1、第2讲光的波动性电磁波相对论时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共14小题，每小题6分，共84分。其中15题为单选，614题为多选)1如图所示的四个图形中，属于著名的泊松亮斑衍射图样的是()答案B解析泊松亮斑的图样特点为中心是一个亮点，亮点周围有一个大的阴影区，然后才是明暗相间的圆环。2(2019北京市丰台区高三下月考)甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为x，若x甲x乙，比较甲、乙两种单色光，则下列说法正确的是()A真空中甲光的波长较短B甲光的光子能量较小C甲光发生全反射时的临界角较小D甲光能发生偏振现象，而乙光不能答案B解析根据双缝干
2、涉的相邻的两个亮条纹的中心间距x可知，对于同一个实验装置，波长越长，条纹间距越大，由x甲x乙可知甲光的波长一定大于乙光的波长，故A错误。根据c可知甲光的频率小于乙光的频率，而光子的能量Eh，故甲光的光子能量一定小于乙光的光子的能量，故B正确。由于甲光的频率比乙光小，则对同一均匀介质，甲光的折射率小于乙光的折射率，由临界角公式sinC，甲光发生全反射时的临界角大于乙光发生全反射时的临界角，故C错误。偏振现象是横波特有的现象，由于光是横波，故甲、乙都可以发生偏振现象，故D错误。3如图所示，市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等
3、处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以表示薄膜中红外线的波长，则所镀薄膜的最小厚度应为()A. B. C. D.答案B解析红外线最显著的特点之一就是热效应，当光照射物体时，一般都伴随着大量的红外线。在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(相当于增透膜)，当增透膜最小厚度等于红外线在其中传播的波长的时，灯泡发出的红外线射到增透膜后，从增透膜的前后表面反射回来的两束红外线发生干涉，相互抵消，使反射的红外线强度减弱，达到冷光效果。4(2019苏州虎丘新区一中一模)如图所示，参考系B相
4、对于参考系A以速度v沿x轴正向运动，固定在参考系A中的点光源S射出一束单色光，光速为c，则在参考系B中接收到的光的情况是()A光速小于c，频率不变，波长变短B光速小于c，频率变小，波长变长C光速等于c，频率不变，波长不变D光速等于c，频率变小，波长变长答案D解析根据相对论光速不变原理可知，在参考系B中接收到的光的速度等于c，由于B相对A的距离增大，发生多普勒效应，则知在参考系B中接收到的光的频率变小，根据cf，波长变长，故A、B、C错误，D正确。5(2015北京高考)利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡
5、电路，公交卡上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是()AIC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池B仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作C若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流DIC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息答案B解析读卡机发射的电磁波，被IC卡内部的LC振荡电路接收，使IC卡充电，因此IC卡的能量源于读卡机发射的电磁波，A错误；仅当读卡机发射的电磁波频率与该IC卡内的L
6、C振荡电路的固有频率相等时，才发生共振，IC卡才能有效工作，B正确；若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，根据法拉第电磁感应定律，线圈L中仍会产生感应电流，C错误；由题意，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输，D错误。6(2019吉林省长春市二模改编)以下说法中正确的是()A用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振B麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在C交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应D狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的答案CD解析用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
7、，故A错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B错误；交警通过发射超声波根据反射波的频率变化情况测量车速，是利用了波的多普勒效应，故C正确；根据狭义相对性原理，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故D正确。7(2019银川高三质检改编)下列说法正确的是()A红光由空气进入水中，波长变短，频率不变B白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带，是光的干涉现象C对同一障碍物，波长越长的光越容易衍射D用同一装置做双缝干涉实验，在干涉图样中紫光的条纹间距比红光宽答案AC解析光从一种介质进入另一种介质时的频率不变，根据f，红光由空气进入水中，波长变短，故A正确；白光通过三棱镜在屏
8、上出现彩色光带，是光的折射产生的色散现象，故B错误；根据发生明显衍射的条件可知，对同一障碍物，波长越长的光越容易衍射，故C正确；由公式x可知，用同一装置做双缝干涉实验，在干涉图样中，波长较小的紫光的条纹间距比红光窄，故D错误。8(2019江西高三九校3月联考改编)下列说法中正确的是()A根据爱因斯坦的相对论，可判断物体的质量与运动快慢无关B在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制C偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向(也称透振方向)的夹角从0增大到90的过程中，透过的光的强度越来越弱D赫兹在实验中发现，当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使导线环
9、的空隙中产生火花，由此证实了电磁波的存在答案CD解析根据爱因斯坦的相对论，可判断高速运动的物体的质量与运动快慢有关，故A错误；在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，故B错误；从实验现象可知，偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向(也称透振方向)的夹角从0增大到90的过程中，透过的光的强度越来越弱，故C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，赫兹在实验中发现，当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使导线环的空隙中产生火花，由此证实了电磁波的存在，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础，故D正确。9(2019山东威海
