資源簡(jiǎn)介

(共45張PPT)
高考物理總復(fù)習(xí)課件
第十五章 光學(xué)、電磁波與相對(duì)論
第2節(jié) 光的波動(dòng)性 電磁波 相對(duì)論
一、光的干涉
亮
相等
1.定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)
________條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和
減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象.
白色亮
2.條件：兩束光的頻率________、相位差恒定.
3.雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)形成明暗相間的等間距的
干涉條紋；白光照射時(shí)，中央為_(kāi)_______條紋，其余為彩色條紋.
二、光的衍射
偏離
差不多
1.定義：光在傳播的過(guò)程中遇到障礙物時(shí)，_______直線傳播
繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象.
2. 發(fā)生明顯衍射的條件：障礙物或小孔的尺寸跟光的波長(zhǎng)
__________，甚至比光的波長(zhǎng)還小時(shí)，衍射現(xiàn)象明顯.
類(lèi)型 單縫衍射 圓孔衍射
單色光 中央為亮且寬的條紋，兩側(cè)
為_(kāi)_______的條紋，且越靠
外，亮條紋的亮度____，寬
度______ a.中央是大且亮的圓形亮斑，
周?chē)植贾鴂_________的同心
圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋
的亮度______，寬度________
b.亮環(huán)(或暗環(huán))間的距離隨圓
孔半徑的增大而________
越弱
越小
減小
3.單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較.
明暗相間
越弱
越小
明暗相間
類(lèi)型 單縫衍射 圓孔衍射
白光 中央為亮且寬的白色條紋，
兩側(cè)為亮度____________、
寬度______的彩色條紋，其
中最靠近中央的色光是紫
光，離中央最遠(yuǎn)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______
______
(續(xù)表)
逐漸變暗
變窄
同心
圓環(huán)
三、光的偏振
一切方向
特定
1.自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿_________振動(dòng)的光，
而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)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(gè)
________的方向振動(dòng)的光.
3.偏振光的形成.
偏振片
折射
橫
(1)讓自然光通過(guò)________形成偏振光.
(2)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(shuō)明光是一種_______波.
四、電磁場(chǎng)與電磁波
電場(chǎng)
1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論.
變化的磁場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生________，變化的電場(chǎng)能夠
在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng).
電磁場(chǎng)
λf
2.電磁波：___________由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁波.電磁波是
橫波，在空間傳播不需要依靠介質(zhì).真空中電磁波的速度為 3×
108 m/s；電磁波的傳播速度 v 等于波長(zhǎng)λ和頻率 f 的乘積，即 v＝
________.
五、相對(duì)論
相同
相同
mc2
1.狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè).
(1)狹義相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律
都是________的.
(2)光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是
________的.
2.質(zhì)能方程(質(zhì)能關(guān)系)：E＝________.
【基礎(chǔ)自測(cè)】
1.判斷下列題目的正誤.
(1)光的顏色取決于折射率.(
)
(2)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉.(
)
(3)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫的作用是使白光變成單色光.(
)
(4)陽(yáng)光下茂密的樹(shù)蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成
的.(
)
(5)自然光是偏振光.(
)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×
)
2.(2022 年北京卷)下列現(xiàn)象能說(shuō)明光是橫波的是(
A.光的衍射現(xiàn)象
B.光的折射現(xiàn)象
C.光的偏振現(xiàn)象
D.光的干涉現(xiàn)象
解析：光的偏振現(xiàn)象能說(shuō)明光是橫波.
答案：C
3.5G(即第五代移動(dòng)通信技術(shù))采用 3300～5000 MHz 頻段，相
比于現(xiàn)有的 4G(即第四代移動(dòng)通信技術(shù)，1880～2635 MHz 頻段)
技術(shù)而言，具有極大的帶寬、極大的容量和極低的時(shí)延.5G 信號(hào)與
4G 信號(hào)相比，下列說(shuō)法正確的是(
)
A.5G 信號(hào)在真空中的傳播速度更快
B.5G 信號(hào)是橫波，4G 信號(hào)是縱波
C.5G 信號(hào)粒子性更顯著
D.5G 信號(hào)更容易發(fā)生明顯衍射
答案：C
4.(2022 年廣東開(kāi)學(xué)考)一個(gè)春光明媚的周末上午，小華一家來(lái)
到公園玩.小華發(fā)現(xiàn)吹出的肥皂泡有彩色花紋.下列關(guān)于彩色花紋
形成的原因，正確的是(
)
A.光的偏振
B.光的折射
C.光的干涉
D.光的衍射
解析：光照射在肥皂泡上，在肥皂泡的內(nèi)外兩個(gè)表面分別發(fā)
生反射，兩列反射光在肥皂泡膜的外表面發(fā)生薄膜干涉形成彩色
干涉條紋.
