1、创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 第 4 讲光的波动性 电磁波 相对论考纲下载：1.光的干涉、衍射和偏振现象()2.变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播()3电磁波的产生、发射和接收()4.电磁波谱()5狭义相对论的基本假设()6.质速关系、质能关系()7相对论质能关系式()创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 主干知识练中回扣忆教材 夯基提能1光的干涉(1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。(2)条件：两束光的频率、相位差恒定。(3)双缝干涉图样特点：
2、单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为条纹，其余为条纹。亮 相同 白色亮 彩色 创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 2光的衍射(1)发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长，甚至比光的波长的时候，衍射现象才会明显。(2)衍射条纹的特点：单缝衍射和圆孔衍射图样的比较相差不多 还小 创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 单缝衍射圆孔衍射单色光中央为亮且宽的条纹，两侧为的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度，宽度a.中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越，宽度越；b亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而白光中
3、央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度、宽度的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的明暗相间 越弱 越小 明暗相间 弱 小 减小 逐渐变暗 变窄 同心圆环 创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到(选填“透明”或“不透明”)的半径很小的小圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。3光的偏振(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个的方向振动的光。亮斑 不透明 一切
4、方向 特定 创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理(3)偏振光的形成：让自然光通过形成偏振光。让自然光在两种介质的界面发生反射和，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。(4)光的偏振现象说明光是一种波。4电磁场、电磁波、电磁波谱(1)麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生，变化的电场能够在周围空间产生。折射 偏振片 横 电场 磁场 创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理(2)电磁波电磁场在空间由近及远的传播，形成。电磁波的传播不需要，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度(都等于光速)。不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频
5、率越高，波速越。vf，f 是电磁波的频率。(3)电磁波的发射发射条件：电路和信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频)。介质 电磁波 相同 小 开放 高频振荡 创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 调制方式a调幅：使高频电磁波的随信号的强弱而变。b调频：使高频电磁波的随信号的强弱而变。(4)无线电波的接收当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率时，激起的振荡电流，这就是电谐振现象。使接收电路产生电谐振的过程叫做。能够调谐的接收电路叫做电路。从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做。检波是的逆过程。频率 振幅 相等 最强 调谐 调谐 检波调制 解调 创 新 方 案
6、 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理(5)电磁波谱：按照电磁波的或的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、紫外线、X 射线、射线。5相对论(1)狭义相对论的两个基本假设狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是的。光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。频率 可见光 相等 波长 创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理(2)相对论的质速关系物体的质量随物体速度的增加而，物体以速度 v 运动时的质量 m 与静止时的质量 m0 之间有如下关系：mm01vc2。物体运动
7、时的质量总要静止时的质量 m0。(3)相对论质能关系用 m 表示物体的质量，E 表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E。大于 增大 mc2创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 巩固小练 判断正误(1)光的颜色由光的频率决定。()(2)只有频率相同的两列光波才有可能产生稳定的干涉。()(3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。()(4)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。()(5)自然光是偏振光。()创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理(6)电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。()(7)无线电波不能发生干涉和衍射现象。()(
8、8)波长不同的电磁波在本质上完全不同。()(9)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。()创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 核心考点分类突破析考点 讲透练足考点一光的干涉现象的理解和应用问题一 光的双缝干涉现象(1)明暗条纹的判断方法如图所示，光源 S1、S2 发出的光到屏上 P 点的路程差 r2r1k(k0，1，2)时，光屏上出现明条纹。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 光的路程差 r2r1(2k1)2(k0，1，2)时，光屏上出现暗条纹。(2)条纹间距：xLd，其中 L 是双缝到光屏的距离，d 是双缝间的距离，是光波的波长。创 新 方 案 系 列
