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第2節(jié)　光的波動性　電磁波　相對論
第十三章　光　電磁波　相對論
鏈接教材·夯基固本
1．光的干涉
(1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強，出現(xiàn)__條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)__條紋，且加強區(qū)域和減弱區(qū)域____間隔的現(xiàn)象。
(2)條件：兩束光的頻率____、相位差恒定、振動方向相同。
(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____條紋。
亮
暗
相互
相同
白色亮
彩色
2．光的衍射
發(fā)生明顯衍射的條件：只有當障礙物的尺寸與光的波長____，甚至比光的波長____的時候，衍射現(xiàn)象才會明顯。
3．光的偏振
(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都____。
(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。
相當
還小
相同
特定
(3)偏振光的形成
a．讓自然光通過______形成偏振光。
b．讓自然光在兩種介質的界面發(fā)生反射和折射，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)象說明光是一種__波。
偏振片
橫
4．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____。
5．電磁波
(1)電磁場在空間由近及遠的____，形成電磁波。
(2)電磁波的傳播不需要____，可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波的傳播速度相同(都等于光速)。
(3)不同頻率的電磁波，在同一介質中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越__。
(4)v＝λf，f是電磁波的頻率。
電場
磁場
傳播
介質
小
6．電磁波的發(fā)射
(1)發(fā)射條件：____電路和________信號，所以要對傳輸信號進行調制(調幅或調頻)。
(2)調制方式
a．調幅：使高頻電磁波的____隨信號的強弱而變。
b．調頻：使高頻電磁波的____隨信號的強弱而變。
開放
高頻振蕩
振幅
頻率
7．無線電波的接收
(1)當接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率____時，激起的振蕩電流最強，這就是電諧振現(xiàn)象。
(2)使接收電路產生電諧振的過程叫作____。
(3)從經過調制的高頻振蕩中“檢”出調制信號的過程，叫作檢波。檢波是____的逆過程，也叫作____。
相等
調諧
調制
解調
8．電磁波譜：按照電磁波的____或____的大小順序把它們排列起來就是電磁波譜。
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。
9．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(guī)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，光速和光源、觀測者間的相對運動____關系。
頻率
波長
可見光
相同
相同
沒有
10．質速關系
(1)物體的質量隨物體速度的增加而____，物體以速度v運動時的質
量m與靜止時的質量m0之間有如下關系：_________。
(2)物體運動時的質量總要____靜止時的質量m0。
11．質能關系
用m表示物體的質量，E表示它具有的能量，則愛因斯坦質能方程為：E＝_____。
增大
m＝
大于
mc2
1．易錯易誤辨析(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)
(1)只有橫波才能產生干涉和衍射現(xiàn)象。 (　　)
(2)太陽光通過三棱鏡形成彩色光譜，這是光的干涉的結果。 (　　)
(3)光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象。 (　　)
(4)光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光從紅光改為紫光，則相鄰亮條紋間距一定變小。 (　　)
×
×
√
√
(5)均勻變化的磁場產生均勻變化的電場，電場向外傳播便形成了電磁波。 (　　)
(6)在真空中傳播的電磁波，當它的頻率增加時，它的傳播速度不變，波長變短。 (　　)
×
√
2．(人教版選擇性必修第一冊改編)劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜。當光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示。現(xiàn)若在圖甲的裝置中抽去一張紙片，則當光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋(　　)
A．變疏
B．變密
