课件36张PPT。4.1 光的干涉 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练4.1课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波．
2．理解杨氏双缝干涉实验中亮暗条纹产生的原因．
3．理解薄膜干涉的原理并能解释一些干涉现象．
4．了解相干光源，掌握干涉条件．
重点难点：杨氏双缝干涉实验是重点，亮暗条纹产生的原因是难点．课前自主学案一、杨氏双缝干涉实验
1．频率相同的两列波叠加时，空间某些区域的振动______，另一些区域的振动_______，这种现象叫做波的干涉．
2．双缝干涉图样的特点
(1)单色光产生的干涉条纹都是_______的________的条纹，且中央为________．当两缝到屏上某点的路程差为半波长_______时，该处出现亮条纹；当路程差为半波长_______时，该处出现暗条纹．加强减弱等间距明暗相间亮条纹偶数倍奇数倍(2)用白光做双缝干涉实验产生_________且中央为________．
3．如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫做___________．
二、奇妙的薄膜干涉
薄膜干涉的成因：竖直放置的肥皂液膜由于受重力的作用，________________，因此，在膜上不同位置，来自前后两个面的光所走的路程差不同，在某些位置，这两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，出现暗条纹，因此，薄膜上出现了亮暗相间的烛焰的像．彩色条纹白色相干光源下面厚，上面薄图4－1－1核心要点突破一、对光的干涉的理解
1．光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象．如图4－1－2所示，让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近．如果光是一种波，狭缝就成了两个波源，它们的振动情况总是相同的．这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加，发生干涉现象，光在一些位置相互加强，在另一些位置相互削弱，因此在挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹．图4－1－22．干涉条件：两列光的频率相同，振动情况相同且相差恒定．能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源．
3．一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因
由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相差，在一般情况下，很难找到那么小的缝和那些特殊的装置．故一般情况下不易观察到光的干涉现象．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为( )
A．手电筒射出的光不是单色光
B．干涉图样太细小看不清楚
C．周围环境的光太强
D．这两束光为非相干光源
解析：选D.两束光的频率不同，不能满足干涉产生的条件，即频率相同的要求，所以看不到干涉图样．二、屏上某处出现明、暗条纹的条件
同机械波的干涉一样，光波的干涉也有加强区和减弱区，加强区照射到光屏上出现亮条纹，减弱区照射到光屏上就出现暗条纹．对于相差为0的两列光波如果光屏上某点到两个波源的路程差是波长的整数倍，该点是加强点；如果光屏上某点到两个波源的路程差是半波长的奇数倍，该点是减弱点．因此，出现明条纹的条件是：
路程差δ＝kλ，k＝0,1,2，…
出现暗条纹的条件是：A．①② B．②③
C．③④ D．②④三、对相干光源的理解及相干光源的获得方法
1．光源的特殊性
干涉是波的特有现象，只有频率相同且相位差恒定的波源才能产生干涉现象．这种波源叫做相干波源．对于水波或声波，相干波源是容易得到的，但要找到符合条件的两个相干光源却很困难．对于不同的光源即使看起来颜色相同，也看不到光的干涉现象，因为它们都是独立发光的；即使同一光源的两个发光部分，我们也无法使它们具有相同的频率和恒定的相位差，也不能形成稳定的干涉图样．2．相干光的条件
(1)频率相同；
(2)振动方向相同；
(3)相位差恒定．
同时满足这三个条件的光称为相干光，发出相干光的两个光源称为相干光源．
3．相干光的获得
(1)利用激光．激光是一种人造相干光源，其单色性极好．(2)分光法：设法将同一束光分成两束，因这两束光都来源于同一光源，满足相干条件．如双缝干涉是光源发出的光先经单缝(相当于光源)，再经双缝(相当于相干光源)后叠加产生的．即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．以下两个光源可作为相干光源的是( )
A．两个相同亮度的烛焰
B．两个相同规格的灯泡
C．双丝灯泡
D．出自一个光源的两束光
解析：选D.相干光源必须满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定，只有D选项符合条件．3．对“增透”的理解：两束反射光相互抵消，反射光的能量减少，由于总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强．增透膜是通过“消反”来确保“增透”的．课堂互动讲练 能产生干涉现象的两束光是( )
A．频率相同、振幅相同的两束光
B．频率相同、相位差恒定的两束光
C．两只完全相同的灯泡发出的光
D．同一光源的两个发光部分发出的光【精讲精析】 只有频率相同、相位差恒定、振动方向相同的光波，在它们相遇的空间里能够产生稳定的干涉，观察到稳定的干涉图样，但是，光波并不是一列连续波，它是由一段段不连续的具有有限长度的所谓“波列”组合而成的，并且波动间的间歇也是不规则的．两个独立光源发出的光，即使是“频率相同的单色光(实际上严格的单色光并不存在)，也不能保持有恒定的相差．因此，为了得到相干光波，通常是把同一光源发出的一束光分成两束．杨氏双缝干涉实验中，在光源和双缝间设置一个狭缝，就是让点光源发出的一束光，先经第一个缝产生衍射，使得由双缝得到的两束光成为相干光．光源发光是以原子为发光单位的，由前面的分析可知，我们无法使两只完全相同的灯泡、同一光源的两个发光部分发出频率相同、相差恒定的光．这样的光源不会产生稳定的干涉现象，无法观察到干涉图样．所以应选B.
【答案】 B
【方法总结】 明确两列光波发生干涉的条件，知道不同色光的频率不同，是对此类问题作出正确判断的关键．该识记必须记住．变式训练1 光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若用红色和绿色玻璃板分别挡住双狭缝，则屏上将出现( )
A．黄色的干涉条纹
B．红绿相间的条纹
C．黑白相间条纹
D．无干涉条纹
解析：选D.红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象． 在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是( )
A．单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹
B．单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹
C．单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹
D．单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹【答案】 C
【方法总结】 判断屏上某点条纹的明暗情况，关键看该点到双缝的路程差(光程差)与半波长的比值，若为偶数倍，则该点为亮条纹；若为奇数倍，则该点为暗条纹．熟记双缝干涉实验中屏上某点出现明、暗条纹的条件是正确解决此类问题的关键．变式训练2 如图4－1－4所示，在双缝干涉实验中，若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向上移动，则( )图4－1－4A．不再产生干涉条纹
B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹的位置不变
C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹的位置略上移
D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹的位置略下移
解析：选D.S稍向上移，则SS1的间距稍减小，SS2的间距稍增大，从S发出的光到达S2稍滞后些，则由S发出的光经S1、S2后到达光屏上光程差为零的点必在P点的下方． 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图4－1－5甲所示．将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两块纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示．干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹( )图4－1－5A．变疏 B．变密
C．不变 D．消失
【精讲精析】 抽去一张纸片后，劈形空气薄膜的劈势减缓，相同水平距离上，劈形厚度变化减小，以至于干涉时光程差减小，条纹变宽，数量减少(变疏)，故选项A正确．
【答案】 A
【方法总结】 对于薄膜干涉类问题，关键要能识别发生干涉的薄膜的前后两表面，然后结合题给信息分析求解．变式训练3 如图4－1－6所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用的单色光是用普通光加滤光片产生的．检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光叠加而成的( )图4－1－6A．a的上表面和b的下表面
B．a的上表面和b的上表面
C．a的下表面和b的上表面
D．a的下表面和b的下表面
解析：选C.薄膜干涉是透明介质形成厚度与光波波长相近的膜的两个面的反射光叠加而成的．垫上薄片，a的下表面和b的上表面之间的空气膜发生干涉．课件55张PPT。4.5 光的折射 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练4.5课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.通过实例和实验探究掌握光的折射定律．
2．理解折射率的定义及其与光速的关系．
3．学会用插针法测定介质的折射率．
重点难点：理解折射率的定义，会用光的折射处理问题．课前自主学案一、探究光的折射定律
1．反射和折射：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回第1种介质，这个现象叫做__________，另一部分光会进入第2种介质，这个现象叫做__________．光的反射光的折射图4－5－1注意：在光的反射现象和光的折射现象中，光路都是可逆的．
二、折射率
1．定义：光从真空射入某种介质发生折射时，__________的正弦与__________的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号n来表示．
2．物理意义：对不同的介质来说，_________是不同的，它是一个反映介质的光学性质的物理量，折射率越大，光线从空气射入这种介质时________的角度越大．入射角折射角折射率偏折注意：任何介质的折射率均大于1，空气的折射率近似等于1.插针法3．实验步骤
(1)把白纸铺到木板上，玻璃砖平放到白纸上，用铅笔描出玻璃砖的两条平行边aa′和bb′；之后将玻璃砖移走．
(2)画出法线NN′，在AO与aa′的夹角为45°的地方画出一条入射光线AO.
(3)在入射光线AO上的适当位置插上两枚大头针P1和P2.图4－5－2(4)把玻璃砖放回原位，视线透过玻璃砖观察，在与大头针P1、P2的像成一条直线的玻璃砖另一侧再插上两枚大头针P3和P4.使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像．
(5)移走大头针和玻璃砖，将针孔P3、P4用直线连接起来，并延长，与bb′交于O′，连接OO′，得到折射光线OO′.(6)分别用量角器量出入射角∠NOA和折射角∠N′OO′，从三角表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中．
(7)用上述方法分别求出入射角分别为30°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格．
(8)得出不同入射角时的正弦比值，最后求出在几次实验中所测的平均值，即为玻璃的折射率．核心要点突破一、对折射定律的理解
1．注意光线偏折的方向：如果光线从折射率(n1)小的介质射向折射率(n2)大的介质，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角，并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小)；如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质，折射光线偏离法线，入射角小于折射角，并且随着入射角的增大(减小)折射角也会增大(减小)．三、视深问题
如图4－5－3所示，某水池实际深度为h，垂直于水面往下看，视深度是多少？(设水的折射率为n)设S为水池底的一点光源，在由S发出的光线中选取一条垂直于水面MN的光线，由O点射出；另一条与SO成极小角度，从S射向水面的A点，由A点折射到空气中，因入射角极小，故折射角也极小(之所以如此假设，是因为对能进入眼睛的由光点发出的发散光束来说极小)，那么进入眼中的两条折射光线的反向延长线交于S′点，该点即为我们看到的水池底部发光点S的像点．S′点到水面的距离为h′，即为视深度．图4－5－3由图中可以看出视深度变小了，由几何关系有：分析光的折射时，一般需作出光路图，以便于应用折射定律及光路图中提供的几何关系来解答．在实际应用中，常见的方法是：①三角形边角关系．②近似法，即利用小角度时，θ≈tanθ≈sinθ的近似关系求解．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图4－5－4所示．设玻璃对a、b的折射率分别为na和nb，a、b在玻璃中的传播速度分别为va和vb，则( )
图4－5－4A．na>nb
B．naC．va>vb
D．va解析：选AD.从题图中得知，玻璃对a光的折射率大，a光在玻璃中的传播速度小．四、测玻璃折射率的注意事项
1．实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P2与O点之间，P3与P4之间，P3与O′点之间距离要大一些．
2．入射角应适当大一些，不宜太大，也不宜太小．
3．操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．
4．实验中玻璃砖与白纸的位置不能改变．
5．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上．即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，对一块两面平行的玻璃砖用“插针法”找出入射光线对应的折射光线，现在有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图4－5－5所示的四组插针结果．
(1)从图中看肯定把针插错的同学是：________.
(2)从图中看，测量结果准确度较高的同学是：________.图4－5－5解析：(1)光线经过平行玻璃砖，先偏向法线，后偏离法线，射出后传播方向不变，发生侧移．由此知插错的是乙同学．
(2)入射角较大，同侧大头钉距离越大时，测量误差越小．所以丁图准确度较高．
答案：(1)乙 (2)丁课堂互动讲练【精讲精析】 介质的折射率仅与介质本身及光的颜色有关，与入射角或折射角的大小无直接关系，故A、B均错；介质折射率取决于介质和光的颜色，无光照射时，介质仍为原介质，折射率不会等于零，任何介质的折射率均大于1，故C错；光由一种介质进入另一种介质中时，对于不同颜色的光，入射角相同时，折射角不同，故D正确．【答案】 D
【方法总结】 解题时应把握以下两点：
(1)对于同一色光，介质的折射率由介质本身决定，与其他因素无关．
(2)对于不同的色光，介质的折射率不同．变式训练1 一束光从空气射入某种透明液体，入射角40°，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线与折射光线的夹角是( )
A．小于40° B．在40°与50°之间
C．大于140° D．在100°与140°之间
解析：选D.因为入射角40°，反射角也为40°，根据折射定律折射角小于40°，所以反射光线与折射光线的夹角在100°与140°之间． 一个圆柱形筒，直径12 cm，高16 cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9 cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点，求：
(1)此液体的折射率；
(2)光在此液体中的传播速度．【精讲精析】 题中的“恰能看到”，表明人眼看到的是筒侧最低点发出的光线经界面折射后进入人眼的边界光线．由此可作出符合题意的光路图(如图4－5－6所示)．在作图或分析计算时还可以由光路的可逆性，认为“由人眼发出的光线”折射后恰好到达筒侧最低点．
图4－5－6【方法总结】 审清题意，规范、准确地画出光路图是解决几何光学问题的前提和关键，从规范的光路图上找准入射角和其对应的折射角．培养灵敏的几何意识，找准几何关系是正确解题的关键．必要时可应用光路的可逆性辅助做题．变式训练2 如图4－5－7所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行．此玻璃的折射率为( )
图4－5－7图4－5－8图4－5－9【答案】 23.1 cm
【方法总结】 处理这种光的折射问题的一般思路为：
(1)根据题意画出正确的光路图．
(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系，要注意入射角、折射角均是与法线的夹角．
(3)利用折射定律、折射率等公式列式求解．图4－5－10解析：设入射光线与1/4球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线．因此，图中的角α为入射角．过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B.依题意，答案：60° 某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误，但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa′与bb′不平行，如图4－5－11所示，则( )图4－5－11A．AO与O′B两条直线平行
B．AO与O′B两条直线不平行
C．他测出的折射率偏大
D．他测出的折射率不受影响【答案】 BD
【方法总结】 利用插针法确定光的入射点和出射点，从而确定入射光线和折射光线，此方法适用于平行玻璃砖、棱镜、圆柱形玻璃体等．变式训练4 (2011年哈尔滨高二检测)用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓，如图4－5－12所示．图4－5－12(1)在图中画出所需的光路；
(2)为了测出玻璃棱镜的折射率，需要测量的量是________，________，在图上标出它们；
(3)计算折射率的公式是n＝________.解析：(1)如图，过P1、P2作直线交AB于O，过P3、P4作直线交AC于O′，连接OO′就是光在棱镜中的光路图．课件42张PPT。4.3 光的衍射
?
