（江浙選考1）2020版高考物理總復習 第十四章 光學　電磁波 第33講 光的波動性 電磁波課件.ppt

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1、第33講光的波動性電磁波,考點一,考點二,實驗,光的干涉、衍射與偏振 核心知識整合 1.光的干涉 (1)干涉條件:兩列光的相同,相位差恒定,振動方向一致。 (2)雙縫干涉圖樣:明暗相間、間距的條紋,中央為條紋。 (3)雙縫干涉圖樣分析 對于兩個頻率、相位和振動方向都相同的光源,光屏上出現(xiàn)亮條紋(或暗條紋)的條件。 亮條紋:光的路程差r=r2-r1=;暗條紋:光的路程差r=r2-r1=;相鄰的亮條紋(或暗條紋)的間距:。,頻率,相等,亮,k(k=0,1,2,),考點一,考點二,實驗,(4)應用 雙縫干涉測波長。 薄膜干涉檢查表面的平整程度:如果被檢表面是平的,產(chǎn)生的干涉條紋就;如果干涉條紋發(fā)生,

2、則表示被檢測表面微有凸起或凹下,從彎曲的程度就可以了解被測表面的平整情況。 增透膜:在透鏡或棱鏡的表面上涂上一層薄膜(一般用氟化鎂),當薄膜的厚度適當時,光在薄膜的兩個表面上反射路程差恰好等于波長,因而互相抵消,這就大大減小了光的反射損失,增強了透射光的強度,這種薄膜叫增透膜。,平行,彎曲,半個,考點一,考點二,實驗,2.光的衍射 (1)光的衍射現(xiàn)象是的現(xiàn)象。 (2)各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生。 (3)產(chǎn)生明顯衍射的條件: 。 3.光的偏振 (1)自然光:在與光波傳播方向垂直的平面內有沿方向振動強度都的光。如太陽、日光燈等普通光源發(fā)出的光。 (2)偏振光:在與光波傳播方向垂直的平

3、面內只有沿著 振動的光。如自然光經(jīng)偏振片作用后的光,稱為偏振光。只有波才有偏振現(xiàn)象。 (3)獲得偏振光的方法:讓自然光通過;讓自然光在介質表面入射,反射光和折射光都是偏振光。 (4)應用:利用偏振片攝影、觀看立體電影、消除車燈眩光等。,光離開直線路徑而繞到障礙物陰影里,衍射,障礙物或孔的尺寸跟光的波長相差不 多或比光的波長小,各個,相同,某一個特定方向,橫,偏振片,考點一,考點二,實驗,4.激光 (1)激光是人工產(chǎn)生的相干光。是頻率相同,相位差恒定,偏振方向一致的光。 (2)激光的平行度好。即激光的光束高度平行,這樣激光的能量就不容易發(fā)散,激光在傳播很遠距離后仍能保持一定的強度。 激光的亮度高

4、,通過人工調制的激光可在瞬間集中能量發(fā)射在很小的區(qū)域內,可以有很大的能量和摧毀力。,考點一,考點二,實驗,關鍵能力提升 命題點一光的干涉 【例1】 如圖所示,用頻率為f的單色光(激光)垂直照射雙縫,在光屏的P點出現(xiàn)第3條暗條紋,已知光速為c,則P到雙縫S1、S2的距離之差|r1-r2|應為(),方法技巧雙縫到光屏上P點的距離之差是波長的整數(shù)倍,則出現(xiàn)明條紋,路程之差是半波長的奇數(shù)倍,則出現(xiàn)暗條紋。,答案,解析,考點一,考點二,實驗,【例2】 關于光學鏡頭增透膜,以下說法中錯誤的是 () A.增透膜是為了減少光的反射損失,增加透射光的強度 B.增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波長的四分之一 C.增

