資源簡介

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第38講　光的波動性　電磁波
目錄
[考試標(biāo)準] 1
[基礎(chǔ)過關(guān)] 2
一、光的干涉 2
二、光的衍射 3
三、光的偏振現(xiàn)象 3
四、電磁振蕩和電磁波 3
[命題點研究] 4
命題點一　光的干涉現(xiàn)象 4
命題點二　光的衍射和偏振現(xiàn)象 12
命題點三　電磁振蕩和電磁波 14
[課時訓(xùn)練] 17
[考試標(biāo)準]
知識內(nèi)容 考試要求 說明
光的干涉 c 1.不要求定量計算以雙縫干涉為背景的問題. 2.不要求推導(dǎo)相鄰兩個明條紋或暗條紋中心間距的計算公式. 3.不要求討論衍射光柵. 4.不要求討論立體電影和液晶顯示屏的原理. 5.不要求定量分析涉及薄膜干涉的有關(guān)問題. 6.不要求了解激光的產(chǎn)生機理. 7.不要求了解全息照相原理. 8.不要求理解“變化的電場相當(dāng)于一種電流”. 9.不要求知道等幅振蕩的概念及等幅振蕩電路補充能量的方法. 10.不要求掌握不同波段無線電波的傳播特點. 11.不要求掌握調(diào)諧、解調(diào)的方法與相關(guān)計算. 12.不要求知道攝像管的工作原理和技術(shù)細節(jié). 13.不要求知道電視、雷達、移動電話、因特網(wǎng)的技術(shù)細節(jié). 14.不要求知道模擬信號和數(shù)字信號的區(qū)別.
光的衍射 b
光的偏振 b
激光 a
電磁波的發(fā)現(xiàn) a
電磁振蕩 c
電磁波的發(fā)射和接收 b
電磁波與信息化社會 a
電磁波譜 a
[基礎(chǔ)過關(guān)]
一、光的干涉
1.產(chǎn)生條件
兩列光的頻率相同，振動方向相同，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣.
2.楊氏雙縫干涉
(1)原理如圖1所示.
圖1
(2)條紋特點
①單色光：形成明暗相間的條紋，中央為亮條紋.
②白光：光屏上出現(xiàn)彩色條紋，且中央亮條紋是白色(填寫顏色).
(3)條紋間距公式：Δx＝λ.
3.薄膜干涉
(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個表面反射的兩列光波.
(2)圖樣特點：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)條紋對應(yīng)的薄膜的厚度相等.單色光照射薄膜時形成明暗相間的條紋，白光照射薄膜時形成彩色條紋.
二、光的衍射
1.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相差不多，甚至比光的波長還小時，衍射現(xiàn)象才會明顯.
2.衍射條紋的特點
(1)單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較
單縫衍射 圓孔衍射
單 色 光 中央為亮且寬的條紋，兩側(cè)為明暗相間的條紋，且越靠外，亮條紋的亮度越弱，寬度越小 ①中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度越小. ②亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨圓孔半徑的增大而減小
白光 中央為亮且寬的白色條紋，兩側(cè)為亮度逐漸變暗、寬度逐漸變窄的彩色條紋，其中最靠近中央的色光是紫光，離中央最遠的是紅光 中央是大且亮的白色亮斑，周圍是不等間距的彩色的同心圓環(huán)
(2)泊松亮斑(圓盤衍射)：當(dāng)光照到不透明(選填“透明”或“不透明”)的半徑很小的小圓盤上時，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)).
三、光的偏振現(xiàn)象
1.偏振：光波只沿某個特定方向的振動.
2.偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光.光的偏振證明光是橫波.自然光通過偏振片后，就得到了偏振光.
四、電磁振蕩和電磁波
1.LC振蕩電路和圖象(如圖2所示)：
圖2
2.LC電路的周期、頻率公式：T＝2π，f＝ .
3.麥克斯韋電磁場理論
變化的磁場產(chǎn)生電場，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)由近及遠地向周圍傳播形成電磁波.
(1)電磁波是橫波，在空間傳播不需要(填“需要”或“不需要”)介質(zhì)；
(2)真空中電磁波的速度為3.0×108 m/s；
(3)v＝λf對電磁波同樣適用；
(4)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象.
5.發(fā)射電磁波的條件：
(1)要有足夠高的振蕩頻率；
(2)電路必須開放，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無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ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.
[命題點研究]
命題點一　光的干涉現(xiàn)象
類型1　楊氏雙縫干涉
1.條紋間距公式：Δx＝λ，對同一雙縫干涉裝置，光的波長越長，干涉條紋的間距越大.
2.亮暗條紋的判斷方法：
如圖3所示，
圖3
光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點的路程差為Δr＝r2－r1.
(1)當(dāng)Δr＝kλ(k＝0,1,2…)時，光屏上P′處出現(xiàn)亮條紋.
(2)當(dāng)Δr＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)時，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋.
（2022 浙江）關(guān)于雙縫干涉實驗，下列說法正確的是（　　）
A．用復(fù)色光投射就看不到條紋
B．明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果
C．把光屏前移或后移，不能看到明暗相間條紋
D．藍光干涉條紋的間距比紅光的大
【解答】解：A、復(fù)色光投射時也可以發(fā)生干涉，在光屏上呈現(xiàn)干涉條紋，故A錯誤；
B、明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果，故B正確；
C、把光屏前移或后移，也能看到明暗相間條紋，故C錯誤；
D、根據(jù)Δx，由于藍光的波長小于紅光波長，所以藍光干涉條紋的間距比紅光的小，故D錯誤；
故選：B。
（多選）（2021 浙江模擬）2020年12月3日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布構(gòu)建了76個光子、100個模式的量子計算原型機“九章”，實現(xiàn)了具有實用前景的“高斯玻色取樣”任務(wù)的快速求解。下列關(guān)于光的說法中正確的有（　　）
A．全息照片的拍攝利用了光的干涉原理
B．彩虹是由光照到空氣中的小水珠后發(fā)生衍射形成的
C．構(gòu)建“九章”原型機必須能同時準確地知道光子的位置和動量
D．光子的能量越高，則光子的頻率越高，動量也越大
【解答】解：A、全息照片的拍攝利用激光的相干性，通過干涉成像，故A正確；
B、彩虹是由白光照到空氣中的小水珠上，小水珠對不同色光的折射率不同形成的，故B錯誤；
C、由不確定性關(guān)系：知，不可能同時準確地知道光子的位置和動量，故C錯誤；
D、光子能量越高，由E＝hν可知，對應(yīng)的頻率越高，由知，對應(yīng)的波長越短，由得，對應(yīng)的動量越大，故D正確．
故選：AD。
（多選）（2022春 溫州期中）頻率不同的兩束單色光a和b（頻率va＜vb），從空氣中平行射入兩面平行玻璃磚的上表面（如圖所示），下列說法正確的是（　　）
A．若從下表面射出時，b光一定在a光的右側(cè)
B．兩束單色光都有可能不會從玻璃磚的下表面射出
C．單色光b在玻璃磚中的速度小于單色光a在玻璃磚中的速度
D．在相同條件下，分別用a、b光進行雙縫干涉實驗，則用a光得到干涉條紋間距較大
【解答】解：A、因為光的頻率越大折射率越大，由題意兩束光的入射角相等，由折射定律n可知，b光的折射角大于a光的折射角，所以b光的出射點可能在a光的左側(cè)，即從下表面射出時，b光不一定在a光的右側(cè)，故A錯誤；
B、因為光發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，所以從空氣射向玻璃時，一定可以發(fā)生折射，即兩束單色光都會從玻璃磚的下表面射出，故B錯誤；
C、由v可知，單色光b在玻璃磚中的速度小于單色光在玻璃磚中的速度，故C正確；
