高考物理复习部分基础课4光的干涉衍射和偏振电磁波与相对论市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖课件.pptx

,课前自主梳理,课堂互动探究,高考模拟演练,基础课,4,光干涉、衍射和偏振,电磁波与相对论,1/66,知识点一、光干涉,1,产生条件,两列光,_,相同，振动方向,_,，且含有恒定相位差，才能产生稳定干涉图样。,频率,相同,2/66,2,两种经典干涉,(1),杨氏双缝干涉。,原理如图,1,所表示。,图,1,3/66,明、暗条纹条件,(,),单色光：形成,_,条纹，中央为明条纹。,a,光旅程差,r,r,2,r,1,_,(,k,0,、,1,、,2,，,),，光屏上出现明条纹。,b,光旅程差,r,r,2,r,1,_,(,k,0,、,1,、,2,，,),，光屏上出现暗条纹。,(,),白光：光屏上出现,_,条纹，且中央亮条纹是,_,(,填写颜色,),。,相邻两个亮条纹或暗条纹中心间距公式：,x,_,。,明暗相间,白色,k,彩色,4/66,(2),薄膜干涉。,相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜两个表面,_,两列光波。,图样特点：同双缝干涉，同一条亮,(,或暗,),纹对应薄膜,_,相等。单色光照射薄膜时形成明暗相间条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹。,反射,厚度,5/66,知识点二、光衍射偏振,1,光衍射,(1),发生显著衍射条件：只有当障碍物尺寸与光波长,_,，甚至比光波长,_,时候，衍射现象才会显著。,相差不多,还小,6/66,(2),衍射条纹特点：,单缝衍射和圆孔衍射图样比较。,单缝衍射,圆孔衍射,单色光,中央为亮且宽条纹，两侧为_条纹，且越靠外，亮条纹亮度_，宽度_,中央是大且亮圆形亮斑，周围分布着_同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹亮度_，宽度_；亮环或暗环间距离随圆孔半径增大而_,明暗相间,越弱,越小,明暗相间,越弱,越小,减小,7/66,白光,中央为亮且宽白色条纹，两侧为亮度_、宽度_彩色条纹，其中最靠近中央色光是紫光，离中央最远是红光,中央是大且亮白色亮斑，周围是不等间距彩色_,逐步变暗,变窄,同心圆环,泊松亮斑,(,圆盘衍射,),：当光照到,_,(,选填,“,透明,”,或,“,不透明,”,),半径很小小圆盘上时，在圆盘阴影中心出现,_,(,在阴影外还有不等间距明暗相间圆环,),。,不透明,亮斑,8/66,2,光偏振现象,(1),偏振,光波只沿,_,方向振动。,(2),自然光,太阳、电灯等普通光源发出光，包含在垂直于传输方向上沿,_,振动光，而且沿各个方向振动光波,_,都相同，这种光叫做自然光。,(3),偏振光,在,_,于传输方向平面上，只沿某个特定方向振动光。光偏振证实光是,_,。自然光经过偏振片后，就得到了偏振光。,某一特定,一切方向,强度,横波,垂直,9/66,知识点三、电磁波与相对论,1,电磁波产生,(1),麦克斯韦电磁场理论,改变磁场产生,_,，改变电场产生,_,。,(2),电磁场,改变电场和改变磁场总是相互联络成为一个完整整体，这就是电磁场。,电场,磁场,10/66,(3),电磁波,电磁场,(,电磁能量,),由近及远地向周围传输形成电磁波。,电磁波是横波，在空间传输,_,介质；,真空中电磁波速度为,_,m/s,；,v,f,对电磁波,_,；,由磁波能产生反射、折射、,_,和衍射等现象。,不需要,3.0,10,8,一样适用,干涉,11/66,2,电磁波发射和接收,(1),发射电磁波条件,要有足够高,_,；,电路必须,_,，使振荡电路电场和磁场分散到尽可能大空间。,(2),调制有,_,和调频两种方式，解调是调制逆过程。,(3),电磁波谱,定义：按电磁波波长从长到短分布是,_,、红外线、可见光、紫外线、,X,射线和,射线，形成电磁波谱；递变规律：直线传输能力增强，衍射能力减弱。