資源簡介

(共45張PPT)
第2節
光的波動性
電磁波
相對論
一、光的干涉
亮
相等
1.定義：在兩列光波疊加的區域，某些區域相互加強，出現
________條紋，某些區域相互減弱，出現暗條紋，且加強區域和
減弱區域相互間隔的現象.
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：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，其余為彩色條紋.
二、光的衍射
偏離
差不多
1.定義：光在傳播的過程中遇到障礙物時，_______直線傳播
繞到障礙物陰影里去的現象.
2. 發生明顯衍射的條件：障礙物或小孔的尺寸跟光的波長
__________，甚至比光的波長還小時，衍射現象明顯.
類型 單縫衍射 圓孔衍射
單色光 中央為亮且寬的條紋，兩側
為________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，
周圍分布著__________的同心
圓環，且越靠外，圓形亮條紋
的亮度______，寬度________
b.亮環(或暗環)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
類型 單縫衍射 圓孔衍射
白光 中央為亮且寬的白色條紋，
兩側為亮度____________、
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______
______
(續表)
逐漸變暗
變窄
同心
圓環
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_________振動的光，
而且沿著各個方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.
偏振片
折射
橫
(1)讓自然光通過________形成偏振光.
(2)讓自然光在兩種介質的界面發生反射和________，反射光
和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光.
4.光的偏振現象說明光是一種_______波.
四、電磁場與電磁波
電場
1.麥克斯韋電磁場理論.
變化的磁場能夠在周圍空間產生________，變化的電場能夠
在周圍空間產生磁場.
電磁場
λf
2.電磁波：___________由近及遠地傳播形成電磁波.電磁波是
橫波，在空間傳播不需要依靠介質.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λ和頻率 f 的乘積，即 v＝
________.
五、相對論
相同
相同
mc2
1.狹義相對論的兩個基本假設.
(1)狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規律
都是________的.
(2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是
________的.
2.質能方程(質能關系)：E＝________.
【基礎自測】
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生干涉.(
)
(3)在雙縫干涉實驗中，雙縫的作用是使白光變成單色光.(
)
(4)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.(
)
(5)自然光是偏振光.(
)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×
)
2.(2022 年北京卷)下列現象能說明光是橫波的是(
A.光的衍射現象
B.光的折射現象
C.光的偏振現象
D.光的干涉現象
解析：光的偏振現象能說明光是橫波.
答案：C
3.5G(即第五代移動通信技術)采用 3300～5000 MHz 頻段，相
比于現有的 4G(即第四代移動通信技術，1880～2635 MHz 頻段)
技術而言，具有極大的帶寬、極大的容量和極低的時延.5G 信號與
4G 信號相比，下列說法正確的是(
)
A.5G 信號在真空中的傳播速度更快
B.5G 信號是橫波，4G 信號是縱波
C.5G 信號粒子性更顯著
D.5G 信號更容易發生明顯衍射
答案：C
4.(多選，2024 年廣東梅州一模)物理知識在生活中有廣泛的應
用，下列說法正確的是(
)
甲
乙
丙
丁
A.如圖甲所示，陽光下觀察豎直放置的肥皂膜，看到彩色條
紋是光的衍射產生的
B.如圖乙所示，光纖通信是一種現代通信手段，它是利用光
的全反射原理來傳遞信息的
C.如圖丙所示，在多霧或多雨的城市中，采用紅燈圖作為各
種交通警示，原因是紅光容易產生干涉
D.如圖丁所示，立體電影利用了光的偏振現象
解析：如圖甲所示，陽光下觀察豎直放置的肥皂膜，看到彩
色條紋是光的干涉產生的，A 錯誤；如圖乙所示，光纖通信是一
種現代通信手段，它是利用光的全反射原理來傳遞信息的，B 正
確；如圖丙所示，在多霧或多雨的城市中，采用紅燈圖作為各種
交通警示，原因是紅光波長較長，容易發生明顯的衍射，C 錯誤；
如圖丁所示，立體電影利用了光的偏振現象，D 正確.