D、由c＝λν可知，a光的波長大于b光的波長，則由Δx可知，在相同條件下，分別用a.、b光進行雙縫干涉實驗，則用a光得到干涉條紋的間距較大，故D正確；
故選：CD。
（多選）（2021春 諸暨市校級期中）如圖所示，AOB是截面為扇形的玻璃磚的橫截面圖，其頂角θ＝83°，今有a、b兩束單色光從OA的中點P沿垂直O(jiān)A的方向射入玻璃磚，a光線經(jīng)AB面反射后恰好在OB面發(fā)生全反射，而b光線經(jīng)AB面反射后能從OB面射出，不考慮多次反射作用（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8），則（　　）
A．a(chǎn)光的光子動量比b光大
B．用同一裝置進行雙縫干涉時，a光的條紋間距比b光大
C．玻璃磚對a光的折射率為
D．a(chǎn)光在AB面上也發(fā)生了全反射
【解答】解：A、由于a光線經(jīng)AB面反射后恰好在OB面發(fā)生全反射，而b光線經(jīng)AB面反射后能從OB面射出，可知a光線發(fā)生全反射的臨界角小于b光線，由n可知a光線在玻璃磚中的折射率大于b光線，故a光線的頻率大于b光線，a光線波長小于b光線，根據(jù)p可知a光的光子動量比b光大，故A正確；
B、根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx可知，因為a光線波長小于b光線，故用同一裝置進行雙縫干涉時，a 光的條紋間距比b光小，故B錯誤；
C、如圖，光線在圓弧AB面上的入射角β，由幾何關(guān)系知sinβ，故β＝30°，由幾何關(guān)系計算可知，光線在OB面上的入射角α＝37°，根據(jù)臨界角公式可知玻璃磚對a光的折射率為n，代入數(shù)據(jù)計算可得：n，故C正確；
D、a光在AB面上入射角β＝30°＜a＝37°，故不會發(fā)生全反射，故D錯誤。
故選：AC。
（2021春 諸暨市校級期中）如圖所示，在雙縫干涉實驗中，S1、S2為雙縫，雙縫間距為d＝2mm，光屏到雙縫的距離為l＝1m，P是光屏上的一點，已知P到S1、S2的距離之差為5.4×10﹣6m，現(xiàn)用某單色光在空氣中做雙縫干涉實驗。（光在真空中的速度c＝3×108m/s）
（1）若該單色光在某介質(zhì)中傳播時的波長為3.6×10﹣7m，波速為2×108m/s，則P點是亮條紋還是暗條紋？
（2）相鄰兩亮條紋的中心間距為多大？
【解答】解：（1）該單色光頻率f，代入數(shù)據(jù)解得f1015Hz，
該單色光在空氣中波長λ0，代入數(shù)據(jù)解得λ0＝5.4×10﹣7m
PS2﹣PS1＝5.4×10﹣6m＝10λ0，則P點為亮條紋。
（2）根據(jù)Δx，代入數(shù)據(jù)解得Δx＝2.7×10﹣4m
答：（1）P點是亮條紋；
（2）相鄰兩亮條紋的中心間距為2.7×10﹣4m。
類型2　薄膜干涉
1.形成
如圖6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.光照射到薄膜上時，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加.
圖6
2.亮、暗條紋的判斷
(1)在P1、P2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于波長的整數(shù)倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋.
(2)在Q處，兩列反射回來的光波的路程差Δr等于半波長的奇數(shù)倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋.
（2022春 越城區(qū)校級期中）光的干涉現(xiàn)象技術(shù)中行許多應(yīng)用。圖甲是利用干涉檢查平面平整度裝置，下列說法正確的是（　　）
A．圖中上板是待檢查的光學(xué)元件，下板是標(biāo)準樣板
B．若換用波長更長的單色光，其它條件不變，則圖中的干涉條紋變密
C．若圖為俯視圖甲裝置看到的干涉條紋，條紋彎曲說明被檢查的平面在此處出現(xiàn)了凹陷而導(dǎo)致不平整
D．如圖所示，把一個凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光垂直從上方射入，從上往下看凸透鏡，可以看到等間距的明暗相間的同心圓環(huán)
【解答】解：A.圖甲中上板是標(biāo)準樣板，下板是待檢測的光學(xué)元件，故A錯誤；
B.相鄰亮條紋之間，空氣膜的厚度差等于半個波長，若換用波長更長的單色光，其它條件不變，則圖中的干涉條紋變疏，故B錯誤；
C.彎曲的條紋對應(yīng)的被檢查平面右邊的空氣膜厚度與末彎處平面的空氣膜厚度相同，可知，對應(yīng)的位置是凹陷的，故C正確；
D.空氣膜的上下兩個表面反射的兩列光波發(fā)生干涉，依據(jù)光程差是光的半個波長的偶數(shù)倍即為明條紋，是光的半個波長的奇數(shù)倍即為暗條紋，因凸透鏡壓在平面玻璃上，空氣薄膜不等間距，可以看到內(nèi)疏外密的明暗相間的圓環(huán)狀條紋，故D錯誤。
故選：C。
（2022秋 金東區(qū)校級期中）以下是對一些生活中的現(xiàn)象進行的解釋，你認為不正確的是（　　）
A．太陽光下的肥皂泡呈現(xiàn)出五彩繽紛的顏色，是因為太陽光經(jīng)肥皂液薄膜發(fā)生了干涉現(xiàn)象
B．“海市蜃樓”是因為大氣密度不均勻，物體反射的太陽光發(fā)生了色散現(xiàn)象
C．用手把兩片無色透明的玻璃片捏在一起，陽光下能看到彩色花紋，是因為光產(chǎn)生了干涉現(xiàn)象
D．用兩支鉛筆夾成一條狹縫，將眼睛緊貼著狹縫觀看遠處的日光燈管或線狀白熾燈絲（燈管或燈絲都要平行于狹縫）可以看到彩色條紋，是因為發(fā)生了衍射現(xiàn)象
【解答】解：A、太陽光下的肥皂泡呈現(xiàn)出彩色條紋，是由于肥皂膜上下表面反射回的光相遇發(fā)生干涉形成的，故是光的干涉現(xiàn)象，故A正確；
B、海市蜃樓是光在密度不均勻的空氣中傳播時，發(fā)生光的全反射現(xiàn)象而產(chǎn)生的，故B錯誤；
C、將兩塊平玻璃片緊緊捏在一起，會從玻璃片面上看到許多彩色花紋，是薄膜干涉產(chǎn)生的，故C正確；
D、通過兩根并在一起的鉛筆狹縫去觀察發(fā)光的白熾燈，會看到彩色條紋，是衍射現(xiàn)象，故D正確。
本題選擇錯誤的，
故選：B。
（多選）（2022春 浙江期中）利用光的干涉規(guī)律可以檢測工件表面的平整度與設(shè)計要求之間的微小差異．現(xiàn)將精度很高的標(biāo)準玻璃板（樣板），放在被檢查工件上面，如圖甲所示，在樣板的左端墊薄片，使標(biāo)準玻璃板與被檢查工件平面之間形成一楔形空氣膜．用平行單色光向下照射，檢查不同平面時可觀察到圖乙或圖丙的干涉條紋．下列說法正確的是（　　）
A．干涉條紋是樣板的上下兩個表面的反射光干涉形成的
B．當(dāng)增加薄片厚度時，條紋間距會變小
C．當(dāng)換用頻率更高的單色光照射時，條紋間距不變
D．圖丙條紋彎曲處對應(yīng)著被檢查平面處是凹陷的
【解答】解：A、條紋是由樣板的下表面和被檢查平面的反射光發(fā)生干涉后形成的，故A錯誤；
B、相鄰亮條紋之間，空氣膜的厚度差等于半個波長，當(dāng)增加薄片厚度時，空氣膜的劈角變大，空氣膜厚度差等于半個波長的位置距離變小，所以相鄰亮條紋間距應(yīng)變小，故B正確；
C、頻率更高的單色光，其波長更小，相鄰條紋間距也會變小，故C錯誤；
D、彎曲的條紋對應(yīng)的被檢查平面右邊的空氣膜厚度與末彎處平面的空氣膜厚度相同，可知，對應(yīng)的位置是凹陷的，故D正確；
故選：BD。
（2021春 湖州期中）把一個上表面為平面、下表面為球面的凸透鏡放在水平玻璃板上，如圖所示，現(xiàn)用單色光垂直于透鏡的上表面向下照射，從上方向下觀察，可以看到一系列亮暗相間的同心圓環(huán)狀條紋，這些同心圓環(huán)狀條紋叫做牛頓環(huán)。下列說法正確的是（　　）
A．這是光的干涉現(xiàn)象，同心圓環(huán)狀條紋間隔均勻
B．這是光的干涉現(xiàn)象，同心圓環(huán)狀條紋間隔不均勻
C．這是光的衍射現(xiàn)象，同心圓環(huán)狀條紋間隔均勻
D．這是光的衍射現(xiàn)象，同心圓環(huán)狀條紋間隔不均勻
【解答】解：當(dāng)光垂直照射到凸透鏡上時，光的傳播方向不變，而當(dāng)光從玻璃射向空氣時一部分發(fā)生反射，另一部分光透射進入空氣，當(dāng)該部分光從空氣進入下面的平面玻璃時又有一部分光反射，這樣兩反射光在凸透鏡下相遇，發(fā)生干涉，出現(xiàn)干涉條紋；且因為圓面是曲面不是平面，所以光程差不是均勻增加的，所以從凸透鏡中心向外，圓環(huán)半徑不是均勻增大，而是越來越密集。
故選：B。
命題點二　光的衍射和偏振現(xiàn)象
1.對光的衍射的理解
(1)波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯.在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別.