,振荡频率,开放,调幅,无线电波,12/66,电磁波谱特征、应用,电磁波谱,特征,应用,红外线,_,红外线遥感,紫外线,化学效应、,_,、能杀菌,医用消毒、防伪,X,射线,贯通性强,检验、医用透视,射线,贯通本事最强,工业探伤、医用治疗,热效应,荧光效应,13/66,3.,狭义相对论,(1),狭义相对论两个基本假设,狭义相对性原理：在不一样惯性参考系中，一切物理规律都是,_,。,光速不变原理：真空中光速在不一样惯性参考系中都是,_,，光速与光源、观察者间相对运动没相关系。,相同,相同,14/66,(2),相对论质速关系,物体质量随物体速度增加而增大，物体以速度,v,运动时质量,m,与静止时质量,m,0,之间有以下关系：,m,_,。,物体运动时质量,m,总要,_,静止时质量,m,0,。,大于,4,相对论质能关系：,用,m,表示物体质量，,E,表示它含有能量，则爱因斯坦质能方程为：,E,_,。,mc,2,15/66,思索判断,(1),光干涉和衍射现象说明了光是波，也能说明光是横波。,(,),(2),在双缝干涉试验中，双缝作用是使一束光变成两束完全相同相干光。,(,),(3),阳光在水面反射光是偏振光。,(,),(4),电磁波以一定速度在空间传输，在传输过程中满足,v,f,。,(,),(5),波长不一样电磁波在本质上不相同。,(,),(6),电磁波同机械波一样能发生干涉、衍射、反射、折射等现象。,(,),16/66,(7),电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。,(,),(8),电谐振就是电磁振荡中,“,共振,”,。,(,),(9),真空中光速在不一样惯性参考系中是不一样。,(,),答案,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),17/66,光干涉现象,18/66,2,薄膜干涉,(1),如图,2,所表示，竖直肥皂薄膜，因为重力作用，形成上薄下厚楔形。,图,2,19/66,(2),光照射到薄膜上时，在膜前表面,AA,和后表面,BB,分别反射出来，形成两列频率相同光波，而且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹。,(3),条纹特点：,单色光：明暗相间水平条纹；,白光：彩色水平条纹。,20/66,1,干涉现象判断,(,多项选择,),以下属于光干涉现象是,(,),21/66,解析,图,A,属于单缝衍射，图,B,属于薄膜干涉，图,C,属于薄膜干涉，图,D,属于白光色散，故属于光干涉现象是,B,、,C,。,答案,BC,22/66,2,双缝干涉,关于杨氏双缝干涉试验，以下说法正确是,(,),A,单缝作用是取得频率相同两相干光源,B,双缝作用是取得两个振动情况相同相干光源,C,光屏上距两缝旅程差等于半个波长整数倍处出现暗条纹,D,照射到单缝单色光频率越高，光屏上出现条纹越宽,23/66,答案,B,24/66,3,薄膜干涉,(,多项选择,),关于光在竖直肥皂液薄膜上产生干涉条纹，以下说法正确是,(,),A,干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成两列光波叠加结果,B,若明暗相间条纹相互平行，说明薄膜厚度是均匀,C,用紫光照射薄膜产生干涉条纹间距比红光照射时间距小,D,薄膜上干涉条纹基本上是竖直,25/66,解析,干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成两列光波叠加结果，故,A,正确；若明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜厚度改变是均匀，故,B,错误；因为紫光波长比红光小，故用紫光照射薄膜产生干涉条纹间距比红光照射时间距小，,C,正确；薄膜上干涉条纹基本上是水平，故,D,错误。,答案,AC,26/66,光衍射和光偏振现象,1,对光衍射了解,(1),衍射是波特征，波长越长，衍射现象越显著。任何情况下都能够发生衍射现象，只有显著与不显著差异。,(2),衍射现象说明,“,光沿直线传输,”,只是一个特殊情况，只有在光波长比障碍物小得多时，光才能够看作是沿直线传输。