4.4 光的偏振与立体电影 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练4.3~4.4课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.知道光的衍射现象及产生明显衍射的条件．
2．了解几种不同衍射现象的图样．
3．知道光的偏振现象及偏振是横波特有的性质．
4．理解偏振光与自然光的区别，了解光的偏振的应用．
重点难点：产生明显衍射的条件和对光的偏振现象的理解．课前自主学案一、光的衍射
1．研究光的衍射现象
(1)光在传播过程中遇到障碍物时，绕过障碍物__________传播的现象，叫做光的衍射现象．
(2)光发生明显衍射的条件：障碍物、小孔和狭缝的尺寸可以与光的波长________，或者比光的波长____时，光才能产生明显的衍射现象，即光不再沿直线传播．通常情况下，光的波长很小，而一般障碍物的尺寸大于光的波长，观察不到明显的衍射现象，可以近似认为光是沿直线传播的．偏离直线差不多小(3)光的衍射现象的几个实例
①圆孔衍射
当圆孔比较大时，光沿着直线通过圆孔，在屏上产生圆斑．当圆孔调到很小时，尽管圆斑的亮度有所降低，但是在屏上出现______________的圆环，中央亮圆的亮度大，外面是亮、暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，且亮暗圆环宽度不同，如图4－3－1所示．亮、暗相间图4－3－1②单缝衍射：光通过单缝照射到屏上时，屏上将出现“______________________”的衍射条纹，与双缝干涉的干涉条纹不同的是：干涉条纹均匀分布，而衍射条纹的中央明纹较宽，较亮．如图4－3－2甲所示．有明有暗，明暗相间甲 乙
图4－3－2③泊松亮斑：光照射到不透光的小圆板上时，在圆板阴影中心处出现的___________．如图4－3－2乙所示．
2．衍射光栅
实验表明，如果增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将增加，光学仪器中用的衍射光栅就是据此制成的，它是由许多________的狭缝______地排列起来形成的光学仪器．
3．身边的光衍射现象
(1)蓝光经过刀片的边缘时发生衍射现象，见教材图4－23.衍射亮斑等宽等距(2)雨天的晚上透过眼镜片上的水滴看路灯，水滴的边缘有衍射条纹．
(3)眯缝着眼睛夜观星空，在视网膜上形成衍射斑．
(4)孔雀的羽毛在阳光下色彩斑斓．
二、光的偏振与立体电影
1．感知光的偏振现象及探究偏振片的原理
(1)偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，其光振动方向只沿着振片的____________，这种现象就叫光的偏振，这个方向叫做透振方向，这样的光叫偏振光．特定方向(2)自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向沿一切方向振动的光，而且沿____________振动的光波强度都相同，这样的光叫自然光．各个方向图4－3－32．偏振现象在生产生活中的应用
(1)立体电影
(2)液晶显示屏核心要点突破一、衍射现象与干涉现象的比较特别提醒：(1)光的双缝干涉和单缝衍射都是光波叠加的结果，只是干涉条纹是有限的几束光的叠加，而衍射条纹是极多且复杂的相干光的叠加．在双缝干涉实验中，光在通过其中的三个狭缝时，都发生了衍射而形成了三个线光源．所以，一般现象中既有干涉又有衍射．
(2)单缝衍射时，照射光的波长越长，中央亮纹越宽，所以衍射和干涉都能使白光发生色散现象，且中央为白光、边缘均呈红色．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．用单色光做双缝干涉实验和单缝衍射实验，比较屏上的条纹，正确的是( )
A．双缝干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹
B．单缝衍射条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹
C．双缝干涉条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹
D．单缝衍射条纹是等间距的明暗相间的条纹
解析：选AB.由双缝干涉和单缝衍射条纹特征可知A、B是正确的．二、对光的直线传播与光的衍射的理解
1．对“光是沿直线传播”的理解
光的直线传播是一种近似的规律，具体从以下两个方面去理解：
(1)多数情况下，光照到较大的障碍物或小孔上是按直线传播的规律，在它们的后面留下阴影或光斑．如果障碍物、缝或小孔都小到与照射光的波长差不多(或更小)，光就表现出明显的衍射现象，在它们的后面形成泊松亮斑、明暗相间的条纹或圆环．(2)光是一种波，衍射是它基本的传播方式，但在一般情况下，由于障碍物都比较大(比起光波波长来说)，衍射现象很不明显．光的传播可近似地看作是沿直线传播．所以，光的直线传播只是近似规律．
2．对明显衍射的理解
障碍物或孔的尺寸跟光的波长接近或比光的波长还要小时能产生明显的衍射．对同样的障碍物，波长越长的光，衍射现象越明显；对某种波长的光，障碍物越小，衍射现象越明显．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．如图4－3－4所示，在挡板上开一个大小可以调节的小圆孔P，用点光源S照射小孔，小孔后面放一个光屏M，点光源和小孔的连线垂直于光屏，并与光屏交于其中心．当小孔的直径从1.0 mm逐渐减小到0.1 mm的过程中，在光屏上看到的现象将会是( )
图4－3－4A．光屏上始终有一个圆形亮斑，并且其直径逐渐减小
B．光屏上始终有明暗相间的同心圆环，并且其范围逐渐增大
C．光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑，然后是形成范围逐渐增大而亮度逐渐减弱的明暗相间的同心圆环
D．光屏上先是形成直径逐渐减小的圆形亮斑，然后是形成范围逐渐减小而亮度逐渐增大的明暗相间的同心圆环解析：选C.能观察到明显的衍射现象的障碍物或孔的尺寸应该小于0.5 mm. 本题小孔直径是从1.0 mm逐渐减小到0.1 mm的，所以在开始阶段没有明显的衍射现象，光基本上是沿直线传播的，因此在光屏上应该得到和小圆孔相似的圆形亮斑，当孔的直径减小到0.5 mm以下时，将发生较为明显的衍射现象，所以光屏上出现明暗相间的圆环；随着小孔直径的减小，光的衍射现象越来越明显，衍射图样的范围越来越大，相邻亮纹和相邻暗纹间的距离也逐渐增大，同时由于通过小孔的光能越来越少，所以衍射图样的亮度将变得越来越暗．根据以上分析，本题应选C.三、光的偏振现象
1．偏振片是一种特殊的光学器件，由特定的材料制成．它上面有一个特殊的方向(透振方向)，只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片．
2．几个概念
(1)自然光——沿各个方向均匀分布振动的光．
(2)偏振光——沿着特定方向振动的光．
(3)起偏器——自然光通过后变为偏振光的偏振片．
(4)检偏器——检测投射光是否为偏振光的偏振片．3．偏振原因：光是横波，是电磁波，场强E和磁感应强度B的振动方向均与波传播的方向垂直．所以光有偏振现象．
自然光经过反射或折射后会变成偏振光，如自然光射到两介质分界面时同时发生反射和折射(反射角和折射角和为90°时)，反射光线和折射光线是光振动方向互相垂直的偏振光．
光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，因此常将E的振动称为光振动．在与光传播方向垂直的平面内，光振动的方向可以沿任意的方向，光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光．光振动沿着特定方向的光就是偏振光．四、偏振光的两种产生方式
1．让自然光通过偏振片．
2．自然光射到两种介质的交界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．
特别提醒：平时我们所看到的光，除直接从光源射来的以外都是偏振光．五、偏振光的应用
1．摄影技术中的应用
光的偏振现象有很多应用．如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而可拍出清晰的照片．故人们把偏振滤光片叫做摄像机的“门卫”．2．偏振光在汽车挡风玻璃上的应用
偏振片——汽车司机的福音．在夜间行车时，迎面开来的车灯眩光常常使司机看不清路面，容易发生事故．如果在每辆车灯玻璃上和司机坐席前面的挡风玻璃上安装一块偏振片，并使它们的透振方向跟水平方向成45°角，就可以解决这一问题．从对面车灯射来的偏振光，由于振动方向跟司机座前挡风玻璃偏振片的透振方向垂直，所以不会射进司机眼里，而从自己的车灯射出去的偏振光，由于振动方向跟自己的挡风玻璃上的偏振片的透振方向相同，所以司机仍能看清自己的灯照亮的路面和物体．3．立体电影也是利用了光的偏振原理图4－3－5
4．偏振太阳镜
5．液晶显示屏即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是( )
A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化
B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光
C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰
D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹解析：选D.偏振光具有的性质是光子的振动具有方向性．当两个偏振片的偏振方向夹角增大时，透射光的强度减弱；一束自然光入射到两种介质的表面时，一定有反射光线．如果折射光线与反射光线垂直，反射光为偏振光．在日落时分，由于反射光太强，偏振光强，加偏振片可以将反射的偏振光过滤，使图像清晰．通过手指间缝隙观察日光灯，看到彩色条纹是光的衍射现象，而不是偏振现象，所以D错误．课堂互动讲练 在单缝衍射实验中，下列说法正确的是
( )
A．将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄
B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽【精讲精析】 当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽．故B错误，A、C、D正确．
【答案】 ACD
【方法总结】 光遇小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有明显与不明显之分，无发生与不发生之别．变式训练1 抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图4－3－6所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则( )
图4－3－6①这是利用光的干涉现象
②这是利用光的衍射现象
③如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了
④如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
解析：选B.上述现象符合光的衍射产生的条件，故②正确；由衍射产生的条件可知：丝越细衍射现象越明显，故④也正确． 关于单缝衍射和双缝干涉，以下说法正确的是( )
A．单缝衍射和双缝干涉的图样完全相同
B．单缝衍射中央亮条纹的宽度和亮度都比双缝干涉大
C．产生衍射条纹的本质是光波的相干叠加
D．衍射条纹有单色和彩色两种，干涉条纹只能是单色的【自主解答】 单缝衍射的图样是，中央条纹宽且亮，光强度主要集中在中央条纹，往两侧光强度很快减弱；双缝干涉图样中，中央亮条纹的宽度和两侧的亮条纹宽度相同，光强度相差不多，故选项A错误，选项B正确；将单缝看成是由许多点光源组成，这些点光源都是相干光源，它们发出的光相叠加就形成了衍射条纹，因此产生衍射条纹的本质是光波的叠加，选项C正确；用单色光照射单缝或双缝，就产生明暗相间的衍射条纹和干涉条纹；用白光照射时，它们都会出现彩色条纹，因此选项D是错误的．【答案】 BC
【方法总结】 干涉和衍射现象从本质上看是有联系的，但从产生条件和图样上看二者有显著的不同，在实际问题中要注意区分它们．变式训练2 关于光的干涉、衍射及其应用，下列说法中正确的是( )
A．在光的干涉和衍射现象中，都出现明暗相间的单色条纹或彩色条纹，因此干涉现象和衍射现象是相同的
B．水面上的油层在阳光的照射下出现彩色条纹是干涉现象，泊松亮斑是衍射现象
C．增透膜增加透射光，减小反射光是利用了光的干涉
D．激光防伪商标，看起来是彩色的，这是光的干涉现象解析：选BCD.光的干涉和衍射虽然有很多共性，但属于不同的光现象，A项错误；油膜的彩色条纹是薄膜干涉产生的，泊松亮斑是很小的圆斑，是光衍射产生的，B项正确；增透膜的作用是增加透射光的强度，减小反射光的损失，厚度应等于光波在膜中波长的1/4，其原理利用了光的干涉，C项正确；激光防伪商标的彩色条纹是薄膜干涉引起的，D项正确． 如图4－3－7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( )
图4－3－7A．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【精讲精析】 自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只有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；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，则P点无光亮，将B转过180°后，P处仍无光亮，即C错；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，亦即D对．
【答案】 BD【方法总结】 自然光通过偏振片后，变为偏振光．前面的偏振片称为起偏器，后面的偏振片称为检偏器，转动后偏振片，屏上光的强度有变化，说明两偏振片之间的光为偏振光．变式训练3 在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏，以下说法正确的是( )
A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变
B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱
C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变
D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱解析：选BD.P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转化为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向一致，所以当Q与P的透振方向平行时，光通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时，光通过Q的光强最小，即无论旋转Q或P，屏上的光强都是时强时弱的，所以选项B、D正确．课件49张PPT。4.6 全反射与光导纤维
?
