（新课标）高考物理总复习讲义 第12章 第4讲 光的波动性 电磁波 相对论

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1、第4讲　光的波动性　电磁波　相对论知识一　光的干涉1．条件两列光的频率相同，相位和振动情况都完全相同的光相遇．2．典型的干涉实验(1)双缝干涉①产生明暗条纹的条件：双缝处光振动情况完全相同，光屏上某点与两个狭缝的路程差是光波波长的整数倍(即半波长的偶数倍)处出现亮条纹，与两个狭缝的路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹．②条纹的特点：相邻亮条纹(或暗条纹)的间距相等，且Δx＝λ，其中λ为波长，d为双缝间距，l为缝到屏的距离．实验装置不变的条件下，红光干涉条纹的间距最大，紫光的干涉条纹间距最小；若换用白光，在屏上得到彩色条纹、且中央为白色．(2)薄膜干

2、涉①薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂膜)前后两表面的反射光波相遇而形成的干涉．②图样特点：同一条亮(或暗)条纹对应薄膜厚度相等．单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成水平状的明暗相间的条纹，白光入射时形成彩色条纹．知识二　光的衍射和光的偏振1．光发生明显衍射的条件当障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显．2．衍射条纹的特点单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；白光的衍射图样为中间宽且亮的白色条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹．3．自然光和偏振光(1)自然光包含着在垂直于传播方向上沿

3、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，这种光叫自然光．如由太阳、电灯等普通光源发出的光．(2)偏振光在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的光．如自然光经偏振片作用后的光．知识三　电磁波的特点和狭义相对论1．电磁波的特点(1)电磁波是横波，电场强度E和磁感应强度B的方向都与传播方向垂直．(2)电磁波传播时不需要任何介质，在真空中传播的速度最大，c＝3×108m/s.(3)电磁波本身是一种物质，它具有能量．(4)具有波的特征，能产生反射、折射、衍射、干涉等现象．2．相对论的简单知识(1)狭义相对论的基本假设①狭义相对

4、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．(2)时间和空间的相对性①时间间隔的相对性：Δt＝.②长度的相对性：l＝l0.(3)相对论速度变换公式：u＝.(4)相对论质量：m＝.(5)质能方程：E＝mc2.　(1)机械波的传播需要介质，而电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播．(2)机械波在液体和固体中的速度比空气中大，而电磁波在液体和固体中的传播速度比空气中的小．考点一　光的干涉条纹的形成分析一、杨氏双缝干涉1．原理如图12－4－1所示．图12－4－12．明、暗条纹的条件(1

5、)单色光①光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现明条纹．②光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．(2)白光：光屏上出现彩色条纹．3．条纹间距公式：Δx＝λ.二、薄膜干涉1．薄膜特点：如图12－4－2所示，由于重力作用，皂膜上薄下厚．图12－4－22．相干光线：薄膜前表面AA′和后表面BB′的反射光线叠加．3．亮纹条件：在P1、P2处，薄膜厚度的2倍为前后表面反射光的光程差，当光程差等于波长整数倍时，形成亮条纹．4．暗纹条件：在Q处，光程差等于半波长的奇数倍时，形成暗条纹．　(多选)(2012

6、·大纲版全国高考)在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光．为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有(　　)A．改用红光作为入射光B．改用蓝光作为入射光C．增大双缝到屏的距离D．增大双缝之间的距离【解析】　根据Δx＝λ，要增大条纹间距Δx，将L、λ增大或将d减小均可以，红光比黄光波长大，故A选项正确；而蓝光比黄光波长小，故B选项错误；增大双缝到屏的距离L，则Δx增大，故C选项正确；增大双缝间距d，则Δx变小，故D选项错误．【答案】　AC考点二　单缝衍射与双缝干涉的比较一、不同点1．条纹宽度：单缝衍射条纹宽度不等，中央最宽．双缝干涉条纹宽度相

7、等．2．条纹间距：单缝衍射各相邻条纹间距不等．双缝干涉各相邻条纹等间距．3．亮度情况：单缝衍射中央条纹最亮，两边变暗．双缝干涉条纹清晰，亮度基本相等二、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——————[1个示范例]——————　(2013·大纲版全国卷)下列现象中，属于光的衍射的是(　　)A．雨后天空出现彩虹B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C．海市蜃楼现象D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹【解析】　出现彩虹是大气对光的散射造成的；海市蜃楼是光的折射与全反射现象造成的；肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉的结果；通过狭缝观

8、察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象，选项B正确．【答案】　B——————[1个预测例]——————　如图12－4－3所示，a、b、c、d