5、透膜利用光的干涉原理 D.涂有增透膜的鏡頭,各種色光的反射光全部相互抵消,因此這種鏡頭的成像效果較好 易錯警示增透膜的原理:光的干涉現(xiàn)象,增透膜厚度為光的 波長,波在薄膜前后表面反射后,光程差為光在膜中波長的一半,反射減弱,增加透射。,答案,解析,考點一,考點二,實驗,【例3】 (多選)把一個上表面是平面下表面是凸面的凸透鏡壓在一塊平面玻璃上,讓單色光從上方垂直射入,從上往下看凸透鏡,可以看到亮暗相間的圓環(huán)狀條紋。下列說法正確的是() A.圓環(huán)狀條紋是光經(jīng)凸透鏡上下兩個玻璃表面之間反射引起的干涉造成的 B.圓環(huán)狀條紋是兩個玻璃表面之間的空氣膜引起的薄膜干涉造成的 C.如果將凸透鏡的凸面曲率半徑

6、增大而其他條件保持不變,觀察到的圓環(huán)亮紋間距變大 D.如果改用波長更長的單色光照射而其他條件保持不變,觀察到的圓環(huán)亮紋間距變小,答案,解析,考點一,考點二,實驗,方法技巧薄膜干涉的原理是光在“薄膜”前后表面反射的光發(fā)生了干涉,所以首先需要找到“薄膜”在哪里。,考點一,考點二,實驗,命題點二光的衍射 【例4】 (多選)如圖所示,甲、乙、丙、丁四個圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣。分析各圖樣的特點可以得出的正確結論是() A.甲、乙是光的干涉圖樣 B.丙、丁是光的衍射圖樣 C.形成甲圖樣光的波長比形成乙圖樣光的波長短 D.形成丙圖樣光的波長比形成丁圖樣光的波長短 E.形成丙圖樣光的波長

7、比形成丁圖樣光的波長長 方法技巧波長越長、障礙物尺寸越小,衍射時中央亮條紋寬度越寬。,答案,解析,考點一,考點二,實驗,【例5】 (多選)(2017浙江寧波諾丁漢大學附屬中學期中)抽制高強度纖維細絲可用激光監(jiān)控其粗細,如圖所示,激光束越過細絲時產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫規(guī)律相同。觀察光束經(jīng)過細絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可判斷細絲粗細的變化,下列敘述中正確的是() A.這里應用的是光的衍射現(xiàn)象 B.這里應用的是光的干涉現(xiàn)象 C.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變粗 D.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變細,答案,解析,考點一,考點二,實驗,命題點三偏振 【例6】 如圖所示,兩光屏間放有

8、兩個透振方向相互平行的偏振片,現(xiàn)讓太陽光沿軸線通過光屏M上的小孔照射到偏振片P上,再通過偏振片Q,現(xiàn)以光的傳播方向為軸使偏振片P由圖示位置旋轉90度,下列說法正確的是() A.MN間為偏振光 B.PQ間為自然光 C.PQ間的光線亮度逐漸變暗 D.光屏N上的亮線逐漸變暗,答案,解析,考點一,考點二,實驗,易錯警示本題考查了光的偏振,解題的關鍵是掌握自然光和偏振光的概念,注意兩者的區(qū)別,另外要明確偏振片的作用。當兩偏振片垂直時,經(jīng)過第一個偏振片的偏振光的振動方向會與另一偏振片的透振方向垂直,因此不能透過。 方法技巧1.并不是僅當光的振動方向與偏振片的透振方向平行時,光才會通過偏振片。 2.當光的

9、振動方向與偏振片的透振方向成某一夾角時,會有部分光通過。 3.光的偏振說明光是橫波。只有橫波才有偏振現(xiàn)象。,考點一,考點二,實驗,電磁振蕩與電磁波 核心知識整合 1.電磁振蕩 (1)振蕩電流:大小和方向都做周期性變化的電流叫振蕩電流,振蕩電流的頻率很高,是高頻正弦式交變電流。 (2)振蕩電路:能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路,LC回路是一種簡單的振蕩電路。,考點一,考點二,實驗,(3)LC電磁振蕩規(guī)律,考點一,考點二,實驗,考點一,考點二,實驗,2.電磁場和電磁波 (1)麥克斯韋電磁場理論的兩個主要觀點: ,。 (2)電磁場:按照麥克斯韋的電磁場理論,變化的和 總是相互聯(lián)系的,形成一個不可