C．不變
D．消失
甲　　　　　　乙
√
A　[如圖所示，若抽去一張紙片，則三角截面空氣層的傾角變小，則干涉條紋變疏，A正確。]
3．(人教版選擇性必修第一冊改編)如圖所示，A、B兩圖是由單色光分別入射到A圓孔和B圓孔形成的圖像，由兩圖可以得出(　　)
A．A圖是衍射圖像，A孔直徑小于B孔直徑
B．A圖是干涉圖像，A孔直徑大于B孔直徑
C．B圖是衍射圖像，A孔直徑小于B孔直徑
D．B圖是干涉圖像，A孔直徑大于B孔直徑
√
A　　　　　B
A　[干涉出現(xiàn)的明暗相間的條紋寬度是均勻的，而題圖A中出現(xiàn)明暗相間，間隔不均勻的條紋，所以題圖A為衍射圖樣，小孔越小，衍射越明顯；題圖B是光沿直線傳播的圖樣，所以A孔直徑小于B孔直徑，A正確，B、C、D錯誤。]
細研考點·突破題型
考點1　 光的干涉
1．雙縫干涉
(1)光能夠發(fā)生干涉的條件：兩光的頻率相同，振動步調相同。
(2)明暗條紋的判斷方法：
如圖所示，光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點的路程差為Δr＝r2－r1。
當Δr＝kλ(k＝0，1，2，…)時，光屏上P′處出現(xiàn)明條紋。
當Δr＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)時，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋。
(3)用白光照射雙縫時，形成的干涉條紋的特點：中央為白色條紋，兩側為彩色條紋。
(4)雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩個相鄰亮條紋或相鄰暗條紋間距離與波長成正比，即Δx＝λ。
2．薄膜干涉
(1)形成原因：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。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。
(2)條紋特點：
①單色光：明暗相間的水平條紋；
②白光：彩色水平條紋。
(3)薄膜干涉的應用：
干涉法檢查平面：如圖所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢平面是平整光滑的，我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢查平面不平整，則干涉條紋發(fā)生彎曲。
角度1　光的干涉
[典例1]　(2024·遼寧卷)某同學自制雙縫干涉實驗裝置，在紙板上割出一條窄縫，于窄縫中央沿縫方向固定一根拉直的頭發(fā)絲形成雙縫，將該紙板與墻面平行放置，如圖所示。用綠色激光照雙縫，能在墻面上觀察到干涉條紋。下列做法可以使相鄰兩條亮紋中央間距變小的是(　　)
A．換用更粗的頭發(fā)絲
B．換用紅色激光照雙縫
C．增大紙板與墻面的距離
D．減小光源與紙板的距離
√
A　[由于相鄰干涉條紋間距Δx＝λ，可知：換用更粗的頭發(fā)絲，雙縫間距d變大，則相鄰兩條亮紋中央間距Δx變小，故A正確；換用紅色激光照雙縫，波長變長，則相鄰兩條亮紋中央間距Δx變大，故B錯誤；增大紙板與墻面的距離l，則相鄰兩條亮紋中央間距Δx變大，故C錯誤；減小光源與紙板的距離，不會影響相鄰兩條亮紋中央間距Δx，故D錯誤。故選A。]
【典例1　教用·備選題】用某種單色光進行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到的干涉條紋如圖甲所示，改變雙縫間的距離后，干涉條紋如圖乙所示，圖中虛線是亮紋中心的位置。則雙縫間的距離變?yōu)樵瓉淼?　　)
A．倍
B．倍
C．2倍
D．3倍
√
B　[由題圖可知，改變雙縫間的距離后，兩相鄰亮條紋之間的距離變?yōu)樵瓉淼?倍，由公式Δx＝λ可知，雙縫之間的距離d變?yōu)樵瓉淼模珺正確。]
角度2　薄膜干涉
[典例2]　(2024·山東卷)檢測球形滾珠直徑是否合格的裝置如圖甲所示，將標準滾珠a與待測滾珠b、c放置在兩塊平板玻璃之間，用單色平行光垂直照射平板玻璃，形成如圖乙所示的干涉條紋。若待測滾珠與標準滾珠的直徑相等為合格，下列說法正確的是(　　)
A．滾珠b、c均合格
B．滾珠b、c均不合格
C．滾珠b合格，滾珠c不合格
D．滾珠b不合格，滾珠c合格
√
C　[單色平行光垂直照射平板玻璃，上玻璃的下表面和下玻璃的上表面的反射光在上玻璃上表面發(fā)生干涉，形成干涉條紋，光程差為兩塊玻璃距離的兩倍，根據光的干涉知識可知，同一條干涉條紋位置處光的波程差相等，即滾珠a的直徑與滾珠b的直徑相等，即滾珠b合格，不同的干涉條紋位置處光的波程差不同，則滾珠a的直徑與滾珠c的直徑不相等，即滾珠c不合格。故選C。]
考點2　 光的衍射及偏振現(xiàn)象
1．三種不同的衍射現(xiàn)象的特點
(1)單縫衍射圖樣的四個特點：
①中央條紋亮而寬；
②兩側亮條紋具有對稱性，亮條紋寬度逐漸變窄，亮度逐漸減弱；
③波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，條紋間距大，單縫不變時，光波波長大的中央條紋寬，條紋間距大；
④白光的單縫衍射條紋中央為白色亮條紋，兩側為彩色條紋，且外側呈紅色，靠近白色亮條紋的內側為紫色。
(2)圓孔衍射圖樣的兩個特點：
①單色光的圓孔衍射圖樣中央亮圓的亮度大，外面是明暗相間的不等距的圓環(huán)。越向外，圓環(huán)亮度越低。