(2)衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長比障礙物小得多時，光才可以看做是沿直線傳播的.
2.單縫衍射與雙縫干涉的比較
單縫衍射 雙縫干涉
不同點 條紋 寬度 條紋寬度不等，中央最寬 條紋寬度相等
條紋 間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距
亮度 情況 中央條紋最亮，兩邊變暗 條紋清晰，亮度基本相等
相同點 干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋
3.光的干涉和衍射的本質(zhì)
光的干涉和衍射都屬于光的疊加，從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，都可認為是從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的.
4.光的偏振
(1)自然光與偏振光的比較
類別 自然光(非偏振光) 偏振光
光的 來源 從普通光源發(fā)出的光 自然光通過起偏振器后的光
光的振動方向 在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿任意方向，且沿各個方向振動的光的強度相同 在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿特定方向
(2)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等.
（2019春 湖州期中）如圖所示的4幅明暗相間的條紋，分別是紅光經(jīng)過間距不同的雙縫及寬度不同的單縫所形成的。則在下面的四幅圖中（甲、乙、丙、丁）依次對應(yīng)的是（　　）
A．雙縫寬間距，雙縫窄間距，寬單縫，窄單縫
B．雙縫窄間距，雙縫寬間距，窄單縫，寬單縫
C．寬單縫，窄單縫，雙縫寬間距，雙縫窄間距
D．窄單縫，寬單縫，雙縫窄間距，雙縫寬間
【解答】解：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，故從甲、乙兩個是雙縫干涉現(xiàn)象，根據(jù)雙縫干涉條紋間距Δxλ可知雙縫間距越窄，Δx越大，故甲是雙縫寬間距，乙是雙縫窄間距；
單縫衍射條紋是中間明亮且寬大，越向兩側(cè)寬度越小越暗，而單縫越窄，中央亮條紋越粗，故并是寬單縫，丁是窄單縫；
由上分析，可知，故A正確，故BCD錯誤；
故選：A。
（多選）（2021秋 諸暨市期末）關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（　　）
A．激光具有高度的相干性、非常好的平行度和很高的亮度
B．從太陽、白熾燈等光源直接發(fā)出的光都是不同程度的偏振光
C．生活中常用微波爐來加熱食物，食物增加的能量是微波給它的
D．電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互“激發(fā)”，因而能在真空中傳播
【解答】解：A、根據(jù)激光的特點可知，激光具有高度的相干性、非常好的平行度和很高的亮度，故A正確；
B、從太陽、白熾燈等光源直接發(fā)出的光都是自然光，不是偏振光，故B錯誤；
C、生活中常用微波爐來加熱食物，食物增加的能量是微波給它的，故C正確；
D、電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互“激發(fā)”，因而能在真空中傳播，故D正確。
故選：ACD。
（多選）（2022秋 慈溪市期末）無人駕駛汽車是通過車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境，自動規(guī)劃行車路線并控制車輛到達預(yù)定目標(biāo)的智能汽車，國內(nèi)外各大企業(yè)正在緊密布局發(fā)展之中。其核心設(shè)備是各種車載傳感器，如圖像傳感器（可見光和紅外攝像頭）、超聲波雷達、激光雷達以及毫米波雷達。則以下說法正確的是（　　）
A．超聲波和激光雷達波一樣都能在真空中傳播
B．圖像傳感器中紅外線的光子能量比可見光光子能量小
C．真空中激光雷達波比毫米雷達波傳播得快
D．紅外線能發(fā)生偏振現(xiàn)象，而超聲波不能
【解答】解：A、超聲波也是聲波，聲波能在介質(zhì)中傳播，不能在真空中傳播，毫米雷達波是光波，可以在真空中傳播，故A錯誤；
B、紅外線的波長大于可見光的波長，根據(jù)光子的能量公式：E＝hν可知，紅外線的光子能量比可見光的小，故B正確；
C、真空中激光雷達波的傳播速度和毫米雷達波一樣大，故C錯誤；
D、光波屬于橫波，能發(fā)生偏振現(xiàn)象，聲波屬于縱波，不能發(fā)生偏振現(xiàn)象，故D正確。
故選：BD。
命題點三　電磁振蕩和電磁波
1.麥克斯韋電磁場理論
2.對電磁波譜的“三點”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、γ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γ射線都有重疊.
(3)電磁波的能量隨頻率的增大而增大.