4.7 激 光 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练4.6~4.7课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念．
2．能判定是否发生全反射，并能分析解决有关问题．
3．了解全反射棱镜和光导纤维．
4．认识激光和自然光的区别．
5．了解激光的特点和应用．
重点难点：全反射、临界角的概念和全反射的条件是重点，应用全反射分析解题是难点．课前自主学案一、研究光的全反射现象
1．光疏介质和光密介质的概念
两种不同的介质，折射率较小的介质叫做_______介质，折射率较大的介质叫做_____介质．
2．全反射现象
(1)全反射及临界角的概念
①全反射：光从______介质射入______介质时，当入射角增大到超过某一角度时，折射光线完全消失，全部光线都被反射回光密介质的现象．光疏光密光密光疏②临界角：刚好发生全反射(即________等于90°)时的_________．用字母C表示．
(2)全反射的条件
①光从______介质射入_______介质．
②入射角____________临界角．
(3)临界角与折射率的关系折射角入射角光密光疏大于等于小容易越大越小容易二、全反射现象的应用
1．解释全反射现象
(1)水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是由于光射到气泡上发生了_________．
(2)在沙漠里，接近地面的热空气的折射率比上层空气的折射率_______，从远处物体射向地面的光线的入射角_______________时发生_______，人们就会看到远处物体的倒影．全反射小大于临界角全反射2．全反射棱镜
(1)形状：截面为___________三角形的棱镜．
(2)光学特性
①当光垂直于截面的直角边射入棱镜时，光在截面的斜边上发生________，光射出棱镜时，传播方向改变了________.
②当光垂直于截面的斜边射入棱镜时，在两个直角边上各发生一次________，使光的传播方向改变了__________.
③全反射棱镜的反射性能比镀银的平面镜________．等腰直角全反射90°全反射180°更好三、光纤及其应用
1．光纤的构造
光导纤维(简称光纤)是非常细的特制玻璃丝，直径从几微米到几十微米之间，由内芯和外层透明介质两层组成．内芯的折射率比外套的_____，光传播时在内芯与外套的界面上发生_________．
2．光纤的原理：利用了_________原理．
3．光纤在医学上的应用
医学上把光纤束制成内窥镜，检查人体胃、肠、气管等器官的内部．利用光纤，还可以把激光导入人体内做肿瘤切除手术．大全反射全反射4．光纤通信
光纤通信先将_______信号转换为_____信号，利用光纤把_____信号输出；到接收端再将光信号还原为声音信号．光纤通信的主要优点：______大、能量损耗小、_____________强，保密性好等．
四、激光
1．激光的特性
(1)单色性好(相干性好)．所谓单色性好就是______单一．激光是颜色最纯的单色光．
(2)方向性好，或者说_________好，只向一定的方向发光．声音光光容量抗干扰能力频率平行度(3)亮度高
可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，一支仅为1 mW的氦—氖激光器的亮度要比地球上看到的太阳光亮约一百倍，而一台功率较大的红宝石巨脉冲激光器的亮度比太阳光要亮上百万倍，可以说，激光是现代最亮的光源．
2．激光的应用
(1)光纤通信(2)激光测距
(3)激光写、读
由于激光的平行度好，激光可以会聚到一个很小的点上，利用激光可以在光盘上刻录密度很高的信息，也可以利用激光从VCD机、CD唱机或计算机的光盘上读出记录的信息，经过处理后还原成声音或图像．
(4)可用激光束来切割、焊接以及在很硬的材料上打孔，医学上可以用激光做“________”切开皮肤、切除肿瘤．光刀(5)激光加工
将激光器发出的激光经光学系统聚焦后，在待加工的工件上形成密度很高、能量很大、直径很小的光斑，使受照部位迅速熔化或汽化，以完成规定的加工，包括切割、焊接、打孔、划片、整形、热处理和表面处理等．
3．全息照相
(1)普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，全息照相技术还可以记录光波的_______信息．
(2)全息照相的拍摄利用了光的__________，这要求参考光和物光具有很高的相干性，激光符合这个要求．相位干涉原理核心要点突破一、对全反射的理解
1．光疏介质和光密介质
(1)光疏介质与光密介质的相对性：两种介质在不同的比较中结果可能不同，如水、水晶和金刚石．水晶对水来说是光密介质，但对金刚石来说是光疏介质．2．全反射现象中的能量分配
入射光、反射光、折射光的方向变化及能量分配关系：(1)折射角随着入射角的增大而增大；(2)折射角增大的同时，折射光线的强度减弱，即折射光线的能量减小，亮度减弱，而反射光线的强度增强，能量增大，亮度增加；(3)当入射角增大到某一角度(即临界角)时，折射光线能量减弱到零
(即折射角为90°)，入射光的能量全部反射回来，这就是全反射现象．图4－6－1二、全反射的应用
1．光导纤维
(1)作用：传递声音、图像及各种数字信号．
(2)原理：光的全反射．
(3)构造特点：双层，外层材料的折射率比里层材料的折射率小．
(4)优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强．
(5)实际应用：光纤通信、医用胃镜等．2．全反射棱镜：横截面成等腰直角三角形的三棱镜．在玻璃内部，光射向玻璃与空气界面时，入射角大于临界角，发生全反射．与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达100%，由于反射面不涂敷任何反光物质，所以反射失真小．选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90°或180°，如图4－6－2甲、乙所示．图4－6－2即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图4－6－3所示．方框内有两个折射率n＝1.5的玻璃全反射棱镜．下面给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生该效果的是( )
图4－6－3图4－6－4解析：选B.四个选项产生光路效果如图所示：
由图可知B项正确．四、应用全反射解释自然现象
1．对“海市蜃楼”的解释
由于空中大气的折射和全反射，会在空中出现“海市蜃楼”．在海面平静的日子，站在海滨，有时可以看到远处的空中出现了高楼耸立、街道棋布、山峦重叠等景象．这种景象的出现是有原因的．当大气层比较平静时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小，海面上空的空气温度比空中低，空气的折射率下层比上层大．我们可以粗略地把空中的大气分成许多水平的空气层，如图4－6－5所示，下层的折射率较大．图4－6－5远处的景物发出的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较低的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大到临界角时，就会发生全反射现象．光线就会从高空的空气层中通过空气的折射逐渐返回折射率较高的下一层．在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像．这就是海市蜃楼的景象．如图4－6－6所示．
图4－6－62．对沙漠上、柏油路上的蜃景的解释
在沙漠里也会看到蜃景，太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小．从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射．人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒景(图4－6－7)，仿佛是从水面反射出来的一样．沙漠里的行人常被这种景象所迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望而不可及．沙漠里的蜃景
图4－6－7在炎热夏天的柏油马路上，有时也能看到上述现象．贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样，比上层空气的折射率小．从远处物体射向路面的光线，也可能发生全反射，从远处看去，路面显得格外明亮光滑，就像用水淋过一样．
3．水或玻璃中的气泡为何特别明亮
由图4－6－8可知，也是光线在气泡的表面发生全反射的结果．图4－6－8课堂互动讲练 已知介质对某单色光的临界角为θ，则
( )
A．该介质对此单色光的折射率等于1/sinθ
B．此单色光在该介质中的传播速度等于光在真空中传播速度的sinθ倍
C．此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的sinθ倍
D．此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sinθ倍【答案】 ABD变式训练1 有三种均匀透明介质A、B、C，已知介质A对介质B来说是光疏介质，介质B对介质C来说是光密介质，介质C对介质A来说是光疏介质，同一束单色光在三种介质中的传播速度分别为vA、vB、vC.三种介质对同一单色光的折射率分别为nA、nB、nC，同一束光由三种介质射入真空时的临界角分别为CA、CB、CC，
(1)比较nA、nB、nC的大小关系；
(2)比较vA、vB、vC的大小关系；
(3)比较CA、CB、CC的大小关系．答案：(1)nCvA>vB
(3)CC>CA>CB图4－6－9【自主解答】 如图4－6－10所示，过 O点作与MN成45°角的半径，沿该半径方向入射的光线AO，刚好与圆柱面垂直，不发生折射，沿直线射到O点，它与过O点的法线夹角刚好等于临界角45°，故AO光线是刚好能发生全反射的临界光线．
图4－6－10【方法总结】 从上题中看到解决全反射问题的关键：(1)准确熟练地作好光路图；(2)抓住特殊光线的分析，如图中的光线A、C.求光线照射的范围时，关键是如何找出边界光线．如果发生全反射，刚能发生全反射时的临界光线就是一个边界光线，而另一光线要通过分析找出．变式训练2 (2010年高考山东卷)如图4－6－11所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出．
图4－6－11(1)求该玻璃棒的折射率．
(2)若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时________(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射．解析：如图所示，单色光照射到EF弧面上时刚好发生全反射，由全反射的条件得C＝45°①
下列说法正确的是( )
A．激光可用于测距
B．激光能量十分集中，只可用于加工金属材料
C．外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染
D．激光可用于全息照相，有独特的特点【精讲精析】 激光平行度好，即使在传播了很远的距离之后，它仍保持一定的强度，此特点可用于激光测距，A正确；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金属加工，激光医疗，激光美容，激光武器等，B错误；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它记录了光的相位信息，所以看起来跟真的一样，立体感较强，D正确；由于激光亮度高、能量大，在动手术的同时，也能杀灭细菌，所以C正确．【答案】 ACD
【方法总结】 激光的主要特点有三个：(1)平行性好；(2)相干性好(单色性好)；(3)亮度高．解题时要从题目提供的信息识别与激光的哪个特点对应，然后再进行判断．变式训练3 在演示双缝干涉的实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的什么特性( )
A．亮度高
B．平行性好
C．单色性好
D．波动性好
解析：选C.频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性好，频率单一，通过双缝时能够得到两束相干光．课件27张PPT。2．6 多普勒效应 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练2．6课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.知道波源频率与观察者接收频率的区别．
2．知道什么是多普勒效应，知道它是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象．
3．了解多普勒效应的一些应用．
重点难点：理解多普勒效应．课前自主学案一、感受多普勒效应
1．音调与响度
(1)音调由________决定，频率高则音调高，频率低则音调低．
(2)响度由________决定，振幅大则响度大，振幅小则响度小．
2．多普勒效应
(1)定义：多普勒效应指由于波源与观察者之间有相对运动，使观察者感到_________变化的现象．频率振幅频率(2)现象分析
波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观察者感觉到的频率_________波源振动的频率．
波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察者感觉到的频率大于波源的频率，即感觉到的频率_____；波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的频率_____．等于增加变小二、身边的多普勒效应
1．工业生产：根据多普勒效应制成的流量计，可以测定各种封闭管道中流体或悬浮物液体的流速．
2．医疗：医学中根据多普勒效应制成的胎心控制器、血流测定仪，可以探测人体内脏器官因为病变而引起的异常状况．3．交通：利用激光的多普勒效应可以精确测定各种运动物体的速度，如学校附近，可在公路上安装多普勒测速仪便可监视过往车辆的行驶速度是否符合要求．
4．测天体运动：天文学中根据多普勒效应可以计算出此天体相对地球的运动速度，人造卫星的运动速度等．
5．军事：以炮弹飞行的尖叫声判断炮弹的飞行方向．核心要点突破一、对多普勒效应的解释
为简单起见，我们只讨论波源和观察者在二者的连线上运动的情形．
1．波源与观察者相对于介质均为静止的情况
观察者所接收到的频率与波源的振动频率相同．
2．波源静止而观察者运动的情况
若观察者朝波源运动，由于观察者迎着波传来的方向运动，使得观察者在单位时间内接收到的完全波的个数大于波源发出的完全波的个数，3．观察者静止而波源运动的情况
图2－6－1
当波源S向观察者O运动时，波源在前进过程中，不断地发射出波，而已经发射出的波仍以波速v前进，而后继波的波源地点(球面的中心)向前移了，所以波源前面的波面被挤紧，因此波面间隔减小了；波源后面的波面稀疏了，因此，波面间隔增大了，如图2－6－1所示．
波在介质中的传播速度并没有改变，观察者在波源右方时，即波源接近观察者时，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．关于多普勒效应，下列说法正确的是( )
A．多普勒效应是由波的干涉引起的
B．多普勒效应说明波源的频率发生改变
C．只有声波才可以产生多普勒效应
D．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的解析：选D.多普勒效应是由于观察者与波源之间有相对运动而产生的，靠近时频率变大，远离时频率变小，一切机械波都能产生多普勒效应，故A、B、C错误，D项正确．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．某人骑自行车在公路上行走，一辆警车一边发出警报声一边飞速地从对面迎面驶来，又飞速地驶去，在这一过程中，他听到的警报声的变化将是( )
A．音调先高后低 B．音调先低后高
C．音调没有明显变化 D．频率先高后低
解析：选AD.自行车与警车相互靠近又相互远离的过程中，骑自行车的人在单位时间内接收到的声波数目先增加后减小，感觉到频率f先变高后变低，由于音调由频率决定，故也是先变高后变低．课堂互动讲练 下列说法中正确的是( )
A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了
B．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化
C．多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的
D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的【精讲精析】 当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应，选项C正确；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变，故选项A错误，选项B正确；此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的，选项D正确．
【答案】 BCD【方法总结】 本题易误选A.多普勒效应是观察者与波源发生相对运动而使观察者感受到的波的频率发生变化的现象．往往误认为是波源的频率变化了．变式训练1 关于多普勒效应的认识，下列说法中正确的是( )
①产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化 ②产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动 ③甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车所发出的笛声频率低于他听到的乙车所发出的笛声频率 ④多普勒效应是德国科学家发现的
A．①③ B．②④
C．②③④ D．②解析：选D.由多普勒效应的定义知①错，②正确；甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车所发出的笛声频率应高于他听到的乙车所发出的笛声频率，则③错；多普勒效应是奥地利物理学家多普勒发现的，④错误．综上所述，D正确． 公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查．在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，结果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低．(1)此现象属于________．
A．波的衍射 B．波的干涉
C．多普勒效应 D．波的反射
(2)若该路段限速为100 km/h，则轿车是否超速？
(3)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？【自主解答】 (1)巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，此现象为多普勒效应．
(2)因警车接收到的频率低，由多普勒效应知警车与轿车在相互远离，而警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比警车车速大，故该车超速．
(3)若该车以20 m/s的速度行进时，此时警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应偏高．
【答案】 见自主解答【方法总结】 多普勒效应中判定波源与观察者之间距离如何变化只需比较波源频率f波源；与观察者接收到的频率f接收间的大小关系，即：当f波源>f接收时二者距离在增大；当f波源A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度
B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理
C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况
D．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声可以判断飞行炮弹是接近还是远去解析：选ABD.凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远星体相对地球远离的速度．故A选项正确．被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其频率发生变化，由多普勒效应的计算公式可以求出运动物体的速度，故B选项正确．对于C选项，铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动作出判断的，故不正确．炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关，故D选项正确．课件43张PPT。5.3 奇特的相对论效应
?