②白光的圓孔衍射圖樣中央亮圓為白色，周圍是彩色圓環(huán)。
(3)泊松亮斑圖樣的特點：
圓形陰影中心有一亮斑，圓形陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。與小孔衍射圖樣有明顯區(qū)別。
2．光的偏振
(1)自然光與偏振光的比較：
光 自然光 偏振光
成因 從光源(如太陽、電燈等)直接發(fā)出的光 自然光通過偏振片后就變成了偏振光，反射光、折射光均為偏振光
振動 方向 在垂直于傳播方向的平面內，沿著各個方向振動 在垂直于傳播方向的平面內，有且只有一個振動方向
光 自然光 偏振光
經偏振片后現(xiàn)象比較

如圖所示，通過偏振片后，自然光就變成了偏振光，轉動偏振片，偏振光的亮度不變，但偏振方向隨之變化 如圖所示，偏振光經偏振片后，若偏振方向與透振方向平行，屏亮；若垂直，則屏暗；若介于兩者之間，則屏上亮度介于兩者之間并隨偏振方向與透振方向夾角的增大而變暗
(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。
角度1　光的衍射
[典例3]　如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)。在下面的4幅圖中(從左往右排列)，亮條紋的顏色依次是(　　)
A．紅黃藍紫
B．紅紫藍黃
C．藍紫紅黃
D．藍黃紅紫
√
B　[雙縫干涉條紋是等間距的，而單縫衍射條紋除中央亮條紋最寬、最亮之外，兩側條紋亮度、寬度都逐漸減小，因此1、3為雙縫干涉條紋，2、4為單縫衍射條紋。雙縫干涉條紋的寬度(即相鄰亮、暗條紋間距)Δx＝λ，紅光波長大于藍光波長，則紅光干涉條紋間距大于藍光干涉條紋間距，即1、3分別對應于紅光和藍光。而在單縫衍射中，當單縫寬度一定時，波長越長，衍射越明顯，即中央條紋越寬越亮，2、4分別對應于紫光和黃光。綜上所述，1、2、3、4四幅圖中亮條紋的顏色依次是：紅、紫、藍、黃，B項正確。]
角度2　光的偏振
[典例4]　(2024·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(xiàn)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　[立體影院的特殊眼鏡是利用了光的偏振，其鏡片為偏振片，可以理解為開始時左鏡片的透振方向與屏幕光的振動方向一致，右鏡片的透振方向與屏幕光的振動方向接近垂直，屏幕旋轉90度后，屏幕光的振動方向也轉動了90度，因此左邊鏡片變暗，右邊鏡片變亮。故選D。]
考點3　 電磁振蕩　電磁波　相對論
1．對麥克斯韋電磁場理論的理解
2．電磁波的四大特點
(1)電磁波是橫波，在空間傳播不需要介質。
(2)在真空中電磁波的傳播速度為3×108 m/s。
(3)v＝λf對電磁波同樣適用。
(4)電磁波能產生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象。
3．電磁波譜的特性及應用
電磁波譜 特性 應用 遞變規(guī)律
無線電波 容易發(fā)生衍射 通信和廣播
紅外線 熱效應 紅外線遙感
可見光 引起視覺 照明等
紫外線 熒光效應，能殺菌 滅菌消毒、防偽
X射線 穿透能力強 醫(yī)用透視、安檢
γ射線 穿透能力很強 工業(yè)探傷、 醫(yī)用治療
4．狹義相對論
(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(guī)律都是相同的。
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相同的，光速與光源、觀測者間的相對運動沒有關系。
(2)狹義相對論的質能關系
用m表示物體的質量，E表示它具有的能量，則愛因斯坦質能方程為：E＝mc2。
(3)狹義相對論的三個有用的結論：
①運動的時鐘變慢了。
②運動的尺子長度縮短了。
③運動的物體質量增大了。
[典例5]　我國成功研發(fā)的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星，它是我國雷達研究又創(chuàng)新的里程碑。米波雷達發(fā)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．和機械波一樣需要在介質中傳播
C．同光波一樣會發(fā)生反射現(xiàn)象
D．不可能產生干涉和衍射現(xiàn)象
√
C　[由f＝可知，波長越長，頻率越低，故米波的頻率比厘米波頻率低，選項A錯誤；無線電波是電磁波，它的傳播不需要介質，選項B錯誤；無線電波與光波一樣具有波的特性，會發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象，選項C正確，選項D錯誤。]
1．下列有關光學現(xiàn)象的說法中正確的是(　　)
學情診斷·當堂評價
A．甲圖中，將雙縫干涉實驗中的雙縫間距調小，則干涉條紋間距變小
B．乙圖中，觀看立體電影時，需配戴特制眼鏡利用了光的衍射現(xiàn)象
C．丙圖為光照射圓孔后的干涉圖樣
D．丁圖中，肥皂膜在陽光下呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象
√
