，则（ ABD） （A）图像（a）表明光具有粒子性 （B）图像（c）表明光具有波动性 （C）用紫外光观察不到类似的图像 （D）实验表明光是一种概率波 5、在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则（ D ） （A）中间条纹间距较两侧更宽 （B）不同色光形成的条纹完全重合 （C）双缝间距离越大条纹间距离也越大 （D）遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹 6、如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用波长更 长 （填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离 增大 （填增大、减小）。 7、干涉、衍射现象是光的波动性的表现。 （1）双缝干涉实验装置如图所示，双缝干涉条纹分布特征是 明暗条纹等间距分布 ，可使用 光强分布 传感器来观察干涉图样；根据 λ = ，通过测量 L、d、Δx 这三个物理量可以间接测得波长 λ，该关系式中 L 是 双缝间距 ，调节 L 使其减小，相邻条纹间距 Δx 将 增大 ；为减小 Δx 的测量误差，测得相邻 N 个条纹的间距为 D，则 Δx = 。 （2）在“观察光的衍射现象”实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将 变小 。衍射现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在障碍物或孔的尺寸远大于波长（或者波长远小于障碍物或孔的尺寸）情况下，光才可以看作是沿直线传播的。 8、人类对光的本性的认识经历了曲折的、螺旋式上升的过程，推动了量子力学的发展。 （1）托马斯·杨通过双缝干涉实验证明光具有波动性，实验装置如图。双缝间距 d = 0.938mm，光屏到双缝的距离 L = 65.6 cm，相邻明条纹中心间距 Δx = 0.263 mm，则光的波长 λ为 376 nm（保留 3 位有效数字）。 （2）实验中，调弱光源的强度，若每次只有一个光子通过双缝装置，随着相机拍摄帧数的增加，分别得到如下 5 幅图像，这说明光具有 波粒二象 性。 9、洛埃德(H.Lloyd)在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，从单缝S发出的光，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S′。 (1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，________相当于另一个“缝”； (2)实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射时，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是________(填“亮条纹”或“暗条纹”)； (3)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3个亮条纹到第12个亮条纹的中心间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝________ m(结果保留3位有效数字)。 [解析]　(1)根据图可知，如果S被视为其中的一个缝，S经平面镜成的像S′相当于另一个“缝”。 (2)根据题意可知，把光屏移动到和平面镜接触，光线经过平面镜反射后将会有半波损失，因此接触点P处是暗条纹。 (3)条纹间距为Δy＝ m＝2.53×10－3 m。 根据λ＝Δy 代入数据解得：λ＝6.33×10－7 m。 [答案]　(1)S经平面镜成的像S′ (2)暗条纹　(3)6.33×10－7 考点3　电磁波与相对论 1．电磁振荡(以LC振荡电路为例) 1.1、产生：在LC振荡电路中，电容器不断地充电和放电，就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的电流i、电容器内的电场强度E、线圈内的磁感应强度B发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡． 1.2、LC振荡电路的放电、充电过程 ①电容器放电：线圈有 自感 作用，放电电流不会立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，极板上的电荷逐渐 减少 放电完毕时，极板上的电荷量为零，放电电流达到 最大值 该过程电容器的 电场能 全部转化为线圈的 磁场能 。 ②电容器充电：电容器放电完毕时，线圈有 自感 作用，电流并不会立刻减小为零，而会保持原来的方向继续流动，并逐渐减小，电容器开始 反向充电 ，极板上的电荷逐渐 增多 ，电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷量达到 最大值 该过程中线圈的 磁场能 又全部转化为电容器的 电场能 。 1.3、周期和频率：周期：T＝2π 频率：f＝(其中L指自感系数，C指电容)． 1.4、LC 振荡电路充、放电过程的判断方法 根据电流流向判断 当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程； 反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程 根据物理量的变化趋势判断 当电容器的带电荷量 q(电压 U、电场强度 E)增大或电流 i(磁感应 强度 B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程 根据能量判断 电场能增加时充电，磁场能增加时放电 思考 如图甲、乙、丙、丁、戊五个图代表 LC 振荡电路中的五个状态。 (1)甲图qC最大，i＝ 0 ； 乙图 i 最大，qC＝ 0 ； 丙图 qC最大，i＝ 0 ； 丁图 i 最大，qC＝ 0 ； 戊图qC最大，i＝ 0 。 (2)从甲→乙的过程中，i 增大 ，qC 减小 ； 从乙→丙的过程中，i 减小 ，qC 增大 ； 从丙→丁的过程中，i 增大 ，qC 减小 ； 从丁→戊的过程中，i 减小 ，qC 增大 。 (3)画出从甲开始计时一个周期内 i－t、qC－t 图像。 2.对麦克斯韦电磁场理论的理解 3.对电磁波的理解 3.1、电磁波是横波。电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直,如图所示。 3.2、电磁波与机械波的比较 名称 项目　　 电磁波 机械波 产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生 传播介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 必须有介质(真空中不能传播) 波的种类 横波 既有横波也有纵波 速度特点 由介质和频率决定，在真空中等于光速(c＝3×108 m/s) 仅由介质决定 能量 都能携带能量并传播能量 速度公式 v＝λf 遵循规律 都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象 4.