答案：C
熱點(diǎn) 1 光的干涉
[熱點(diǎn)歸納]
1.明暗條紋的判斷方法：
(1)單色光.
①如圖 15-2-1 所示，光源 S1、S2 發(fā)出的光到屏上 P 點(diǎn)的路程
差 r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)明條紋.
圖 15-2-1
出現(xiàn)暗條紋.
(2)白光：光屏上出現(xiàn)彩色條紋.
(3)中央條紋為明條紋.
紋間距離與波長(zhǎng)成正比，即 Δx＝ λ.
2.雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩相鄰明條紋或相鄰暗條
l
d
考向 1 雙縫干涉
【典題 1】(2023 年山東棗莊二模)1801 年，英國(guó)物理學(xué)家托
馬斯·楊完成了著名的雙縫干涉實(shí)驗(yàn).如圖 15-2-2 所示為雙縫干涉
實(shí)驗(yàn)的原理圖，單縫 S0、屏上的 P0 點(diǎn)均位于雙縫 S1 和 S2 的中垂
線上.在雙縫與屏之間充滿(mǎn)折射率為 n 的均勻介質(zhì)，屏上 P 點(diǎn)是 P0
點(diǎn)上方的第 4 條暗條紋的中心，P 點(diǎn)到 P0 點(diǎn)的距離為 x.已知入射
光在真空中的波長(zhǎng)為λ，雙縫與屏之間的距離為 L，則雙縫 S1 和 S2
的距離為(
)
圖 15-2-2
A.
7Lλ
2nx
B.
4Lλ
nx
C.
Lλ
x
D.
Lλ
nx
解析：P 點(diǎn)為第 4 條暗條紋的中心，設(shè)相鄰暗條紋間距為Δx，
答案：A
考向 2 薄膜干涉
[熱點(diǎn)歸納]
1.如圖 15-2-3 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 15-2-3
2.光照射到薄膜上時(shí)，在膜的前表面 AA′和后表面 BB′分別反
射回來(lái)，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加.
3.原理分析：
(1)單色光.
①在 P1、P2 處，從兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr 等
于波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即Δr＝nλ(n＝1，2，3，…)，薄膜上出現(xiàn)明條紋.
②在 Q 處，兩列反射回來(lái)的光波的路程差Δr 等于半波長(zhǎng)的奇
(2)白光：薄膜上出現(xiàn)水平彩色條紋.
4.薄膜干涉的應(yīng)用：
(1)檢查精密零件的表面是否平整.
圖 15-2-4
如圖 15-2-4 所示，將被檢查平面和放在上面的透明標(biāo)準(zhǔn)樣板
的一端墊一薄片，使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面與被檢查平面間形成一個(gè)楔
形空氣薄層.單色光從上面照射，入射光在空氣層的上表面 a 和下
表面 b 反射出兩列光波疊加，從反射光中看到干涉條紋，根據(jù)干
涉條紋的形狀來(lái)確定工件表面的情況.
若被檢查平面平整，則干涉圖樣是等間距、明暗相間的平行
直條紋.若某處凹下，則對(duì)應(yīng)亮(暗)條紋提前出現(xiàn)，如圖 15-2-5 甲
所示；若某處凸起，則對(duì)應(yīng)亮(暗)條紋延后出現(xiàn)，如圖乙所示.
甲
乙
圖 15-2-5
(2)增透膜.
在光學(xué)元件(透鏡、棱鏡)的表面涂上一層薄膜(如氟化鎂)，當(dāng)
射光的光程差恰好等于半個(gè)波長(zhǎng)，因而相互抵消，達(dá)到減少反射
光、增大透射光強(qiáng)度的目的.
【典題 2】(2022 年廣東深圳模擬)如圖15-2-6所示，把一個(gè)凸
透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方垂直玻璃射入，從上
)
往下看凸透鏡，明暗相間的條紋分布是(
圖 15-2-6
A
B
C
D
解析：凸透鏡的凸球面和玻璃平板之間形成一個(gè)厚度均勻變
化的劈形空氣薄膜，當(dāng)單色光垂直射向平凸透鏡時(shí)，從劈形空氣
薄膜上、下表面反射的兩束光相互疊加而產(chǎn)生干涉.同一半徑的圓
環(huán)處空氣膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉
圖樣呈圓環(huán)狀.并且可以觀察到這些同心圓環(huán)分布是中間疏、邊緣
密，圓心在接觸點(diǎn).
