【江苏专版】56 第十三章 第2节 光的波动性　电磁波 课件《高考快车道》2026高考物理一轮总复习

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第十三章　光 电磁波
第2节　光的波动性　电磁波
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一、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__条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。
亮
暗
2．产生干涉的条件
两列光的频率____，振动方向____，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。
3．杨氏双缝干涉
(1)原理如图所示。
相同
相同
(2)形成亮、暗条纹的条件
①单色光：形成________的条纹，中央为亮条纹。
当光的路程差r2－r1＝__(k＝0，1，2，…)时，光屏上出现______。
当光的路程差r2－r1＝__________(k＝0，1，2，…)时，光屏上出现______。
②白光：光屏上出现____条纹，且中央亮条纹是____(填写颜色)。
③条纹间距公式：Δx＝___。
明暗相间
kλ
亮条纹
(2k＋1)　
暗条纹
彩色
白色
λ　
4．薄膜干涉
(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从____的两个表面反射的两列光波。
(2)图样特点：同一条亮(或暗)条纹对应薄膜的厚度____。单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹。
相等
薄膜
二、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________，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。
相差不多
2．衍射条纹的特点
(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较
单缝衍射 圆孔衍射
单色光 中央为亮且宽的条纹，两侧为____相间的条纹，且越靠近两侧，亮条纹的亮度____，宽度____ ①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度____，宽度____
②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而____
明暗
越弱
越小
越弱
越小
减小
单缝衍射 圆孔衍射
白光 中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐____、宽度逐渐____的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光、离中央最远的色光是红光 中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的同心____
变暗
变窄
圆环
(2)泊松亮斑(圆盘衍射)
当光照射到不透明的______________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)。
半径很小的圆盘
亮斑
三、光的偏振现象
1．偏振：光波只沿________的方向振动。
2．自然光：太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着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。
某一特定
一切方向
强度
3．偏振光
(1)在____于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是____。
(2)偏振光的形成
①让自然光通过______形成偏振光。
②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．偏振光的应用：应用于照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。
垂直
横波
偏振片
折射
四、电磁波的产生　电磁波的发射、传播
1．麦克斯韦电磁场理论与电磁场
(1)如图所示：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场；______________________总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场。
变化的电场和变化的磁场
(2)振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流，振荡电流实际上就是交变电流。
(3)LC振荡电路：由线圈和电容器组成的电路，是最简单的振荡电路。LC振荡电路产生的振荡电流按正弦规律变化。
2．电磁波
(1)产生：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____(选填“纵波”或“横波”)，在空间传播不需要____。
②真空中电磁波的传播速度为______ m/s。
③公式v＝λf对电磁波同样适用。
④电磁波能产生反射、____、干涉和____等现象。
横波
介质
3×108
折射
衍射
(2)电磁波的发射
①发射条件：足够高的振荡频率和____电路。
②调制分类
调幅：使高频电磁波的____随信号的强弱而变。
调频：使高频电磁波的____随信号的强弱而变。
开放
振幅
频率
(3)电磁波的接收
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。
①调谐：使接收电路产生______的过程，能够调谐的接收电路叫作____电路。
②解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程。解调是____的逆过程，调幅波的解调叫检波。
相等
最强
电谐振
调谐
调制
3．电磁波谱
按电磁波的波长从长到短分布是________、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱。
频率/Hz 真空中波长/m 特性 应用 递变规律
无线 电波 <3×1011 >10-3 波动性强，易发生明显衍射 无线电技术

无线电波
频率/Hz 真空中波长/m 特性 应用 递变规律
红外线 3×1011～ 1015 10-7～ 10-3 ______ 红外线遥感
可见光 1015 10-7 引起视觉　 照明、摄影　
紫外线 1015～1016 10-9～ 10-7 化学效应、________、能杀菌 医用消毒、防伪
热效应
荧光效应
频率/Hz 真空中波长/m 特性 应用 递变规律
X射线 1016～1019 10-11～ 10-8 贯穿本领强 检查、医用透视