5.4 走近广义相对论
?
5.5 无穷的宇宙 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练5.3~5.4~5.5课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.了解运动时钟延缓．
2．了解长度效应收缩．
3．了解爱因斯坦质量公式和质能方程．
4．了解广义相对论的两个基本原理．
5．了解宇宙的起源及演化．
重点难点：相对论效应及质能方程．课前自主学案一、奇特的相对论效应
1．运动时钟延缓
在一个相对于我们做____________的参考系中发生的物理过程，在我们看来，它所经历的时间比在这个惯性系中____________到的时间______．高速运动直接观察长2．运动长度收缩
爱因斯坦认为，长度的测量跟________的选择有关，如果某一惯性系相对于静止惯性系以速度v运动，在运动惯性系中测得的长度为L′，在静止惯性系中测得的长度为L，那么L总要比L′短一些，这种效应叫做运动__________或_________，这个效应显示了空间的_________．参考系长度收缩尺缩效应相对性增加能量爱因斯坦于1905年给出关系式__________，通常叫爱因斯坦的____________，在一个物理过程中，物体的质量发生了变化，其能量也相应发生变化，即满足关系式__________.
二、走近广义相对论
1．广义相对论的两个基本原理
(1)在任何参考系中(包括惯性参考系)，物理______和________都是相同的，这一原理叫做_________________．
(2)一个均匀引力场与一个做加速运动的________等价．这一原理叫做_____________．E＝mc2质能关系ΔE＝Δmc2过程规律广义相对性原理参考系等效原理2．广义相对论的预言和证实
(1)时空弯曲
广义相对论认为_______不是直的，而是______或扭曲的，如果质量越大，时空弯曲的程度也就________．
(2)光线弯曲
按照爱因斯坦的广义相对论，在引力场存在的情况下，光线是沿_______的途径传播的，光线在引力场中弯曲的一个推论是_________效应．时空弯曲越大弯曲引力透镜(3)引力红移
根据爱因斯坦广义相对论，在强引力场中，时钟要走得______．因此光在引力场中传播时，它的频率或波长会发生变化，计算表明，氢原子发射的光从太阳传播到地球时，频率要比地球上氢原子发射的光的频率低，这就是______________．
三、无穷的宇宙
1．宇宙的起源慢引力红移效应目前最有影响的是_______________，它是由俄裔美国物理学家伽莫夫在1948年首先提出的．该理论认为，我们观察到的宇宙，产生于最初的一次大爆炸．那时宇宙的温度极高、密度极大、体积极小，伽莫夫根据大爆炸理论预言，作为爆炸的后果，宇宙空间应该存在当时产生的微波辐射.20世纪60年代美国科学家威尔逊和彭齐亚斯在一次实验中意外接收到一种来自空间的一种微波噪声．为此他们获得了1978年的诺贝尔物理学奖．大爆炸学说2．宇宙的演化
1929年，美国天文学家哈勃用望远镜对远距离星云进行观测时，发现那些存在“红移”现象的恒星正在离我们远去，也说明星系系统处于一种_______状态．在宇宙演化过程中，______是恒星演化的结果．膨胀黑洞核心要点突破1．观察运动的物体其长度要收缩，收缩只出现在运动方向．固有长度值最大．如图5－3－1所示．
图5－3－1即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．1905年，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的质能方程，下列涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是( )
A．若物体能量增大，则它的质量增大
B．若物体能量增大，则它的质量减小
C．若核反应过程质量减小，则需吸收能量
D．若核反应过程质量增大，则会放出能量解析：选A.由E＝mc2可知，若E增大，则m增大；若E减小，则m减小．A正确，B错误．若m减小，则E减小；若m增大，则E增大．C、D均错误．四、绝对时空观与相对时空观的比较
1．对时间的认识
(1)绝对时空观认为：①时间不会随参考系不同而变化，也就是说时间是绝对的；②“同时性”是绝对的，两个同时发生的事件，不论在静止参考系中的观测者还是匀速直线运动参考系中的观测者，他们测得这两个事件发生的时刻都是相同的；③某事件经历的时间不会因参考系不同而不同．(2)相对论时空观认为：①时间是相对的，与参考系有关，不能脱离物体的运动来理解时间；②“同时”是相对的，对于一个参考系来说同时发生的两件事，对于另一个参考系来说不一定同时发生；③时间不再均匀流逝，它与物体的运动状态有关，某物理过程经历的时间与参考系的选择有关，该物理过程的发生地相对观测者的速度越大，观测者测得的时间越长．
2．对空间的认识
(1)绝对时空观认为：空间是绝对的，物体占据的空间大小是绝对的，存在与参考系无关的绝对空间．(2)相对时空观认为：空间两点间的距离与观测者的运动状态有关，空间不是绝对的，它与物体的运动状态有关．
五、对广义相对论的进一步了解
1．狭义相对论无法解决的问题
(1)万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架．
(2)惯性参考系在狭义相对论中具有特殊的地位．
2．广义相对论的基本原理(1)广义相对性原理：爱因斯坦把狭义相对性原理从匀速和静止参考系推广到做加速运动的参考系，认为所有的参考系都是平权的，不论它们是惯性系还是非惯性系，对于描述物理现象来说都是平等的．
(2)等效原理：在物理学上，一个均匀的引力场等效于一个做匀加速运动的参考系．
3．广义相对论的时空结构加速参考系中出现的惯性力等效于引力，引力的出现对时空的影响，也就等效于加速参考系中的时空结构，通过对转动大圆盘的研究，得出如下结论：(1)引力场中，时钟变慢，引力场越强，时钟变慢越甚，这就是引力的存在对时间的影响．(2)引力的存在会使空间变形，在引力方向上，空间间隔不变，在与引力垂直的方向上，空间间隔变短(直尺变短)，发生了弯曲；引力越强的地方，这种效应越明显．引力场是由质量不为零的物质产生的，引力使时空发生变化，也就是物质的存在使时间的流逝和空间的大小发生变化，广义相对论的时空结构认为时间和空间不仅与参考系有关，还与物质的运动和分布有关，在密度越大，质量越大处时空弯曲越严重．
4．广义相对论的实验检验
(1)水星近日点的进动；
(2)光线在引力场中的弯曲；
(3)引力红移．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．用相对论的观点判断，下列说法不正确的是
( )
A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变
B．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船中的时间会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些
D．当物体运动的速度v?c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计课堂互动讲练 一个钟在静止参考系中的摆动周期是3.0 s，当一个观测者相对摆钟以0.99c 的速度运动时，观测者测得的周期是多少？摆钟是变快了还是变慢了？【答案】 21.3 s 运动的观测者观测到的摆钟变慢了
【方法总结】 (1)熟记狭义相对论的几个结论是解答此类问题的关键．
(2)应用相对论的关键是理解“相对性”的几个方面，如时间相对性和空间相对性．变式训练1 以8 km/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过了1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”花了多少时间．＝60×1.000000001 s＝60.000000006 s.
答案：60.000000006 s 在2010年，有一太空船以0.8c 的速度飞越“月球太空站”．一科学家在月球上量得运动中的太空船长度为200 m，此太空船最后在月球上登陆，此科学家再度测量静止的太空船的长度，他测量的结果如何？【答案】 333 m答案：见解析 设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．变式训练3 一个运动物体的总能量为E，E中是否考虑了物体的动能？答案：总能量已经包含了物体的动能 下列说法中，正确的是( )
A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星
B．强引力作用可使光谱线向红端偏移
C．引力场越强的位置，时间进程越慢
D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的【精讲精析】 由广义相对论可知：物质的引力使光线弯曲，因此选项A、D是正确的．在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B、C正确．
【答案】 ABCD变式训练4 下列说法正确的是( )
A．哈勃发现的“红移”现象说明远处的星系正急速地远离我们而去
B．哈勃发现的“红移”现象说明地球是宇宙的中心
C．“新星”和“超新星”是刚刚产生的恒星
D．“超新星”和“新星”的产生说明恒星正在不断灭亡解析：选AD.哈勃发现的“红移”现象说明远处的星系在远离我们，但不能说明我们就处于宇宙的中心，只能说明我们与远处的星系存在相对运动．故A对B错．“新星”和“超新星”是恒星消亡时的一种现象，故C错D对．课件55张PPT。3．3 无线电通信?