,27/66,2,自然光和偏振光比较,自然光,(,非偏振光,),偏振光,光,起源,直接从光源发出光,自然光经过起偏器后光,光,振动,方向,在垂直于光传输方向平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动光强度相同,在垂直于光传输方向平面内，光振动沿特定方向,28/66,1,衍射条件,让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个能够自由收缩三角形孔，当此三角形孔迟缓缩小直至完全闭合时，在孔后屏上将先后出现,(,),A,由大变小三角形光斑，直至光斑消失,B,由大变小三角形光斑、明暗相同彩色条纹，直至条纹消失,C,由大变小三角形光斑，明暗相间条纹，直至黑白色条纹消失,D,由大变小三角形光斑、圆形光斑、明暗相间彩色条纹，直至条纹消失,29/66,解析,当孔足够大时，因为光直线传输，所以屏上首先出现是三角形光斑，之后伴随孔继续缩小，出现小孔成像，成是太阳像，故为小圆形光斑，伴随孔深入缩小，当尺寸与光波波长相当初，出现明暗相间衍射条纹，最终随孔闭合而全部消失，所以只有,D,正确。,答案,D,30/66,2,衍射应用,(,多项选择,),抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图,3,所表示，激光束越过细丝时产生条纹和它经过遮光板一样宽度窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生条纹即可判断细丝粗细改变，以下叙述中正确是,(,),图,3,31/66,A,这里应用是光衍射现象,B,这里应用是光干涉现象,C,假如屏上条纹变宽，表明抽制丝变粗,D,假如屏上条纹变宽，表明抽制丝变细,解析,因为是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光衍射现象，当抽制丝变细时候，丝直径较靠近激光波长，条纹间距就大，,A,、,D,正确。,答案,AD,32/66,3,光偏振现象,(,多项选择,),光偏振现象说明光是横波。以下现象中能反应光偏振特征是,(,),A,一束自然光相继经过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光强度发生改变,B,一束自然光入射到两种介质分界面上，当反射光线与折射光线之间夹角恰好是,90,时，反射光是偏振光,C,日落时分，拍摄水面下景物，在摄影机镜头前装上偏振滤光片能够使景像更清楚,D,经过手指间缝隙观察日光灯，能够看到彩色条纹,33/66,解析,在垂直于传输方向平面上，沿着某个特定方向振动光是偏振光，选项,A,、,B,反应了光偏振特征，,C,是偏振现象应用，,D,是光衍射现象。,答案,ABC,34/66,试验：用双缝干涉测光波长,1,试验原理与操作,35/66,36/66,1,试验原理,在观察光双缝干涉现象试验中：,(1),将激光束照在如图,4,乙所表示双缝上，在光屏上观察到现象是图,4,甲中,_,。,图,4,37/66,(2),换用间隙更小双缝，保持双缝到光屏距离不变，在光屏上观察到条纹宽度将,_,；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝距离，在光屏上观察到条纹宽度将,_(,以上均选填,“,变宽,”,、,“,变窄,”,或,“,不变,”,),。,38/66,答案,(1)A,(2),变宽变窄,39/66,2,试验操作与数据处理,现有毛玻璃屏,A,、双缝,B,、白光光源,C,、单缝,D,和透红光滤光片,E,等光学元件，要把它们放在如图,5,所表示光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光波长。,图,5,40/66,(1),将白光光源,C,放在光具座最左端，依次放置其它光学元件，由左至右，表示各光学元件字母排列次序应为,C,、,_,、,_,、,_,、,A,。,(2),本试验步骤有：,取下遮光筒左侧元件，调整光源高度，使光束能沿遮光筒轴线把屏照亮；,按合理次序在光具座上放置各光学元件，并使各元件中心位于遮光筒轴线上；,用刻度尺测量双缝到屏距离；,用测量头,(,其读数方法同螺旋测微器,),测量数条亮纹间距离。