答案：BD
熱點 1 光的干涉
[熱點歸納]
1.明暗條紋的判斷方法：
(1)單色光.
①如圖所示，光源 S1、S2 發出的光到屏上 P 點的路程差
r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)時，光屏上出現明條紋.
出現暗條紋.
(2)白光：光屏上出現彩色條紋.
(3)中央條紋為明條紋.
紋間距離與波長成正比，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，英國物理學家
托馬斯·楊完成了著名的雙縫干涉實驗.如圖所示為雙縫干涉實驗
的原理圖，單縫 S0、屏上的 P0 點均位于雙縫 S1 和 S2 的中垂線
上.在雙縫與屏之間充滿折射率為 n 的均勻介質，屏上 P 點是 P0
點上方的第 4 條暗條紋的中心，P 點到 P0 點的距離為 x.已知入射
光在真空中的波長為λ，雙縫與屏之間的距離為 L，則雙縫 S1 和 S2
的距離為(
)
A.
7Lλ
2nx
B.
4Lλ
nx
C.
Lλ
x
D.
Lλ
nx
解析：P 點為第 4 條暗條紋的中心，設相鄰暗條紋間距為Δx，
答案：A
考向 2 薄膜干涉
[熱點歸納]
1.如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄
下厚的楔形.
2.光照射到薄膜上時，在膜的前表面 AA′和后表面 BB′分別反
射回來，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，從兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Δr 等
于波長的整數倍，即Δr＝nλ(n＝1，2，3，…)，薄膜上出現明條紋.
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
(2)白光：薄膜上出現水平彩色條紋.
4.薄膜干涉的應用：
(1)檢查精密零件的表面是否平整.
如圖所示，將被檢查平面和放在上面的透明標準樣板的一
端墊一薄片，使樣板的標準平面與被檢查平面間形成一個楔形
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，根據干
涉條紋的形狀來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，則對應亮(暗)條紋提前出現，如圖甲所示；
若某處凸起，則對應亮(暗)條紋延后出現，如圖乙所示.
甲
乙
(2)增透膜.
在光學元件(透鏡、棱鏡)的表面涂上一層薄膜(如氟化鎂)，當
射光的光程差恰好等于半個波長，因而相互抵消，達到減少反射
光、增大透射光強度的目的.
【典題 2】(2022 年廣東深圳模擬)如圖所示，把一個凸透鏡
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(　　)
A
B
C
D
解析：凸透鏡的凸球面和玻璃平板之間形成一個厚度均勻變
化的劈形空氣薄膜，當單色光垂直射向平凸透鏡時，從劈形空氣
薄膜上、下表面反射的兩束光相互疊加而產生干涉.同一半徑的圓
環處空氣膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉
圖樣呈圓環狀.并且可以觀察到這些同心圓環分布是中間疏、邊緣
密，圓心在接觸點.
答案：B
【遷移拓展】(2023 年江蘇常州月考)如圖所示，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：(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
心位置所對應的薄膜厚度差恒定.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)的關系圖像可能正確的是(　　)
A
B
C
D
解析：設任意相鄰明條紋或暗條紋中心位置所對應的薄膜厚
度差為 d，根據幾何關系可得 sin θ＝
d
Δx
，由于任意相鄰明條紋中
心或暗條紋中心所對應的薄膜厚度差恒定，又因為傾角θ很小，
答案：D
熱點 2 光的衍射
[熱點歸納]
光的衍射.
(1)干涉和衍射是波的特征，波長越長，干涉和衍射現象越明
顯.在任何情況下都可以發生衍射現象，只是明顯與不明顯的差別.
(2)衍射現象說明“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，光才可以看作是沿直線傳播的.
(3)泊松亮斑(圓盤衍射)：當光照到不透明的半徑很小的小圓盤
上時，在圓盤的陰影中心出現亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗
相間的圓環).