3．4 电磁波家族 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练3.4课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.了解无线电波的发射过程和振荡器、调制器的作用．
2．了解不同波长的电磁波的传播方式．
3．了解调谐、检波及无线电波的接收的基本原理．
4．了解我们生活中的无线电通信．
5．知道电磁波谱以及各组成部分，并且掌握不同电磁波的产生机理．
6．知道红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的主要作用．
重点难点：无线电波的发射和接收．课前自主学案一、无线电波的发射
发射电磁波是为了传递信号，将需要传递的信号加载在电磁波上，使电磁波随信号而改变叫做________，通常有两种方式，一种是使高频振荡的振幅随信号而改变叫做________，另一种是使高频振荡的频率随信号而改变叫做_________．
1．振荡器的作用：产生______________信号．
2．调制器的作用：把低频信号加载到高频信号上去．调制调幅调频等幅高频二、电磁波的传播
无线电波通常有三种传播途径：地波、_______和___________．
1．地波：是沿________的表面空间传播的无线电波．在无线电技术中，通过采用地波的形式传播长波、中波和中短波．
2．天波：是靠大气层中____________的反射传播的无线电波．短波最适合采用天波的形式传播．天波空间波地球电离层之间3．空间波：是像光束那样沿_______传播的无线电波，这种传播方式适用于超短波和微波通信，此外卫星中继通信，卫星电视转播等也主要是利用空间波作为传输途径．
三、电磁波的接收
1．电谐振现像：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，电磁波会使电路中产生最强的电流．与机械振动中的_________现像类似．直线共振2．调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率电磁波，需要____________某一种特定的频率接收的过程．
3．调谐电路：能够进行调谐的接收电路．
4．检波：从高频载波中把音频信号“检”出来的过程，是调制的逆过程，也叫解调．挑选出四、无线电波在我们生活中
微波通信、________通信和_______通信为人类交流信息发挥着巨大的作用．随着__________和_______的发明，又实现了光纤通信．其特点是__________________、____________________．
因特网就是利用___________来交互信息．卫星光纤激光器光纤能量损耗小抗干扰能力强光纤五、电磁波谱
将各种电磁波按_______或频率的大小顺序排列起来，就构成了电磁波谱，通常人们按________将电磁波谱划分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线六个波段．
六、电磁波家族成员的特性
1．可见光：进入人眼能引起_______的电磁波叫做可见光．若没有可见光，地球上的生物就难以生存，世界就不会丰富多彩．波长用途视觉2．红外线：波长比可见光中的红光的波长长，不能引起人的视觉，是不可见光；所有物体都在不停地辐射红外线，且温度越高，辐射的红外线越____，波长越____；红外线的主要作用是________．
3．紫外线：波长比可见光中的紫光波长还短，不能引起人的视觉；主要作用：_____________．强短热效应杀菌消毒4．X射线(伦琴射线)：波长比紫外线的波长还______，高速电子流射到任何固体上都能产生X射线；作用是用于检查人体内部器官，金属探伤．
5．γ射线：是比X射线波长更短的电磁波，它的穿透能力强，能穿过几厘米厚的铝板或3 m厚的混凝土．短核心要点突破一、有效向外发射电磁波振荡电路必须具有的特点
1．要有足够高的频率：发射电磁波的功率与振荡频率的四次方成正比．如果是低频信号，要用高频信号运载才能更有效地发射出去．2．采用开放电路：使振荡电路的电磁场必须尽可能地分散到大的空间．天线和地线也可组成开放电路如图3－3－1所示．由闭合电路变成开放电路
图3－3－1二、电磁波的发射与调制
在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制．调制的装置见图3－3－2所示．图3－3－21．调幅：使高频振荡的振幅随信号而改变叫调幅．调幅的作用见图3－3－3.(甲：声音信号的波形．乙：高频等幅振荡电流的波形．丙：经过调幅的高频振荡电流的波形．)图3－3－32．调频：使高频振荡的频率随信号而改变叫调频．调频的作用见图3－3－4所示．(甲：声音信号的波形．乙：高频等幅振荡信号的波形．丙：经过调频的高频振荡电流的波形．)图3－3－43．电磁波的发射方框图(如图3－3－5所示)图3－3－5即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．下列对无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是( )
A．经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强
B．经过调制后的电磁波在空间传播得更快
C．经过调制后的电磁波在空间传播波长才能不变
D．经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的讯号传递过去解析：选A.调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡上去，频率越高，传播信息能力越强，A对；电磁波在空气中以接近光速传播，B错；由v＝λf，知波长与波速和传播频率有关，C错．三、无线电波的接收
1．电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振．
2．调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫调谐．能够调谐的接收电路叫调谐电路．调谐的方法一般是改变电路的L或C.3．检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的波，叫检波．检波是调谐的逆过程，也叫解调．检波电路及作用见图3－3－6.(甲：检波前的高频调幅电流、乙：检波后的单向脉动电流、丙：流过耳机的音频电流)．检波电路 检波作用
图3－3－6即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．图3－3－7甲为一个调谐接收电路，(a)、(b)、(c)为电路中的电流随时间变化的图像，则( )
A．i1是L1中的电流图像
B．i1是L2中的电流图像
C．i2是L2中的电流图像
D．i3是流过耳机的电流图像图3－3－7解析：选ACD.L2中由于电磁感应，产生的感应电动势的图像是同(a)图相似的，但是由于L2和D串联，所以当L2的电压与D反向时，电路不通，因此这时L2没有电流，所以L2中的电流应选(b)图．故应选A、C、D.四、电磁波的传播特性
无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波，它们的波长在几毫米到几十千米之间．无线电波在沿地球表面、大气层中传播时，由于不同波长的电磁波衍射和波被吸收的情况各不相同，不同波长的电磁波在传播方式上也各不相同．无线电波主要的传播方式有：地波传播、天波传播和直线传播三种．1．地波传播：沿地球表面空间传播的无线电波．图3－3－8如图3－3－8所示，由于地面上有高低不平的山坡和房屋等障碍物，只有能绕过这些障碍物的无线电波，才能被各处的接收机所接收到，根据波的衍射特性，当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，就可以绕到障碍物的后面．地面上的障碍物一般都不是很大，长波能很好地绕过它们，中波和中短波也能较好地绕过．短波和微波由于波长短，绕过障碍物的本领很差．
这种传播方式对长波、中波和中短波比较适宜，对短波和微波而言，被吸收损耗的能量较多，并且它们的衍射本领较差，故不适宜．2．天波传播：依靠大气层中的电离层的反射来传播的无线电波叫做天波．
我们知道，地球被厚厚的大气包围着．地表50千米到几百千米范围内的大气，由于太阳光的照射使大气中的一部分气体分子发生电离，这层大气就叫做电离层．
电离层对于不同波长的电磁波表示出不同的特性：对于波长短于10 m的微波，电离层能让它穿过，飞向宇宙；对于长波，电离层基本把它吸收；对于中波、中短波、短波、波长越短，电离层对它吸收得越少而反射得越多，因此短波最适宜以天波的形式传播．3．直线传播：微波又叫超短波，它既不能以地波的形式传播(易被吸收)，又不能依靠电离层的反射以天波的形式传播(能穿透)，微波只能像光那样，沿直线传播．这种沿直线传播的电磁波叫空间波或视波．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．关于电磁波的传播，下列叙述正确的是( )
A．电磁波频率越高，越易沿地面传播
B．电磁波频率越高，越易沿直线传播
C．电磁波在各种介质中传播波长恒定
D．只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微波，就可把信号传播到全世界解析：选BD.电磁波频率越高，波长就越短，绕过地面障碍物的本领就越差，且地波在传播过程中的能量损失随频率的增高而增大，A错；随着电磁波频率的增大，粒子性越来越明显，其传播形式跟光相似，沿直线传播，B正确；电磁波在各种介质中传播时，频率不变，但传播速度不等，波长不同，C错；由于同步通讯卫星相对于地面静止在赤道上空36000 km高的地方用它来作微波中继站，只要有三颗这样的卫星，就可以把微波信号传播到全世界，D正确．五、电磁波谱
无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线合起来，构成了范围非常广阔的电磁波谱．可见光只是其中很窄的一个波段．由于它们都是本质上相同的电磁波，所以它们的行为都服从共同的规律，但另一方面，由于它们的频率不同而又表现出不同的特性．例如，波长较长的无线电波，很容易表现出干涉、衍射现像，但对波长越来越短的可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线，要观察到它们的干涉、衍射现像就越来越困难了．六、电磁波家族成员的特性
1．无线电波
波长大于1 mm频率小于300 GHz的电磁波是无线电波．无线电波可用于通信和广播，许多自然过程也辐射无线电波．天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究．2．红外线
可见光谱的红光外侧是红外线，红外线的波长比红光的波长还长，不是可见光，不能引起人的视觉．对红外线强调以下几点：
(1)英国物理学家赫谢尔于1800年首先发现了红外线．
(2)产生：一切物体(不管大小、也无论是否有生命)，凡是由分子、原子等微粒构成的物体都在不停地辐射红外线．物体温度越高，辐射红外线的本领越强．红外辐射是热传递的方式之一．(3)作用
①红外线遥感：勘测地热、寻找水源、人体检查等．
②红外线遥控：家用电器配套的遥控器发出红外线脉冲信号，受控机器就会按指令改变工作状态．
③加热物体：红外线很容易使物体的温度升高，如市场上的“远红外烤箱”．这是因为：红外线的显著作用就是热作用，其原因是红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的固有频率，因此更容易引起分子的共振，所以红外线的电磁场的能量更容易转变为物体的内能．3．可见光
(1)波长在700 nm到400 nm之间，进入人眼能引起视觉的电磁波叫可见光．
(2)不同颜色的可见光波长见下表.(3)波长较短的光比波长较长的光更容易被散射，因此天空看起来是蓝色的，大气对波长较短的光吸收也比较强，所以傍晚的阳光比较红．
(4)可见光是由原子或分子内电子的跃迁产生的．4．紫外线
可见光光谱中的紫光外侧是紫外线．紫外线也是不可见光，其波长比紫光还短，波长范围为5～400 nm之间．
(1)发现：德国物理学家里特于1801年首先发现了紫外线．
(2)产生：一切高温物体发出的光中都含有紫外线．有的仪器是专门发射紫外线的，可以进行防伪检测．(3)作用
①促使人体合成维生素D，但不能过多照射．
②能杀死多种细菌，具有消毒功能．
③紫外线的显著特征是化学作用．
④使荧光粉发光，即荧光效应．5．X射线
(1)发现：1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线时发现的．其波长比紫外线还短．
(2)产生：高速的电子流射到任何固体上都能产生这种射线．人们从这种射线的衍射现象得知它是一种波长很短的电磁波．
(3)显著作用：有较强的穿透能力，但X射线穿透物质的本领跟被穿透的物质的密度有关．
(4)应用：用于透视人体、检查金属部件的质量等．(5)伦琴射线管，如图3－3－9所示．图3－3－96．γ射线
(1)产生：是从放射性元素的原子核中放射出来．
(2)特点：γ射线是波长最短的电磁辐射，具有很高的能量．
(3)应用：①γ射线能破坏生命物质，可应用于医学上；
②γ射线的穿透能力很强，能穿过几厘米厚的铅板，可用于探测金属部件的缺陷．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
4．下列关于电磁波谱各成员说法正确的是( )
A．最容易发生衍射现象的是无线电波
B．紫外线有明显的热效应
C．X射线穿透能力较强，所以可用来做检查工作
D．晴朗的天空看起来是蓝色是光散射的结果解析：选ACD.波长越长越易衍射，故A正确；有明显热效应的是红外线，故B错误；X射线因其穿透能力常用于人体拍片和检查金属零件缺陷，故C正确；天空的蓝色是由于波长较短的光易被散射，故D正确．课堂互动讲练 为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力，对LC振荡电路结构，可采用下列哪些措施( )
A．增大电容器极板的正对面积
B．增大电容器极板间的距离
C．增大自感线圈的匝数
D．提高供电电压【答案】 B变式训练1 下列对电磁波的发射技术中调制的理解正确的是( )
A．使发射的信号振幅随高频振荡信号而改变叫调幅
B．使高频振荡信号振幅随发射的信号的改变叫调幅
C．使发射的信号频率随高频振荡信号而改变叫调频
D．使高频振荡信号的频率随发射的信号而改变叫调频
解析：选BD.由调频和调幅定义可知应选BD.【答案】 B变式训练2 一台收音机，把它的调谐电路中的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一较高频率的电台信号．要想收到该电台信号，应该________(填“增大”或者“减小”)电感线圈的匝数．答案：减小 关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )
A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波
B．红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的
C．伦琴射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的
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【自主解答】 波长越长的无线电波波动性越显著，干涉、衍射现象易发生；从电磁波产生的机理可知γ射线是原子核受激发后产生的；不论物体温度高低如何都能辐射红外线，物体的温度越高，它辐射的红外线越强．
【答案】 AB
【方法总结】 知道各种电磁波的产生机理、特性、应用，是解决此题的关键．本章本节的很多知识点同学们务必强化识记，同时也应注重理解．变式训练3 关于电磁波谱的下列说法中正确的是( )
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线解析：选AB.由课本内容知，X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高．A、B正确．在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越大，波动性越强，越容易发生干涉、衍射现象，因此紫光应比紫外线更容易发生干涉和衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，故C、D不对．课件26张PPT。4.2 用双缝干涉仪测定光的波长 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练4.2课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.理解用双缝干涉测光的波长的原理和方法．
2．了解光的干涉图样的特点．
重点难点：理解本实验的原理并会根据实验数据计算波长．课前自主学案三、实验原理
1．如果双缝光源的相位相同，双缝到屏上任一点P的路程差__________________时，加强(亮条纹)；_______________________时，减弱(暗条纹)．屏上应出现明暗相间的条纹．
2．光通过双缝干涉仪上的单缝和双缝后，得到振动情况完全相同的光，它们在双缝后面空间相互叠加，会发生干涉现象．若用单色光照射，在屏上会得到明暗相同的条纹；若用白光照射，可观察到屏上出现彩色条纹．等于波长的整数倍等于半波长的奇数倍四、实验步骤图4－2－11．按图4－2－1所示安装仪器．
2．将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上．
3．使光源发光，在光源和单缝之间加红(或绿)色滤光片，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)．6．换用另一滤光片，重复步骤(3)(4)，并求出相应的波长．
五、注意事项
1．双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆卸遮光筒、测量头等元件．
2．滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸或干净软布轻轻擦去．
3．安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行．4．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．
5．调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致；干涉条纹不清晰一般主要原因是单缝与双缝不平行所致；故应正确调节．核心要点突破2．用同一实验装置做干涉实验，红光干涉条纹间距Δx红最大，紫光的干涉条纹间距Δx紫最小，则可知：λ红大于λ紫，红光的频率f红小于紫光的频率f紫．3．两条相邻的明(暗)条纹间的距离Δx用测量头
(如图4－2－2所示)测出．测量时，应使分划板中心刻度线对齐条纹的中心，记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数a2，两次读数之差就是相邻两条纹间的距离，即Δx＝|a1－a2|.由于相邻条纹间距Δx很小，直接测量相邻的两条条纹间距相对误差会很大，通常测出n条明(暗)条纹间的距离a，再推算相邻两条明(暗)纹间的距离Δx＝a/(n－1)．图4－2－2即时应用(即时突破，小试牛刀)
单色光照射双缝，双缝间距为0.6 mm，双缝到屏幕的距离为1.5 m．今测得屏幕上7条明条纹之间的距离为9 mm，则此单色光的波长约为多少？答案：6×10－7 m课堂互动讲练 如图4－2－3所示是实验装置示意图，甲图是用绿光进行实验时，光屏上观察到的条纹情况，a为中央明纹；乙图为换另一种颜色的单色光进行实验时观察到的条纹情况，b为此时中央明条纹，则下列说法正确的是( )图4－2－3A．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短【答案】 A变式训练1 用包括红、绿、紫三种色光的复色光做光的双缝干涉实验，在所产生的干涉条纹中离中心条纹最近的干涉条纹是( )
A．红色条纹
B．绿色条纹
C．紫色条纹
D．三种色光的干涉条纹到中心条纹的最近距离都相等解析：选C.不同色光波长不同，红光波长最长，紫光波长最短；双缝干涉中条纹间距与光波长成正比．双缝干涉现象中将在光屏上产生明、暗相间的干涉条纹，条纹间距与光波长成正比，中心处应该是三种单色光的干涉，中央明纹叠加，形成复色光条纹，考虑到紫光波长最短，紫光的干涉条纹间距最小，所以，靠中心条纹最近的应该是紫色条纹． (2011年北京西城区模拟)在《用双缝干涉测光的波长》实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图4－2－4甲)，并选用缝间距d＝0.20 mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700 mm.然后，接通电源使光源正常工作． 图4－2－4(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝________mm；
(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝________mm；这种色光的波长λ＝________nm.【答案】 (1)15.02 (2)2.31 6.6×102变式训练2 某同学在做双缝干涉实验时，测得双缝间距d＝3.0×10－3 m，双缝到光屏间的距离为1 m，两次测量头手轮上的示数分别为0.6×10－3 m和6.6×10－3 m，两次分划板中心刻线间有5条亮条纹，求该单色光的波长．答案：4.5×10－6 m课件25张PPT。5.1 电磁场理论引发的怪异问题
?
