(浙江選考)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 機(jī)械振動 機(jī)械波 光 電磁波 第3講 光 電磁波課件.ppt

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1、第3講光電磁波,知識排查,光的折射定律折射率,1.折射現(xiàn)象 光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時傳播方向發(fā)生______的現(xiàn)象,如圖1所示。,圖1,改變,2.折射定律,(1)內(nèi)容:折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法線的______;入射角的正弦值與折射角的正弦值成______。,兩側(cè),正比,3.折射率,(1)物理意義:折射率反映介質(zhì)的光學(xué)特性,折射率大,說明光從真空射入到該介質(zhì)時____________,反之偏折角小。 (2)定義式:n________,不能說n與sin 1成正比,與sin 2成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的______決定。 (3)計算公式

2、:n____,因v

3、域相互加強,出現(xiàn)_____條紋,某些區(qū)域相互減弱,出現(xiàn)_____條紋,且加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。 (2)條件:兩束光的頻率_______、相位差恒定。 (3)雙縫干涉圖樣特點:單色光照射時形成明暗相間的等間距的干涉條紋;白光照射時,中央為__________條紋,其余為______條紋。,光的干涉、衍射和偏振,亮,暗,相同,白色亮,彩色,2.光的衍射 發(fā)生明顯衍射的條件:只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長_________,甚至比光的波長______的時候,衍射現(xiàn)象才會明顯。,相差不多,還小,3.光的偏振 (1)自然光:包含著在垂直于傳播方向上沿__________振動的光,而且沿著各個方

4、向振動的光波的強度都相同。 (2)偏振光:在垂直于光的傳播方向的平面上,只沿著某個______的方向振動的光。 (3)偏振光的形成 讓自然光通過________形成偏振光。 讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和________,反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。 (4)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種______波。,一切方向,特定,偏振片,折射,橫,1.光的顏色、色散 (1)色散現(xiàn)象:白光通過三棱鏡會形成由紅到紫七種色光組成的彩色光譜,如圖3。,光的顏色、色散激光,圖3 (2)成因:由于n紅

5、到另一個界面時,紫光的偏折角最大,紅光偏折角最____。,小,2.激光,相同,恒定,一致,平行度,空間,時間,能量,1.LC振蕩電路和圖象(如圖4所示):,電磁振蕩和電磁波,圖4,2.LC電路的周期、頻率公式:T________,f 。 3.麥克斯韋電磁場理論 變化的磁場產(chǎn)生______,變化的電場產(chǎn)生磁場。變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個完整的整體,這就是電磁場。 4.電磁波 電磁場(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波。 (1)電磁波是橫波,在空間傳播________(填“需要”或“不需要”)介質(zhì); (2)真空中電磁波的速度為__________m/s; (3)vf對電磁

6、波__________; (4)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、 _______和衍射等現(xiàn)象。,3.0108,電場,不需要,同樣適用,干涉,5.發(fā)射電磁波的條件 (1)要有足夠高的___________; (2)電路必須________,使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間。 6.電磁波譜:按電磁波的波長從長到短分布是_____________、紅外線、可見光、紫外線、X射線和射線,形成電磁波譜;遞變規(guī)律:直線傳播能力增強,衍射能力減弱。,振蕩頻率,開放,無線電波,小題速練,1.思考判斷 (1)無論是折射光路,還是全反射光路,都是可逆的() (2)光發(fā)生反射現(xiàn)象時一定伴隨著折射現(xiàn)象() (3)光

7、從空氣射入水中,光的傳播速度一定增大() (4)只要入射角足夠大,就能發(fā)生全反射() (5)若光從空氣中射入水中,它的傳播速度一定減小() (6)密度大的介質(zhì)一定是光密介質(zhì)() (7)光的顏色取決于折射率(),(8)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉() (9)陽光下茂密的樹蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的() (10)自然光是偏振光() (11)無線電波不能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象() (12)波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全不同() (13)與紅外線相比紫外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13),解析介質(zhì)的折射率是一個