D　[根據Δx＝λ，將雙縫干涉實驗中的雙縫間距d調小，則干涉條紋間距變大，故A錯誤；觀看立體電影時，需配戴特制眼鏡利用了光的偏振現(xiàn)象，故B錯誤；題圖丙為光照射小圓盤后的干涉圖樣，故C錯誤；肥皂膜在陽光下呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象，故D正確。故選D。]
2．如圖所示，用頻率為f的單色光(激光)垂直照射雙縫，在光屏的P點出現(xiàn)第3條暗條紋，已知光速為c，則P到雙縫S1、S2的距離之差|r1－r2|應為(　　)
A．　　　 B． C． D．
√
D　[在P點出現(xiàn)第3條暗條紋，說明S1、S2到P點距離之差為×(2n－1)＝λ，而λ＝，所以|r1－r2|＝λ＝，因此D是正確的。]
3．(多選)奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個重要指標，可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量。偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉一個角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關，將α的測量值與標準值相比較，就能確定被測樣品的含糖量。如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉動B，使到達O處的光最強，然后將被測樣品P置于A、B之間。以下說法中正確的是(　　)
A．到達O處光的強度會明顯減弱
B．到達O處光的強度不會明顯減弱
C．將偏振片B轉動一個角度，使得O處光強度最大，偏振片B轉過的角度等于α
D．將偏振片A轉動一個角度，使得O處光強度最大，偏振片A轉過的角度等于α
√
√
√
ACD　[因為A、B的透振方向一致，故A、B間不放糖溶液時，自然光通過偏振片A后變成偏振光，通過B后到O處。當在A、B間加上糖溶液時，由于糖溶液的旋光作用，使通過A的偏振光的振動方向轉動了一定角度，使通過B到達O處的光的強度明顯減弱，但當B轉過一個角度，恰好使透振方向與經過糖溶液后的偏振光的振動方向一致時，O處光強又為最強，故B的旋轉角度即糖溶液的旋光度。若偏振片B不動而將A旋轉一個角度，再經糖溶液旋光后光的振動方向恰與B的透振方向一致，則A轉過的角度也為α，故A、C、D三項正確。]
4．如圖所示，把一個上表面水平、下表面是半徑很大的球面的凸透鏡放在一塊平面玻璃板上，凸透鏡的上表面與玻璃板平行，從上往下看凸透鏡，看到的干涉圖樣應為(　　)
A　　　　　　　　　B
C　　　　　　　　　D
√
B　[空氣層的上下表面反射的兩列光為相干光，當光程差為波長的整數(shù)倍時是亮條紋，當光程差為半個波長的奇數(shù)倍時是暗條紋。凸透鏡曲面與平面玻璃板間形成空氣薄膜，空氣薄膜的同一厚度，應處于同一條紋上，兩反射光的路程差沿半徑自內向外隨距離的變化越來越快，條紋逐漸變密。故選B。]
5．近場通信是一種短距高頻的無線電技術，其主要結構就是線圈和電容器組成的類似LC振蕩電路的并聯(lián)諧振電路，其終端有主動、被動和雙向三種模式，最常見的被動模式廣泛應用于公交卡、門禁卡、校園一卡通等，刷卡時，電路發(fā)生電諧振，給電容器充電，達到一定電壓后，在讀卡設備發(fā)出的射頻場中響應，被讀或寫入信息。下列說法正確的是(　　)
A．LC電路的電容器在充電時，電流增大
B．如果增大LC電路中電容器兩極板間距離，振蕩周期將增大
C．LC電路中，電容器充電時，線圈中自感電動勢增大
D．電磁波發(fā)射時，使電磁波隨各種信號而改變的技術叫電諧振
√
C　[LC電路的電容器在充電時，電流減小，故A錯誤；根據T＝2π可知，因為兩極板間距離d增大時C減小，所以T減小，故B錯誤；電容器充電時，電流減小得越來越快，線圈中自感電動勢增大，故C正確；電磁波發(fā)射時，使電磁波隨各種信號而改變的技術叫調制，故D錯誤。故選C。]
1．(多選)(2024·廣東汕頭一模)下列四個生活情境，關于光的理論，說法正確的是(　　)
A．陽光照射下肥皂泡呈現(xiàn)彩色，是光的干涉現(xiàn)象
B．海市蜃樓是光的反射現(xiàn)象
C．茂密的樹葉間有彩色的光環(huán)，是光的折射現(xiàn)象
D．偏光太陽鏡可以減少炫光，是光的偏振現(xiàn)象
課時分層作業(yè)(三十二)　光的波動性　電磁波　相對論
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
√
√
AD　[陽光照射下肥皂泡呈現(xiàn)彩色，是薄膜的前后表面反射的光發(fā)生干涉而產生的，故A正確；海市蜃樓是光的折射現(xiàn)象，是由于空氣不均勻時，對光的折射率不同而產生的，故B錯誤；茂密的樹葉間有彩色的光環(huán)，這屬于光的衍射現(xiàn)象，故C錯誤；偏光太陽鏡可以減少炫光，是光的偏振現(xiàn)象，故D正確。故選AD。]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
2．在單縫衍射實驗中，僅減小單縫的寬度，則屏上(　　)
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
題號
1
3
5
2
4
6
8
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9
10
11
12
13
√
