2020版高考物理复习第十四章第4讲光的波动性电磁波和相对论讲义（含解析）教科版

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1、第4讲　光的波动性　电磁波和相对论一、光的干涉、衍射和偏振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)条件：两束光的频率相同、相位差恒定.(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹.2.光的衍射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.3.光的偏振(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方

2、向振动的光波的强度都相同.(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光.(3)偏振光的形成①让自然光通过偏振片形成偏振光.②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光.(4)光的偏振现象说明光是一种横波.自测1　(多选)下列属于光的干涉现象的是(　　)答案　BC解析　图A属于单缝衍射，图B属于薄膜干涉，图C属于薄膜干涉，图D属于白光的色散，故属于光的干涉现象的是B、C.二、电磁波和相对论1.电磁场、电磁波、电磁波谱(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

3、能够在周围空间产生磁场.(2)电磁波①电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波.②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相同(都等于光速).③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.④v＝λf，f是电磁波的频率.(3)电磁波的发射①发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频).②调制方式a.调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变.b.调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变.(4)无线电波的接收①当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡

4、电流最强，这就是电谐振现象.②使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路.③从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波.检波是调制的逆过程，也叫做解调.(5)电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫做电磁波谱.按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.2.相对论(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，光速和光源、观测者间的相对运动没有关系.(2)

5、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物体运动时的质量总要大于静止时的质量m0.(3)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.自测2　关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(　　)A.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同答案　B解析　电磁波和声波都能传递信息，比如人们之间的语言交流

6、，选项A错误；手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，选项B正确；太阳光中的可见光属于电磁波，而“B超”中的超声波属于机械波，它们的传播速度不同，选项C错误；遥控器发出的红外线波长比X射线波长大得多，选项D错误.自测3　关于狭义相对论的说法，不正确的是(　　)A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B.狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关C.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D.狭义相对论在任何情况下都适用答案　D命题点一　光的干涉现象1.双缝干涉(1)条纹间距公式：Δx＝λ，对同一双缝干

7、涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大.(2)明暗条纹的判断方法：如图1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.图1当Δr＝kλ(k＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现明条纹.当Δr＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现暗条纹.2.薄膜干涉(1)形成原因：如图2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.图2(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

8、.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,