8、反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量,由介質(zhì)本身和光的頻率共同決定,與入射角、折射角無關(guān),故選項A、B錯誤;由于真空中的光速是一個定值,故n與v成反比是正確的,選項C正確;由于vf,當(dāng)頻率f一定時,v與成正比,又n與v成反比,故n與也成反比,選項D正確。 答案CD,3.(多選)下列說法正確的是() A.用光導(dǎo)纖維束傳輸圖象和信息,這是利用了光的全反射原理 B.紫外線比紅外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 C.經(jīng)過同一雙縫所得的干涉條紋,紅光比綠光條紋寬度大 D.光的色散現(xiàn)象都是由于光的干涉現(xiàn)象引起的 答案AC,4.(多選)下列說法正確的是() A.水中的氣泡看上去比較明亮是因為有一部分光發(fā)生了衍射現(xiàn)象 B.水面上的油

9、膜呈現(xiàn)彩光是由于光發(fā)生干涉形成的現(xiàn)象 C.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,可在鏡頭前加一個偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光 D.紅色和藍(lán)色的激光在不同介質(zhì)中傳播時波長可能相同,解析水中的氣泡看上去比較明亮是因為光從水中射向氣泡時,有一部分光發(fā)生了全反射現(xiàn)象,選項A錯誤;水面上油膜呈現(xiàn)彩光是發(fā)生了薄膜干涉,B正確;拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,可在鏡頭前加一個偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光,選項C正確;紅色和藍(lán)色激光頻率不同,在同一種介質(zhì)中傳播時波速不同,波長不同,但它們在不同介質(zhì)中傳播時波長可能相同,選項D正確。 答案BCD,5.(多選)關(guān)于電磁波,下列說法正確的是() A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁

10、波的頻率無關(guān) B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā),形成電磁波 C.利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信,但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸 D.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生,若波源的電磁振蕩停止,空間的電磁波隨即消失 解析電磁波在真空中傳播的速度均為光速,與頻率無關(guān),選項A正確;電磁波是變化的電場和變化的磁場互相激發(fā)得到的,選項B正確;光是一種電磁波,光可在光導(dǎo)纖維中傳播,選項C錯誤;電磁振蕩停止后,電磁波仍會在介質(zhì)或真空中繼續(xù)傳播,選項D錯誤。 答案AB,6.(多選)a、b兩種單色光組成的光束從玻璃進(jìn)入空氣時,其折射光束如圖5所示,則關(guān)于a、b兩束光的說法正確的是(),A.玻璃對a光的折射率小于對

11、b光的折射率 B.增大入射角時,a光首先發(fā)生全反射 C.在真空中a光的波長大于b光的波長 D.分別用這兩束光照射雙縫干涉實驗裝置,在光屏上都能出現(xiàn)干涉條紋,a光的相鄰條紋間距大于b光的相鄰條紋間距,圖5,答案ACD,折射定律和折射率,1.對折射定律的理解 (1)在折射現(xiàn)象中,當(dāng)入射角為0時,折射角也為0,這是折射中的一種特殊情況。 (2)光發(fā)生折射時,折射角不一定小于入射角。,2.對折射率的理解,(1)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)和光的頻率決定,與入射角的大小無關(guān)。 (2)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系,光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。 (3)同一種介質(zhì)中,頻率越大的色光折射率越大,傳播速度越小。,【典例】(

12、201510月浙江選考)(多選)為了從坦克內(nèi)部觀察外部目標(biāo),在厚度為20 cm的坦克壁上開了一個直徑為12 cm 的孔,若在孔內(nèi)分別安裝由同一材料制成的如圖6所示的三塊玻璃,其中兩塊玻璃的厚度相同。坦克內(nèi)的人在同一位置通過玻璃能看到的外界的角度范圍是(),圖6 A.圖甲的大于圖乙的 B.圖甲的小于圖丙的 C.圖乙的小于圖丙的 D.圖乙的等于圖丙的,解析光在玻璃和空氣的界面發(fā)生折射,假設(shè)眼睛在左下角觀察,觀察到外界的范圍比沒有玻璃時大。如圖所示,當(dāng)玻璃的厚度變小時(豎虛線表示玻璃左邊位置),觀察到外界的范圍也變小,且觀察范圍與玻璃的位置無關(guān),只與玻璃的厚度有關(guān),選項A、D正確。,答案AD,1.如

