第14章 第3讲 光的干涉、衍射和偏振 电磁波 相对论（PPT课件）-【满分思维】2027年高考一轮总复习·物理

该高中物理高考复习课件聚焦光的干涉、衍射、偏振，电磁波及相对论三大核心模块，依据高考评价体系明确双缝干涉计算、衍射条件判断、电磁振荡分析等考查要求，通过考点权重分析（如干涉占比45%）和常考题型归纳（如薄膜干涉应用、LC振荡频率计算），构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题研析+素养导向”策略，以2025年山东模拟双缝干涉题为例，解析介质中波长与条纹间距关系，培养科学推理和模型建构素养。设“公式应用模板”和“易错警示”（如薄膜干涉路程差与厚度关系），帮助学生掌握得分技巧，教师可据此精准指导，提升复习效率。

第3讲　光的干涉、衍射和偏振　电磁波　相对论 考点一　光的干涉现象的理解及应用 考点二　光的衍射和偏振现象 目 录 索 引 考点三　电磁振荡　电磁场和电磁波　相对论时空观 考点一　光的干涉现象的理解及应用 强基础•教考衔接 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　　　　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 　　　　的现象。　　 位置相对固定  (2)条件:①两束光的频率　　　　;②相位差　　　　。 2.双缝干涉 (1)图样特点:①单色光照射时形成明暗相间的　　　　的干涉条纹;②白光照射时,中央为　　　　条纹,其余为　　　　条纹。 (2)条纹间距(Δx)公式:Δx=　　　　。λ为照射光的波长、d为双缝间距、l 为屏到双缝间距离。 亮 暗 间隔 相同 恒定 等间距 白色 彩色 λ 3.薄膜干涉 利用薄膜(如肥皂液薄膜)　　　　　表面反射的光相遇而形成的。图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜的厚度相同。 干涉法检查平面的依据 前后 × √ √ × 研考点•精准突破 1.光的双缝干涉现象 (1)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P点的路 程差为r2-r1=kλ(k=0,1,2,…)时,光屏上出现亮条纹。 ②光的路程差为r2-r1=(2k+1)(k=0,1,2,…)时, 光屏上出现暗条纹。 (2)相邻两条亮(或暗)条纹的中心间距:Δx=,其中l是双缝到光屏的距离,d是双缝间的距离,λ是光波的波长。 2.薄膜干涉 (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。光照射到薄膜上时,在膜的前表面 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)亮、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,…),薄膜上出现亮条纹。 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。 (3)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。 考向一　双缝干涉 典题1 (2025山东济宁模拟预测)如图所示,一束在真空中波长为λ的光射入双缝,双缝间距为d;距离双缝l处平行放置一个光屏(l>d),双缝与光屏之间充满折射率为n的介质,则光屏上相邻亮条纹的间距是(　　) A B C D D 解析 光在介质中的波长为λ'=,根据条纹间距表达式Δx=λ',可得Δx=,故选D。 考向二　薄膜干涉 典题2 (2025山东德州三模)如图甲所示,一凸透镜放置在水平玻璃板上,波长为λ的单色光竖直向下照射,呈现出如图乙所示的亮暗相间的同心圆环,P处位于亮环上。下列说法正确的是(　　) A.仅更换形状相同、折射率更大 的凸透镜,P处仍位于亮环上 B.对凸透镜施加向下的压力, 同一级亮环的半径将变小 C.仅将入射光的波长调整为,则P处位于暗环上 D.空气膜厚度为(k=1,2,3…)的位置均位于暗环上 A 解析 P处位于亮环上,P处干涉加强,根据薄膜干涉原理有2d=mλ (m=1,2,3,…),仅更换形状相同、折射率更大的凸透镜,上述表达式仍然成立,可知P处仍然为干涉加强位置,即P处仍位于亮环上,故A正确;对凸透镜施加向下的压力,凸透镜与水平玻璃板间的薄膜厚度减小,结合上述可知,同一厚度对应的亮条纹的位置将外移,可知同一级亮环的半径将变大,故B错误;根据薄膜干涉原理可知,仅将入射光的波长调整为,则P处位于亮环上,故C错误;空气膜厚度为d=λ(k=1,2,3,…),若该处干涉减弱,根据薄膜干涉原理有2d=(2m-1)(m=1,2,3,…),k为奇数时的位置均位于暗环上,若该处干涉加强,根据薄膜干涉原理有2d=mλ(m=1,2,3,…),k为偶数时的位置均位于亮环上,故D错误。 考点二　光的衍射和偏振现象 强基础•教考衔接 一、光的衍射 1.发生明显衍射的条件:在障碍物或狭缝的尺寸　　　　　的时候,衍射现象十分明显。 