【典題3】將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過
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“遠大于”或“接近”)光的波長時，這種現象十分明顯.
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
的衍射產生的.當縫的寬度與光波波長接近時，衍射現象非常明顯.
答案：衍射 接近
內容 干涉 衍射
現象 在光疊加區域出現加強
或減弱的現象 光繞過障礙物偏離直線傳
播的現象
產生條件 兩束光頻率相同、相位差
恒定 障礙物或孔的尺寸與波長
差不多或更小
典型實驗 楊氏雙縫干涉 單縫衍射(圓孔衍射、圓盤
衍射)
熱點 5 光的干涉、衍射的比較
內容 干涉 衍射
圖樣
特點 不
同
點 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 干涉、衍射都是波特有的現象；干涉、衍射都有明
暗相間的條紋
(續表)
【典題 4】(2022 年廣東廣州模擬)如圖甲，讓激光束通過一
個狹縫，觀察到光屏上出現單色條紋圖樣.現保持激光器到狹縫的
距離不變，將光屏向狹縫處適當移動，下列關于本實驗說法正確
的是(　　)
甲
丙
乙
A.將會觀察到乙圖樣
B.光屏上條紋更寬
C.移動后，條紋變得模糊
D.該現象說明光具有波動性
解析：讓激光束通過一個狹縫，觀察到光屏上出現單色條紋
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
觀察到丙圖樣.當保持激光器到狹縫的距離不變，將光屏向狹縫處
適當移動，光屏上條紋更窄，條紋變得清晰.光的衍射現象說明光
具有波動性，D 正確.
答案：D
兩種光 自然光(非偏振光) 偏振光
光的來源 直接從光源發出的光 自然光通過偏振片后的光
光的振
動方向 在垂直于光的傳播方向的
平面內，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，光振動沿特定方向
熱點 4 光的偏振
[熱點歸納]
自然光和偏振光的比較.
【典題 5】假設所有的汽車前窗玻璃和車燈玻璃均按同一要求
設置，使司機不僅可以防止對方汽車強光的刺激，也能看清自己
車燈發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°，車燈玻璃的透振方
向也是斜向右上 45°
解析：首先，司機要能夠看清楚自己車燈發出的經對面物體
反射回來的光線，所以他自己車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，他不能看到對面車燈發出的強光，
所以對面車燈玻璃的透振方向與他自己車窗玻璃的透振方向一定
要垂直，D正確.
答案：D
熱點 5 電磁場和電磁波
[熱點歸納]
1.對麥克斯韋電磁場理論的理解.
2.對電磁波的理解.
(1)電磁波是橫波.電磁波的電場、磁場、傳播方向三者兩兩垂
直，如圖所示.
(2)電磁波與機械波不同，機械波在介質中傳播的速度只與介
質有關，電磁波在介質中傳播的速度與介質和頻率均有關.
[特別提醒]
(1)波長不同的電磁波，表現出不同的特性.其中波長較長的無
線電波和紅外線等，易發生干涉、衍射現象；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，但它們產生
的機理不同.
【典題 6】如圖所示的測溫槍是通過傳感器接收紅外線，
得出感應溫度數據，使用時只要將測溫槍靠近皮膚表面，修正
皮膚與實際體溫的溫差便能準確顯示體溫，下列說法正確的是
(
)
A.測溫槍利用的紅外線也可用于殺菌消毒
B.紅外線是波長比紫外線長的電磁波
　　C.紅外線的穿透能力很強，接受紅外線照射是
會傷害身體的
　　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， A 錯
誤；由電磁波譜可知，紅外線是波長比紫外線長的電磁波， B正
確；紅外線的熱作用很強，接受紅外線照射是不會傷害身體的，
C 錯誤；由電磁波譜可知，紅外線的頻率小于 X 光的頻率，D錯
誤.
答案：B

展開更多......

收起↑