,在操作步骤,时还应注意,_,和,_,。,41/66,(3),将测量头分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第,1,条亮条纹，此时手轮上示数如图,6,甲所表示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第,6,条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上示数为,_mm,，求得相邻亮条纹间距,x,为,_mm,。,图,6,42/66,(4),已知双缝间距,d,为,2.0,10,4,m,，测得双缝到屏距离,L,为,0.700 m,，由计算式,_,，求得所测红光波长为,_nm,。,解析,(1),滤光片,E,能够从白光中选出单色红光，单缝,D,是获取线光源，双缝,B,是取得相干光源，最终成像在毛玻璃屏,A,上。所以排列次序为：,C,、,E,、,D,、,B,、,A,。,(2),在操作步骤,时应注意事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离要适当；要确保光源、滤光片、单缝、双缝和光屏中心在同一轴线上。,43/66,44/66,电磁波与相对论,电磁波与机械波比较,名称,项目,电磁波,机械波,不,同,点,产生,由周期性改变电场、磁场产生,由质点(波源)振动产生,本质,是物质，是电磁现象，是电磁振荡传输,不是物质，是机械振动在介质中传输,传输机理,电磁场交替感应,质点间相互作用,传输介质,不需要介质(在真空中仍可传输),必须有介质(真空中不能传输),波种类,横波,现有横波也有纵波,速度特点,由介质和频率决定，在真空中等于光速,(,很大,)(,c,3,10,8,m/s),仅由介质决定,45/66,相,同,点,能量,都携带能量并传输能量,速度公式,v,f,遵照规律,均可发生反射、折射、干涉、衍射等现象,46/66,1,对电磁波了解,以下关于电磁波说法，正确是,(,),A,电磁波只能在真空中传输,B,电场随时间改变时一定产生电磁波,C,做变速运动电荷会在空间产生电磁波,D,麦克斯韦第一次用试验证实了电磁波存在,47/66,解析,电磁波是电磁场这种物质在空间传输，它既可在真空中传输，也可在介质中传输，,A,错误；当电场随时间均匀改变时产生稳定磁场，稳定磁场不能再产生电场，故也就不能形成电磁波，,B,错误；做变速运动电荷产生改变磁场，改变磁场在其周围空间产生改变电场,电场、磁场交替产生，向外传输过程就形成了电磁波，,C,正确；麦克斯韦从理论上预言了电磁波存在，赫兹经过试验证实了电磁波存在，,D,错误。,答案,C,48/66,2,电磁波与机械波区分,(,多项选择,),电磁波与声波比较，以下说法中正确是,(,),A,电磁波传输不需要介质，声波传输需要介质,B,由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大,C,由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大,D,电磁波和声波在介质中传输速度，都是由介质决定，,与频率无关,49/66,答案,ABC,50/66,3,电磁波谱应用,(,多项选择,),以下说法正确是,(,),A,红外线、紫外线、伦琴射线和,射线在真空中传输速度均为,3.0,10,8,m/s,B,红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本事强特征,C,紫外线在水中传输速度小于红外线在水中传输速度,D,日光灯是紫外线荧光效应应用,51/66,解析,全部电磁波在真空中传输速度都等于光速，故,A,正确；红外线应用在遥感技术中是利用它有较强衍射能力，故,B,错误；对同一介质紫外线比红外线折射率大，故紫外线比红外线在水中传输速度小，故,C,正确；日光灯应用了紫外线荧光效应，故,D,正确。