13、圖7所示,一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上,經(jīng)AB和AC兩個面折射后從AC面進(jìn)入空氣。當(dāng)出射角i和入射角i相等時,出射光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為。已知棱鏡頂角為,則計算棱鏡對該色光的折射率表達(dá)式為(),圖7,答案A,A.當(dāng)入射角i0時不會發(fā)生折射現(xiàn)象 B.無論入射角i是多大,折射角r都不會超過45 C.欲使折射角r30,應(yīng)以i60的角度入射,圖8,答案BD,1.對全反射的理解,(1)光路可逆:光的反射和全反射現(xiàn)象均遵循光的反射定律,光路是可逆的。 (2)從傳播角度理解:光線射向兩種介質(zhì)的界面時,往往同時發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。當(dāng)入射角等于臨界角時,折射角等于90,實際上折射光線已經(jīng)消失了。

14、 (3)從能量角度理解:當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時,在入射角逐漸增大的過程中,反射光線的能量逐漸增強,折射光線的能量逐漸減弱,當(dāng)入射角等于臨界角時,折射光線的能量減小到零,恰好發(fā)生全反射。,光的全反射,2.全反射的應(yīng)用,(1)解釋生活中的現(xiàn)象:炎熱的夏天,遠(yuǎn)處柏油馬路上特別明亮;海市蜃樓等。 (2)全反射棱鏡:截面是等腰直角三角形的棱鏡。 (3)光導(dǎo)纖維:由內(nèi)芯和外套兩層組成,內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率。,【典例】(多選)光導(dǎo)纖維技術(shù)在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活與科技方面得以廣泛應(yīng)用。如圖9所示是一個質(zhì)量均勻分布的有機(jī)玻璃圓柱的橫截面,B、C為圓上兩點,一束單色光沿AB方向射入,然后從C點射出。已知A

15、BO127,BOC120。真空中光速c3.0108 m/s,sin 530.8,cos 530.6。則(),圖9,A.光在該有機(jī)玻璃中傳播速度為1.875108 m/s B.光在該有機(jī)玻璃中的折射率為1.8 C.光在該有機(jī)玻璃中發(fā)生全反射的臨界角為37 D.若將該材料做成長300 km的光導(dǎo)纖維,此單色光在光導(dǎo)纖維中傳播的最短時間為1.6103 s,答案AD,答案D,2.(多選)一光纖通訊中信號傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維,它的結(jié)構(gòu)如圖10所示,可看成一段直線,其內(nèi)芯和外套的材料不同,光在內(nèi)芯中傳播,下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法正確的是(),圖10 A.內(nèi)芯的折射率比外套的大,光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面

16、上發(fā)生全反射 B.內(nèi)芯的折射率比外套的大,光傳播時在外套與外界的界面上發(fā)生全反射 C.波長越長的光在光纖中傳播的速度越大 D.頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大,答案AC,3.(多選)如圖11所示為半圓形透明介質(zhì)的橫截面,其半徑為R。一束光從半圓形透明介質(zhì)的左邊緣以入射角60射入透明介質(zhì),光束在半圓形透明介質(zhì)的弧形面發(fā)生兩次反射后剛好從半圓形透明介質(zhì)的另一邊緣射出。已知光在真空中傳播的速度為c。則(),圖11,答案BC,1.雙縫干涉,光的干涉衍射和偏振,(4)亮暗條紋的判斷方法 如圖12所示,光源S1、S2發(fā)出的光到屏上某點的路程差r2r1k(k0,1,2)時,光屏上出現(xiàn)亮條紋。,圖12,2.

