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(共34張PPT)
第4講　光的波動性、電磁波
一、光的干涉
1.定義：在兩列光波的疊加區域，某些區域的光被　　　　，出現亮紋，某些區域的光被　　　　，出現暗紋，且　　　　和　　　　互相間隔的現象叫作光的干涉現象.
2.條件：兩列光的　　　　，且具有恒定的相位差，才能產生穩定的干涉現象.
加強
減弱
加強
減弱
頻率相等
3.雙縫干涉：由同一光源發出的光經雙縫后形成兩束振動情況總是
　　　　　　的相干光波，屏上某點到雙縫的路程差是　　　　　　　處出現亮條紋；路程差是半波長的　　　　處出現暗條紋.相鄰的明條紋（或暗條紋）之間距離Δx與波長λ、雙縫間距d及屏到雙縫距離l的關系為　　　　　　.
4.薄膜干涉：利用薄膜（如肥皂液薄膜）　　 　反射的光相遇而形成的.圖樣中同一條亮（或暗）條紋上所對應薄膜厚度　　　　.
頻率相等
波長的整數倍　
奇數倍
前后表面
相同
二、光的衍射
1.光的衍射現象：光在遇到障礙物時，偏離直線傳播方向而照射到陰影區域的現象叫作光的衍射.
2.光發生明顯衍射現象的條件：當孔或障礙物的尺寸比光波波長　　　　，或者跟光波波長　　　　 時，光才能發生明顯的衍射現象.
小
相差不多
3.衍射圖樣.
（1）單縫衍射：中央為亮條紋，向兩側有明暗相間的條紋，但間距和亮度不同.白光衍射時，中央仍為白光，最靠近中央的是　　　　光，最遠離中央的是　　　　光.
（2）圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環.
（3）泊松亮斑：光照射到一個半徑很小的圓板后，在圓板的陰影中心出現的　　　　斑，這是光能發生衍射的有力證據之一.
紫
紅
亮
三、光的偏振
1.偏振光：在與光傳播方向垂直的平面內，在某一方向振動較強而在另一些方向振動較弱的光即為偏振光.光的偏振現象證明光是　　　　（填“橫波”或“縱波”）.
2.自然光：太陽、電燈等普通光源發出的光，包括在垂直于傳播方向上沿
　　　　振動的光，而且沿各個方向振動的光波的　　　　都相同，這種光叫作自然光.
橫波
各個方向
強度
四、電磁波
1.麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產生　　　　，變化的電場產生　　　　.
2.電磁場：變化的電場和變化的磁場總是相互聯系成為一個完整的整體，這就是電磁場.
3.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　　　　介質.
（2）真空中電磁波的速度為　　　　m/s.
（3）電磁波能產生干涉、衍射、反射和折射等現象.
電場
磁場
不需要
3.0×108
4.電磁波譜：按照電磁波的　　 　或　　 　的大小順序把它們排列成的譜.按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、　　　　、紫外線、X射線、γ射線.
五、電磁波的發射與接收
1.電磁波的發射.
（1）發射條件：足夠高的　　　 和　　　 .
（2）調制分類：調幅和調頻.
2.電磁波的接收.
（1）調諧：使接收電路產生　　　　的過程.
（2）解調：使聲音或圖像信號從　　　　　中還原出來的過程.
頻率
波長
可見光
頻率
開放電路
電諧振
高頻電流
1.［干涉］（多選）下列屬于光的干涉現象的是 （　　）
BC
2.［雙縫干涉］（多選）紅外線探測人體體溫在日常生活中得到廣泛應用，表明物理常識在生活中無處不在.以下物理學知識的相關敘述正確的是 （　　）
A.交警通過發射超聲波測量車速是利用了波的多普勒效應
B.用透明的標準樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振
C.通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，說明光具有波動性
D.紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線
AC
3.［光的頻率］如圖所示，我國成功研發的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星，它標志著我國雷達研究達到一個新的高度，米波雷達發射無線電波的波長在1~10 m范圍內，則對該無線電波的判斷正確的是 （　　）
A.米波的頻率比厘米波頻率高
B.和機械波一樣須靠介質傳播
C.同光波一樣會發生反射現象
D.不可能產生干涉和衍射現象
C
（2）相干光線：薄膜前表面AA'和后表面BB'的反射光線疊加.
（3）亮紋條件：在P1、P2處，薄膜厚度的2倍為前后表面反射光的光程差，當光程差等于波長整數倍時，形成亮條紋.
（4）暗紋條件：在Q處，光程差等于半波長的奇數倍時，形成暗條紋.
（5）等傾干涉條紋是均勻的，相鄰明紋間的高度差是一個常數，是由厚度決定的.