γ射线 >1019 <10-11 ________最强 工业探伤、医用治疗
贯穿本领
五、狭义相对论的基本假设　质能关系
1．狭义相对论的两个基本假设
(1)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______。
(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______，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。
相同的
相同的
2．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＝___。
mc2
一、易错易误辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)只有频率相同的两列光波才能产生干涉。 (　　)
(2)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。 (　　)
(3)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。 (　　)
(4)自然光是偏振光。 (　　)
√
×
×
×
(5)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播便形成了电磁波。 (　　)
(6)在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短。 (　　)
×
√
二、教材习题衍生
1．(光的干涉)如图甲为双缝干涉实验装置示意图，如图乙为用该装置实验时得到的甲、乙两种单色光的干涉条纹，光速c＝3×108 m/s。下列说法正确的是(　　)
A．若甲光是蓝光，乙光可能是红光
B．双缝到P点的距离差为0.75 μm，若用频率f＝6×1014 Hz的光做实验，P处为亮条纹
C．测量过程中，把乙光干涉条纹的亮条纹少数一个，会导致波长测量值偏大
D．用甲光做实验时，若把双缝竖直向上移动一小段距离，则光屏上的O点一定为亮条纹
√
C　[由Δx＝λ可知甲的干涉条纹间距大，所以甲的波长长，若甲光是蓝光，则乙光不可能是红光，故A错误；光的波长为λ＝＝5×10-7 m＝0.5 μm，则由Δs＝n·，可得n＝3，P处为暗条纹，故B错误；测量过程中，把乙光干涉条纹的亮条纹少数一个，则条纹间距测量值偏大，由Δx＝λ可知会导致波长测量值偏大，故C正确；若把双缝竖直向上移动一小段距离，导致双缝到O点的光程差发生变化，可能变为半波长的奇数倍，屏上的O点可能为暗条纹，故D错误。故选C。]
2．(光的干涉和偏振)关于生活中的物理现象，下列说法中正确的是
(　　)
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全反射产生的
B．如图乙所示，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的衍射原理来传递信息的
C．图丙表示LC振荡电路充放电过程的某瞬间，根据电场线和磁感线的方向可知电路中电流强度正在减小
D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动且缓慢转动Q时，光屏上的光亮度不变
√
C　[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，故A错误；光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的，故B错误；对题图丙所示磁场由安培定则可知，电路电流沿顺时针方向，由电容器极板间电场方向可知，电容器上极板带正电，则此时正处于充电过程，电路中电流强度逐渐减小，故C正确；光具有偏振现象，光屏上的亮度会变化，故D错误。故选C。]
3．(电磁波)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波(　　)
A．是纵波
B．不能在真空中传播
C．只能沿着梳子摇动的方向传播
D．在空气中的传播速度约为3×108 m/s
√
D　[电磁波是横波，传播方向与振动方向垂直，可以沿任意方向传播，既能在真空中传播，也能在介质中传播，电磁波在空气中的传播速度约为3×108 m/s，故D正确。]
细研考点·突破题型
1．双缝干涉中亮、暗条纹的确定
双缝干涉实验中，光屏上某点到相干光源S1、S2的路程之差为光程差，记为δ。如图所示。
考点1　 光的干涉
(1)若光程差δ是波长λ的整数倍，即δ＝nλ(n＝0，1，2，…)，P点将出现亮条纹。
(2)若光程差δ是半波长的奇数倍，即δ＝(2n＋1)·(n＝0，1，2，…)，P点将出现暗条纹。
(3)光屏上到双缝S1、S2距离相等的点为加强点，故双缝干涉中央条纹为亮条纹。
2．薄膜干涉的理解
(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。
(2)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，两列光波同相叠加，出现亮条纹；反相叠加，出现暗条纹。
(3)原理分析
单色光
①在P1(或P2)处，两个表面反射回来的两列光波的光程差δ等于波长的整数倍，即δ＝nλ(n＝1，2，3，…)，出现亮条纹。
②在Q处，两列反射回来的光波的光程差δ等于半波长的奇数倍，即δ＝(2n＋1)·(n＝0，1，2，…)，出现暗条纹。
白光：出现水平彩色条纹。
[典例1]　(光的双缝干涉)(2023·江苏卷)用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的(　　)
A．倍 B．倍 C．2倍 D．3倍
√
B　[由题图可知，改变双缝间的距离后，两相邻亮条纹之间的距离变为原来的2倍，由公式Δx＝λ可知，双缝之间的距离d变为原来的，B正确。]
[典例2]　(双缝干涉中亮、暗条纹的判断)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的距离之差为2.1×10-6 m，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n＝1.5的介质中波长为 4×10-7 m；
(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10-7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。
[解析]　(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝＝得
λ1＝nλ2＝1.5×4×10-7 m＝6×10-7 m
根据路程差Δx＝2.1×10-6 m
所以N1＝＝＝3.5
由此可知，从S1和S2到P点的路程差Δx是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹。
(2)根据临界角与折射率的关系sin C＝得
n′＝＝
由此可知，B光在空气中波长λ3为
λ3＝n′λ介＝×3.15×10-7 m＝5.25×10-7 m
所以N2＝＝＝4
