高考物理第一轮总复习课件：选修3-4第13章第2节.ppt

第2节 光的波动性 电磁波 相对论,一、光的干涉 1. 双缝干涉 (1)干涉条件: 两束光频率相等; 相位差恒定; 振动方向一致. (2)干涉现象: 若用单色光做实验, 则屏上会出现明暗相间的条纹;,若用白光做实验, 则屏的中央出现白色条纹, 两侧出现彩色条纹. (3)屏上出现明、暗条纹处的条件: 若屏上某处到双缝的光程差等于半个波长的奇数倍, 则该处出现暗条纹; 若屏上某处到双缝的光程差等于波长的整数倍, 则该处出现明条纹.,故红光波长最长, 紫光的波长最短, 所以在可见光中, 红光频率最小, 紫光频率最大. 2. 薄膜干涉 (1)相干光来自于薄膜的前、后表面(或上、下表面)反射回来的两列反射光. (2)薄膜干涉的应用: 增透膜; 检查工件的平整度.,二、光的衍射 1. 光的衍射: 光绕过_偏离_传播的现象. 2. 光发生明显衍射的条件: 只有当障 碍物的_可以与光的波长相比, 甚至比光的波长还_的时候, 衍射现象才会明显.,障碍物,直线,尺寸,小,3. 衍射条纹的特点: 单色光的衍射图 样为中间_且亮的单色条纹, 两侧是明暗相间的条纹, 条纹宽度比中央_且_; 白光的衍射图样为中间_且亮的_, 两侧是渐窄且暗的彩色条纹.,宽,窄,暗,宽,白色条纹,4. 泊松亮斑: 当光照到不透明的小圆板上, 在圆板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). 思考感悟 双缝干涉与单缝衍射条纹相同吗？ 提示: 不相同.,三、光的偏振 1. 偏振: 横波只沿某一特定的方向振动, 称为波的偏振. 2. 自然光: 在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光, 且沿着各个方向振动的光波的_都相同. 如由太阳、电灯等普通光源发出的光.,强度,3. 偏振光: 在垂直于传播方向的平面 上, 只沿着某一个特定_振动的光. 如自然光经偏振片作用后的光. 4. 应用: 利用偏振片摄影、观看立体电影等.,方向,四、电磁场与电磁波 1. 麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生电场, 变化的电场能够在周围空间产生磁场. 2. 电磁场,变化电场在周围空间产生磁场, 变化磁场在周围空间产生电场, 变化的电场和磁场成为一个完整的整体, 这就是电磁场. 3. 电磁波 电磁场(电磁能量)由近及远地传播形成电磁波,(1)电磁波是_波, 在空间传播_介质. (2)真空中电磁波的速度为_ m/s.,横,不需要,3.0108,五、无线电波的发射和接收 1. 发射电磁波的条件 第一, 要有足够高的频率; 第二, 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. 调制有_和_两种方式, _是调制的逆过程.,调幅,调频,检波,六、电磁波谱,频率增大,波长减小,频率增大,波长减小,频率增大,波长减小,频率增大,波长减小,频率增大,波长减小,频率增大,波长减小,七、相对论的简单知识 1. 狭义相对论的两个基本假设 (1)在不同的惯性参考系中, 一切物理规律都是相同的. (2)在不同的惯性参考系中, 真空中的光速都是相同的. 2. 时间和空间的相对性,一、干涉与衍射的比较 1. 衍射与干涉的比较,2.干涉与衍射的本质 光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果, 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. 在衍射现象中, 可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波, 它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹.,即时应用 1. (2011高考上海单科卷)如图1321, 当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时, 在圆盘后屏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_(填“波动说”、“微粒说”或“光子说”).,图1321,解析: 激光束照射圆盘, 中心形成的亮斑, 说明激光绕过了圆盘, 所以现象应是衍射, 证实了激光具有波动性. 答案: 衍射 波动说,二、光的干涉条纹分析 1. 