5.2 狭义相对论的基本原理 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练5.1~5.2课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.了解经典电磁理论的局限性．
2．了解相对论的基本原理．
重点难点：相对论的基本原理．课前自主学案一、迈克耳孙——莫雷实验
观察干涉条纹没有预期的移动，结果表明“以太”是根本不存在的，光在任何方向上传播时，相对于地球的速度都是_______的．这就是迈克耳孙—莫雷实验的以太漂移的零结果．
二、电磁理论的“缺陷”
伽利略相对性原理指出：对于力学规律来说，一切惯性系都是_______的．相同等价三、狭义相对论的两条公设
1．在所有相互做___________运动的惯性参考系中，___________都是相同的，这个假设叫做爱因斯坦相对性原理．
2．在所有相互做___________运动的惯性参考系中，光在真空中的速度都是________．这个假设叫________________．匀速直线物理规律匀速直线相等的光速不变原理式中c为光速，这一变换式通常叫做________变换．
五、同时的相对性
同时的相对性是指：在不同的地点发生的两个事件，在一个惯性系里是同时的，但在另一个惯性系里看来却_______同时的．
从爱因斯坦的狭义相对论来看，不存在全宇宙普适的__________概念，也就是说________是相对的，跟观察者所选取的__________有关．洛伦兹不是同时性同时参考系核心要点突破一、迈克耳孙—莫雷实验
1．实验装置(如图5－1－1所示)：
图5－1－12．实验内容：转动干涉仪，在水平面内不同方向进行光的干涉实验，干涉条纹并没有预期移动．
3．实验原理
如果两束光的光程一样，或者相差波长的整数倍，在观察屏上就是亮的；若两束光的光程差不是波长的整数倍，就会有不同的干涉结果．由于M1和M2不能绝对地垂直，所以在观察屏上可以看到明暗相间的条纹．如果射向M1和M2的光速不相同，就会造成干涉条纹的移动．我们知道地球的运动速度是很大的，当我们将射向M的光路逐渐移向地球的运动方向时，应当看到干涉条纹的移动，但实验结果却看不到任何干涉条纹的移动．因此，说明光在任何参考系中的速度是不变的，它的速度的合成不满足经典力学的法则，因此需要新的假设出现，为光速不变原理．
二、力学的相对性原理和狭义相对性原理的区别力学的相对性原理指的是力学现象对一切惯性系来说，都遵从同样的规律；或者说，在研究力学规律时，一切惯性系都是等价的、平权的．因此无法借助力学实验的手段确定惯性系自身的运动状态．
而狭义相对论指的是物理定律在所有惯性系中都是相同的，因此各个惯性系都是等价的，不存在特殊的绝对的惯性系．因此狭义相对论原理所指范围更大，内容更丰富．三、为什么“超光速”不存在
根据麦克斯韦的电磁场理论可以直接得到真空中电磁波的速度是光速c.那么此速度相对于哪个参考系？如果它相对于参考系S是正确的，另外还有一个参考系S′，S′相对于S以速度v运动，若依据速度合成法则，光相对于S′的速度应是c－v，或者是c＋v，而不是c，若是c＋v，这不是就存在“超光速”了？事实上由相对论可知，光速为极限速度，是不变的，因此伽利略速度合成法则在这里是不适用的．四、惯性系和非惯性系
牛顿运动定律能够成立的参考系叫惯性系，匀速运动的汽车、轮船等作为参考系就是惯性系．牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系．例如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察路边的树木房屋向后方加速运动，根据牛顿定律，房屋树木应该受到不为零的合外力作用，但事实上没有，也就是牛顿运动定律不成立，这里加速车厢就是非惯性系．课堂互动讲练【精讲精析】 根据狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知：真空中的光速相对于火箭的速度为c，相对于地面的速度也为c，对不同的惯性系是相同的，因此C、D正确，A、B错误．
【答案】 CD【方法总结】 本题易误选A、B.原因是按经典力学的相对性原理得出的，而这一结论是错误的，与狭义相对论中光速不变原理相矛盾．答案：在地面的观察者看来光信号的速度为c，不是1.1c 试述当经典力学时空观遇到光速不变的实验事实这一困难时，爱因斯坦是如何解决的，它的意义如何？
【精讲精析】 爱因斯坦提出了两条基本假设即相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都相同，从而解决了上述矛盾．两条基本假设的提出解决了光速不变的困难，同时为狭义相对论的建立奠定了基础．使得人们的时空观发生了重大的变革，使得看似毫无联系的时间与空间紧密地联系在了一起．
【答案】 见精讲精析
【方法总结】 经典力学认为，时间和空间是分离的，时间尺度和空间尺度跟物体运动无关，都是绝对的，即绝对时间和绝对空间．变式训练2 既然经典力学和电磁场理论赖以支撑的“以太”不存在，经典物理学的正确性应该受到怀疑吗？你认为经典物理学的问题可能出在哪里？
解析：经典物理学是物理学的基础，虽然具有一定的局限性，但对于低速、宏观物体来说，仍然是成立的，是不容怀疑的．经典物理学的局限性主要是由于认为时间和空间是分离的，彼此孤立的，实际上时间和空间是不能分开的．
答案：见解析 地面上A、B两个事件同时发生．如图5－1－2所示，对于坐在火箭中沿两个事件发生地点A、B连线飞行的人来说，哪个事件先发生？
图5－1－2【自主解答】 以地面为参考系，A、B两个事件同时发生，即如在A、B连线中点C放一时钟，将同时接收到来自A、B的信号．设想该时钟以与火箭相同的速度飞行，则先接收到来自B的信号，后接收到来自A的信号，即以火箭(或火箭上的人)为参考系，B事件先发生．
【答案】 B事件先发生
【方法总结】 事件的同时性因参考系的选择而异．变式训练3 利用爱因斯坦理想实验说明同时的相对性．
答案：假设一列很长的火车在沿平直轨道飞快地匀速行驶．车厢中央有一个光源发出一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁，这是两个事件．车上的观察者认为两个事件是同时的．在他看来这很好接受，因为车厢是个惯性系，光向前、向后传播的速度相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁，如图所示．车下的观察者则不以为然．他观测到，闪光先到达后壁，后到达前壁．他的解释是：地面也是一个惯性系，闪光向前、向后传播的速度对地面也是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时刻也就晚些，这两个事件不同时．课件36张PPT。3．2 电磁波的发现 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练3.2课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.知道赫兹实验以及它的重大意义．
2．知道什么是振荡电路和振荡电流以及LC回路中振荡电流的产生过程．
3．知道产生电磁振荡过程中，LC振荡电路中的能量转换情况．
4．知道什么样的电磁振荡和电路有利于向外发射电磁波．
5．知道电磁波的基本特点．
重点难点：LC电路产生的电磁振荡的周期和频率以及规律．课前自主学案一、电磁波预言的实现——赫兹实验
赫兹首先在实验中发现了_______，用事实证明了_________________理论的正确性．二、电磁振荡
1．电磁振荡的产生
(1)振荡电流和振荡电路
①振荡电流：大小和方向都做_____________迅速变化的电流．
②振荡电路：产生________________的电路．
③LC振荡电路：由________和_____________组成，是最简单的振荡电路．电磁波麦克斯韦电磁场周期性振荡电流线圈L电容器C(2)电磁振荡的产生
①如图3－2－1所示，电容器充电完毕后，将开关S掷向b，这一瞬间，电容器开始放电，电路中没有电流，此时电容器里______最强，电路里的能量全部以__________的形式储存在电容器的电场中．图3－2－1电场电场能②电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，此过程中，电容器极板上的_________逐渐减小，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为____________，振荡电流逐渐增大，直到放电完毕，电流达到最大．电荷磁场能③电容器放电完毕时，由于线圈的_______作用，电流保持原来的方向逐渐减小，电容器将进行反向充电，此过程中，线圈的_______逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，直到充电完毕，电流减小为零．自感磁场2．电磁振荡的周期和频率
(1)周期：电磁振荡完成_________________需要的时间．
(2)频率：1 s内完成的周期性变化的________．
(3)说明：如果没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的周期和频率叫振荡电路的__________和____________，简称振荡电路的周期和频率．一次周期性变化次数固有周期固有频率3．LC电路的周期(频率)的决定因素
电容越大，线圈的自感系数越大时，电容器充、放电的时间越长，LC电路振荡的周期就越大，理论分析表明，LC电路的周期T与自感系数L、电容C的关系式是______________，所以其振荡的频率______________.可见，用可变电容器或可变电感线圈组成电路，就可以根据需要改变振荡电路的周期和频率．三、电磁波的发射
如图3－2－2所示是发射无线电波的装置，虚线框内是发射无线电波的_______电路，其中①是_______ ，②是_______ ；振荡器产生的高频振荡电流通过L2与L1的_______作用，使L1中产生同频率的高频振荡电流，在虚线框内电路中激发出无线电波，向周围空间发射．开放天线地线互感图3－2－2能量核心要点突破一、电磁振荡过程分析
已充电的电容器刚要放电的瞬间，电路里没有电流，电容器两极板上的电荷量最多，此时电场能最强，磁场能最弱．电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电压逐渐减少，到放电完毕的瞬间，电容器极板上没有电荷，放电电流达到最大值，在这个过程中，电容器里的电场能逐渐减弱，磁场能逐渐增强，到放电完毕的瞬间，电场能全部转化为磁场能．在电磁振荡过程中，电容器极板上的电荷量、电路中的电流、电容器里的电场强度、线圈里的磁感应强度都随时间做周期性变化，电场能与磁场能发生周期性的相互转化，如图3－2－3所示．图3－2－3二、LC振荡电路一个周期内的几个特别状态即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图3－2－4所示．现规定过P点向右的电流为正，则( )
A．0.5 s至1 s时间内，电容器充电
B．0.5 s至1 s时间内，电容器上极板带的是正电
C．1 s至1.5 s时间内，磁场能正在转化为电场能
D．1 s至1.5 s时间内，Q点的电势比P点的电势高图3－2－4解析：选AD.由振荡电路的图像可知，在0.5 s至1 s时间内，电流为正方向，且电流值正在减小，所以依题规定的电流正方向知，在0.5 s～1 s的时间内，LC回路中的电流是顺时针的，而且电容器C正在充电．由充电电流是由电容器C的负极板流出，流向正极板可知，在0.5 s～1 s的时间内电容器C的上极板带负电，下极板带正电，选项A正确，B错误．再由LC振荡电路图像知，在1 s至1.5 s时间内，电流为负电流，且电流的值正在增大，由题所规定的电流正方向知，此时间内LC回路中的电流是逆时针的，即由Q点经电感L流向P点，所以Q点电势比P点高，而且由于电流值正在增大，所以电场能正在转化为磁场能，选项C错误，选项D正确．故选A、D.四、电磁波与机械波的比较即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．电磁波与机械波相比较有( )
A．电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质
B．电磁波在任何介质中传播速率都相同，机械波在同一介质中传播速率都相同
C．电磁波与机械波都不能产生干涉
D．电磁波与机械波都能产生衍射解析：选AD.电磁波与机械波都具有波的共性，都可以发生反射、折射、干涉、衍射等现象，但它们的性质是不同的，产生的方法也不一样．机械波是振动在介质中的传播过程，没有介质是不可能产生机械波的，但电磁波可以不需要介质，且在真空中传播的速度都是光速．在介质中机械波的波速由介质的性质决定，与频率无关，而电磁波在介质中的波速却和频率有关，两种波由一种介质进入另一种介质频率是不变的．故正确答案为A、D.课堂互动讲练 LC振荡电路中电容器两极板上的电压u随时间t变化的图像如图3－2－5所示，由图可知( )
A．在t1时刻，电路中的磁场能最小
B．从t1到t2，电路中的电流不断变小
C．从t2到t3，电容器极板上的带电荷量增多
D．在t4时刻，电容器中的电场能最小图3－2－5【精讲精析】 电磁振荡中，随振荡电流i同步变化的有磁感应强度B和磁场能；随电容器上电荷量q同步变化的有板间电压U、场强E和电场能．当其中一组量变大时，另一组量变小．
在t1时刻，电容器两端的电压最大，电场能最大，磁场最小，故A正确；从t1到t2，电容器两端的电压减小，电容器极板上带电荷量减小，因此电路中电流增大，故B错误；从t2到t3，电容器两端电压增大，因此带电荷量增加，故C正确；在t4时刻，电容器上电压为零，场强也为零，电场能最小，故D正确．【答案】 ACD
【方法总结】 由于欧姆定律形成的思维定势，B选项中从t1到t2，电路中电压变小，误判电流也变小．注意LC电路与纯电阻电路的区别，在同一电阻上，U变大，i也变大；在LC电路上，U 变大，i反而变小．变式训练1 某时刻LC振荡电路的状态如图3－2－6所示，则此时刻( )
A．振荡电流i在减小
B．振荡电流i在增大
C．电场能正在向磁场能变化
D．磁场能正在向电场能变化图3－2－6解析：选AD.由图中，上极板带正电荷，下极板带负电荷及电流的方向可判断出正电荷在向正极板聚集，说明电容器极板上电荷在增加，电容器正在充电．电容器充电的过程中电流减小，磁场能向电场能转化．正确选项为A、D. 在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5 mH，电容C＝4 μF.