对狭义相对论的理解 4.1、惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系叫作惯性系。相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。 4.2、光速的大小与选取的参考系无关。 4.3、运动物体的长度和物理过程的快慢都跟物体的运动状态有关。 5.相对论质能关系 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。 6、对电磁波谱的四点说明 6.1、波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力较强。 6.2、电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线、X射线和γ射线都有重叠。 6.3、不同的电磁波，产生的机理不同，无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；X射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。 6.4、电磁波的能量随频率的增大而增大。 专题讲练3 1．(多选)关于电磁波，下列说法正确的是 ABC 。 A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 　[电磁波在真空中的传播速度等于光速，与电磁波的频率无关，选项A正确；周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，选项B正确；电磁波传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，选项C正确；电磁波可以通过光缆传输，选项D错误；电磁波波源的电磁振荡停止，波源不再产生新的电磁波，但空间中已产生的电磁波仍可继续传播，选项E错误。] 2.如图所示，我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m范围内，则对该无线电波的判断正确的是(　C　) A．米波的频率比厘米波频率高 B．和机械波一样须靠介质传播 C．同光波一样会发生反射现象 D．不可能产生干涉和衍射现象 [由ν＝可知，波长越长，频率越低，故米波的频率比厘米波频率低，选项A错误；无线电波是电磁波，它的传播不须靠介质，选项B错误；无线电波与光波一样具有波的特性，会发生反射、折射、干涉和衍射现象，选项C正确，D错误。] 2．(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有(　AC　) A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快 B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢 C．地球上的人观测到地球上的钟较快 D．地球上的人观测到地球上的钟较慢 [解析]　相对论告诉我们，运动的钟会变慢，由于飞船上的人观测飞船上的钟是静止的，观测到地球上的钟是运动的，因此飞船上的人观测到飞船上的钟相对于地球上的钟快，A项正确，B项错误；同样，地球上的人观测到飞船上的钟是运动的，地球上的钟是静止的，因此地球上的人观测到地球上的钟比飞船上的钟快，C项正确，D项错误。 3．如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上的人测得它们相距为L，则飞船A上的人测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L。当B向A发出一光信号，飞船A上的人测得该信号的速度为________。 [解析]　狭义相对论的两个基本原理之一就是光速不变原理，因此飞船A上的人测得信号的速度仍等于c(或光速)，以地面为参考系，在运动方向有尺缩效应现象，而B相对A是静止的，没有尺缩效应现象，则飞船A上的人测得两飞船距离应大于L。 [答案]　大于　c(或光速) 4、下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上。 (1)X光机，D 。 (2)紫外线灯，C 。(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用E 。 A．光的全反射 B．紫外线具有很强的荧光作用 C．紫外线具有杀菌消毒作用 D．X射线的很强的贯穿力 E．红外线具有显著的热效应 F．红外线波长较长，易发生衍射 [解析]　(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线，选择D。 (2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择C。 (3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快．因此选择E。 5、(多选)下列说法正确的是(　ACE　) A．在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是相同的 B．真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的 C．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度短 D．物体运动时的质量m总要小于静止时的质量m0 E．在质能方程E＝mc2中，m是物体的质量，E是它具有的能量 [解析]　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，A正确，B错误；根据尺缩效应l＝l0，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度短，C正确；根据相对质量公式m＝可知，高速运动的物体的质量m大于静止时的质量m0，D错误；爱因斯坦质能方程E＝mc2中，c是真空中的光速，m是物体的质量，E是物体的能量，即具有的能量跟它的质量之间存在着简单的正比关系，E正确。 6、(多选)关于机械波和电磁波，下列说法正确的是(　ACD　) A．两列频率相同的机械波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能为零 B．声音从声源发出，在空气中传播时，振幅和波长都在不断地减小 C．机械波的周期取决于振源的周期，在数值上可能与介质中质点的自由振动周期相等 D．X射线是由原子的内层电子受到激发后产生的，而γ射线是原子核受到激发后产生的 E．