双缝干涉条纹的形成分析 双缝S1、S2之间的距离为d, 双缝到屏间的距离为l, 屏上一点P到双缝距离分别为r1和r2, 由图1322可以知双缝S1和S2到屏上P的路程差为r(光程 差), rr2r1.,(1)若光程差r是波长的整数倍, 即rn(n0,1,2,3), P点将出现亮条纹, 如图1322甲所示.,图1322,即时应用 (2010高考江苏单科卷)如图1323所示, 在杨氏双缝干涉实验中, 激光的波长为5.30107 m, 屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95107 m, 则在这里出现的应是_(选填“明条 纹”或“暗条纹”).,现改用波长为6.30107 m的激光进行上述实验, 保持其他条件不变, 则屏上的条纹间距将_(选填“变宽”、“变窄”或“不变”).,图1323,答案: 暗条纹 变宽,三、电磁场和电磁波 1. 电磁场理论分析总结,2. 电磁波的传播及波长、频率、波速 (1)电磁波的传播不需要介质, 可在真空中传播, 在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速). (2)不同频率的电磁波, 在同一介质中传播, 其速度是不同的, 频率越高, 波速越小.,特别提醒: (1)电磁波的传播不需要介质, 在真空中所有电磁波的波速都相同, 等于光速. (2)不同电磁波在同一介质中传播时, 传播速度不同, 频率高的波速小. (3)对确定的LC电路, 其周期和频率不发生变化.,即时应用 3. 类比是一种有效的学习方法, 通过归类和比较, 有助于掌握新知识, 提高学习效率. 在类比过程中, 既要找出共同之处, 又要抓住不同之处. 某同学对机械波和电磁波进行类比, 总结出下列内 容, 其中正确的是( ),A. 机械波的频率、波长和波速三者满足的关系, 对电磁波也适用 B. 机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现像 C. 机械波的传播依赖于介质, 而电磁波可以在真空中传播 D. 机械波既有横波又有纵波, 而电磁波只有纵波,解析: 选ABC.注意本题要选的是不正确选项. 首先v/f适用于一切波, A 正确; 干涉和衍射是一切波的共性, B正确; 机械波要靠介质来传播, 而电磁波可在真空中传播, C正确; 电磁波只有横波, D错.,(满分样板 8分)如图1324所示, 在双缝干涉实验中, S1和S2为双缝, P是光屏上的一点, 已知P点与S1和S2距离之差为2.1106 m,今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验, 问P点是亮条纹还是暗条纹？,图1324,(1)已知A光在折射率为n1.5的介质中波长为4107 m. (2)已知B光在某种介质中波长为3.15107 m, 当B光从这种介质射向空气时, 临界角为37. (3)若用A光照射时, 把其中一条缝遮 住, 试分析光屏上能观察到的现象.,解题样板规范步骤, 该得的分一分不丢！ (1)设A光在空气中波长为1, 在介质中波长为2, 由n得 1n21.54107 m6107 m(1分) 根据路程差s2.1106 m(1分),(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹, 但中央条纹最宽最亮, 两边条纹变窄变 暗, 是发生了光的衍射现象. (2分) 【答案】 见解题样板,【名师归纳】 光的干涉、衍射和偏振现象是光的波动性的具体体现, 对该部分内容应重视对基本概念的理解. 干涉和衍射图样有相似之处, 都是明暗相间的条纹. 只是干涉条纹宽度和亮度基本相同, 衍射条纹中条纹宽度和亮纹亮度均不等, 中央亮纹最宽最亮, 应注意二者之间的区别.,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,这一角度称为“旋光度”, 的值只与糖溶液的浓度有关, 将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1325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.,(1)偏振片A的作用是什么？ (2)偏振现象证明了光是一种_. (3)以下说法中正确的是( ),图1325,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处光强度最大, 偏振片B转过的角度等于 D. 将偏振片A转动一个角度, 使得O处光强度最大, 偏振片A转过的角度等于 【思路点拨】 根据偏振光的形式及偏振现象分析.,【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, 故选项A、 C、D正确. 【答案】 见解析,【规律总结】 除了从光源直接发出的光以外, 我们通常看到的绝大部分光都是偏振光, 只有横波才有偏振现象; 自然光通过两个透振方向相互垂直的偏振片后光强为零.,(1)一列火车以速度v匀速行驶, 车头、车尾各有一盏灯, 某时刻路基 上的人看见两灯同时亮了, 那么车厢中的人看见的情况是什么呢？ (2)一