答案：B
【遷移拓展】(2023 年江蘇常州月考)如圖 15-2-7 所示，將水
平面上的一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，使在兩玻璃表
面之間形成一個(gè)傾角θ很小的劈形空氣薄膜，光從上方入射后，
從上往下看到的干涉條紋有如下特點(diǎn)：(1)任意一條明條紋或暗條
紋所在位置下面的薄膜厚度相等.(2)任意相鄰明條紋中心位置或
暗條紋中心位置所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定.由此可以判定在垂直水
平面的入射光不變的情況下，相鄰明條紋或暗條紋的間距Δx 與傾
角θ(單位為 rad)的關(guān)系圖像可能正確的是(
)
圖 15-2-7
A
B
C
D
解析：設(shè)任意相鄰明條紋或暗條紋中心位置所對(duì)應(yīng)的薄膜厚
度差為 d，根據(jù)幾何關(guān)系可得 sin θ＝
d
Δx
，由于任意相鄰明條紋中
心或暗條紋中心所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定，又因?yàn)閮A角θ很小，
答案：D
熱點(diǎn) 2 光的衍射
[熱點(diǎn)歸納]
光的衍射.
(1)干涉和衍射是波的特征，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉和衍射現(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(shuō)明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有
在光的波長(zhǎng)比障礙物小得多時(shí)，光才可以看作是沿直線傳播的.
(3)泊松亮斑(圓盤(pán)衍射)：當(dāng)光照到不透明的半徑很小的小圓盤(pán)
上時(shí)，在圓盤(pán)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)).
【典題 3】將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過(guò)
這條狹縫去看與其平行的日光燈，能觀察到彩色條紋，這是由于
光的_______(填“折射”“干涉”或“衍射”).縫的寬度_______
(填“遠(yuǎn)大于”或“接近”)光的波長(zhǎng)時(shí)，這種現(xiàn)象十分明顯.
解析：將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過(guò)這
條狹縫去看與其平行的日光燈，能觀察到彩色條紋，這是由于光
的衍射產(chǎn)生的.當(dāng)縫的寬度與光波波長(zhǎng)接近時(shí)，衍射現(xiàn)象非常明顯.
答案：衍射 接近
內(nèi)容 干涉 衍射
現(xiàn)象 在光疊加區(qū)域出現(xiàn)加強(qiáng)
或減弱的現(xiàn)象 光繞過(guò)障礙物偏離直線傳
播的現(xiàn)象
產(chǎn)生條件 兩束光頻率相同、相位差
恒定 障礙物或孔的尺寸與波長(zhǎng)
差不多或更小
典型實(shí)驗(yàn) 楊氏雙縫干涉 單縫衍射(圓孔衍射、圓盤(pán)
衍射)
熱點(diǎn) 5 光的干涉、衍射的比較
內(nèi)容 干涉 衍射
圖樣
特點(diǎn) 不
同
點(diǎn) 條紋
寬度 條紋寬度相等 條紋寬度不等、中央最寬
條紋
間距 各相鄰條紋間距相等 各相鄰條紋間距不等
亮度
情況 清晰條紋，亮度基本相等 中央條紋最亮，兩邊變暗
相同點(diǎn) 干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；干涉、衍射都有明
暗相間的條紋
(續(xù)表)
【典題 4】(2022 年廣東廣州模擬)如圖 15-2-8 甲，讓激光束通
過(guò)一個(gè)狹縫，觀察到光屏上出現(xiàn)單色條紋圖樣.現(xiàn)保持激光器到狹
縫的距離不變，將光屏向狹縫處適當(dāng)移動(dòng)，下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)說(shuō)法
正確的是(
)
甲
丙
乙
圖 15-2-8
A.將會(huì)觀察到乙圖樣
B.光屏上條紋更寬
C.移動(dòng)后，條紋變得模糊
D.該現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性
解析：讓激光束通過(guò)一個(gè)狹縫，觀察到光屏上出現(xiàn)單色條紋
圖樣是光的衍射圖樣，衍射條紋的中央亮條紋的寬度最大，將會(huì)
觀察到丙圖樣.當(dāng)保持激光器到狹縫的距離不變，將光屏向狹縫處
適當(dāng)移動(dòng)，光屏上條紋更窄，條紋變得清晰.光的衍射現(xiàn)象說(shuō)明光
具有波動(dòng)性，D 正確.