10、分離的統(tǒng)一體,稱為。 (3)變化的電場和磁場從產(chǎn)生的區(qū)域由近及遠地向周圍空間傳播,就形成。 電磁波是(選填“橫波”或“縱波”);電磁波的傳播_______介質,在中也能傳播。在真空中的波速c= m/s。 3.電磁波譜 按電磁波的或大小的順序排列成譜,叫電磁波譜。按波長從長到短的順序排列,依次是、紅外線、、紫外線、X射線、射線。,變化的磁場產(chǎn)生電場,變化的電場產(chǎn)生磁場,電場 磁場,電磁場,電磁波,橫波,不需要,真空,3.0108,波長 頻率,無線電波,可見光,考點一,考點二,實驗,考點一,考點二,實驗,4.電磁波的發(fā)射與調制 在電磁波發(fā)射技術中,使電磁波隨各種信號而改變的技術叫調制。 (1)

11、調幅:使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變叫調幅。 (2)調頻:使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變叫調頻。 (3)電磁波的發(fā)射示意圖(如圖所示)。,考點一,考點二,實驗,5.電磁波的接收 (1)電諧振:當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時,接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強,這種現(xiàn)象叫作電諧振。 (2)調諧:使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫調諧。能夠調諧的接收電路叫作調諧電路。調諧的方法一般是改變電路中的L或C。 (3)解調(檢波):使聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來,叫作解調。解調是調制的逆過程,調幅波的解調也叫檢波。 (4)電磁波的接收:天線接收到的所有的電磁波,經(jīng)調諧選擇出所需要的電磁

12、波,再經(jīng)解調取出攜帶的信號,放大后再還原成聲音或圖像的過程。,考點一,考點二,實驗,關鍵能力提升 命題點一LC振蕩回路 【例7】 (多選)LC振蕩電路中,某時刻的磁場方向如圖所示,則() A.若磁場正在減弱,則電容器正在充電,電流由b向a B.若磁場正在減弱,則電場能正在增大,電容器上極板帶負電 C.若磁場正在增強,則電場能正在減小,電容器上極板帶正電 D.若磁場正在增強,則電容器正在充電,電流方向由a向b,答案,解析,考點一,考點二,實驗,命題點二電磁波的發(fā)射與接收 【例8】 (多選)有關無線電波的發(fā)射和接收的說法中正確的有() A.發(fā)射的無線電波必須要進行調諧 B.發(fā)射的無線電波必須要進

13、行調制 C.接收電臺信號時必須要進行調諧 D.要能通過收音機收聽廣播必須要進行解調,答案,解析,考點一,考點二,實驗,【例9】 用一臺簡易收音機收聽某一電臺的廣播,必須經(jīng)過的兩個過程是() A.調制和解調B.調諧和解調 C.調制和調諧D.調頻和調幅,答案,解析,考點一,考點二,實驗,命題點二電磁波的應用電磁波譜 【例10】 現(xiàn)代生活中,人們已更多地與電磁波聯(lián)系在一起,并且越來越依賴于電磁波,關于電磁場和電磁波,以下說法正確的是() A.把帶電體和永磁體放在一起,即可以在其周圍空間中產(chǎn)生電磁波 B.手機、電視、光纖通信都是通過電磁波來傳遞信息的 C.醫(yī)院中用于檢查病情的“B超”是利用了電磁波的反