可见，用B光作光源，P点为亮条纹。
[答案]　(1)暗条纹　(2)亮条纹
[典例3]　(薄膜干涉现象)(2024·山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是(　　)
A．滚珠b、c均合格
B．滚珠b、c均不合格
C．滚珠b合格，滚珠c不合格
D．滚珠b不合格，滚珠c合格
√
C　[单色平行光垂直照射平板玻璃，上玻璃下表面和下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的波程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的不相等，即滚珠c不合格，C正确。]
【典例3　教用·备选题】　(薄膜干涉现象)(2021·江苏卷)铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是(　　)
　A　　　 B　　　 　C　　　　 D
√
C　[光线在前表面发生干涉，所以在薄膜上出现条纹，由于各种色光的波长不一样，故出现彩色条纹，设相邻条纹间距为Δl，薄膜顶角为θ，则2Δl tan θ＝λ。由于条纹上疏下密，Δl减小，故θ增大，侧面为曲面，故C项正确。]
【典例3　教用·备选题】　(薄膜干涉现象)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条纹。下面关于条纹的说法中正确的是(　　)
A．干涉条纹的产生是光在空气劈尖膜的上下两面反射形成的两列光叠加的结果
B．干涉条纹中的暗条纹是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，条纹远离劈尖移动
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
√
A　[根据薄膜干涉的产生原理可知，题述现象是由空气劈尖膜的上下两面反射的两列光叠加而成的，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正确，B错误；因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的一侧，D错误；条纹的位置与空气劈尖膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气劈尖膜向劈尖方向移动，故条纹向着劈尖移动，故C错误。]
[典例4]　(薄膜干涉现象—牛顿环)如图所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法不正确的是(　　)
A．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和平板玻璃上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和平板玻璃上表面反射光叠加形成的
C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
D．若使用半径大一些的凸薄透镜，则干涉条纹的间距要变大
√
B　[由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错误；由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故C正确；若使用半径大一些的凸薄透镜，则空气薄膜上的厚度变化更慢，则形成的干涉条纹的间距要变大，故D正确。]
1．光的干涉和衍射的比较
(1)干涉和衍射的比较
考点2　 光的衍射和偏振现象
干涉 衍射
现象 光在重叠区域出现加强或减弱的现象 光绕过障碍物偏离直线传播的现象
产生条件 两束光频率相同、相位差恒定 障碍物或孔的尺寸与波长差不多或比波长更小
干涉 衍射
典型实验 杨氏双缝干涉实验 单缝衍射、圆孔衍射和圆盘衍射
图样不 同点 条纹宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等，中央最宽
条纹间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等
亮度情况 清晰条纹，亮度基本相等 中央条纹最亮，两边变暗
相同点 干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射图样都有明暗相间的条纹
(2)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，光才可以看成是沿直线传播的。
2．自然光和偏振光的比较
自然光(非偏振光) 偏振光
光的来源 直接从光源发出的光 自然光通过偏振片后的光
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
[典例5]　(光的衍射)在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，在光屏上得到如下四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是(　　)
A．甲是单缝，乙是双缝
B．乙是双缝，丙是小圆孔
C．丁是小圆孔，甲是双缝
D．丙是小圆孔，丁是小圆板
√
D　[根据衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧条纹宽度越小；后者明暗条纹宽度相等，可知题图甲是双缝干涉条纹，题图乙是单缝衍射条纹；根据小孔衍射与泊松亮斑的区别可知，小圆孔衍射的图样是中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，可知题图丙是小圆孔衍射图样，题图丁是小圆板衍射图样。所以只有D是正确的。]
【典例5　教用·备选题】(光的衍射)抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激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，则下列说法正确的是(　　)
A．这里应用的是光的衍射现象
B．这里应用的是光的直线传播性
C．这里应用的是光的干涉现象
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
√
A　[当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长时会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则说明衍射现象更加明显，可知抽制的丝变细。故B、C、D错误，A正确。]
[典例6]　(光的偏振)(2024·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　[立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，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，说明左镜片偏振片方向与光的偏振方向相同，右镜片偏振片方向与光的偏振方向垂直，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。]