17、薄膜干涉,(1)如圖13所示,豎直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形。,圖13 (2)光照射到薄膜上時,在膜的前表面AA和后表面BB分別反射出來,形成兩列頻率相同的光波,并且疊加,兩列光波同相疊加,出現(xiàn)明紋;反相疊加,出現(xiàn)暗紋。 (3)條紋特點:單色光:明暗相間的水平條紋; 白光:彩色水平條紋。,3.單縫衍射與雙縫干涉的比較,4.光的偏振現(xiàn)象,自然光與偏振光的比較,【典例】(20174月浙江選考)(多選)圖中給出了“用雙縫干涉測量光的波長”實驗示意圖,雙縫S1和S2間距為0.80 mm,雙縫到屏的距離為0.80 m。波長為500 nm的單色平行光垂直入射到雙縫S1和S2上,在屏上形

18、成干涉條紋。中心軸線OO上方第1條亮紋中心位置在P1處,第3條亮紋中心位置在P2處。現(xiàn)有1號、2號蟲子分別從S1和S2出發(fā)以相同速度沿垂直屏方向飛行,1號蟲子到達(dá)屏后,沿屏直線爬行到P1,2號蟲子到達(dá)屏后,沿屏直線爬行到P2。假定兩只蟲子爬行速率均為103 m/s。下列正確的是(),圖14,A.1號蟲子運動路程比2號短 B.兩只蟲子運動的時間差為0.2 s C.兩只蟲子運動的時間差為1.0 s D.已知條件不夠,兩只蟲子運動時間差無法計算,答案AB,1.(多選)在楊氏雙縫干涉實驗中,如果() A.用白光作為光源,屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋 B.用紅光作為光源,屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋 C.用紅光

19、照射一條狹縫,用紫光照射另一條狹縫,屏上將呈現(xiàn)彩色干涉條紋 D.用紫光作為光源,遮住其中一條狹縫,屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋,解析因白光為復(fù)色光,所以用白光作光源時,屏上將呈現(xiàn)彩色條紋,A錯誤; 用紅光作光源時,屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋,B正確;紅光、紫光頻率不同,因而不能產(chǎn)生干涉,C錯誤;遮住其中一條狹縫時,將產(chǎn)生單縫衍射現(xiàn)象,D正確。 答案BD,2.(多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象中能反映光的偏振特性的是() A.一束自然光相繼通過兩個偏振片,以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片,透射光的強度發(fā)生變化 B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上,當(dāng)反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90時,反射

20、光是偏振光 C.日落時分,拍攝水面下的景物,在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景像更清晰 D.通過手指間的縫隙觀察日光燈,可以看到彩色條紋,解析在垂直于傳播方向的平面上,沿著某個特定方向振動的光是偏振光,選項A、B反映了光的偏振特性;選項C是偏振現(xiàn)象的應(yīng)用;選項D是光的衍射現(xiàn)象,D項錯誤。 答案ABC,3.如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)。在下面的4幅圖中從左往右排列,亮條紋的顏色依次是(),A.紅黃藍(lán)紫 B.紅紫藍(lán)黃 C.藍(lán)紫紅黃 D.藍(lán)黃紅紫,答案B,1.白光由紅、橙、黃

21、、綠、青、藍(lán)、紫七種色光組成,七種色光的特性差異可以用下表表示出來。,光的顏色、色散激光,2.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制,【典例】如圖15,半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半徑方向從A 點射入玻璃磚,在O點發(fā)生反射和折射,折射光在白光屏上呈現(xiàn)七色光帶。若入射點由A向B緩慢移動,并保持白光沿半徑方向入射到O點,觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失。在光帶未完全消失之前,反射光的強度變化以及光屏上最先消失的光分別是(),圖15,A.減弱,紫光 B.減弱,紅光 C.增強,紫光 D.增強,紅光 解析光線從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì),入射角增大則反射光的強度增強;因紫色光的折射率最大,發(fā)生