答案：D
兩種光 自然光(非偏振光) 偏振光
光的來(lái)源 直接從光源發(fā)出的光 自然光通過(guò)偏振片后的光
光的振
動(dòng)方向 在垂直于光的傳播方向的
平面內(nèi)，光振動(dòng)沿任意方
向，且沿各個(gè)方向振動(dòng)的
光的強(qiáng)度相同 在垂直于光的傳播方向的
平面內(nèi)，光振動(dòng)沿特定方向
熱點(diǎn) 4 光的偏振
[熱點(diǎn)歸納]
自然光和偏振光的比較.
【典題 5】假設(shè)所有的汽車(chē)前窗玻璃和車(chē)燈玻璃均按同一要求
設(shè)置，使司機(jī)不僅可以防止對(duì)方汽車(chē)強(qiáng)光的刺激，也能看清自己
車(chē)燈發(fā)出的光所照亮的物體.下列措施中可行的是(
)
A.前窗玻璃的透振方向是豎直的，車(chē)燈玻璃的透振方向是水
平的
B.前窗玻璃的透振方向是豎直的，車(chē)燈玻璃的透振方向也是
豎直的
C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上 45°，車(chē)燈玻璃的透振方
向是斜向左上 45°
D.前窗玻璃的透振方向是斜向右上 45°，車(chē)燈玻璃的透振方
向也是斜向右上 45°
解析：首先，司機(jī)要能夠看清楚自己車(chē)燈發(fā)出的經(jīng)對(duì)面物體
反射回來(lái)的光線，所以他自己車(chē)燈的偏振片的透振方向和前窗玻
璃的透振方向一定要平行.其次，他不能看到對(duì)面車(chē)燈發(fā)出的強(qiáng)光，
所以對(duì)面車(chē)燈玻璃的透振方向與他自己車(chē)窗玻璃的透振方向一定
要垂直.滿(mǎn)足上述要求的只有 D.
答案：D
熱點(diǎn) 5 電磁場(chǎng)和電磁波
[熱點(diǎn)歸納]
1.對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解.
2.對(duì)電磁波的理解.
(1)電磁波是橫波.電磁波的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、傳播方向三者兩兩垂
直，如圖 15-2-9 所示.
圖 15-2-9
(2)電磁波與機(jī)械波不同，機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度只與介
質(zhì)有關(guān)，電磁波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)和頻率均有關(guān).
[特別提醒]
(1)波長(zhǎng)不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性.其中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無(wú)
線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長(zhǎng)較短的紫外線、
X 射線、γ射線等，穿透能力較強(qiáng).
(2)電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長(zhǎng)并沒(méi)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，但它們產(chǎn)生
的機(jī)理不同.
【典題 6】如圖 15-2-10 所示的測(cè)溫槍是通過(guò)傳感器接收紅外
線，得出感應(yīng)溫度數(shù)據(jù)，使用時(shí)只要將測(cè)溫槍靠近皮膚表面，修
正皮膚與實(shí)際體溫的溫差便能準(zhǔn)確顯示體溫，下列說(shuō)法正確的是
(
)
圖 15-2-10
A.測(cè)溫槍利用的紅外線也可用于殺菌消毒
B.紅外線是波長(zhǎng)比紫外線長(zhǎng)的電磁波
C.紅外線的穿透能力很強(qiáng)，接受紅外線照射是會(huì)傷害身體的
D.紅外線的頻率大于 X 光的頻率
解析：紫外線可用于殺菌消毒，紅外線具有熱效應(yīng)，故 A 錯(cuò)
誤.由電磁波譜可知，紅外線是波長(zhǎng)比紫外線長(zhǎng)的電磁波，故 B 正
確.紅外線的熱作用很強(qiáng)，接受紅外線照射是不會(huì)傷害身體的，故
C 錯(cuò)誤.由電磁波譜可知，紅外線的頻率小于 X 光的頻率，故 D
錯(cuò)誤.
答案：B
謝謝
21世紀(jì)教育網(wǎng)（www.21cnjy.com)
中小學(xué)教育資源網(wǎng)站
兼職招聘：
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/admin

展開(kāi)更多......

收起↑