【典例6　教用·备选题】　(光的偏振)(2025·江苏徐州模拟)图示为通过3D眼镜看电脑显示屏的照片，下列说法正确的是(　　)
A．左侧镜片上涂有增反膜
B．右侧镜片上涂有增透膜
C．两侧镜片为透振方向不同的偏振片
D．电脑显示屏发出的光为自然光
√
C　[手机、电脑、电视等电子显示设备发出的光是偏振光，D错误；3D眼镜的2个镜片是两个透振方向互相垂直的偏振片，题图中电脑显示屏发出的偏振光的透振方向与左侧镜片垂直，没有光穿过左侧镜片，通过左侧镜片看不见电脑显示屏，电脑显示屏发出的偏振光的透振方向与右侧镜片平行，有光穿过右侧镜片，通过右侧镜片看得见电脑显示屏，A、B错误，C正确。故选C。]
【典例6　教用·备选题】　(光的偏振)(2021·江苏新高考适应性考试)小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光，转动镜片时发现光有强弱变化，下列说法能够解释这一现象的是(　　)
A．阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起起偏器的作用
B．阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起检偏器的作用
C．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用
D．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用
√
B　[发现光有强弱变化说明水面上反射的阳光是偏振光，而阳光本身是自然光，故在反射时发生了偏振，当偏振片的方向与光的偏振方向平行时，通过的光最强，而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时，通过的光最弱，因此镜片起到检偏器的作用。故选B。]
1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
考点3　电磁振荡与电磁波
2．LC振荡电路
(1)放电过程：电场能转化为磁场能，q↓→i↑，充电过程：磁场能转化为电场能，q↑ →i↓。
(2)充电完毕：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小；放电完毕：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。
(3)LC回路的周期和频率：T＝2π，f＝。
3．对电磁波的理解
(1)电磁波是横波。电磁波的电场强度E、磁感应强度B、传播方向v三者两两垂直，如图所示。
(2)电磁波与机械波不同，机械波在介质中传播的速度与介质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关。
[典例7]　(LC振荡电路)某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关，如图所示为玩具内的LC振荡电路部分。已知线圈自感系数L＝2.5×10—3 H，电容器电容C＝4 μF，在电容器开始放电时(取t＝0)，上极板带正电，下极板带负电，则(　　)
A．LC振荡电路的周期T＝π×10-4 s
B．当t＝π×10-4 s时，电容器上极板带正电
C．当t＝×10-4 s时，电路中电流方向为顺时针
D．当t＝×10-4 s 时，电场能正转化为磁场能
√
C　[由公式T＝2π＝2π× s＝2π×10-4 s，故A错误；当t＝π×10-4 s＝时，即电容器先放电再反向充电，所以电容器上极板带负电，故B错误；当t＝×10-4 s时，【典例7　教用·备选题】　(LC振荡电路)如图所示，为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过单刀双掷开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流。在该LC振荡电路中，某一时刻的磁场方向、
电场方向如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．此时电容器正在充电
B．振荡电流正在减小
C．当储罐内的液面高度降低时，LC回路振荡电流的频率升高
D．当开关从a拨到b时开始计时，经过时间t，电感L上的电流第一次达到最大，则该LC回路中的振荡周期为2t
√
C　[根据题图中电场方向可知此时电容器右极板带正电，左极板带负电，由磁场方向可知电流方向由正极板流向负极板，故此时电容器正在放电，振荡电流正在增大，故A、B错误；根据电容的决定式C＝，当储罐内的液面高度降低时，可知此时εr减小，电容变小，由T＝2π 可得，此时振荡周期减小，频率变大，故C正确；开关从a拨到b时，此时电容器开始放电，当电感L上的电流第一次达到最大时，此时经过 T, 故该LC回路中的振荡周期为4t，故D错误。故选C。]
[典例8]　(电磁波的理解)关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度方向、磁感应强度方向平行
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
√
B　[电磁波在真空中的传播速度恒为光速，A错误；根据麦克斯韦电磁场理论可得周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，B正确；变化的电场与变化的磁场共同产生电磁场，电磁波是横波，电磁波的电场强度方向与磁感应强度方向总是相互垂直，且与传播方向垂直，C错误；电磁波可以在介质中传播，所以可以利用电缆、光缆进行有线传播，也可以不通过介质进行传播，即无线传播，D错误。]
[典例9]　(电磁波的特性)WiFi无线网络实质是一种短程无线传输技术，能够在一定范围内支持互联网接入的电磁波信号。最新的WiFi6技术使用 2.4GHz 或5GHz电磁波，属于电磁波谱中的某个波段，如图所示。下列关于电磁波和WiFi的说法，错误的是(光速c＝3×108 m/s)(　　)
A．麦克斯韦预言了电磁波，楞次首次用实验证实了电磁波的存在
B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
C．WiFi信号使用的电磁波属于无线电波
D．WiFi信号使用的电磁波中，2.4GHz的波长比5GHz的更长
√
A　[麦克斯韦预言了电磁波，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，故A错误；电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关，都等于真空中光速，故B正确；WiFi信号使用的电磁波的波长为λ1＝＝＝0.125 m，或者为λ2＝＝＝0.06 m, 由电磁波的波长范围可知属于无线电波，故C正确；WiFi信号使用的电磁波中，2.4GHz的频率比5 GHz的低，所以前者波长比后者波长长，故D正确。本题选错误的，故选A。]