（2023春 杭州期中）如圖，在LC電路中，電容為C，電感為L。已充電的平行電容器兩極板水平放置。開關(guān)S斷開時，極板間有一帶負電的灰塵恰好靜止，灰塵質(zhì)量為m，電量為q，開關(guān)S閉合時，灰塵在電容器內(nèi)運動，灰塵未碰到極板。g＝10m/s2。則（　　）
A．開關(guān)S斷開時，上極板帶負電
B．開關(guān)S閉合后，通過電感線圈的電流逐漸變小
C．開關(guān)S閉合后，灰塵加速度最大時，線圈中電流為零
D．開關(guān)S閉合后，灰塵加速度最大時，線圈中電流最大
【解答】解A．開關(guān)S斷開時，極板間有一帶負電的灰塵恰好靜止，可知電場力向上，極板間電場強度向下，所以上極板帶正電，故A錯誤；
B．由于自感，開關(guān)S閉合后，放電過程中，通過電感線圈的電流逐漸變大，故B錯誤；
CD．開關(guān)S閉合后，回路中逆時針電流先增大后減小，當(dāng)反向充電完成時，下極板帶正電量最大，此時電場強度最大，電場力最大，電場力與重力同向，由牛頓第二定律知，此時灰塵加速度最大，線圈中電流為零，故C正確，D錯誤。
故選：C。
（2023春 杭州期中）被譽為“救命神器”的自動體外除顫儀（AED），是一種用于搶救心臟驟停患者的便攜式的醫(yī)療設(shè)備。其結(jié)構(gòu)如圖所示，低壓直流電經(jīng)高壓直流發(fā)生器后向儲能電容器C充電。除顫治療時，開關(guān)撥到2，利用電極將脈沖電流作用于心臟，使患者心臟恢復(fù)正常跳動，若無其他條件變化時，下列說法正確的是（　　）
A．脈沖電流作用于不同人體時，電流大小相同
B．放電過程中，電流大小不變
C．自感系數(shù)L越小，放電脈沖電流的振蕩周期越短
D．電容C越小，電容器的放電時間越長
【解答】解：A．脈沖電流作用于不同人體時，根據(jù)歐姆定律，不同人體的電阻不一定相同，則電流大小不一定相同，故A錯誤；
B．放電過程中，電容器電場能逐漸減小，根據(jù)能量守恒定律，線圈中磁場能逐漸增大，則電流大小逐漸增大，故B錯誤；
C．根據(jù)振蕩周期
可知自感系數(shù)L越小，放電脈沖電流的振蕩周期越短，故C正確；
D．根據(jù)振蕩周期
可知電容C越小，放電脈沖電流的振蕩周期越短，則電容器的放電時間越短，故D錯誤。
故選：C。
（2023 金華模擬）如圖所示，i﹣t圖像表示LC振蕩電路的電流隨時間變化的圖像。在t＝0時刻，回路中電容器的上極板（M極）帶正電，兩極板間有一帶電塵埃處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是（　　）
A．塵埃帶正電
B．在0～t1時間里，回路的磁場能在減小
C．在t1～t2時間里，電容器兩板電壓在增加
D．在t3時刻，塵埃的加速度為零
【解答】解：A．在t＝0時刻，回路中電容器的上極板（M極）帶正電，塵埃處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，重力向下，則電場力向上，即塵埃帶負電，故A錯誤；
B．在0～t1時間里，電流在增大，電容器放電，電場能減小，根據(jù)能量守恒定律知回路的磁場能在增大，故B錯誤；
C．在t1～t2時間里，電流在減小，電容器充電，根據(jù)，兩板電壓在增加，故C正確；
D．在t3時刻，電容器放電完畢，塵埃受電場力為零，塵埃的加速度為重力加速度，故D錯誤。
故選：C。
（2023 杭州二模）如圖所示，把線圈（內(nèi)阻不計）、電容器、電源、電阻和單刀雙擲開關(guān)連成圖示電路。把電壓傳感器（圖中未畫出）的兩端連在電容器的兩個極板M、N上。先把開關(guān)置于a側(cè)，一段時間后再把開關(guān)置于b側(cè)，從此刻開始計時，電壓uMN隨時間t變化的圖像正確的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：A.由于電路有能量損耗，有一部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，還有一部分能量以電磁波的形式輻射出去，故電壓振幅會減小，故A錯誤；
B.開始時，電容器電壓最大，則計時開始時，電壓處于最大振幅。故B錯誤；
CD.電容器放電時間由電容器自身決定，故周期不變，故C正確，D錯誤
故選：C。
[課時訓(xùn)練]
（2022秋 寧波期末）圖一為某超聲波發(fā)生器中的核心元件——壓電陶瓷片。為使得壓電陶瓷片發(fā)生超聲振動，需要給它通入同頻率的高頻電信號。圖二為高頻電信號發(fā)生原理圖。已知某時刻電流i的方向指向A極板，且正在增大，下列說法正確的是（　　）
A．A極板帶負電
B．線圈L兩端的電壓在增大
C．磁場能正在轉(zhuǎn)化為電場能
D．減小自感系數(shù)L，可以減小超聲振動的頻率
【解答】解：ABC、電流i的方向指向A極板且正在增大，說明電容器正在放電，B板帶正電，A極板帶負電，電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能，電容器兩極板間電勢差減小，線圈L兩端電壓減小，故A正確，BC錯誤；
由題此時電流正在增強，表明電容器正在放電，極板之間的電勢差減小，則線圈L兩端電壓在減小，故A正確，C錯誤；
D、減小自感系數(shù)L，由簡諧振蕩的頻率公式f可知，振蕩頻率增大，可以增大超聲振動的頻率，故D錯誤。
故選：A。
（2022秋 慈溪市期末）下列關(guān)于磁場、電場及電磁波的說法中正確的是（　　）
A．紫外線可以用來加熱理療，也可以診斷病情
B．只要空間某處的電場或磁場發(fā)生變化，就會在其周圍產(chǎn)生電磁波
C．不同電磁波具有不同的波長，紫外線的波長大于可見光的波長
D．微波爐是利用電磁波的能量來快速加熱食物的
【解答】解：A、電磁波譜中的紅外線可用來加熱理療，紫外線可殺菌消毒，X射線片可用于診斷病情，γ射線可摧毀癌變的細胞，故A錯誤；
B、根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知，空間中均勻變化的電場或磁場，不會在其周圍產(chǎn)生電磁波，故B錯誤；
C、根據(jù)電磁波譜，可知不同電磁波具有不同的波長，紫外線的波長小于可見光的波長，故C錯誤；
D、微波屬于電磁波，微波爐利用微波來快速加熱食物的，故D正確。
故選：D。
（2022秋 溫州期末）下列有關(guān)說法正確的是（　　）
A．電磁爐使用時應(yīng)接直流電源
B．在無線電技術(shù)中，使接收電路中產(chǎn)生電諧振的過程叫做解調(diào)
C．醫(yī)院里常用X射線照射病房和手術(shù)室進行消毒
D．天文學(xué)家用射電望遠鏡接收天體輻射的無線電波，進行天體物理研究
【解答】解：A、電磁爐是利用交變電源，故A錯誤；
B、在無線電技術(shù)中，使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧，故B錯誤；
C、醫(yī)院里常用紫外線照射病房和手術(shù)室進行消毒，故C錯誤；
D、天文學(xué)家用射電望遠鏡接收天體輻射的無線電波進行天體物理研究，故D正確。
故選：D。
（2022秋 衢州期末）為了測量儲罐中不導(dǎo)電液體的高度，將與儲罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容C置于儲罐中，電容C可通過開關(guān)S與電感L或電源相連。當(dāng)開關(guān)從a撥到b時，由電感L與電容C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生振蕩電流。在LC振蕩電路中，某時刻磁場方向、電場方向如圖所示，下列說法正確的是（　　）
A．電容器正在充電
B．振蕩電流正在增大
C．線圈的自感電動勢正在減小
D．當(dāng)儲罐內(nèi)的液面高度升高時，LC振蕩頻率增大
【解答】解：ABC．由圖可知，電容右極板帶正電，左極板帶負電。由磁場方向可知電流方向為由負極板流向正極板。故電容正在充電，電容器電壓增大，自感線圈兩端電壓與電容器兩端電壓相等，線圈的自感電動勢增大，磁場能減小，電場能增大，振蕩電流正在減小，故A正確、BC錯誤；
D．當(dāng)儲罐內(nèi)的液面高度升高時，兩板間充入的電介質(zhì)增多，電容增大，根據(jù)LC振蕩周期
T＝2π
可知回路的振蕩周期變大，故振蕩頻率減小，故D錯誤。
故選：A。
（2023 臺州模擬）如圖所示，圖甲是LC振蕩回路中電流隨時間的變化關(guān)系，若以圖乙回路中順時針方向的電流為正，a、b、c、d均為電場能或磁場能最大的時刻，下列說法正確的是（　　）
A．圖乙中的a是電場能最大的時刻，對應(yīng)圖甲中的時刻
B．圖乙中的b是電場能最大的時刻，此后的內(nèi)電流方向為正
C．圖乙中的c是磁場能最大的時刻，對應(yīng)圖甲中的時刻
D．圖乙中的d是磁場能最大的時刻，此后電容C的下極板將充上正電荷
【解答】解：A、電容器充電完畢電場能最大，圖乙中的a是電場能最大的時刻，正向充電完畢，對應(yīng)圖甲中的T時刻，故A錯誤；