C　[衍射條紋的寬度和亮度與單縫的寬度有關，寬度越窄，光強越弱，條紋的寬度越寬，當縫的寬度與障礙物尺寸差不多或比障礙物尺寸小，可以發(fā)生明顯的衍射，故C正確，A、B、D錯誤。故選C。]
3．小華通過偏振太陽鏡觀察平靜水面上反射的陽光，轉動鏡片時發(fā)現(xiàn)光有強弱變化。下列說法能夠解釋這一現(xiàn)象的是(　　)
A．陽光在水面反射時發(fā)生了偏振，鏡片起起偏器的作用
B．陽光在水面反射時發(fā)生了偏振，鏡片起檢偏器的作用
C．陽光在水面反射時沒有發(fā)生偏振，鏡片起起偏器的作用
D．陽光在水面反射時沒有發(fā)生偏振，鏡片起檢偏器的作用
題號
1
3
5
2
4
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13
√
B　[光有強弱變化說明水面上反射的陽光是偏振光，而陽光本身是自然光，在反射時發(fā)生了偏振，當偏振片的方向與光的偏振方向平行時，通過的光最強，而當偏振片的方向與光的偏振方向垂直時，通過的光最弱，因此鏡片起到檢偏器的作用，B項正確。]
題號
1
3
5
2
4
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12
13
4．關于雙縫干涉實驗，下列說法正確的是(　　)
A．用復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
題號
1
3
5
2
4
6
8
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13
√
B　[用復色光投射雙縫干涉實驗裝置時，屏上的條紋為彩色條紋，選項A錯誤；兩列相干光在屏上疊加形成干涉條紋，選項B正確；根據干涉條紋間距公式Δx＝λ可知，改變L，依然可以看到明暗相間的條紋，選項C錯誤；對于同一雙縫干涉實驗裝置，由于藍光波長小于紅光波長，故藍光干涉條紋的間距比紅光的小，選項D錯誤。]
題號
1
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5．(2025·廣東湛江質檢)下列說法正確的是(　　)
A．在雙縫干涉實驗中，保持入射光的頻率不變，增大雙縫間的距離，干涉條紋間距也增大
B．日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上濾光片，可以使景象更清晰，這是利用了光的干涉原理
C．我們發(fā)現(xiàn)豎直向上高速運動的球體，在水平方向上長度變短了
D．用紫外線照射大額鈔票上用熒光物質印刷的文字會發(fā)出可見光，這是利用紫外線的熒光效應
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D　[根據雙縫干涉條紋間距公式Δx＝λ可知，增大雙縫間的距離d，干涉條紋間距減小，A項錯誤；日落時分拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上濾光片可以使景象更清晰，這是利用了光的偏振原理，B項錯誤；豎直向上高速運動的球體在水平方向上長度不變，沿運動方向上的長度會變短，C項錯誤；用紫外線照射大額鈔票上用熒光物質印刷的文字會發(fā)出可見光，是利用了紫外線的熒光效應，D項正確。]
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6．在日常生活中，廣泛使用紅外體溫計測量體溫。下列說法正確的是(　　)
A．當體溫超過37.3 ℃時人體才輻射紅外線
B．當體溫超過周圍空氣溫度時人體才輻射紅外線
C．紅外體溫計是依據體溫計發(fā)射紅外線來測體溫的
D．紅外體溫計是依據人體溫度越高，輻射的紅外線強度越大來測體溫的
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D　[物體在任何時候都會發(fā)出紅外線，溫度越高，輻射紅外線的能力越強，故A、B錯誤；紅外體溫計是依據人體發(fā)射紅外線來測體溫的，不是體溫計發(fā)出的紅外線，故C錯誤；紅外體溫計是依據人體溫度越高，輻射的紅外線強度越大來測體溫的，故D正確。]
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7．(多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象中能反映光的偏振特性的是(　　)
A．一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化
B．日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景象更清晰
C．通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋
D．光波能繞開障礙物，傳播到障礙物后面的區(qū)域
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√
AB　[在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定方向振動的光是偏振光，A項反映了光的偏振特性，B項是偏振現(xiàn)象的應用，A、B項正確；C項是光的衍射現(xiàn)象，C項錯誤；光波能繞開障礙物，傳播到障礙物后面的區(qū)域，這是光波的衍射現(xiàn)象，D項錯誤。]