(1)该回路的周期多大？
(2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3s时，通过线圈的电流是增大还是减小，这时电容器是处在充电过程还是放电过程？图3－2－7【答案】 见自主解答变式训练2 一个LC振荡电路能与波长为λ的电磁波发生电谐振，今若要接收波长为2λ的电磁波，保持线圈不变，则其电容应变为原来的__________倍．答案：4课件42张PPT。本 章 优 化 总 结 专题归纳整合高考真题演练本 章 优 化 总 结知识网络构建章末综合检测知识网络构建专题归纳整合1．微移法
当已知波的传播方向时，可将t时刻的波形曲线沿波的传播方向平移一微小的距离，它便是t＋Δt时刻的波形曲线，知道了各个质点经过Δt时间到达的位置，质点的振动方向就可以判断出来了．2．追随法
当已知波的传播方向时，可通过波的传播方向判断出波源的位置，在质点A靠近波源一侧附近图像上找另一质点B，若质点B在A的上方，则A向上运动，若质点B在A的下方，则A向下运动．即沿波的传播方向，后振动的质点总是追随先振动的质点来运动的．3．逆向描绘法
当已知波的传播方向时，运用逆向复描波形法解答十分简捷．即：手握一支笔，逆着波的传播方向复描已知波形，凡复描时笔尖沿波形向上经过的质点，此刻均向上运动；凡复描时笔尖沿波形向下经过的质点，此刻均向下运动(波峰和波谷除外)． 简谐横波某时刻的波形图如图2－1所示．由此图可知( )
图2－1
A．若质点P向上运动，则波是从左向右传播的
B．若质点Q向上运动，则波是从左向右传播的
C．若波从右向左传播，则质点M向上运动
D．若波从右向左传播，则质点N向上运动【精讲精析】 本题主要考查对波的传播方向与波上某质点运动方向间的关系的推理判断．
法一(逆向复描法)：若质点P向上运动，运用逆向复描波形法应向右描，说明波向左传播，选项A错误；同理可判定，选项B正确；若此列波向左传播，运用上述逆向复描波形法可判定出质点M向下运动，质点N向上运动，选项C错误，D正确．法二(追随法)：若质点P向上振动，说明它正在追随其右边附近的质点振动，波源在右边，所以波从右向左传播，选项A错误；同理可判定，选项B正确；若波从右向左传播，质点M应当追随其右边附近的质点振动，即向下运动，选项C错误；同理可得，选项D正确．
法三(微移法)：若质点P向上振动，可知经过一段很短的时间Δt质点P的位置在该时刻位置的上方P′，过P′顺势描出波的图像如图2－2所示，由图可知，波向左传播，选项A错误；同时可以判断，波向左传播时，质点M向下运动，质点N向上运动，选项C错，D对；与选项A的判断同理可知，选项B正确．
图2－2
【答案】 BD1．振动图像和波动图像的联系
简谐波是简谐运动在介质中的传播，两者都是按正弦或余弦规律变化的曲线；振动图像和波动图像中的纵坐标均表示质点的振动位移，它们中的最大值均表示质点的振幅．
2．振动图像和波动图像的区别
(1)振动图像描述的是某一质点在不同时刻的振动情况；波动图像描述的是在波的传播方向上不同质点在某一时刻的振动情况．(2)振动图像中的横坐标表示时间，箭头方向表示时间向后推移；波动图像中的横坐标就是介质中各个质点的平衡位置坐标，箭头的方向可以表示振动在介质中的传播方向，即波的传播方向，也可以表示波的传播方向的反方向．
(3)振动图像随时间的延续将向着横坐标箭头方向延伸，原图像形状不变；波动图像随着时间的延续，原图像的形状将沿波的传播方向整个儿地平移，而不是原图像的延伸． 一列机械波沿直线ab向右传播，ab＝2 m，a、b两点的振动情况如图2－3所示，下列说法中正确的是( )
图2－3图2－4【答案】 AB波的多解性问题实际上可分为传播方向的多解性、时间多解性、空间多解性三大类，处理此类问题要注意题目给出的时间内可能有多个周期，或者给出的位移可能是多个波长． (2011年湖北黄冈模拟)有一列沿水平方向传播的简谐横波，频率为10 Hz，沿竖直方向振动，当绳上的质点P到达其平衡位置且向下运动时，在其右方相距0.6 m处的质点Q刚好到达最高点，求波的传播方向和波速．
【精讲精析】 由题意可以作出一个周期内P、Q两质点可能的波形示意图，波可以向左传播，也可以向右传播，如图2－5所示，甲、乙分别表示波向右和向左传播时的基本波形．图2－51．画波的图像
要画出波的图像，通常需要知道波长λ、振幅A、波的传播方向以及横轴上某质点在该时刻的振动状态(包括位移和振动方向)这四个要素．
2．根据波的传播方向(或质点的振动方向)，判断图像上该时刻各质点的振动方向(或波的传播方向)解决这类问题的方法很多，这里只介绍最简单也是最实用的一种，即“口诀法”：沿波的传播方向看，“上山低头”、“下山抬头”．其中“低头”表示质点向下振动，“抬头”表示质点向上振动．与人低头爬山，下山抬头远眺类比形象记忆，十分简捷地判断两者方向间的关系．3．根据波速v和波形，画出经过Δt时间的波形图
(1)平移法：先算出经Δt时间波传播的距离Δx＝v·Δt，再把波形沿波的传播方向平移Δx即可．因为波动图像具有周期性，若知波长λ，则波形平移nλ时波形不变，当Δx＝nλ＋x(0(2)特殊点法：在波形上找两特殊点，如平衡位置的点和与它相临的峰(谷)点，先确定这两点的振动方向，再看Δt＝nT＋t(0求振动质点的路程和位移，由于涉及质点的初始状态，若用正弦函数较复杂，但Δt若为半周期T/2的整数倍则很容易． 一列简谐横波沿x轴传播，周期为T.t＝0时刻的波形如图2－6所示．此时平衡位置位于x＝3 m处的质点正在向上运动，若a、b两质点平衡位置的坐标分别为xa＝2.5 m，xb＝5.5 m，则( )
图2－6A．当a质点处在波峰时，b质点恰在波谷
B．t＝T/4时，a质点正在向y轴负方向运动
C．t＝3T/4时，b质点正在向y轴负方向运动
D．在某一时刻，a、b两质点的位移和速度可能相同【精讲精析】 由图可看出波长为4 m，t＝0时刻x＝3 m处的质点向上振动，可得该波向左传播．将整个波形图向左平移1.5 m时，a质点到达波峰，此时b质点正好在平衡位置，与t＝0时刻平衡位置在7 m处的质点振动状态一样，故a质点到达波峰时，b质点正在平衡位置并向上振动，A错；将图像整体向左平移1 m，即波传播T/4时，a质点的振动状态与t＝0时刻平衡位置在3.5 m处的质点振动状态一样，即处在平衡位置上方并向y轴正方向运动，B错；
将图像整体向左平移3 m，即波传播3T/4时，a质点的振动状态与t＝0时刻平衡位置在9.5 m处和1.5 m处的质点振动状态一样，即处在平衡位置下方并向y轴负方向运动，C对；a、b质点相隔3 m，即相差3T/4，速度相同的质点应该在半周期内才会出现，故D错．
【答案】 C高考真题演练1．(2011年高考北京理综卷)介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点( )
A．它的振动速度等于波的传播速度
B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向
C．它在一个周期内走过的路程等于一个波长
D．它的振动频率等于波源的振动频率解析：选D.由振动和波的关系可知：质点的振动速度是质点运动的速度，而波的传播速度是指“振动”这种运动形式的传播速度，故A错；波可分为横波和纵波，在纵波中，质点的振动方向与波的传播在一条直线上，故B错；在一个周期内波传播的距离等于波长，而质点运动的路程等于4个振幅，故C错；介质中所有质点的振动都是由波源的振动引起的，它们的振动频率与波源的振动频率都相同，故D正确．2．(2011年高考重庆理综卷)
图2－7
介质中坐标原点O处的波源在t＝0时刻开始振动，产生的简谐波沿x轴正向传播，t0时刻传到L处，波形如图2－7所示．在图2－8中能描述x0处质点振动的图像是( )图2－8
解析：选C.因波沿x轴正向传播，由“上下坡法”可知t＝t0时L处的质点振动方向向下，可知x0处的起振方向向下，故A、B两项均错；还可判断x0处的质点振动方向也向下，故C项正确，D项错误．3．(2011年高考四川理综卷)
图2－9
如图2－9为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，则( )
A．1 cmB．Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向
C．Q处的质点此时正在波峰位置
D．Q处的质点此时运动到P处5．(2011年高考山东理综卷)如图2－10所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t1＝0时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t2＝0.01 s时的波形图．已知周期T＞0.01 s.
图2－10(1)波沿x轴________(填“正”或“负”)方向传播；
(2)求波速．
答案：(1)正 (2)100 m/s课件18张PPT。本 章 优 化 总 结 专题归纳整合高考真题演练本 章 优 化 总 结知识网络构建章末综合检测知识网络构建专题归纳整合麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场，而变化的磁场能产生电场；产生的场的形式由原来的场的变化率决定，可由原来场随时间变化的图线的切线斜率判断、确定． 下列关于电磁场的说法中正确的是( )
A．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波
B．任何变化的电场周围一定有磁场
C．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的整体，即电磁场
D．电磁波的理论在先，实践证明在后【精讲精析】 A错误．若电场或磁场的变化是均匀的，则不能形成电磁波；B正确，若电场的变化是均匀的，则只能形成稳定的磁场；若电场的变化是不均匀的，则可形成电磁场．
【答案】 BCD
【方法总结】 电磁场并不是电场与磁场的简单叠加，而是特指交变电场和磁场的结合，也即电磁波．电磁振荡在近年来的高考中出现的频率较高．学习中若能抓住三个“两”，就可把握好本章的知识要点，从而使知识系统化．
1．两类物理量考题大部分是围绕某些物理量在电磁振荡中的变化规律而设计的，因此，分析各物理量的变化规律就显得尤为重要．这些物理量可分为两类：一类是电流(i)．振荡电流i在电感线圈中形成磁场，因此，线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ和磁场能E磁具有与之相同的变化规律．
另一类是电压(U)．电容器极板上所带的电荷量q、两极板间的场强E、电场能E电、线圈的自感电动势E的变化规律与U的相同．电流i和电压U的变化不同步，规律如图3－1所示．图3－12．两个过程
电磁振荡过程按电容器的电荷量变化可分为充、放电过程．当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程中电路的电流减小；电荷量减小时为放电过程，这个过程中电路的电流增加．在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大值)．3．两类初始条件
图3－2中的电路甲和乙，表示了电磁振荡的两类不同初始条件．图甲中电键S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始放电，图乙中S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始充电．学习中应注意区分这两类初始条件，否则会得出相反的结论．图3－2 如图3－3所示电路中，L是电阻不计的线圈，C为电容器，R为电阻，开关S先是闭合的，现将开关S断开，并从这一时刻开始计时，设电容器A极板带正电时电荷为正，则电容器A极板上的电荷q随时间t变化的图像是图3－4中的哪一个( )图3－4【答案】 B【方法总结】 该题中LC回路产生电磁振荡的初始条件是线圈中电流最大，磁场能最大，电容器两极板的电荷为零，电场能为零，这种方式是先给回路提供磁场能．如果LC回路的初始条件为电容器极板上的电荷量最大，而线圈中的电流为零，则电场能最大，磁场能为零，这种方式是先给回路提供电场能．高考真题演练1．(2010年高考上海单科卷)电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是( )
A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线
解析：选A.在电磁波家族中，按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，所以A项对．2．(2010年高考天津理综卷)下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B．电磁波在真空和介质中传播速度相同
C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
解析：选A.变化的磁场就能产生电场，A正确．若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，C错．光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断B错．D选项中没强调是“均匀”介质，若介质密度不均匀会发生折射，故D错．3．(2009年高考四川卷)关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．雷达是用X光来测定物体位置的设备
B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
D．变化的电场可以产生变化的磁场
解析：选D.雷达使用的是微波，A错；将声音信号或图像信号从高频电流中还原出来叫解调，故B错；紫外线可使大额钞票上用荧光物质印刷的文字发出可见光，故C错；而D是麦克斯韦电磁理论内容的一部分，故D对．4．(2009年高考天津理综卷)下列关于电磁波说法正确的是( )
A．电磁波必须依赖介质传播
B．电磁波可以发生衍射现象
C．电磁波不会发生偏振现象
D．电磁波无法携带信息传播
解析：选B.电磁波可以在真空中传播，能发生干涉、衍射、偏振等现象，并且它可以传递信息，可知只有B选项正确．课件34张PPT。本 章 优 化 总 结 专题归纳整合高考真题演练本 章 优 化 总 结知识网络构建章末综合检测知识网络构建专题归纳整合光从一种介质进入另一种介质时会发生折射现象．要正确、快速地解决此类问题，首先要正确理解折射率的概念，同时要熟练掌握各种色光的折射率的大小比较，此类问题大多数与光的本性结合在一起考查． 两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了如图4－1所示的折射现象(α>β)．下列结论中正确的是( )
图4－1A．光束b的频率比光束a低
B．在水中的传播速度，光束a比光束b小
C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大【答案】 C
【方法总结】 不同频率的光的折射率不同，在同种介质中的传播速度和临界角也不相同．在双缝干涉中既要掌握空间中某点加强或减弱的“量”的条件，即某点到双缝的路程差为波长的整数倍时，该点为加强点，该处为亮条纹；某点到双缝的距离差为半波长的奇数倍时，该处为暗条纹．还要熟练地掌握干涉条纹图样的特点． 如图4－2所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心(即P1到S1、S2的光程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则( )
图4－2A．P和P1仍为亮点
B．P为亮点，P1为暗点
C．P为暗点，P1为亮点
D．P、P1均为暗点
【精讲精析】 从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意屏中央P点到S1、S2距离相等，即由S1、S2分别射出的光到P点的路程差为零，因此是亮纹中心，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮纹中心．【答案】 B
【方法总结】 判断屏上某点为亮纹还是暗纹，要看该点到两个光源(双缝)的路程差(光程差)与波长的比值，要记住光程差等于波长整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处为暗条纹．还要注意这一结论成立的条件是：两个光源情况完全相同．全反射现象在现代科技和生活中有着广泛的应用，全反射类问题是高考的热点内容．解决此类问题的关键是理解全反射的条件和临界角的定义，同时还要熟记各种色光的折射率的大小关系．图4－3(1)光从棱镜第一次射入空气时的折射角；
(2)光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中传播速度为c)．【精讲精析】 (1)如图4－4，i1＝60°，设全反射临界角为C，
图4－4【方法总结】 当光由光密介质进入光疏介质时，要比较入射角和临界角的关系，看看是否发生了全反射．高考真题演练1．(2011年高考上海单科卷)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图4－5甲、乙、丙所示的图像，则( )图4－5A．图像甲表明光具有粒子性
B．图像丙表明光具有波动性
C．用紫外光观察不到类似的图像
D．实验表明光是一种概率波
解析：选ABD.图像甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性，图像乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A、B正确；同时也表明光波是一种概率波，故D也正确；紫外光本质和可见光本质相同．也可以发生上述现象，故C错误．2．(2011年高考重庆理综卷)在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大．关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：
①c光的频率最大 ②a光的传播速度最小 ③b光的折射率最大 ④a光的波长比b光的短
根据老师的假定，以上回答正确的是( )
A．①② B．①③
C．②④ D．③④3．(2011年高考大纲全国卷)雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图4－6中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是( )图4－6A．紫光、黄光、蓝光和红光
B．紫光、蓝光、黄光和红光
C．红光、蓝光、黄光和紫光
D．红光、黄光、蓝光和紫光
解析：选B.由供选答案知四种光线红、黄、蓝、紫的频率为ν红<ν黄<ν蓝<ν紫，故其折射率n红A．减弱，紫光
B．减弱，红光
C．增强，紫光
D．增强，红光图4－7解析：选C.光在传播时随入射角增大，反射光能量增强，折射光能量减少．根据能量守恒定律可知，当折射光线变弱或消失时反射光线的强度将增强，故A、B两项均错；在七色光中紫光频率最大且最易发生全反射，故光屏上最先消失的光是紫光，故C项正确，D项错误．图4－8A．屏上c处是紫光
B．屏上d处是红光
C．屏上b处是紫光
D．屏上a处是红光
解析：选D.由公式可知，光的波长越长，折射率越小．而在太阳光的可见范围内，从红光到紫光的波长越来越短，即折射率越来越大，所以a处是红光，d处是紫光，则A、B、C错误，D正确．6．(2011年高考江苏单科卷)一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反射光线与折射光线垂直，则入射角为________．真空中的光速为c ，则光在该介质中的传播速度为________．7．(2011年高考山东理综卷)如图4－9所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB.