9、丛 书高考专题辅导与测试物理 典题 1(2016成都模拟)如图所示，在双缝干涉实验中，S1 和 S2 为双缝，P 是光屏上的一点，已知 P 点与 S1 和 S2 距离之差为 2.1106m，今分别用 A、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问 P 点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知 A 光在折射率为 n1.5 的介质中波长为 4107 m；(2)已知 B 光在某种介质中波长为 3.15107 m，当 B 光从这种介质射向空气时,临界角为 37(sin 370.6，cos 370.8)；(3)若用 A 光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题
10、辅导与测试物理 解析(1)设 A 光在空气中波长为 1，在介质中波长为 2，由 ncv 12得 1n21.54107 m6107 m 根据路程差 x2.1106 m 所以 N1x12.1106 m6107 m 3.5 由此可知，从 S1 和 S2 到 P 点的路程差 x 是波长 1 的 3.5 倍，所以 P 点为暗条纹。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理(2)根据临界角与折射率的关系 sin C1n得 n1sin 3753 由此可知，B 光在空气中波长 3 为 3n 介533.15107 m5.25107 m 所以 N2x3 2.1106 m5.25107 m4 可见，用 B
11、 光作光源，P 点为亮条纹。(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗。答案(1)暗条纹(2)亮条纹(3)见解析创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 1(2014全国高考)在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为 589 nm 的光，在距双缝 1.00 m 的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为 0.350 cm，则双缝的间距为()A2.06107 m B2.06104 mC1.68104 m D1.68103 m创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 解析：选 C 根据双缝干涉图样的相邻两明条纹间距公式xld，可得 d lx1.
12、005891090.350102 m1.68104 m，C 正确，A、B、D 错误。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 2在双缝干涉实验中，双缝到光屏上点 P 的距离之差为0.6 m，若分别用频率为f15.01014 Hz和f27.51014Hz 的单色光垂直照射双缝，试分析判断点 P 应出现亮条纹还是暗条纹？分别为第几条亮条纹或暗条纹？创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 解析：如图所示，双缝 S1、S2 到光屏上任一点 P 的路程差rS2S2，当r 等于单色光波长的整数倍时，S2 和 S1同时到达波峰或波谷，由 S1 和 S2 发出的光在点 P 互相加强，
13、点 P 出现亮条纹；当r 等于单色光半个波长的奇数倍时，若S2 到达波峰(波谷)，则 S1 到达波谷(波峰)，这样由 S1 和 S2 发出的光在点 P 互相抵消，点 P 出现暗条纹。频率为 f1 的单色光波长1cf1 31085.01014 m0.6106m0.6 m 创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 频率为 f2 的单色光波长2cf2 31087.51014 m0.4106 m0.4 m 可见r1，r322 可见，用单色光频率为 f1 照射时，点 P 出现亮条纹，且为第一条亮条纹；用单色光频率为 f2 照射时，点 P 处出现暗条纹，且为第二条暗条纹。答案：见解析创 新 方
14、 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 问题二 薄膜干涉(1)如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜的前表面 AA和后表面 BB分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理(2)明、暗条纹的判断在 P1、P2 处，两个表面反射回来的两列光波的路程差 r 等于波长的整数倍，即 rn(n1，2，3，)，薄膜上出现明条纹。在 Q 处，两列反射回来的光波的路程差 r 等于半波长的奇数倍，即 r(2n1)2(n0，1，2，3，)，薄膜上出现暗条纹。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理
15、(3)薄膜干涉的应用干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 3多选关于光学镜头增透膜，以下说法中正确的是()A增透膜是为了减少光的反射损失，增加透射光的强度B增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的14C增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的14D因为增透膜的厚度一般适合绿光反射时相互抵消，红光、紫光的反射不能完全抵消，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色E涂有增透膜的镜头，进入的光线全部相互抵消，因此这种镜头的成像效
16、果较好创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 解析：选 ACD 光学镜头前的增透膜是为了减少光的反射损失，增加透射光的强度，A 正确；根据光的干涉理论，增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的四分之一，B错误，C 正确；增透膜通常是针对人眼最敏感的绿光设计的，使从镜头反射的绿光干涉相消，而对太阳光中红光和紫光并没有显著削弱，所以看上去呈淡紫色，D 正确；涂有增透膜的镜头，只能抵消某种色光的反射光线，E 错误。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 4.把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示。这时可以看到明暗相间的
17、条纹。下面关于条纹的说法中正确的是()A干涉条纹是光在空气尖劈膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C将上玻璃板平行上移，条纹逆向劈尖移动D观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 解析：选 A 根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以 A 项正确，B项错误；因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故 D 项错误；条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚
18、度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故 C 项错误。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 考点二光的衍射及偏振现象1对光的衍射的理解(1)干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 2光的偏振(1)自然光与偏振光的比较类别自然光(非偏振光)偏振光光的来源从普通光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任
19、意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向(2)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 典题 2 如图所示为条纹总宽度相同的 4 种明暗相间的条纹，其中有两种是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样，还有两种是黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(灰黑色部分表示亮纹)。则图中从左向右排列，亮条纹的颜色依次是()A红黄蓝紫 B红紫蓝黄C蓝紫红黄D蓝黄红紫创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 解析 由于双缝干涉条纹是等间距的，而单缝
20、衍射条纹除中央亮条纹最宽最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此 1、3 为双缝干涉条纹，2、4 为单缝衍射条纹。双缝干涉条纹的宽度(即相邻明、暗条纹间距)xld，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即 1、3 分别对应于红光和蓝光。而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，2、4 分别对应于紫光和黄光。综上所述，1、2、3、4 四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B 正确。答案 B创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 1下列现象中，属于光的衍射的是()A雨后天空出现彩虹B通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条
21、纹C海市蜃楼现象 D日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹解析：选 B A 项是光的色散现象；C 项是光的全反射现象；D 项是光的干涉现象，B 项是光的衍射现象。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 2.多选如图所示，电灯 S 发出的光先后经过偏振片 A 和 B，人眼在 P 处迎着入射光方向，看不到光亮，则()A图中 a 光为偏振光B图中 b 光为偏振光C以 SP 为轴将 B 转过 180后，在 P 处将看到光亮D以 SP 为轴将 B 转过 90后，在 P 处将看到光亮E无论以 SP 为轴将 B 转过多大角度后，在 P 处都将看到光亮创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理
22、 解析：选 BD 自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光，则 A 错误；它通过 A 偏振片后，即变为偏振光，则 B 正确；设通过 A 的光沿竖直方向振动，P 点无光亮，则 B 偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将 B 转过 180后，P 处仍无光亮，C 错误；若将 B 转过 90，则该偏振片将变为能通过竖直方向振动的光的偏振片，则偏振光能通过 B，即在 P 处有光亮，D 正确，E 错误。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 考点三电磁场和电磁波 相对论1对麦克斯韦电磁场理论的理解创 新 方 案 系 列
23、丛 书高考专题辅导与测试物理 2对电磁波的理解(1)电磁波是横波。电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直，如图所示。(2)电磁波与机械波的比较 名称项目 电磁波机械波产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 波的特点 横波纵波或横波波速在真空中等于光速 c3108 m/s在空气中不大(如声波波速在空气中一般为340 m/s)是否需要介质不需要介质(在真空中仍可传播)必须有介质(真空中不能传播)能量传播 电磁能机械能创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 1多选应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的电场产生磁场(
24、或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是()创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 解析：选 BC A 项中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A 错误；B 项中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，B 正确；C 项中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差2，C 正确；D 项的上图是振荡电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图与上图相比较，相位相差应为2 而不是，D 错误。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 2多选关于电
25、磁波谱，下列说法正确的是()A电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康CX 射线和 射线的波长比较短，穿透力比较强D红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 解析：选 AC 无线电波的波长长，易发生衍射现象，A正确；紫外线的频率比可见光高，B 错误；任何物体都能辐射红外线，D 错误。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 3.如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔 A、B 和C。假想有一列车沿 AC 方向以接近光速行驶，当铁塔 B 发出一个闪光，列车上的观测者测得 A、C 两铁塔被照亮的顺序是()A同时被照亮 BA 先被照亮CC 先被照亮D无法判断创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理 解析：选 C 因列车沿 AC 方向以接近光速行驶，根据“同时”的相对性，即前边的事件先发生，后边的事件后发生，可知 C 先被照亮，C 正确。创 新 方 案 系 列 丛 书高考专题辅导与测试物理