B、圖乙中的b是電場能最大的時刻，反向充電完畢，此后的內(nèi)電容器放電，放電電流沿瞬時值方向，電流方向為正，故B正確；
C、圖乙中的c是磁場能最大的時刻，由安培定則可知，電流沿逆時針方向，對應(yīng)圖甲中的時刻，故C錯誤；
D、圖乙中的d是磁場能最大的時刻，由安培定則可知，電流沿順時針方向，此后電容C的上極板上將充上正電，下極板將充上負電，故D錯誤。
故選：B。
（多選）（2022秋 奉化區(qū)期末）利用如圖甲所示的裝置可以測量待測圓柱形金屬絲與標(biāo)準圓柱形金屬絲的直徑差，T1、T2是標(biāo)準平面玻璃，A0為標(biāo)準金屬絲，直徑為D0，A為待測金屬絲，直徑為D。用波長為λ的單色光垂直照射玻璃表面，干涉條紋如圖乙所示，相鄰亮條紋的間距為ΔL。則（　　）
A．D與D0相差越大，ΔL越小
B．輕壓T1的右端，若ΔL變小，有D＜D0
C．相鄰亮條紋對應(yīng)的空氣薄膜厚度差為λ
D．圖乙可能是D與D0相等時產(chǎn)生的條紋
【解答】解：A、設(shè)標(biāo)準平面的玻璃板之間的夾角為θ，由題設(shè)條件，則有tanθ，由空氣薄膜干涉的條件，則有：2ΔLtanθ＝λ，即為：ΔL，所以A與A0直徑相差越大，θ越大，ΔL越小，故A正確；
B、輕壓T1的右端，若ΔL變小，由ΔL可知，θ變大，因為壓的是右側(cè)，說明右側(cè)直徑小，即有D＜D0，故B正確；
C、薄膜干涉是光在空氣薄膜的前后表面的反射光在薄膜的前表面處干涉產(chǎn)生的，所以相鄰亮條紋的光路對應(yīng)的差為光程差，是空氣薄膜厚度差的2倍，故C錯誤；
D、當(dāng)D＝D0時，不能產(chǎn)生干涉條紋，故D錯誤。
故選：AB。
（多選）（2022春 金東區(qū)校級期中）對于下列四幅圖，以下說法正確的是（　　）
A．圖甲是一束復(fù)色光進入水珠后傳播的示意圖，其中a光束在水珠中傳播的速度一定小于b光束在水珠中傳播的速度
B．圖乙是一束單色光進入足夠長的平行玻璃磚后傳播的示意圖，無論入射角i增大到多少，都一定有光線從bb′面射出
C．圖丙中的M、N是偏振片，P是光屏，當(dāng)M固定不動緩慢轉(zhuǎn)動N時，光屏P上的光亮度將明、暗交替變化，此現(xiàn)象表明光是橫波
D．圖丁是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凸起的
【解答】解：A、根據(jù)折射率和光的傳播速度之間的關(guān)系n，可知，折射率越大，傳播速度越小，從圖中可以看出，b光線在水中偏折得厲害，即b的折射率大于a的折射率，則a在水中的傳播速度大于b的傳播速度。故A錯誤；
B、當(dāng)入射角i逐漸增大折射角逐漸增大，由于折射角小于入射角，不論入射角如何增大，玻璃磚中的光線不會消失，而且光到達另一個邊界時的入射角等于前一個界面處的折射角，一定小于臨界角，故肯定有光線從bb'面射出，故B正確；
C、當(dāng)M固定不動緩慢轉(zhuǎn)動N時，光屏P上的光亮度將明、暗交替變化，說明光具有偏振的現(xiàn)象，只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，所以光的偏振現(xiàn)象表明光是一種橫波，故C正確；
D、由于不知道被測樣表的放置方向，故不能判斷此處是凸起的，故D錯誤。
故選：BC。
（2022秋 浙江月考）利用光的干涉原理可以檢測甲烷、二氧化碳、瓦斯等氣體的濃度，具有精度高、操作簡便的特點。如圖為一甲烷檢測儀的工作原理圖，其中P點為雙縫中垂線與光屏的交點。則（　　）
A．空氣室和甲烷室內(nèi)的介質(zhì)不同，不能在光屏上觀察到干涉條紋
B．P點出現(xiàn)亮條紋，可知此時甲烷室中沒有甲烷
C．隨著甲烷室中甲烷濃度的變化，光屏上相鄰兩干涉條紋的間距也相應(yīng)變化
D．通過測量干涉條紋在光屏上的位移量，可以知道甲烷在空氣中的含量
【解答】解：A、通過空氣和甲烷，光的頻率不變，能在光屏上觀察到干涉條紋，故A錯誤；
B、只有滿足光程差是波長的整數(shù)倍，就可以在P點出現(xiàn)亮條紋，故B錯誤；
C、由于光的頻率未變，相鄰兩干涉條紋間距不變，故C錯誤；
D、光通過的介質(zhì)濃度改變，干涉條紋相對原位置會在光屏上有位移，通過測量位移量，可以知道甲烷在空氣中的含量，故D正確。
故選：D。
（2022春 浙江期中）下列說法正確的是（　　）
A．浮在水面上的油膜呈現(xiàn)出彩色的原因是光的衍射現(xiàn)象
B．光波、聲波均能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射和偏振現(xiàn)象
C．“激光測距雷達”利用激光測量很遠目標(biāo)的距離是應(yīng)用了激光亮度高的特點
D．“彩超”儀器可以檢查心臟、大腦和眼底血管病變等，是利用了多普勒效應(yīng)
【解答】解：A、浮在水面上的油膜呈現(xiàn)出彩色的原因是光的薄膜干涉現(xiàn)象，故A錯誤；
B、光波、聲波均能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象，但聲波是縱波，不會出現(xiàn)偏振現(xiàn)象，故B錯誤；
C、“激光測距雷達”利用激光測量很遠距離的目標(biāo)是因為激光平行度好，方向性好，高亮度的緣故，故C錯誤；
D、醫(yī)院檢查身體的“彩超”儀是通過測出反射波的頻率變化來確定血流的速度來檢查心臟、大腦和眼底血管病變等，顯然是運用了多普勒效應(yīng)原理，故D正確。
故選：D。
（2022 浙江模擬）用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋．下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化關(guān)系，可能正確的是（　　）
A．薄膜層的厚度隨坐標(biāo)x增大而減小
B．薄膜層的厚度隨坐標(biāo)x增大而均勻增大
C．薄膜層厚度的變化率不隨坐標(biāo)x變化而變化
D．薄膜層厚度的變化率隨坐標(biāo)x增大而逐漸增大
【解答】解：用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，從透明薄膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光，發(fā)生干涉現(xiàn)象，出現(xiàn)條紋，所以此條紋是由透明薄膜的下表面和上表面反射光疊加后形成的，其光程差為透明薄膜厚度的2倍，當(dāng)光程差Δx＝nλ時此處表現(xiàn)為亮條紋，即當(dāng)薄膜的厚度：d＝n時對應(yīng)的條紋為亮條紋，在題目的干涉條紋中，從左向右條紋的間距逐漸增大，結(jié)合干涉條紋公式對應(yīng)的厚度公式可知從左向右薄膜厚度的變化率逐漸減小，薄膜層的厚度可能增大，也可能減小；則四個選項中，只有A符合題意，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
（2022春 西湖區(qū)校級期中）以下現(xiàn)象屬于光的衍射的是（　　）
A．白光照射水面油膜呈現(xiàn)彩色圖樣
B．白光經(jīng)過三棱鏡得到彩色圖樣
C．透過手指縫觀察落日看到彩色圖樣
D．白光經(jīng)過楊氏雙縫得到彩色圖樣
【解答】解：A、白光照射水面油膜呈現(xiàn)彩色圖樣，屬于薄膜干涉現(xiàn)象，故A錯誤；
B、白光通過三棱鏡形成彩色光帶，是光的色散現(xiàn)象，屬于光的折射現(xiàn)象，故B錯誤；
C、透過手指縫觀察落日看到彩色圖樣，屬于單縫衍射現(xiàn)象，故C正確；
D、用白光做光源，根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δxλ，可知不同波長的，條紋寬度不一，得到彩色的干涉條紋，屬于光的干涉現(xiàn)象，故D錯誤。
故選：C。
（多選）（2023 浙江模擬）如圖是一張風(fēng)景照片，湖水清澈見底，近處湖面水下的景物都看得很清楚，而遠處則只看到對岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物則根本看不到。下列說法中正確的是（　　）
A．水下的石頭看起來的深度比實際深一些
B．遠處水面下景物的光線射到水面處可能發(fā)生了全反射
C．可以利用偏振片“過濾”掉山峰和天空彩虹的倒影
D．遠處對岸山峰和天空彩虹的倒影十分清晰，是由于光的干涉所引起的
【解答】解：A、水下石頭反射的光線由水中進入空氣時，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進入人眼，人眼會逆著折射光線的方向看去，就會覺得石頭位置變淺了，所以水下的石頭看起來的深度比實際淺一些，故A錯誤；
B、遠處水面下景物的光線射到水面處，入射角很大，當(dāng)入射角大于等于全反射臨界角時能發(fā)生全反射，光線不能射出水面，因而看不見，故B正確；
C、水面反射的光為偏振光，可以利用偏振片“過濾”掉山峰和天空彩虹的倒影，故C正確；
D、遠處山峰的倒影非常清晰，是因為山峰的光線在水面上發(fā)生了反射，故D錯誤；
故選：BC。