图4－9(1)求介质的折射率．
(2)折射光线中恰好射到M点的光线________(填
“能”或“不能”)发生全反射．课件25张PPT。本 章 优 化 总 结 专题归纳整合高考真题演练本 章 优 化 总 结知识网络构建章末综合检测知识网络构建专题归纳整合1．爱因斯坦相对性原理：对于一切物理现象的描述来说，所有惯性系都是等效的．
2．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，与光源的运动和观察者的运动无关．根据狭义相对论的基本原理，可以推出同时的相对性，即事件的同时性因参考系的选择而异．光速是速度的极限速度，在高速世界速度的合成应遵循相对论的速度合成定理．
时间和空间不能脱离物质和物质的运动状态. 时间变慢，空间的长度会变短，都与物质的运动速度有关． 你站在一条长木杆的中央附近，并且看到木杆落在地上时是两头同时着地．所以，你认为这木杆是平着落到了地上．而此时飞飞小姐正以接近光速的速度从木杆前面掠过，她看到B端比A端先落到地，因而她认为木杆是向B端倾斜着落地的．她的看法是( )
A．对的
B．错的
C．她应感觉到木杆在向她运动
D．她应感觉到木杆在远离她运动【精讲精析】 当飞飞小姐掠过木杆时，在她看来，木杆不仅在下落，而且还在向她运动，正好像星体向你的飞船运动一样．因此，在你看来同时发生的两件事，在飞飞小姐看来首先在B端发生．
【答案】 AC 一张宣传画5 m见方，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以2×108 m/s的速度接近此宣传画，这张画由司机来观察将成为什么样子？
【精讲精析】 由正方形变成了长方形．垂直速度方向的长度不变，仍然是5 m，运动方向上长度变短，即为：【答案】 司机看到的画面由正方形变成了长方形．
【方法总结】 “运动的尺子变短”只是在运动方向上变短，其他方向不变． 远方的一颗星以0.8c 的速度离开地球，测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？【答案】 3昼夜
【方法总结】 本题考查的是时间间隔的相对性，时间进程对于同一个参考系(惯性系)是没有变化的，而从另一个参考系来看这个参考系才会有变化． 1901年，德国科学家考夫曼在确定β射线比荷的实验中首先观测到，电子比荷与速度有关，他假设电子的电荷不随速度而改变，则它的质量就要随速度的增加而增加．实验结果如图5－1所示．请用质速关系公式，计算电子在0.6c 和0.8c 下的质量，并和实验数据对比．图5－1【答案】 1.25 m0 1.7m0 和实验数据比较，吻合得很好爱因斯坦的相对论指出，物体的质量和能量之间存在着密切的关系，它们之间的关系是E＝mc2，这就是著名的爱因斯坦质能方程，这个方程告诉我们，物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系，物体的能量增大了，质量也增大；能量减小，质量也减小． 一千克铀235完全裂变释放出约7.25×1013 J能量，裂变损失了多少千克的铀235？它相当于燃烧多少吨煤释放的能量？(煤的燃烧值为2.9×107J/kg)【答案】 8.06×10－4 kg 2.5×106 kg
【方法总结】 物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系．高考真题演练1．(2009年高考江苏单科卷)如图5－2所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为( )图5－2
A．0.4c B．0.5c
C．0.9c D．1.0c
解析：选D.根据光速不变原理，壮壮观测到的光速传播速度仍为c，D项正确．2．(2011年高考江苏单科卷)如图5－3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( )
图5－3A．同时被照亮
B．A先被照亮
C．C先被照亮
D．无法判断
解析：选C.因列车沿AC方向接近光速行驶，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，答案为C.3．(2010年高考北京卷)属于狭义相对论基本假设的是( )
A．真空中光速不变
B．时间具有相对性
C．物体的质量不变
D．物体的能量与质量成正比
解析：选A.狭义相对论的两条假设分别是：在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同．课件23张PPT。3．1 麦克斯韦的电磁场理论 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练3.1课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.了解法拉第提出的“力线”和“场”的概念．
2．知道麦克斯韦电磁场理论的两大支柱是什么．
重点难点：麦克斯韦电磁场理论．课前自主学案一、法拉第的贡献
法拉第创造性地用_________和_________的概念来描述电荷之间、磁体之间以及电与磁之间的相互作用．“场”的概念是牛顿时代以来在物理学概念方面最重要的变革，也使人们对物质概念的认识提升到一个新的高度，即物质的存在有两种形态：一种是分子、原子等_________，另一种是___________．“力线”“场”实物场二、电磁场理论的两大支柱
1．变化的磁场产生电场
在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里会产生感应电流，其实质是变化的磁场在它周围空间产生了电场，电路中的自由电荷在电场力作用下做定向移动，形成了感应电流，即使在变化的磁场周围没有闭合电路，同样产生电场，如图3－1－1所示．图3－1－12．变化的电场产生磁场
变化的磁场产生电场，麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，他大胆假设：变化的电场会在空间产生磁场，如图3－1－2所示．图3－1－23．电磁场理论——伟大的丰碑
电磁场理论的大意是：均匀变化的磁(电)场产生_______的电(磁)场，不均匀变化的磁(电)场产生________的电(磁)场．
麦克斯韦认为，不均匀变化的磁场和电场相互耦连，形成不可分离的统一的_________．变化的电场会在周围的空间产生变化的磁场，这个变化的稳定变化电磁场磁场又会在较远的空间产生变化的电场．电场与磁场相互激发，由_____及_____地向周围空间传播，从而在理论上预言了电磁波的存在．
麦克斯韦从他的电磁场方程组得到：电场和磁场的方向_____________并且都_______于传播的方向，即电磁波是_____波；电磁波在真空中传播的速度恰好等于_______，即v ＝3.0×108m/s.
近远相互垂直垂直横光速核心要点突破一、对麦克斯韦电磁场理论的理解
对于麦克斯韦电磁场理论不仅要知道“变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场”，而且要进一步知道：均匀变化的磁场产生稳定的电场，稳定的电场不再产生磁场；均匀变化的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场不再产生电场；周期性变化的磁场产生同周期变化的电场；周期性变化的电场产生同周期变化的磁场．二、变化的磁场产生的电场与静电场有何区别
变化的磁场所产生的电场能使自由电荷定向移动形成电流，源源不断地对运动电荷做功，使正电荷从低电势移到高电势，将其他形式的能转化为电能．而静电场力移动电荷做功，是将电能转化为其他形式的能，使正电荷从高电势移到低电势，所以变化磁场所产生的电场不是静电场．一个电荷在静电场中移动一周回到出发点过程静电场力做功为零，即静电场力的功与路径无关．而变化的磁场产生的非静电场，对电荷的作用力做功与路径有关，沿闭合回路一周非静电场力做功不为零，非静电场的电场线是封闭曲线，因此非静电场又叫涡旋电场．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
下列关于麦克斯韦电磁场理论的说法中正确的是
( )
A．均匀变化的电场将产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场将产生均匀变化的电场
B．均匀变化的电场将产生稳定的磁场，均匀变化的磁场将产生稳定的电场
C．周期性变化的电场将产生同频率周期性变化的磁场，周期性变化的磁场将产生同频率周期性变化的电场
D．均匀变化的电场和磁场互相激发，将产生由近及远传播的电磁波解析：选BC.由麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的磁(电)场将产生稳定的电(磁)场；周期性变化的磁(电)场产生同周期变化的电(磁)场；而均匀变化的磁(电)场产生稳定的电(磁)场，电磁场不再产生电磁波，电磁波不再传播．应选BC.课堂互动讲练 根据麦克斯韦的电磁场理论，下面几种说法中正确的有( )
A．在电场周围空间一定产生磁场
B．任何变化电场周围空间一定产生变化的磁场
C．均匀变化的电场周围空间能产生变化的磁场
D．周期性振荡的电场在其周围空间产生同频率的振荡磁场【精讲精析】 由麦克斯韦电磁场理论可知，空间某处有变化的电场时，就会在其周围空间产生磁场．只有变化的电场周围才能产生磁场，所以选项A错误．如果电场的变化是均匀的，则产生的磁场是稳定的，B、C错误．而周期性变化的振荡电场在其周围空间将产生同频率的振荡磁场，D正确．
【答案】 D
【方法总结】 在理解麦克斯韦的电磁场理论时，要注意静电场不产生磁场，静磁场也不产生电场，还要注意根据电场(或磁场)的变化情况来确定所产生的是什么性质的磁场(或电场)．变式训练1 根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．在电场的周围空间，一定存在着和它联系着的磁场
B．在变化的电场周围空间，一定存在着和它联系着的磁场
C．恒定电流在其周围不产生磁场
D．恒定电流周围存在着稳定的磁场解析：选BD.电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运动电荷形成的电场)，稳定电场不产生磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应磁场，故B对，A错；恒定电流周围存在稳定磁场，磁场的方向可由安培定则判断，D对，C错． 如图3－1－3所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动．若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球的带电量不变，那么( )图3－1－3A．小球对玻璃环的压力不断增大
B．小球受到的磁场力不断增大
C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动
D．磁场力对小球一直不做功【自主解答】 因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的旋涡电场，对带正电的小球做功．由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向．在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动．
小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力N和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力．考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力N和洛伦兹力F不一定始终在增大．磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功．【答案】 CD
【方法总结】 这是一道力、电综合题，其中许多物理量是相互关联又相互制约的，如变化的磁场产生电场，F电改变带电小球的运动状态，运动状态的改变又带来F洛的变化，继而又带来弹力N的变化，等等．变式训练2 如图3－1－4所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电小球，整个装置处于竖直向下的磁场中．当磁场突然增大时，小球将( )
A．沿逆时针方向运动
B．沿顺时针方向运动
C．在原位置附近往复运动
D．仍然保持静止状态图3－1－4解析：选B.当磁场突然增大时，变化的磁场产生电场，根据楞次定律知感应电场方向为逆时针，带负电小球在电场力作用下沿顺时针方向运动．