B
2.（2023年山東卷）如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖.G為標準石英環，C為待測柱形樣品，C的上表面與上方標準平面石英板之間存在劈形空氣層.用單色平行光垂直照射上方石英板，會形成干涉條紋.已知C的膨脹系數小于G的膨脹系數，當溫度升高時，下列說法正確的是 （　　）
A.劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動
B.劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動
C.劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動
D.劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動
A
【解析】由題知，C的膨脹系數小于G的膨脹系數，當溫度升高時，G增長的高度大于C增長的高度，則劈形空氣層的厚度變大，且同一厚度的空氣膜向劈尖移動，則條紋向左移動.故A正確.
D
考點2　光的衍射和偏振　［基礎考點］
1.衍射與干涉的比較
兩種現象 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 各相鄰條紋間距相等
亮度 中央條紋最亮，兩邊變暗 清晰條紋，亮度基本相等
相同點 干涉、衍射都是波特有的現象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋
2.干涉與衍射的本質
光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結果，從本質上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具有相似的原理.在衍射現象中，可以認為從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，它們在屏上疊加形成單縫衍射條紋.
3.光的偏振的理解
（1）自然光與偏振光的比較.
（2）偏振光的應用：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.
類別 自然光（非偏振光） 偏振光
光的
來源 從普通光源發出的光 自然光通過起偏器后的光
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
1.（2024年江蘇卷）用立體影院的特殊眼鏡去觀看手機液晶屏幕，左鏡片明亮，右鏡片暗，現在將手機屏幕旋轉90度，會觀察到 （　　）
A.兩鏡片都變亮
B.兩鏡片都變暗
C.兩鏡片沒有任何變化
D.左鏡片變暗，右鏡片變亮
D
【解析】立體影院的特殊眼鏡是利用了光的偏振，其鏡片為偏振片，立體影院的特殊眼鏡去觀看手機液晶屏幕，左鏡片明亮，右鏡片暗，根據I=I0cos2θ可知將手機屏幕旋轉90度后左鏡片變暗，右鏡片變亮，故選D.
2.（多選）抽制高強度纖維細絲可用激光監控其粗細，如圖所示，激光束越過細絲時產生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫規律相同.觀察光束經過細絲后在光屏上所產生的條紋即可判斷細絲粗細的變化，下列說法正確的是 （　　）
A.這里應用的是光的衍射現象
B.這里應用的是光的干涉現象
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
AD
【解析】由于是激光束越過細絲即繞過障礙物，所以是光的衍射現象，當抽制的絲變細的時候，即障礙物的尺寸變小，條紋變寬，A、D正確.
知識鞏固練
1.在單縫衍射實驗中，僅減小單縫的寬度，則光屏上 （　　）
A.條紋變寬，光強增強
B.條紋變窄，光強增強
C.條紋變寬，光強減弱
D.條紋變窄，光強減弱
（本欄目對應學生用書P438）
C
2.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
B
【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圓尖劈形空氣薄膜，當單色光垂直射向平凸透鏡時，從尖劈形空氣膜上、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，B正確.
3.（2024年梅州一模）（多選）物理知識在生活中有廣泛的應用，下列說法正確的是 （　　）
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，立體電影就利用了光的偏振現象
BD
【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，立體電影就利用了光的偏振現象，D正確.
4.下列說法正確的是 （　　）
A.圖甲中，用自然光照射透振方向（箭頭
所示）互相垂直的前后兩個豎直放置的
偏振片，光屏依然發亮
B.圖乙為光導纖維示意圖，內芯的折射率
比外套的折射率小
C.圖丙所示的雷達測速利用了多普勒效應
D.圖丁所示的照相機鏡頭上呈現的淡紫色是由光的衍射現象引起的
C
【解析】用自然光照射透振方向（箭頭所示）互相垂直的前后兩個豎直放置的偏振片，因透振方向不同，光屏變暗，A錯誤；依據光的全反射條件可知，內芯的折射率比外套的折射率大，B錯誤；雷達測速利用了多普勒效應，C正確；照相機鏡頭上呈現的淡紫色是由光的干涉現象引起的，D錯誤.
綜合提升練
5.（2024年深圳模擬）1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結果（稱洛埃鏡實驗）.實驗基本裝置如圖所示，單色光源S發出的光直接照在光屏上，同時S發出的光還通過平面鏡反射在光屏上.從平面鏡反射的光相當于S在平面鏡中的虛像發出的，這樣就形成了兩個相干光源.設光源S到平面鏡所在平面的距離和到光屏的距離分別為a和L，光的波長為λ.如果僅改變以下條件，關于光屏上相鄰兩條亮紋間距Δx 的描述正確的是 （　　）
B
A.平面鏡水平向左移動少許，Δx 將變小
B.平面鏡豎直向下移動少許，Δx 將變小
C.光屏向左移動少許，Δx 將變大，
D.點光源S由紅色換成綠色，Δx 將變大

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