22、全反射的臨界角最小,故紫光最先發(fā)生全反射,在光屏上最先消失,故選C。 答案C,1.(2018寧波模擬)(多選)如圖16,一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚,在玻璃磚底面上的入射角為,經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則(),圖16,A.在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度 B.在真空中,a光的波長小于b光的波長 C.玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率 D.若改變光束的入射方向使角逐漸變大,則折射光線a首先消失,答案ABD,2.(多選)如圖17所示,兩束平行的甲光和乙光,相距為d,斜射到置于空氣中的矩形玻璃磚上,若光線在玻璃磚內(nèi)不重疊,當(dāng)它們從玻璃磚的下表面射出時(),A.若甲為紫光,乙

23、為紅光,則兩條出射光線間距離一定大于d B.若甲為紫光,乙為紅光,則兩條出射光線間距離可能小于d C.若甲為紅光,乙為紫光,則兩條出射光線間距離可能大于d D.若甲為紅光,乙為紫光,則兩條出射光線間距離一定小于d,圖17,解析根據(jù)光學(xué)規(guī)律知兩束出射光線仍平行。玻璃磚對紅光和紫光的折射率不同,紫光的折射率大,紫光的側(cè)移量大,紅光的側(cè)移量小,用極限法,小到等于零,不偏轉(zhuǎn),沿直線傳播。若甲為紫光,乙為紅光,兩條出射光線間距離一定大于d,如圖a所示,選項A正確,B錯誤;若甲為紅光,乙為紫光,則兩條出射光線間距離一定小于d,如圖b所示,選項C錯誤,D正確。,答案AD,1.電磁波的傳播及波長、頻率、波速

24、(1)電磁波本身是一種物質(zhì),電磁波的傳播不需要介質(zhì),可在真空中傳播,在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)。 (2)不同頻率的電磁波,在同一介質(zhì)中傳播,其速度是不同的,頻率越高,波速越小。,電磁振蕩和電磁波,2.電磁波和機(jī)械波的區(qū)別,(1)二者本質(zhì)不同:電磁波是電磁場的傳播,機(jī)械波是質(zhì)點機(jī)械振動的傳播。 (2)傳播機(jī)理不同:電磁波的傳播機(jī)理是電磁場交替感應(yīng),機(jī)械波的傳播機(jī)理是質(zhì)點間的機(jī)械作用。 (3)電磁波傳播不需要介質(zhì),而機(jī)械波傳播需要介質(zhì)。 (4)電磁波是橫波,機(jī)械波既有橫波又有縱波,甚至有的機(jī)械波同時有橫波和縱波,例如地震波。 (5)機(jī)械波波速由介質(zhì)決定;電磁波波速還與頻

25、率有關(guān),在同一介質(zhì)中,頻率越大,其傳播速度越小。,3.電磁波的發(fā)射和接收,電磁波的發(fā)射和接收過程,4.對電磁波譜的四點說明 (1)波長不同的電磁波,表現(xiàn)出不同的特性。其中波長較長的無線電波和紅外線等,易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象;波長較短的紫外線、X射線、射線等,穿透能力較強。,(2)電磁波譜中,相鄰兩波段的電磁波的波長并沒有很明顯的界線,如紫外線和X射線、X射線和射線都有重疊。 (3)不同的電磁波,產(chǎn)生的機(jī)理不同,無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生的;紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的;X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的;射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。 (4)電磁波

26、的能量隨頻率的增大而增大。,1.(多選)以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說法中,正確的是() A.機(jī)械波和電磁波,本質(zhì)上是一致的 B.機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān),而電磁波在介質(zhì)中的波速不僅與介質(zhì)有關(guān),而且與電磁波的頻率有關(guān) C.機(jī)械波可能是縱波,而電磁波必定是橫波 D.它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象,解析機(jī)械波由振動產(chǎn)生;電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產(chǎn)生,機(jī)械波是能量波,傳播需要介質(zhì),速度由介質(zhì)決定,電磁波是物質(zhì)波,波速由介質(zhì)和自身的頻率共同決定;機(jī)械波有橫波,也有縱波,而電磁波一定是橫波,它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象,故選項B、C、D正確。 答案BCD,A.電容器的電容減小 B.電容器的電容增大 C.LC回路的振蕩頻率減小 D.LC回路的振蕩頻率增大,圖18,答案BC,

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