14、射原理 D.車站、機場安全檢查時“透視”行李箱的安檢裝置是利用紅外線實現(xiàn)成像的,答案,解析,考點一,考點二,實驗,【例11】 電磁波有:A.可見光B.紅外線C.紫外線D.無線電波E.射線F.倫琴射線 (1)按頻率由小到大的順序是。 (2)可對物體進行加熱的是,激發(fā)物質發(fā)光的是,可用來檢查人體病變或骨折的是,能使種子發(fā)生變異培育新品種的是。,答案:(1)DBACFE(2)BCFE 解析:頻率由小到大的順序是:無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、射線;故順序是DBACFE; 對物體進行加熱的是紅外線B,激發(fā)物質發(fā)光的是紫外線C,可用來檢查人體病變或骨折的是倫琴射線F;能使種子發(fā)生變異培育新

15、品種的是射線E。,考點一,考點二,實驗,用雙縫干涉測量光的波長(同時練習使用測量頭) 核心知識整合 1.實驗裝置圖 2.實驗目的 (1)觀察雙縫干涉現(xiàn)象。 (2)會利用雙縫干涉測定光的波長。,考點一,考點二,實驗,3.實驗原理 如圖所示,光源發(fā)出的光,經(jīng)過濾光片后變成,單色光通過單縫S,這時單縫S相當于一單色光源,光波同時到達雙縫S1和S2,S1、S2雙縫相當于兩個步調完全一致的單色光源,通過S1、S2后的單色光在屏上相遇并疊加。當路程差P1S2-P1S1= 2k (k=0,1, 2,)時,在P1點疊加時得到條紋;當路程差P2S2-P2S1 = (2k+1) (k=0,1,2,)時,在P2點

16、疊加時得到條紋。相鄰兩條明條紋間距為x,與,及 有關,其關系式為,只要測出l、d、x,根據(jù)這一關系就可求出光波的波長。,單色光,相干,明,暗,入射光波長,雙縫S1、S2間距d,雙縫與屏的距離l,考點一,考點二,實驗,4.實驗器材 雙縫干涉儀、刻度尺、測量頭。 5.實驗步驟 (1)實驗裝置,從左至右依次為光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、屏,讓它們等高地固定在光具座上。 (2)取下濾光片和單縫,在光具座上只裝上光源和遮光筒(不帶雙縫),調節(jié)光源亮度,使它發(fā)出的一束光能沿著把屏照亮。 (3)放好單縫和雙縫,其間距約為510 cm,要使縫互相平行,中心大致位于,這時在屏上就會看到白色的干涉條紋。 (

17、4)在單縫與光源之間放上濾光片,觀察單色光的干涉條紋。,遮光筒的軸線,遮光筒的軸線上,考點一,考點二,實驗,考點一,考點二,實驗,6.注意事項 (1)單縫與雙縫相互平行。 (2)單縫、雙縫的中心應位于遮光筒的軸線上。 (3)測n條亮紋之間的距離a時,分劃板的中心刻線應在條紋的中心。,考點一,考點二,實驗,關鍵能力提升 命題點一實驗原理與操作 【例12】 (實驗原理與操作)現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學元件,要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用以測量紅光的波長。,考點一,考點二,實驗,(1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學元件,由

18、左至右,表示各光學元件的字母排列順序應為C、、、、A。 (2)本實驗的步驟有: 取下遮光筒左側的元件,調節(jié)光源高度,使光束能沿遮光筒的軸線把屏照亮; 按合理的順序在光具座上放置各光學元件,并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上; 用刻度尺測量雙縫到屏的距離; 用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮條紋間的距離。 在操作步驟時還應注意和。,考點一,考點二,實驗,答案:(1)EDB (2)放置單縫、雙縫時,必須使縫平行單縫、雙縫間的距離要適當 解析:(1)濾光片E可以從白光中選出單色紅光,單縫D是獲取線光源,雙縫B是獲得相干光源,最后成像在毛玻璃屏A上。所以排列順序為C、E、D、B、A。 (2)

