2025秋高考物理复习专题十二机械振动光学第4讲光的波动性、电磁波课件（34页PPT）

(共34张PPT)
第4讲　光的波动性、电磁波
一、光的干涉
1.定义：在两列光波的叠加区域，某些区域的光被　　　　，出现亮纹，某些区域的光被　　　　，出现暗纹，且　　　　和　　　　互相间隔的现象叫作光的干涉现象.
2.条件：两列光的　　　　，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象.
加强
减弱
加强
减弱
频率相等
3.双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是
　　　　　　的相干光波，屏上某点到双缝的路程差是　　　　　　　处出现亮条纹；路程差是半波长的　　　　处出现暗条纹.相邻的明条纹（或暗条纹）之间距离Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为　　　　　　.
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.图样中同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度　　　　.
频率相等
波长的整数倍　
奇数倍
前后表面
相同
二、光的衍射
1.光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫作光的衍射.
2.光发生明显衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波波长　　　　，或者跟光波波长　　　　 时，光才能发生明显的衍射现象.
小
相差不多
3.衍射图样.
（1）单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同.白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是　　　　光，最远离中央的是　　　　光.
（2）圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环.
（3）泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的　　　　斑，这是光能发生衍射的有力证据之一.
紫
红
亮
三、光的偏振
1.偏振光：在与光传播方向垂直的平面内，在某一方向振动较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光.光的偏振现象证明光是　　　　（填“横波”或“纵波”）.
2.自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿
　　　　振动的光，而且沿各个方向振动的光波的　　　　都相同，这种光叫作自然光.
横波
各个方向
强度
四、电磁波
1.麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生　　　　，变化的电场产生　　　　.
2.电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场.
3.电磁波：电磁场（电磁能量）由近及远地向周围传播形成电磁波.
（1）电磁波是横波，在空间传播　　　　介质.
（2）真空中电磁波的速度为　　　　m/s.
（3）电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象.
电场
磁场
不需要
3.0×108
4.电磁波谱：按照电磁波的　　 　或　　 　的大小顺序把它们排列成的谱.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、γ射线.
五、电磁波的发射与接收
1.电磁波的发射.
（1）发射条件：足够高的　　　 和　　　 .
（2）调制分类：调幅和调频.
2.电磁波的接收.
（1）调谐：使接收电路产生　　　　的过程.
（2）解调：使声音或图像信号从　　　　　中还原出来的过程.
频率
波长
可见光
频率
开放电路
电谐振
高频电流
1.［干涉］（多选）下列属于光的干涉现象的是 （　　）
BC
2.［双缝干涉］（多选）红外线探测人体体温在日常生活中得到广泛应用，表明物理常识在生活中无处不在.以下物理学知识的相关叙述正确的是 （　　）
A.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应
B.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
C.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，说明光具有波动性
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
AC
3.［光的频率］如图所示，我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究达到一个新的高度，米波雷达发射无线电波的波长在1~10 m范围内，则对该无线电波的判断正确的是 （　　）
A.米波的频率比厘米波频率高
B.和机械波一样须靠介质传播
C.同光波一样会发生反射现象
D.不可能产生干涉和衍射现象
C
（2）相干光线：薄膜前表面AA'和后表面BB'的反射光线叠加.
（3）亮纹条件：在P1、P2处，薄膜厚度的2倍为前后表面反射光的光程差，当光程差等于波长整数倍时，形成亮条纹.
（4）暗纹条件：在Q处，光程差等于半波长的奇数倍时，形成暗条纹.
（5）等倾干涉条纹是均匀的，相邻明纹间的高度差是一个常数，是由厚度决定的.
B
2.（2023年山东卷）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图.G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层.用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹.已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是 （　　）
A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动
B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动
D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
A
【解析】由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动.故A正确.
D
考点2　光的衍射和偏振　［基础考点］
1.衍射与干涉的比较
两种现象 单缝衍射 双缝干涉
不
同
点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹间距相等
亮度 中央条纹最亮，两边变暗 清晰条纹，亮度基本相等
相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
2.干涉与衍射的本质
光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理.在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹.
3.光的偏振的理解
（1）自然光与偏振光的比较.
（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.
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
1.（2024年江苏卷）用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到 （　　）
A.两镜片都变亮
B.两镜片都变暗
C.两镜片没有任何变化
D.左镜片变暗，右镜片变亮
D
【解析】立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，根据I=I0cos2θ可知将手机屏幕旋转90度后左镜片变暗，右镜片变亮，故选D.
2.（多选）抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同.观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列说法正确的是 （　　）
A.这里应用的是光的衍射现象
B.这里应用的是光的干涉现象
C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
AD
【解析】由于是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的衍射现象，当抽制的丝变细的时候，即障碍物的尺寸变小，条纹变宽，A、D正确.
知识巩固练
1.在单缝衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则光屏上 （　　）
A.条纹变宽，光强增强
B.条纹变窄，光强增强
C.条纹变宽，光强减弱
D.条纹变窄，光强减弱
（本栏目对应学生用书P438）
C
2.如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方垂直玻璃射入，从上往下看凸透镜，明暗相间的条纹分布是 （　　）
A
B
C
D
B
【解析】凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气薄膜，当单色光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉.同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状.并且可以观察到这些同心圆环分布是中间疏、边缘密，圆心在接触点，B正确.
3.（2024年梅州一模）（多选）物理知识在生活中有广泛的应用，下列说法正确的是 （　　）
A.如图甲所示，阳光下观察竖直放置的肥
皂膜，看到彩色条纹是光的衍射产生的
B.如图乙所示，光纤通信是一种现代通信
手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的
C.如图丙所示，在多雾或多雨的城市中，采用红
灯图作为各种交通警示，原因是红光容易产生干涉
D.如图丁所示，立体电影就利用了光的偏振现象
BD
【解析】如图甲所示，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的干涉产生的，A错误；如图乙所示，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的，B正确；如图丙所示，在多雾或多雨的城市中，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光波长较长，容易发生明显的衍射，C错误；如图丁所示，立体电影就利用了光的偏振现象，D正确.
4.下列说法正确的是 （　　）
A.图甲中，用自然光照射透振方向（箭头
所示）互相垂直的前后两个竖直放置的
偏振片，光屏依然发亮
B.图乙为光导纤维示意图，内芯的折射率
比外套的折射率小
C.图丙所示的雷达测速利用了多普勒效应
D.图丁所示的照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的衍射现象引起的
C
【解析】用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片，因透振方向不同，光屏变暗，A错误；依据光的全反射条件可知，内芯的折射率比外套的折射率大，B错误；雷达测速利用了多普勒效应，C正确；照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的干涉现象引起的，D错误.
综合提升练
5.（2024年深圳模拟）1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）.实验基本装置如图所示，单色光源S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上.从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个相干光源.设光源S到平面镜所在平面的距离和到光屏的距离分别为a和L，光的波长为λ.如果仅改变以下条件，关于光屏上相邻两条亮纹间距Δx 的描述正确的是 （　　）
B
A.平面镜水平向左移动少许，Δx 将变小
B.平面镜竖直向下移动少许，Δx 将变小
C.光屏向左移动少许，Δx 将变大，
D.点光源S由红色换成绿色，Δx 将变大