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第38講　光的波動性　電磁波
目錄
[考試標(biāo)準] 1
[基礎(chǔ)過關(guān)] 2
一、光的干涉 2
二、光的衍射 3
三、光的偏振現(xiàn)象 3
四、電磁振蕩和電磁波 3
[命題點研究] 4
命題點一　光的干涉現(xiàn)象 4
命題點二　光的衍射和偏振現(xiàn)象 9
命題點三　電磁振蕩和電磁波 11
[課時訓(xùn)練] 13
[考試標(biāo)準]
知識內(nèi)容 考試要求 說明
光的干涉 c 1.不要求定量計算以雙縫干涉為背景的問題. 2.不要求推導(dǎo)相鄰兩個明條紋或暗條紋中心間距的計算公式. 3.不要求討論衍射光柵. 4.不要求討論立體電影和液晶顯示屏的原理. 5.不要求定量分析涉及薄膜干涉的有關(guān)問題. 6.不要求了解激光的產(chǎn)生機理. 7.不要求了解全息照相原理. 8.不要求理解“變化的電場相當(dāng)于一種電流”. 9.不要求知道等幅振蕩的概念及等幅振蕩電路補充能量的方法. 10.不要求掌握不同波段無線電波的傳播特點. 11.不要求掌握調(diào)諧、解調(diào)的方法與相關(guān)計算. 12.不要求知道攝像管的工作原理和技術(shù)細節(jié). 13.不要求知道電視、雷達、移動電話、因特網(wǎng)的技術(shù)細節(jié). 14.不要求知道模擬信號和數(shù)字信號的區(qū)別.
光的衍射 b
光的偏振 b
激光 a
電磁波的發(fā)現(xiàn) a
電磁振蕩 c
電磁波的發(fā)射和接收 b
電磁波與信息化社會 a
電磁波譜 a
[基礎(chǔ)過關(guān)]
一、光的干涉
1.產(chǎn)生條件
兩列光的頻率相同，振動方向相同，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣.
2.楊氏雙縫干涉
(1)原理如圖1所示.
圖1
(2)條紋特點
①單色光：形成明暗相間的條紋，中央為亮條紋.
②白光：光屏上出現(xiàn)彩色條紋，且中央亮條紋是白色(填寫顏色).
(3)條紋間距公式：Δx＝λ.
3.薄膜干涉
(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個表面反射的兩列光波.
(2)圖樣特點：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)條紋對應(yīng)的薄膜的厚度相等.單色光照射薄膜時形成明暗相間的條紋，白光照射薄膜時形成彩色條紋.
二、光的衍射
1.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相差不多，甚至比光的波長還小時，衍射現(xiàn)象才會明顯.
2.衍射條紋的特點
(1)單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較
單縫衍射 圓孔衍射
單 色 光 中央為亮且寬的條紋，兩側(cè)為明暗相間的條紋，且越靠外，亮條紋的亮度越弱，寬度越小 ①中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度越弱，寬度越小. ②亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨圓孔半徑的增大而減小
白光 中央為亮且寬的白色條紋，兩側(cè)為亮度逐漸變暗、寬度逐漸變窄的彩色條紋，其中最靠近中央的色光是紫光，離中央最遠的是紅光 中央是大且亮的白色亮斑，周圍是不等間距的彩色的同心圓環(huán)
(2)泊松亮斑(圓盤衍射)：當(dāng)光照到不透明(選填“透明”或“不透明”)的半徑很小的小圓盤上時，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)).
三、光的偏振現(xiàn)象
1.偏振：光波只沿某個特定方向的振動.
2.偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光.光的偏振證明光是橫波.自然光通過偏振片后，就得到了偏振光.
四、電磁振蕩和電磁波
1.LC振蕩電路和圖象(如圖2所示)：
圖2
2.LC電路的周期、頻率公式：T＝2π，f＝ .
3.麥克斯韋電磁場理論
變化的磁場產(chǎn)生電場，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)由近及遠地向周圍傳播形成電磁波.
(1)電磁波是橫波，在空間傳播不需要(填“需要”或“不需要”)介質(zhì)；
(2)真空中電磁波的速度為3.0×108 m/s；
(3)v＝λf對電磁波同樣適用；
(4)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象.
5.發(fā)射電磁波的條件：
(1)要有足夠高的振蕩頻率；
(2)電路必須開放，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無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ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.
[命題點研究]
命題點一　光的干涉現(xiàn)象
類型1　楊氏雙縫干涉
1.條紋間距公式：Δx＝λ，對同一雙縫干涉裝置，光的波長越長，干涉條紋的間距越大.
2.亮暗條紋的判斷方法：
如圖3所示，
圖3
光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點的路程差為Δr＝r2－r1.
(1)當(dāng)Δr＝kλ(k＝0,1,2…)時，光屏上P′處出現(xiàn)亮條紋.
(2)當(dāng)Δr＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)時，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋.
（2022 浙江）關(guān)于雙縫干涉實驗，下列說法正確的是（　　）
A．用復(fù)色光投射就看不到條紋
B．明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果
C．把光屏前移或后移，不能看到明暗相間條紋
D．藍光干涉條紋的間距比紅光的大
（多選）（2021 浙江模擬）2020年12月3日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布構(gòu)建了76個光子、100個模式的量子計算原型機“九章”，實現(xiàn)了具有實用前景的“高斯玻色取樣”任務(wù)的快速求解。下列關(guān)于光的說法中正確的有（　　）
A．全息照片的拍攝利用了光的干涉原理
B．彩虹是由光照到空氣中的小水珠后發(fā)生衍射形成的
C．構(gòu)建“九章”原型機必須能同時準確地知道光子的位置和動量
D．光子的能量越高，則光子的頻率越高，動量也越大
（多選）（2022春 溫州期中）頻率不同的兩束單色光a和b（頻率va＜vb），從空氣中平行射入兩面平行玻璃磚的上表面（如圖所示），下列說法正確的是（　　）
A．若從下表面射出時，b光一定在a光的右側(cè)
B．兩束單色光都有可能不會從玻璃磚的下表面射出
C．單色光b在玻璃磚中的速度小于單色光a在玻璃磚中的速度
D．在相同條件下，分別用a、b光進行雙縫干涉實驗，則用a光得到干涉條紋間距較大
（多選）（2021春 諸暨市校級期中）如圖所示，AOB是截面為扇形的玻璃磚的橫截面圖，其頂角θ＝83°，今有a、b兩束單色光從OA的中點P沿垂直O(jiān)A的方向射入玻璃磚，a光線經(jīng)AB面反射后恰好在OB面發(fā)生全反射，而b光線經(jīng)AB面反射后能從OB面射出，不考慮多次反射作用（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8），則（　　）
A．a(chǎn)光的光子動量比b光大
B．用同一裝置進行雙縫干涉時，a光的條紋間距比b光大
C．玻璃磚對a光的折射率為
D．a(chǎn)光在AB面上也發(fā)生了全反射
（2021春 諸暨市校級期中）如圖所示，在雙縫干涉實驗中，S1、S2為雙縫，雙縫間距為d＝2mm，光屏到雙縫的距離為l＝1m，P是光屏上的一點，已知P到S1、S2的距離之差為5.4×10﹣6m，現(xiàn)用某單色光在空氣中做雙縫干涉實驗。（光在真空中的速度c＝3×108m/s）
（1）若該單色光在某介質(zhì)中傳播時的波長為3.6×10﹣7m，波速為2×108m/s，則P點是亮條紋還是暗條紋？
（2）相鄰兩亮條紋的中心間距為多大？
類型2　薄膜干涉
1.形成
如圖6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.光照射到薄膜上時，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加.
