高考物理第十四章第2节光的波动性电磁波相对论学案

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1、第2节　光的波动性　电磁波　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。(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。(4)条纹间距：Δx＝λ，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是入射光波的波长。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，

2、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)偏振光的两种形成方式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波。(5)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。二、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

3、场能够在周围空间产生磁场。2．电磁波及其传播(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波。电磁波是横波。(2)电磁波的传播不需要介质，在真空中不同频率的电磁波传播速度都等于光速。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(可联系v＝理解记忆)。(3)波速公式：v＝λf，f是电磁波的频率。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调制(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解调出来。调幅波的解调也叫检波。4．电磁波

4、谱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。三、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．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

5、，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E＝mc2。[深化理解]1．光发生干涉现象是有条件的，光发生衍射现象是没有条件的，但发生明显的衍射现象是有条件的。2．圆孔衍射和圆盘衍射图样最明显的区别在于中心的亮斑，前者的较大，后者的很小且有阴影包围。3．只有横波才能发生偏振现象。4．不同的电磁波有不同的特性，产生机理也不同，但可能具有相同的频率。[基础自测]一、判断题(1)只有频率相同的两列光波才能产生干涉。(√)(2)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。(×)(3)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。(×)

6、(4)自然光是偏振光。(×)(5)无线电波不能发生干涉和衍射现象。(×)(6)波长不同的电磁波在本质上完全不同。(×)(7)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。(×)二、选择题1．(多选)下列属于光的干涉现象的是(　　)解析：选BC　A项为单缝衍射现象，B、C项为薄膜干涉现象，D项为光的色散现象。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

7、线波长相同解析：选B　电磁波、声波等一切波都可以传递能量和信息，A错误；手机在通话时需要声音信号与电信号的相互转换，电信号以电磁波的形式在空中传播，B正确；超声波是声波，在空气中传播速度约为340m/s，C错误；由电磁波谱分布情况可知，红外线的波长比X射线的波长长，D错误。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高

8、考对本节内容的考查，主要集中在光的干涉、衍射和偏振现象，有时涉及电磁波与相对论知识，通常以选择题的形式呈现，难度一般。考点一　光的干涉现象[多维探究类]考法(一)　双缝干涉[例1]　(多选)(2017·全国卷Ⅱ改编)在双