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8．(多選)抽制高強度纖維細絲可用激光監(jiān)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(guī)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，下列敘述中正確的是(　　)
A．這里應用的是光的衍射現(xiàn)象
B．這里應用的是光的干涉現(xiàn)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
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√
AD　[由于是激光束越過細絲即繞過障礙物，所以是光的衍射現(xiàn)象；當抽制的絲變細時，絲的直徑較接近激光的波長，條紋間距變寬，A、D兩項正確。]
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9．(2024·廣東佛山二模)光學技術作為一門高精密度的學科，應用在各個領域，下列關于光學現(xiàn)象的說法，正確的是(　　)
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A．圖甲中使光信號在光導纖維中發(fā)生全反射，內芯的折射率小于外套的折射率
B．圖乙中觀看3D電影時需要佩戴偏光眼鏡，此過程利用了光的偏振現(xiàn)象，光是橫波
C．讓激光束通過一個狹縫，可能觀察到光屏上出現(xiàn)丙圖且波長越大，條紋間距越大
D．在丁圖中激光束沿液流傳播，若改用折射率更小的液體，則實驗現(xiàn)象更明顯
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B　[題圖甲中使光信號在光導纖維中發(fā)生全反射，內芯的折射率大于外套的折射率，故A錯誤；題圖乙中觀看3D電影時需要佩戴偏光眼鏡，此過程利用了光的偏振現(xiàn)象，光是橫波，故B正確；題圖丙是雙縫干涉圖樣，讓激光束通過一個狹縫，不可能觀察到光屏上出現(xiàn)題圖丙，故C錯誤；在題圖丁中激光束沿液流傳播，若改用折射率更大的液體，光發(fā)生全反射時，臨界偏角更小，光在液體中的路程更長，實驗現(xiàn)象更明顯，故D錯誤。故選B。]
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10．把一平行玻璃板壓在另一個平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構成空氣劈尖，讓單色光從上方射入，如圖所示，這時可以看到明暗相間的條紋。下面關于條紋的說法中正確的是(　　)
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A．干涉條紋的產生是光在空氣劈尖膜的上下兩面反射形成的兩列光疊加的結果
B．干涉條紋中的暗條紋是兩列反射光的波谷與波谷疊加的結果
C．將上玻璃板平行上移，條紋遠離劈尖移動
D．觀察薄膜干涉條紋時，應在入射光的另一側
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A　[根據薄膜干涉的產生原理可知，題述現(xiàn)象是由空氣劈尖膜的上下兩面反射的兩列光疊加而成的，當波峰與波峰、波谷與波谷相遇疊加時，振動加強，形成亮條紋，所以A項正確，B項錯誤；因相干光是反射光，故觀察薄膜干涉時，應在入射光的一側，D項錯誤；條紋的位置與空氣膜的厚度是對應的，當上玻璃板平行上移時，同一厚度的空氣膜向劈尖方向移動，故條紋向著劈尖移動，故C項錯誤。]
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11．(多選)某同學采用圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫S1、S2的寬度可調，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫，實驗中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣。下列描述正確的是(　　)
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A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當光通過狹縫時，也發(fā)生了衍射
B．遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大
C．照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大
D．照射兩條狹縫時，若光從狹縫S1、S2到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定是暗條紋