衍射明显,不是衍射条件 足够小 2.衍射条纹的特点 (1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较 衍射类型 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　　　　  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　　　　;相邻亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而　　　  明暗相间 越低 越窄 明暗相间 越低 越窄 减小 衍射类型 单缝衍射 圆孔衍射 白光 中央为亮且宽的白色条纹,两侧为亮度　　　　　　、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)泊松亮斑(圆盘衍射):当光照到　　　　　(选填“透明”或“不透明”)的半径很小的小圆盘上时,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。 逐渐变低 逐渐变窄 同心圆环 不透明 亮斑 二、光的偏振 从普通光源发出的光都是自然光 1.自然光:包含着在垂直于传播方向上沿　　　　　　振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都　　　　。 2.偏振光:在　　　　于光的传播方向的平面上,只沿着某个　　　　的方向振动的光。 3.偏振光的形成 (1)让自然光通过　　　　　　形成偏振光。 (2)让自然光在两种介质的界面发生反射和　　　　,反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。 4.偏振光的应用:照相机镜头前的偏振滤光片、液晶显示器、立体电影、车灯眩光消除等。 5.光的偏振现象说明光是一种　　　　波。 一切方向 相同 垂直 特定 偏振片 折射 横 × √ √ × 研考点•精准突破 单缝衍射与双缝干涉的比较 项目 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 各相邻亮条纹间距不等 各相邻亮(暗)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,都属于波的叠加;干涉、衍射都有明暗相间的条纹 考向一　光的衍射 典题3 (2025湖北宜昌检测)柔软的耳机线中有粗细均匀的细铜丝,这种细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用图示装置,用激光器照射细铜丝,在光屏上形成稳定的衍射图样,当细铜丝变粗时, 下列说法正确的是(　　) A.中间亮条纹变窄,两侧暗条纹间距变小 B.中间亮条纹变宽,两侧暗条纹间距变小 C.整个图像向一侧偏移 D.图像没有明显变化 A 解析 根据激光发生明显衍射现象的条件,障碍物或孔的尺寸比波长小,或者跟波长相差不多时,会发生明显的衍射现象,该装置运用了光的衍射现象,当细铜丝变粗时,障碍物尺寸增大,衍射现象减弱,故中间亮条纹变窄,两侧暗条纹间距变小。故选A。 考向二　光的偏振 典题4 (2025山东卷)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S1、S2关于OO'轴对称,光屏垂直于OO'轴放置。将偏振片P1垂直于OO'轴置于双缝左侧,单色平行光沿OO'轴方向入射,在屏上观察到干涉条纹,再将偏振片P2置于双缝右侧,P1、P2透振方向平行。保持P1不动,将P2绕OO'轴转动90°的过程中,关于光屏上的干涉条纹, 下列说法正确的是(　　) A.条纹间距不变,亮度减小 B.条纹间距增大,亮度不变 C.条纹间距减小,亮度减小 D.条纹间距不变,亮度增大 A 解析 P1、P2两偏振片透振方向夹角从0°转动到90°时,光照强度会逐渐减小,因此亮度减小,但并不影响波长,根据相邻两条亮(暗)条纹间距公式Δx=λ可知,条纹间距不变,故选A。 考点三　电磁振荡　电磁场和电磁波　相对论时空观 强基础•教考衔接 一、电磁振荡 1.振荡电路:产生大小和方向都做　　　　　　迅速变化的电流 (即　　　　　　)的电路。由电感线圈L和电容C组成最简单的振荡电路,称为　　　　振荡电路。 2.电磁振荡:在LC振荡电路中,电容器不断地　　　　　　和　　　　　　,就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的　　　　　　　、电容器内的电场强度E、线圈内的　　　　　　　　　　发生周期性的变化,这种现象就是电磁振荡。 周期性 振荡电流 LC 充电 放电 电流i 磁感应强度B 3.电磁振荡中的能量变化 (1)放电过程中电容器储存的　　　　能逐渐转化为线圈的　　　　能。 (2)充电过程中线圈中的　　　　能逐渐转化为电容器的　　　　能。 (3)在电磁振荡过程中,电场能和磁场能会发生　　　　　　的转化。 4.电磁振荡的周期和频率:(1)周期T=2;(2)频率f=。 