圖6
2.亮、暗條紋的判斷
(1)在P1、P2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于波長的整數(shù)倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋.
(2)在Q處，兩列反射回來的光波的路程差Δr等于半波長的奇數(shù)倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋.
（2022春 越城區(qū)校級期中）光的干涉現(xiàn)象技術(shù)中行許多應(yīng)用。圖甲是利用干涉檢查平面平整度裝置，下列說法正確的是（　　）
A．圖中上板是待檢查的光學(xué)元件，下板是標(biāo)準樣板
B．若換用波長更長的單色光，其它條件不變，則圖中的干涉條紋變密
C．若圖為俯視圖甲裝置看到的干涉條紋，條紋彎曲說明被檢查的平面在此處出現(xiàn)了凹陷而導(dǎo)致不平整
D．如圖所示，把一個凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光垂直從上方射入，從上往下看凸透鏡，可以看到等間距的明暗相間的同心圓環(huán)
（2022秋 金東區(qū)校級期中）以下是對一些生活中的現(xiàn)象進行的解釋，你認為不正確的是（　　）
A．太陽光下的肥皂泡呈現(xiàn)出五彩繽紛的顏色，是因為太陽光經(jīng)肥皂液薄膜發(fā)生了干涉現(xiàn)象
B．“海市蜃樓”是因為大氣密度不均勻，物體反射的太陽光發(fā)生了色散現(xiàn)象
C．用手把兩片無色透明的玻璃片捏在一起，陽光下能看到彩色花紋，是因為光產(chǎn)生了干涉現(xiàn)象
D．用兩支鉛筆夾成一條狹縫，將眼睛緊貼著狹縫觀看遠處的日光燈管或線狀白熾燈絲（燈管或燈絲都要平行于狹縫）可以看到彩色條紋，是因為發(fā)生了衍射現(xiàn)象
（多選）（2022春 浙江期中）利用光的干涉規(guī)律可以檢測工件表面的平整度與設(shè)計要求之間的微小差異．現(xiàn)將精度很高的標(biāo)準玻璃板（樣板），放在被檢查工件上面，如圖甲所示，在樣板的左端墊薄片，使標(biāo)準玻璃板與被檢查工件平面之間形成一楔形空氣膜．用平行單色光向下照射，檢查不同平面時可觀察到圖乙或圖丙的干涉條紋．下列說法正確的是（　　）
A．干涉條紋是樣板的上下兩個表面的反射光干涉形成的
B．當(dāng)增加薄片厚度時，條紋間距會變小
C．當(dāng)換用頻率更高的單色光照射時，條紋間距不變
D．圖丙條紋彎曲處對應(yīng)著被檢查平面處是凹陷的
（2021春 湖州期中）把一個上表面為平面、下表面為球面的凸透鏡放在水平玻璃板上，如圖所示，現(xiàn)用單色光垂直于透鏡的上表面向下照射，從上方向下觀察，可以看到一系列亮暗相間的同心圓環(huán)狀條紋，這些同心圓環(huán)狀條紋叫做牛頓環(huán)。下列說法正確的是（　　）
A．這是光的干涉現(xiàn)象，同心圓環(huán)狀條紋間隔均勻
B．這是光的干涉現(xiàn)象，同心圓環(huán)狀條紋間隔不均勻
C．這是光的衍射現(xiàn)象，同心圓環(huán)狀條紋間隔均勻
D．這是光的衍射現(xiàn)象，同心圓環(huán)狀條紋間隔不均勻
命題點二　光的衍射和偏振現(xiàn)象
1.對光的衍射的理解
(1)波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯.在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別.
(2)衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長比障礙物小得多時，光才可以看做是沿直線傳播的.
2.單縫衍射與雙縫干涉的比較
單縫衍射 雙縫干涉
不同點 條紋 寬度 條紋寬度不等，中央最寬 條紋寬度相等
條紋 間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距
亮度 情況 中央條紋最亮，兩邊變暗 條紋清晰，亮度基本相等
相同點 干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋
3.光的干涉和衍射的本質(zhì)
光的干涉和衍射都屬于光的疊加，從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，都可認為是從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的.
4.光的偏振
(1)自然光與偏振光的比較
類別 自然光(非偏振光) 偏振光
光的 來源 從普通光源發(fā)出的光 自然光通過起偏振器后的光
光的振動方向 在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿任意方向，且沿各個方向振動的光的強度相同 在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿特定方向
(2)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等.
（2019春 湖州期中）如圖所示的4幅明暗相間的條紋，分別是紅光經(jīng)過間距不同的雙縫及寬度不同的單縫所形成的。則在下面的四幅圖中（甲、乙、丙、丁）依次對應(yīng)的是（　　）
A．雙縫寬間距，雙縫窄間距，寬單縫，窄單縫
B．雙縫窄間距，雙縫寬間距，窄單縫，寬單縫
C．寬單縫，窄單縫，雙縫寬間距，雙縫窄間距
D．窄單縫，寬單縫，雙縫窄間距，雙縫寬間
（多選）（2021秋 諸暨市期末）關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（　　）
A．激光具有高度的相干性、非常好的平行度和很高的亮度
B．從太陽、白熾燈等光源直接發(fā)出的光都是不同程度的偏振光
C．生活中常用微波爐來加熱食物，食物增加的能量是微波給它的
D．電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互“激發(fā)”，因而能在真空中傳播
（多選）（2022秋 慈溪市期末）無人駕駛汽車是通過車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境，自動規(guī)劃行車路線并控制車輛到達預(yù)定目標(biāo)的智能汽車，國內(nèi)外各大企業(yè)正在緊密布局發(fā)展之中。其核心設(shè)備是各種車載傳感器，如圖像傳感器（可見光和紅外攝像頭）、超聲波雷達、激光雷達以及毫米波雷達。則以下說法正確的是（　　）
A．超聲波和激光雷達波一樣都能在真空中傳播
B．圖像傳感器中紅外線的光子能量比可見光光子能量小
C．真空中激光雷達波比毫米雷達波傳播得快
D．紅外線能發(fā)生偏振現(xiàn)象，而超聲波不能
命題點三　電磁振蕩和電磁波
1.麥克斯韋電磁場理論
2.對電磁波譜的“三點”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、γ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γ射線都有重疊.
(3)電磁波的能量隨頻率的增大而增大.