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场一定可以产生电磁波 [解析]　两列频率相同的波相遇时，会发生波的干涉现象，振动加强的点的振幅等于两列波的振幅之和，但某时刻的位移可能为零，故A正确；声音在传播的过程中，频率不变，声速也不变，则波长不变，故B错误；机械波的周期取决于振源的周期，在数值上可能与质点在介质中自由振动的周期相等，故C正确；X射线是由原子的内层电子受到激发后产生的，而γ射线是原子核受到激发后产生的，故D正确；均匀变化的电场产生稳定的磁场，而稳定的磁场不能产生电场，即均匀变化的电场不能产生电磁波，故E错误。 7.(多选)LC振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所示,则下列有关结论正确的是(　BCD　) A.若磁场正在减弱,则电容器上极板带正电 B.若电容器正在充电,则电容器下极板带正电 C.若电容器上极板带正电,则线圈中电流正在增大 D.若电容器正在放电,则自感电动势正在阻碍电流增大 8.测温枪是通过传感器接收红外线,得出感应温度数据,使用时只要将测温枪靠近皮肤表面,修正皮肤与实际体温的温差便能准确显示体温,下列说法正确的是(　B　) A.测温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒 B.红外线是波长比紫外线长的电磁波 C.红外线的穿透能力很强,接受红外线照射是会伤害身体的 D.红外线的频率大于X光的频率 9.(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有(　AC　) A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快 B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢 C.地球上的人观测到地球上的钟较快 D.地球上的人观测到地球上的钟较慢 10、如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电．t＝0时开关S打到b端，t＝0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值．则(　C　) A．LC回路的周期为0.02 s B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C．t＝1.01 s时线圈中磁场能最大 D．t＝1.01 s时回路中电流沿顺时针方向 11、(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(　　ABC) A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 电磁波在真空中的传播速度等于光速，与频率无关，A正确；电磁波是周期性变化的电场和磁场互相激发得到的，B正确；电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，C正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，D错． 12、(多选)关于物理知识在生活中的应用，下列说法正确的是(　BCD　) A．机场、车站所用的测量人体温度的测温仪应用的是紫外线 B．雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的无线电设备 C．γ射线可以用来治疗某些癌症 D．医院给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强 解析　一切物体均发出红外线，温度不同，辐射强度不同，测量人体温度的测温仪应用的是红外线，A错误；雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的，B正确；γ射线可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症，C正确；给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强，D正确． 13．(多选)如图所示，图甲是LC振荡回路中电流随时间的变化关系，若以图乙回路中顺时针方向的电流为正，a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻，下列说法正确的是(　BC　) A．图乙中的a是电场能最大的时刻，对应图甲中的时刻 B．图乙中的b是电场能最大的时刻，此后的内电流方向为正 C．图乙中的c是磁场能最大的时刻，对应图甲中的时刻 D．图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后电容C的下极板将充上正电荷 解析　题图乙中的a是电场能最大的时刻，由上极板带正电，即充电时电流沿顺时针方向，对应题图甲中的T时刻，A错误；题图乙中的b是电场能最大的时刻，由下极板带正电，此后的内电容器放电，电流沿顺时针方向，B正确；题图乙中的c是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，由楞次定律判断，电流方向为逆时针方向，题图甲中的时刻电流为逆时针方向，C正确；题图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，由楞次定律判断，电流方向为顺时针方向，此后电容C的下极板将充上负电荷，D错误． 14、为了测量储液罐中液体的液面高度，有人设计了如图所示装置。当开关 S 从 a 拨到 b时，由电感 L 与电容 C 构成的回路中产生振荡电流而向外辐射电磁波，再使用调谐电路来接收甲振荡电路中的电磁波，这样就可通过测量乙中接收频率而获知甲中的发射频率，进而再获知电容 C 的值(L 值已知)，从而测量油罐内的液面高度。下列分析判断正确的是( B ) A．该装置适用于测量任意种类液体的液面高度 B．该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关 C．当装置使用过久，电源电动势减小时，测量的液面高度比真实值偏小 D．当储物罐内的液面高度降低时，所测到的 LC 回路中电流的振荡频率变小 15、在如图所示的电路巾，L 是电阻不计的电感器，C 是电容器，闭合开关 S，待电路达到稳定状态后，再断开开关 S，LC 电路巾将产生电磁振荡，如果规定电感器 L 中的电流方向从 b 到 a 为正，断开开关的时刻为 t=0，那么下列选项图中能正确表示电感器中的电流 i 随时间 t 变化规律的是（ B ） 16、（1）将图中 4 幅图排序，下列排序能正确反映一个完整的振荡周期的是（ B ） A．④①②③ B．②③①④ C．①③④② D．③②④① （2）若电流传感器在某段时间内记录的电流随时间变化图像如图所示。由图线可知（ D ） A．在 t2 时刻振荡电路中的磁场能最大 B．在 t3 时刻振荡电路中的电场能最大 C．t1 ~ t2 时间内电容器极板上的电荷量不断减小 D．t3 ~ t4 时间内电感器的自感作用使回路中电流继续保持原方向 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功 学科网（北京）股份有限公司 $