电场 磁场 磁场 电场 周期性 二、电磁场和电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生　　　　,变化的电场能够在周围空间产生　　　　。 2.电磁波及其传播 (1)　　　　在空间由近及远的传播,形成电磁波。电磁波是　　　　波。 (2)电磁波的传播不需要　　　　　　,在真空中不同频率的电磁波的传播速度都等于　　　　　　。但在同一介质中,不同频率的电磁波的传播速度是　　　　　　的,频率越高,波速　　　　　　。 (3)波速公式:v=　　　　　,f是电磁波的频率。 电场 磁场 电磁场 横 介质 光速 不同 越小 λf 3.电磁波的发射与接收 (1)发射电磁波需要开放的高频振荡电路,并对电磁波根据信号的强弱进行 　　　　(两种方式:调幅、调频)。 (2)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。调幅波的解调也叫　　　　。 4.电磁波谱 按照电磁波的　　　　大小或　　　　高低的顺序把它们排列成的谱。按波长由长到短排列的电磁波谱为无线电波、红外线、　　　　、紫外线、X射线、γ射线。 调制 解调 检波 波长 频率 可见光 三、相对论时空观 1.狭义相对论的两个基本假设 (1)狭义相对性原理:在所有的惯性参考系中,一切物理规律都是　　 　的。 (2)光速不变原理:在所有的惯性参考系中,测得的真空中的　　 　都相同。 2.相对论时空观的两个结论 (1)时间延缓效应:相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个运动的时间间隔为Δτ,地面上的人观察到该物体完 成这个动作的时间间隔为Δt,那么两者之间的关系是　　　　　　　。 (2)长度收缩效应:如果与杆相对静止的人测得杆长是l0,沿着杆的方向,以v 相对杆运动的人测得杆长是l,那么两者之间的关系是　　　　　　　　。 相同 光速 Δt= l=l0 研考点•精准突破 1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像 2.LC振荡电路中电容器充、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 3.对麦克斯韦电磁场理论的理解 4.各种电磁波产生机理 无线电波 振荡电路中电子周期性运动产生 红外线、可见 光和紫外线 原子的外层电子受激发后产生 X射线 原子的内层电子受激发后产生 γ射线 原子核受激发后产生 5.对电磁波的三点说明 (1)电磁波是由周期性变化的电场、磁场产生,传播的能量是电磁能。 (2)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性,波长越长,越容易产生干涉、衍射现象,波长越短,穿透能力越强。 (3)电磁波的传播不需要介质,但同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同,不同频率的电磁波在同一种介质中传播时,频率越高,折射率越大,速度越小。 考向一　电磁振荡 典题5 为了测量储液罐中液体的液面高度,有人设计了如图甲所示装置。当开关从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),从而测量储液罐内的液面高度。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.当储液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 B 解析 该装置适用于测量不导电液体的液面高度,A错误;该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关,则当装置使用过久,电源电动势减小时,振荡电路的周期和频率不变,则测量的液面高度和真实值相比不变,B正确,C错误;当储液罐内的液面高度降低时,正对面积减小,根据C=,则C减小,根据f=,可知所测到的LC回路中电流的振荡频率变大,D错误。 考向二　电磁场和电磁波 典题6 (多选)(2025广东广州检测)随着科技的进步,越来越多的人使用蓝牙耳机,手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波,则以下说法正确的是(　　) A.甲、乙波的频率都比可见光的频率小 B.真空中甲波的传播速度比乙波慢 C.测量体温时使用的测温枪探测的是乙波 D.真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物 AD 解析 由题图可知甲、乙两列波的波长都比可见光波长长,由c=λf可得,甲、乙两列波的频率都比可见光的频率小,A正确;所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为3×108 m/s,B错误;测量体温时使用的测温枪探测的是红外线,C错误;波长越长的波越容易发生明显衍射,甲波的波长比乙波的长,所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物,D正确。 $