,答案,ACD,52/66,4,对狭义相对论了解,(,多项选择,),关于狭义相对论说法，正确是,(,),A,狭义相对论认为在不一样惯性参考系中，一切物理规律都是相同,B,狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中速度都等于,c,，与光源运动无关,C,狭义相对论只包括无加速运动惯性系,D,狭义相对论在任何情况下都适用,53/66,解析,狭义相对论认为在不一样惯性参考系中，一切物理规律都是相同，选项,A,正确；狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中速度都等于,c,(,光速不变原理,),，与光源运动无关，选项,B,正确；狭义相对论只包括无加速运动惯性系，故选项,C,正确，,D,错误。,答案,ABC,54/66,5,麦克斯韦电磁理论,关于麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确是,(,),A,稳定电场产生稳定磁场,B,均匀改变电场产生均匀改变磁场，均匀改变磁场产生均匀改变电场,C,改变电场产生磁场一定是改变,D,振荡电场在周围空间产生磁场也是振荡,55/66,解析麦克斯韦电磁场理论关键点是：改变磁场,(,电场,),要在周围空间产生电场,(,磁场,),，若磁场,(,电场,),改变是均匀，产生电场,(,磁场,),是稳定，若磁场,(,电场,),改变是振荡，产生电场,(,磁场,),也是振荡，选项,D,正确。,答案,D,56/66,1,(,天津理综，,2),如图,7,是,a,、,b,两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成干涉图样，则,(,),图,7,57/66,A,在同种均匀介质中，,a,光传输速度比,b,光大,B,从同种介质射入真空发生全反射时,a,光临界角大,C,照射在同一金属板上发生光电效应时，,a,光饱和电流大,D,若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生,a,光能级能量差大,58/66,答案,D,59/66,2,(,全国卷,，,34),关于电磁波，以下说法正确是,_,。,(,填正确答案标号,),A,电磁波在真空中传输速度与电磁波频率无关,B,周期性改变电场和磁场能够相互激发，形成电磁波,C,电磁波在真空中自由传输时，其传输方向与电场强度、磁感应强度均垂直,D,利用电磁波传递信号能够实现无线通信，但电磁波不能经过电缆、光缆传输,E,电磁波能够由电磁振荡产生，若波源电磁振荡停顿，空间电磁波随即消失,60/66,解析,电磁波在真空中传输速度均为光速，与频率无关，,A,正确；电磁波是改变电场和改变磁场相互激发得到，,B,正确；电磁波传输方向与电场方向、磁场方向均垂直，,C,正确；光是一个电磁波，光可在光导纤维中传输，,D,错误；电磁振荡停顿后，电磁波仍会在介质或真空中继续传输，,E,错误。,答案,ABC,61/66,3,全国卷,，,34(1),(,多项选择,),如图,8,，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上入射角为,，经折射后射出,a,、,b,两束光线。则,(,),图,8,62/66,A,在玻璃中，,a,光传输速度小于,b,光传输速度,B,在真空中，,a,光波长小于,b,光波长,C,玻璃砖对,a,光折射率小于对,b,光折射率,D,若改变光束入射方向使,角逐步变大，则折射光线,a,首先消失,E,分别用,a,、,b,光在同一个双缝干涉试验装置上做试验，,a,光干涉条纹间距大于,b,光干涉条纹间距,63/66,答案,ABD,64/66,4,全国卷,，,34(1),在双缝干涉试验中，分别用红色和绿色激光照射同一双缝，在双缝后屏幕上，红光干涉条纹间距,x,1,与绿光干涉条纹间距,x,2,相比，,x,1,_,x,2,(,填,“,”,、,“,”,或,“,”,),。若试验中红光波长为,630 nm,，双缝与屏幕距离为,1.00 m,，测得第,1,条到第,6,条亮条纹中心间距离为,10.5 mm,，则双缝之间距离为,_ mm,。,65/66,答案,0.3,66/66,