19、在操作步驟時應注意的事項有放置單縫、雙縫時,必須使縫平行;單縫、雙縫間的距離要適當;要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一軸線上。,考點一,考點二,實驗,命題點二實驗數(shù)據(jù)處理 【例13】 (2018浙江金華十校期末)用圖甲所示的實驗裝置,做“雙縫干涉測光的波長”實驗: 甲 (1)某同學通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時,發(fā)現(xiàn)里面的兩條紋與分劃板中心刻線未對齊,如圖乙所示,若要使兩者對齊,該同學應如何調節(jié)。 A.僅左右轉動透鏡B.僅旋轉單縫 C.僅旋轉雙縫D.僅旋轉測量頭,考點一,考點二,實驗,(2)在實驗中,雙縫間距d=0.5 mm,雙縫與光屏間距離L=0.5 m,用某種單色光

20、照射雙縫得到干涉圖象如圖丙,分劃板在圖中A、B位置時游標卡尺讀數(shù)如圖丁,則圖丁中A位置的游標卡尺讀數(shù)為 mm,單色光的波長為 m。(結果保留2位有效數(shù)字),答案:(1)D(2)11.16.410-7 m,考點一,考點二,實驗,解析:(1)發(fā)現(xiàn)里面的亮條紋與分劃板豎線未對齊,若要使兩者對齊,該同學應調節(jié)測量頭,故ABC錯誤,D正確;,1,2,3,4,1.根據(jù)高中物理所學知識,分析下列生活中的物理現(xiàn)象:聞其聲而不見其人;夏天雷雨后路面上油膜呈現(xiàn)彩色;當正在鳴笛的火車向著我們疾馳而來時,我們聽到汽笛聲的音調變高;觀眾在看立體電影時要戴上特質的眼鏡,這樣看到電影畫面的效果和眼睛直接觀看物體的效果一樣具

21、有立體感;這些物理現(xiàn)象分別屬于波的() A.折射、干涉、多普勒效率、偏振 B.干涉、衍射、偏振、多普勒效應 C.衍射、偏振、折射、多普勒效應 D.衍射、干涉、多普勒效應、偏振,答案,解析,1,2,3,4,2.關于電磁波的應用,下列說法不正確的是() A.一切動物、墻壁、地面、車輛、飛機等都在不停地發(fā)射紅外線 B.一切物體都能夠發(fā)射紫外線,如太陽、弧光燈發(fā)出的光中就包含紫外線 C.X射線能使包在黑紙里的照相底片感光 D.射線對人體正常細胞有很強的破壞作用,答案,解析,1,2,3,4,3.(多選)(2018浙江諸暨牌頭中學月考)下列關于電磁波的說法正確的是() A.麥克斯韋預言了電磁波的存在,并用

22、實驗得到了證實 B.使電磁波隨信號而改變的技術叫調制 C.使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫解調 D.寒冷的冬天坐在火爐邊,可以享受紅外線帶來的溫暖,答案,解析,1,2,3,4,4.如圖所示的4種明暗相間的條紋,分別是紅光、藍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(黑色部分表示亮紋)。則在下面的四個圖中說明: (1)干涉圖樣的是。(填序號) (2)衍射圖樣的是。(填序號) (3)從左到右的色光ABCD順序是。,答案:(1)A、C(2)B、D(3)紅光、紫光、藍光、黃光,1,2,3,4,解析:(1)雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋,所有條紋寬度相同且等間距,故AC兩個是雙縫干涉現(xiàn)象,根據(jù)雙縫干涉條紋間距 ,可知波長越大,x越大,故A第一個是紅光,C是藍光。 (2)單縫衍射條紋是中間明亮且寬大,越向兩側寬度越小越暗,知BD為衍射圖樣。而波長越大,中央亮條紋越粗,故D為黃光單縫衍射圖樣。故從左向右依次是紅光(雙縫干涉)、紫光(單縫衍射)、藍光(雙縫干涉)和黃光(單縫衍射)。,