（2023春 杭州期中）如圖，在LC電路中，電容為C，電感為L。已充電的平行電容器兩極板水平放置。開關(guān)S斷開時，極板間有一帶負電的灰塵恰好靜止，灰塵質(zhì)量為m，電量為q，開關(guān)S閉合時，灰塵在電容器內(nèi)運動，灰塵未碰到極板。g＝10m/s2。則（　　）
A．開關(guān)S斷開時，上極板帶負電
B．開關(guān)S閉合后，通過電感線圈的電流逐漸變小
C．開關(guān)S閉合后，灰塵加速度最大時，線圈中電流為零
D．開關(guān)S閉合后，灰塵加速度最大時，線圈中電流最大
（2023春 杭州期中）被譽為“救命神器”的自動體外除顫儀（AED），是一種用于搶救心臟驟停患者的便攜式的醫(yī)療設(shè)備。其結(jié)構(gòu)如圖所示，低壓直流電經(jīng)高壓直流發(fā)生器后向儲能電容器C充電。除顫治療時，開關(guān)撥到2，利用電極將脈沖電流作用于心臟，使患者心臟恢復(fù)正常跳動，若無其他條件變化時，下列說法正確的是（　　）
A．脈沖電流作用于不同人體時，電流大小相同
B．放電過程中，電流大小不變
C．自感系數(shù)L越小，放電脈沖電流的振蕩周期越短
D．電容C越小，電容器的放電時間越長
（2023 金華模擬）如圖所示，i﹣t圖像表示LC振蕩電路的電流隨時間變化的圖像。在t＝0時刻，回路中電容器的上極板（M極）帶正電，兩極板間有一帶電塵埃處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是（　　）
A．塵埃帶正電
B．在0～t1時間里，回路的磁場能在減小
C．在t1～t2時間里，電容器兩板電壓在增加
D．在t3時刻，塵埃的加速度為零
（2023 杭州二模）如圖所示，把線圈（內(nèi)阻不計）、電容器、電源、電阻和單刀雙擲開關(guān)連成圖示電路。把電壓傳感器（圖中未畫出）的兩端連在電容器的兩個極板M、N上。先把開關(guān)置于a側(cè)，一段時間后再把開關(guān)置于b側(cè)，從此刻開始計時，電壓uMN隨時間t變化的圖像正確的是（　　）
A． B．
C． D．
[課時訓(xùn)練]
（2022秋 寧波期末）圖一為某超聲波發(fā)生器中的核心元件——壓電陶瓷片。為使得壓電陶瓷片發(fā)生超聲振動，需要給它通入同頻率的高頻電信號。圖二為高頻電信號發(fā)生原理圖。已知某時刻電流i的方向指向A極板，且正在增大，下列說法正確的是（　　）
A．A極板帶負電
B．線圈L兩端的電壓在增大
C．磁場能正在轉(zhuǎn)化為電場能
D．減小自感系數(shù)L，可以減小超聲振動的頻率
（2022秋 慈溪市期末）下列關(guān)于磁場、電場及電磁波的說法中正確的是（　　）
A．紫外線可以用來加熱理療，也可以診斷病情
B．只要空間某處的電場或磁場發(fā)生變化，就會在其周圍產(chǎn)生電磁波
C．不同電磁波具有不同的波長，紫外線的波長大于可見光的波長
D．微波爐是利用電磁波的能量來快速加熱食物的
（2022秋 溫州期末）下列有關(guān)說法正確的是（　　）
A．電磁爐使用時應(yīng)接直流電源
B．在無線電技術(shù)中，使接收電路中產(chǎn)生電諧振的過程叫做解調(diào)
C．醫(yī)院里常用X射線照射病房和手術(shù)室進行消毒
D．天文學(xué)家用射電望遠鏡接收天體輻射的無線電波，進行天體物理研究
（2022秋 衢州期末）為了測量儲罐中不導(dǎo)電液體的高度，將與儲罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容C置于儲罐中，電容C可通過開關(guān)S與電感L或電源相連。當(dāng)開關(guān)從a撥到b時，由電感L與電容C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生振蕩電流。在LC振蕩電路中，某時刻磁場方向、電場方向如圖所示，下列說法正確的是（　　）
A．電容器正在充電
B．振蕩電流正在增大
C．線圈的自感電動勢正在減小
D．當(dāng)儲罐內(nèi)的液面高度升高時，LC振蕩頻率增大
（2023 臺州模擬）如圖所示，圖甲是LC振蕩回路中電流隨時間的變化關(guān)系，若以圖乙回路中順時針方向的電流為正，a、b、c、d均為電場能或磁場能最大的時刻，下列說法正確的是（　　）
A．圖乙中的a是電場能最大的時刻，對應(yīng)圖甲中的時刻
B．圖乙中的b是電場能最大的時刻，此后的內(nèi)電流方向為正
C．圖乙中的c是磁場能最大的時刻，對應(yīng)圖甲中的時刻
D．圖乙中的d是磁場能最大的時刻，此后電容C的下極板將充上正電荷
（多選）（2022秋 奉化區(qū)期末）利用如圖甲所示的裝置可以測量待測圓柱形金屬絲與標(biāo)準圓柱形金屬絲的直徑差，T1、T2是標(biāo)準平面玻璃，A0為標(biāo)準金屬絲，直徑為D0，A為待測金屬絲，直徑為D。用波長為λ的單色光垂直照射玻璃表面，干涉條紋如圖乙所示，相鄰亮條紋的間距為ΔL。則（　　）
A．D與D0相差越大，ΔL越小
B．輕壓T1的右端，若ΔL變小，有D＜D0
C．相鄰亮條紋對應(yīng)的空氣薄膜厚度差為λ
D．圖乙可能是D與D0相等時產(chǎn)生的條紋
（多選）（2022春 金東區(qū)校級期中）對于下列四幅圖，以下說法正確的是（　　）
A．圖甲是一束復(fù)色光進入水珠后傳播的示意圖，其中a光束在水珠中傳播的速度一定小于b光束在水珠中傳播的速度
B．圖乙是一束單色光進入足夠長的平行玻璃磚后傳播的示意圖，無論入射角i增大到多少，都一定有光線從bb′面射出
C．圖丙中的M、N是偏振片，P是光屏，當(dāng)M固定不動緩慢轉(zhuǎn)動N時，光屏P上的光亮度將明、暗交替變化，此現(xiàn)象表明光是橫波
D．圖丁是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凸起的
（2022秋 浙江月考）利用光的干涉原理可以檢測甲烷、二氧化碳、瓦斯等氣體的濃度，具有精度高、操作簡便的特點。如圖為一甲烷檢測儀的工作原理圖，其中P點為雙縫中垂線與光屏的交點。則（　　）
A．空氣室和甲烷室內(nèi)的介質(zhì)不同，不能在光屏上觀察到干涉條紋
B．P點出現(xiàn)亮條紋，可知此時甲烷室中沒有甲烷
C．隨著甲烷室中甲烷濃度的變化，光屏上相鄰兩干涉條紋的間距也相應(yīng)變化
D．通過測量干涉條紋在光屏上的位移量，可以知道甲烷在空氣中的含量
（2022春 浙江期中）下列說法正確的是（　　）
A．浮在水面上的油膜呈現(xiàn)出彩色的原因是光的衍射現(xiàn)象
B．光波、聲波均能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射和偏振現(xiàn)象
C．“激光測距雷達”利用激光測量很遠目標(biāo)的距離是應(yīng)用了激光亮度高的特點
D．“彩超”儀器可以檢查心臟、大腦和眼底血管病變等，是利用了多普勒效應(yīng)
（2022 浙江模擬）用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋．下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化關(guān)系，可能正確的是（　　）
A．薄膜層的厚度隨坐標(biāo)x增大而減小
B．薄膜層的厚度隨坐標(biāo)x增大而均勻增大
C．薄膜層厚度的變化率不隨坐標(biāo)x變化而變化
D．薄膜層厚度的變化率隨坐標(biāo)x增大而逐漸增大
（2022春 西湖區(qū)校級期中）以下現(xiàn)象屬于光的衍射的是（　　）
A．白光照射水面油膜呈現(xiàn)彩色圖樣
B．白光經(jīng)過三棱鏡得到彩色圖樣
C．透過手指縫觀察落日看到彩色圖樣
D．白光經(jīng)過楊氏雙縫得到彩色圖樣
（多選）（2023 浙江模擬）如圖是一張風(fēng)景照片，湖水清澈見底，近處湖面水下的景物都看得很清楚，而遠處則只看到對岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物則根本看不到。下列說法中正確的是（　　）
A．水下的石頭看起來的深度比實際深一些
B．遠處水面下景物的光線射到水面處可能發(fā)生了全反射
C．可以利用偏振片“過濾”掉山峰和天空彩虹的倒影
D．遠處對岸山峰和天空彩虹的倒影十分清晰，是由于光的干涉所引起的
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