[典例10]　(电磁波的应用)关于各种电磁波的性质，下列说法中正确的是(　　)
A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更难发生衍射
B．由于γ射线的波长太短了，所以根本无法发生衍射
C．无论哪一种电磁波，在真空中的传播速度都相同
D．γ射线的穿透能力最强，所以最适于用来透视人体，检查骨骼和其他病变情况
√
C　[由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更容易发生衍射，故A错误；衍射是波的特有属性，γ射线是电磁波，尽管γ射线的波长很短，但仍能发生衍射，故B错误；根据麦克斯韦电磁场理论，无论哪一种电磁波，在真空中的传播速度都相同，故C正确； γ射线对人体有较大的伤害，所以一般不用来做透视，故D错误。]
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题号
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课时分层作业(三十八)　光的波动性　电磁波
14
题组一　光的干涉
1．(2024·辽宁卷)某同学自制双缝干涉实验装置：在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照射双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是(　　)
1
题号
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A．换用更粗的头发丝
B．换用红色激光照射双缝
C．增大纸板与墙面的距离
D．减小光源与纸板的距离
√
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题号
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A　[相邻亮条纹中心间距公式Δx＝λ，换用更粗的头发丝，则双缝间距d增大，Δx变小，A正确；换用红色激光照射双缝，即光的波长λ增大，Δx变大，B错误；增大纸板与墙面的距离，即L增大，Δx变大，C错误；减小光源与纸板的距离，Δx不变，D错误。]
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题号
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2．用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是(　　)
A　　　　　　B
C　　 　　 　D
√
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题号
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D　[用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，从透明薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现明暗相间的条纹，所以此条纹是由上方透明薄膜的下表面和下方透明薄膜的上表面反射光叠加后形成的，在题目的干涉条纹中，从左向右相邻亮条纹的间距逐渐增大，可知从左向右薄膜厚度的变化率逐渐减小，则四个选项中，只有D选项符合题意，故D正确，A、B、C错误。]
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题号
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题组二　光的衍射和偏振现象
3．下列说法正确的是(　　)
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题号
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A．图甲，白光通过三棱镜发生色散现象是因为三棱镜对白光中不同频率的光的折射率不同
B．图乙，肥皂膜上出现彩色条纹是光的衍射现象
C．图丙是红光的干涉条纹
D．图丙，如果在光源与缝之间放一合适的凸透镜，不改变其他条件，则条纹变密集
√
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题号
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A　[题图甲，白光通过三棱镜发生色散现象，是三棱镜对白光中不同频率的光的折射率不同，从而偏折角不同造成的，故A正确；题图乙，肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象，故B错误；题图丙中条纹宽度不等，相邻条纹间距不等，是红光的衍射条纹，故C错误；题图丙，如果在光源与缝之间放一合适的凸透镜，因狭缝宽度和光的波长不变，则条纹密集程度不变，故D错误。]
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题号
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4．(2025·江苏扬州模拟)如图所示，甲、乙两幅图分别是a、b两束单色光经过单缝的衍射图样。下列说法正确的是(　　)
A．在真空中，a光的波长比b光小
B．在同一介质中，a光的传播速度比b光慢
C．两束单色光分别入射到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光亮条纹的条数更多
D．当两束光从空气中射向玻璃时，a光不发生全反射，但b光可能发生全反射
√
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题号
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C　[根据波长越长的光的衍射条纹间距越宽知题图甲条纹间距大，则a光的波长较长，A错误；依据f＝可知，a光的频率较小，那么a光的折射率较小，根据v＝知，则在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光快，B错误；条纹间距大的，光屏上亮条纹的条数少，故b光亮条纹的条数更多，C正确；发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角，故两束光从空气中射向玻璃时，均不发生全反射，D错误。]
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题号
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5．(2024·江苏南京一模)有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，中间两偏振片重叠区域给观众的感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡
板”，如图乙所示。则(　　)
A．该魔术说明光是纵波
B．该魔术对观众的观察角度有要求
C．只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术
D．该魔术中对两偏振片卷起来的方式有要求
√
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题号
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D　[光的偏振现象说明光是横波，A错误；任何角度的光都会发生偏振现象，不同角度的观众看到的现象相同，该魔术对观众的观察角度无要求，B错误；当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时，偏振光可以全部通过偏振片，当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时，偏振光不能通过偏振片，则在中间区域放两片偏振方向互相垂直的卷起来的偏振片时，自然光不能通过，形成黑影，看起来就像一道墙，一片偏振片无法完成实验，C错误，D正确。故选D。]
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题号
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题组三　电磁振荡与电磁波
6．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(　　)
A．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
B．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
C．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
D．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变小
√
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题号
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A　[手机用电磁波传递信息，人说话发出声波，故A正确；太阳光中的可见光是电磁波，在真空中的传播速度约为3×108 m/s，“B超”中的超声波是声波，常温下，在空气中的速度大约为340 m/s，故B错误；遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线频率不同，波速相同，根据c＝λf可知波长不同，故C错误；由v＝知电磁波进入水中速度变小，而声波由空气进入水中的速度变大，D错误。]
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题号
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7．(2024·江苏无锡一模)如图甲所示为LC振荡电路，图乙的q-t图像表示LC振荡电路中，电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是(　　)
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A．0～t1时间内，线圈中磁场能在减少
B．t1、t3两时刻电路中电流最大
C．t3～t4时间内，电容器内的电场强度在增大
D．增大电路的振荡周期，可以使该电路更有效地发射电磁波
√
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题号
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A　[从q-t图像可知，0～t1时间内，电容器的电荷量在增大，故电容器的电场能在增大，线圈中的磁场能在减少，故A正确；从q-t图像可知，t1、t3两时刻电容器的电荷量最大，故电场能最大，磁场能最小，电路中的电流最小，故B错误；从q-t图像可知，t3～t4时间内，电容器的电荷量在减少，电容器内的电场强度在减小，故C错误；根据电磁波发射的特点可知，要有效地发射电磁波，振荡电路必须要有足够高的振荡频率，需要减小电路的振荡周期，故D错误。故选A。]
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题号
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8．一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器电容为C，从电容器上电压达到最大值Um时开始计时，下列说法不正确的是
(　　)
A．至少经过π，磁场能达到最大
B．至少经过，磁场能达到最大
C．在时间内，电路中的平均电流是
D．在时间内，电容器放电电荷量为CUm
√
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题号
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A　[LC振荡电路周期T＝2π，电容器电压最大时，开始放电，经π时间，放电结束，此时电容器电荷量为零，电路中电流最大，磁场最强，磁场能最大，故A错误，B正确；因为Q＝CU，所以电容器放电电荷量Q＝CUm，所以＝，故C、D正确。本题选不正确的，故选A。]
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题号
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9．雷达是利用无线电波的回波来探测目标方向和距离的一种装置，雷达的天线犹如喊话筒，能使电脉冲的能量集中向某一方向发射；接收机的作用则与人耳相仿，用以接收雷达发射机所发出电脉冲的回波。测速雷达主要是利用多普勒效应原理，可由回波的频率改变数值，计算出目标与雷达的相对速度，以下说法错误的是(　　)
A．雷达发射的是不连续的电磁波
B．雷达用的是微波波段的无线电波
C．目标离雷达天线远去时，反射信号频率将高于发射信号频率
D．目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率
√
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题号
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C　[雷达发射的是不连续的电磁波，A正确，不符合题意；雷达用的是微波波段的无线电波，B正确，不符合题意；根据多普勒效应，目标离雷达天线远去时，反射信号频率将低于发射信号频率，目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率，C错误，符合题意，D正确，不符合题意。]
