2020高考物理第4讲光的干涉、衍射和偏振电磁波与相对论教案鲁科版选修

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1、第4讲　光的干涉、衍射和偏振　电磁波与相对论知识排查光的干涉1.条件：两光源必须具有相同的频率和振动方向。2.双缝干涉图样特点(1)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)通过亮条纹中心的位置y＝±kλ(k＝0，1，2…)，得相邻的亮条纹(或暗条纹)之间距离Δy与波长λ、双缝间距d及屏到双缝间距离l的关系为Δy＝λ。3.薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的。图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度相同。光的衍射1.光的明显衍射的条件：只有当障碍物或孔的尺寸接近光的波长时，衍射现象才是明

2、显的。2.衍射条纹的特点3.双缝干涉与单缝衍射图样对比单色光的双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹宽度不均匀，中央条纹最宽，两边依次变窄。光的偏振1.自然光：在垂直于传播方向的平面内，光波可沿任何方向振动，光振动在平面内的分布是大致均匀的，所以不显偏振性。2.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。3.光的偏振现象说明光是一种横波。电磁波1.麦克斯韦电磁场理论变化的磁场周围会产生电场，变化的电场周围会产生磁场。2.电磁波(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波。(

3、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。(4)v＝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①调幅：使电磁波的振幅随信号而改变，频率始终保持不变。②调频：使电磁波的频率随信号而改变。4.无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到无线电波的频率相同时，电磁波会使接收电路中产生最强的电流，这就是电谐振现象。(2)对空间存在的各种频率电磁波，需要

4、选择某一种特定的频率接收，这个选择过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路。(3)从高频载波中把音频信号“检”出来的过程，叫做检波。检波是调制的逆过程，也叫解调。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。相对论1.狭义相对论的两条基本原理(1)狭义相对性原理：物理规律(力学、电磁力学、光学等)对于所有惯性系都具有相同的形式。(2)光速不变原理：在任何惯性系中，光在真空中的速度恒为c，与光源和观测者的运动无关。2.质能关系用m表示物体的质量，E表示它具有

5、的能量，则爱因斯坦质能方程为E＝mc2。,小题速练1.思考判断(1)光的颜色由光的频率决定。(　　)(2)只有频率相同的两列光波才能产生干涉。(　　)(3)肥皂泡上呈现彩色水平条纹，是由光的色散产生的。(　　)(4)在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。(　　)(5)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)自然光是偏振光。(　　)(7)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。(　　)(8)无线电波不能发生干涉和衍射现象。(　　)(9)波长不同的电磁波在本质上完全不同。(　　)(10)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。(

6、　　)答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×　(9)×　(10)×2.(多选)以下说法中正确的是(　　)A.对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象C.红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉E.不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的解析　对于同一障碍物，它的尺寸d不变，波长λ越长的光越容易满足d≤λ，越容易绕过障碍物，所以A项正确；白光通过三棱镜出现彩色条纹是光的色散现象，B项错误；波的

7、频率由波源决定，波速由介质决定，所以红光从空气进入水中，频率f不变，波速v变小，由v＝λf得，波长λ变小，所以C项错误；检查平面的平整度是利用了光的干涉，所以D项正确；由光速不变原理知E项正确。答案　ADE3.(多选)下列关于电磁波的说法正确的是(　　)A.麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在B.各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样C.经过调幅后的电磁波是横波，经过调频后的电磁波是纵波D.红外线是波长比可见光波长还长的电磁波，常用于医院和食品消毒E.电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变解析　麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹用实验