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ACD　[雙縫干涉條紋是均勻的，所以題圖乙是雙縫干涉條紋，但也發(fā)生了衍射現(xiàn)象，A項正確；遮住一條狹縫，就只能觀察到單縫衍射現(xiàn)象，狹縫寬度增大時，衍射現(xiàn)象減弱，題圖丙中中央亮條紋寬度減小，B項錯誤；照射兩狹縫時，發(fā)生雙縫干涉，根據Δx＝可知，當增加L時，題圖乙中相鄰暗條紋中心間的距離增大，C項正確；照到雙縫的光是由一束光經單縫衍射后形成的，兩光的相位相同，根據相干條件可知，|S2P－S1P|＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)時，P點一定是暗條紋，D項正確。]
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12．(多選)(2024·廣西卷)如圖，S為單色光源，S發(fā)出的光一部分直接照在光屏上，一部分通過平面鏡反射到光屏上。從平面鏡反射的光相當于S在平面鏡中的虛像發(fā)出的，由此形成了兩個相干光源。設光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為a和l，a l，鏡面與光屏垂直，單色光波長為λ。下列說法正確的是(　　)
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A．光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為λ
B．光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為λ
C．若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中，此時單色光的波長變?yōu)閚λ
D．若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx，則該液體的折射率為λ
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AD　[根據光的反射對稱性可知光源S與平面鏡中的虛像距離為2a，根據條紋間距公式可知Δx＝λ＝λ，故A正確，B錯誤；若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中，光的頻率不變，根據λf＝c，v＝λ1 f＝，其中c為在真空中的光速，則λ1＝，故C錯誤；若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx，根據條紋間距公式有Δx＝λ2，可得λ2＝，結合C選項的分析可知λ2＝＝，所以n1＝λ，故D正確。故選AD。]
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13．(2024·上海卷)光的行為曾令物理學家感到困惑。雙縫干涉、光電效應等具有里程碑意義的實驗逐漸揭開了光的神秘面紗。人類對光的認識不斷深入，引發(fā)了具有深遠意義的物理學革命。在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”的實驗中，雙縫間距為d，雙縫到光強分布傳感器距離為L。
(1)實驗時測得N條暗條紋間距為D，則激光器發(fā)出的光波波長為________。
A． B．C． D．
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B
(2)在激光器和雙縫之間加入一個與光束垂直放置的偏振片，測得的干涉條紋間距與不加偏振片時相比________。
A．增加　　　B．不變　　　C．減小
(3)移去偏振片，將雙縫換成單縫，能使單縫衍射中央亮紋寬度增大的操作有________(多選)。
A．減小縫寬 B．使單縫靠近傳感器
C．增大縫寬 D．使單縫遠離傳感器
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B
AD
(4)某紫外激光波長為λ，其單個光子能量為________。若用該激光做光電效應實驗，所用光電材料的截止頻率為ν0，則逸出光電子的最大初動能為________(普朗克常量為h，真空中光速為c)。
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－h(huán)ν0
[解析]　(1)N條暗條紋間距為D，說明相鄰暗條紋間距Δx＝
又Δx＝ λ
解得λ＝
故選B。
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(2)加偏振片不會改變光的波長，因此條紋間距不變，B正確。故選B。
(3)移去偏振片，將雙縫換成單縫，則會發(fā)生單縫衍射現(xiàn)象，根據單縫衍射規(guī)律，減小縫的寬度、增加單縫到光屏的距離可以增大中央亮紋寬度。故選AD。
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(4)單個光子頻率為ν＝
根據普朗克量子化思想，單個光子能量
E0＝hν＝h
所用光電材料的截止頻率為ν0，則逸出功為
W0＝hν0
根據愛因斯坦光電效應方程可知，逸出光電子最大初動能為Ekm＝hν－W0＝－h(huán)ν0。
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謝 謝 ！

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