10、三模改编)下列说法正确的是()A红外线在水中的传播速度大于紫外线在水中的传播速度B电磁波是横波，可以发生衍射现象和偏振现象C电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关D电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直答案ABD解析红外线的频率比紫外线小，所以水对红外线的折射率n比紫外线小，根据v，知红外线在水中的传播速度大于紫外线在水中的传播速度，故A正确；电磁波是横波，可以发生衍射现象和偏振现象，故B正确；电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关，是固定不变的，故C错误；电磁波是横波，每一处的电场强度和磁感应强度总是相互垂直的，且与波的传播方向垂直，故D正确。10(2019
11、贵州安顺高三上学期期末改编)下列说法中正确的是()A入射角足够大，一定能发生全反射B电磁波可以在真空中传播CX射线是原子的内层电子受到激发产生的D若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失答案BC解析当光从光密介质射向光疏介质，且入射角等于或大于临界角时，才能发生全反射，A错误；电磁波可以在真空中传播，B正确；X射线是原子的内层电子受到激发产生的，C正确；若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波不会随即消失，D错误。11(2019河南信阳高级中学高三上学期期末改编)下列说法正确的是()A变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场B电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的C在杨氏
12、双缝干涉实验中，用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距相等的条纹D某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时，看到绿灯距水面最近答案BD解析变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场；均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，A错误；电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的，B正确；用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，不能发生干涉现象，而会发生单缝衍射现象，屏上出现中间宽、两侧窄、间距越来越大的衍射条纹，故C错误；红、黄、绿三种色光中，绿光的频率最高，折射率最大，绿灯发出的光射向水面偏折程度最大，人眼逆着光线的方向看去，绿灯距水面最近，D正确。12
13、电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用，下面说法中正确的是()A手机通话使用的无线电波，波长比可见光长B银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的光都是紫外线C只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波D机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领答案AD解析手机通话使用的无线电波，其波长要大于可见光，A正确；遥控器采用的是红外线而不是紫外线，B错误；均匀变化的电(磁)场产生恒定的磁(电)场，恒定的电(磁)场在其周围空间不会产生磁(电)场，也就不会产生电磁波，C错误；机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领，D正确。13(2019江西省大余中学高三下月考
14、改编)下列说法正确的是()A水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由光的薄膜干涉造成的B拍摄玻璃橱窗内的物品时，会在镜头前加装偏振片以增加透射光的强度C狭义相对论认为：光在真空中的传播速度会随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变D自然光在玻璃表面的反射光是偏振光答案AD解析阳光在油膜的前后两表面反射，形成相同频率的两列光波，从而进行叠加，导致呈现彩色，这是由光的薄膜干涉造成的，故A正确；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，使照片清晰，故B错误；狭义相对论认为：光在真空中的传播速度不变，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变，故C错误；自然光在玻璃表面的
15、反射光是偏振光，故D正确。14(2019江苏南通一模)下列说法正确的是()A在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变宽B光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物C全息照片的拍摄利用了光的衍射原理D地面上测得静止的直杆长为L，则在高速飞行火箭中的人测得手中的杆长应小于L答案AB解析在双缝干涉实验中，根据条纹间距的公式x可知，若仅将入射光由绿光改为红光，波长变长，则相邻干涉条纹间距变宽，故A正确；光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，利用了激光的频率单一性的特点，故B正确；全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的干涉原理，故C错误；根据相对论，地面上测得静止的直杆长为L，在沿
16、杆方向高速飞行火箭中的人相对于手中的杆是静止的，所以测得长度不变，故D错误。二、非选择题(本题共1小题，共16分)15(2019湖南长沙一中高三月考)已知某红宝石激光器发出的激光由空气斜射到折射率n 的薄膜表面，入射时与薄膜表面成45角，如图所示。已知真空中的光速c3.0108 m/s。(1)求从O点射入薄膜中的光的折射角及速率；(2)一般认为激光器发出的是频率为的“单色光”。实际上它的频率并不是真正单一的。激光频率是它的中心频率，它所包含的频率范围是(也称频率宽度)。如图，单色光照射到薄膜表面a，一部分光从前表面反射回来(这部分光称为甲光)，其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜后表面
17、b反射回来，再从前表面折射出(这部分光称为乙光)，甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉。乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间t。理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是：t的最大值tm与的乘积近似等于1，即只有满足tm1才会观察到明显稳定的干涉现象。若该激光频率4.321014 Hz，它的频率宽度8.0109 Hz。试估算在如图所示的情况下，能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大厚度dm。答案(1)302.12108 m/s(2)1.15102 m解析(1)设从O点射入薄膜中的光的折射角为r，根据折射定律：n解得r30光在薄膜中的传播速度：v，解得v108 m/s2.12108 m/s。(2)乙光在薄膜中的路程：x乙光在薄膜中传播的时间：t当t取最大值tm时，对应的薄膜的厚度最大，又因为tm1，则解得dm解得dm1.15102 m。