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题号
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10．如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分别为a、b两束，则(　　)
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题号
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A．a、b两束光相比较，在真空中b光的波长较长
B．在水中a光的速度与b光的一样大
C．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观察，b光先消失
D．用同一双缝干涉实验装置分别用a、b光做实验，a光相邻干涉条纹间距小于b光相邻干涉条纹间距
√
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题号
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C　[由题图可知，两光束的入射角i相同，折射角有ra1
题号
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11．(2024·江苏南通一模)洛埃镜实验的基本装置如图所示，光线自空气射向平面镜并在平面镜上反射后有了量值为π的相位突变，相当于光程差突变了半个波长，我们称之为平面镜反射存在半波损失。关于洛埃镜实验，下面说法正确的是(　　)
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题号
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A．若a减小，相邻亮条纹的间距减小
B．若用频率更高的单色光，相邻亮条纹的间距将减小
C．若将平面镜向右移动一些，相邻亮条纹的间距减小
D．若用波长为λ的单色光，在屏上某点得到暗条纹，改用波长为1.5λ的单色光，该点一定是亮条纹
√
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题号
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B　[光源S到屏的距离可以看作双缝到屏的距离L，设S在平面镜中虚像为S′，光源S到S′的间距看作双缝的间距d，则有d＝2a，根据双缝干涉条纹间距公式可得Δx＝λ＝，故若a减小，相邻亮条纹的间距增大，故A错误；若用频率更高的单色光，根据λ＝可知单色光的波长减小，相邻亮条纹的间距将减小，故B正确；若将平面镜向右移动一些，双缝到屏的距离和双缝的间距不变，则光屏上相邻亮条纹的间距不变，故C错误；若用波长为λ的单色光，在屏上某点得到暗条纹，由于平面镜反射存在半波损失，则屏上该点到S、S′的波程差为波长λ的整数倍，改用波长为 1.5λ 的单色光，由于该点到S、S′的波程差不一定为的奇数倍，该点不一定是亮条纹，故D错误。故选B。]
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题号
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12．LC振荡电路在t1和t2时刻自感线圈中磁感线方向和电容器中极板带电情况如图所示，若t2－t1＝，则(　　)
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题号
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A．在t1时刻电容器正充电
B．在t2时刻电容器两极板间电场正在增强
C．在t1时刻电路中电流正在减小
D．在t2时刻自感线圈中磁场正在增强
√
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题号
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B　[由t2－t1＝知t2－t1＝，从题图可看出t1、t2两个时刻自感线圈处的电流都是从左向右穿过自感线圈，t1时刻与电容器放电电流方向相同，故电容器处于放电状态，只要是放电，振荡电流就是增大的，A、C错误；t2时刻，电流从左向右通过自感线圈，与电容器放电电流方向相反，所以t2时刻电容器在充电，随着极板上电荷的增多，两极板间电场增强，B正确；又由于充电过程振荡电流总是减小的，故线圈中磁场也减弱，D错误。]
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题号
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13．把一个上表面是平面下表面是凸面的凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方垂直射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹，下列说法正确的是(　　)
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题号
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A．圆环状条纹是光经凸透镜上下两个玻璃表面所反射的光发生了干涉造成的
B．圆环状条纹是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的
C．如果将凸透镜的凸面曲率半径增大而其他条件保持不变，观察到的圆环状亮条纹间距变小
D．如果改用波长更长的单色光照射而其他条件保持不变，观察到的圆环状亮条纹间距变小
√
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题号
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B　[牛顿环实验反映的是光的干涉现象，呈现条纹是由于两个玻璃表面之间的空气膜上下表面所反射的光发生了干涉，亮暗条纹相间则与光程差是半波长的奇偶数倍有关，而条纹宽窄的差异则是空气膜厚度变化率的不同所导致的：变化率越大，光程差是半波长的奇偶数倍更替就越频繁，使得条纹更加密集，从而使条纹看起来更窄。这里应该结合劈尖的知识去理解：越陡，空气膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄。若换一个曲率半径更大的凸透镜，则相同的水平距离对应空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大。如果改用波长更长的单色光照射而其他条件保持不变，观察到的圆环状亮条纹间距变大。综上所述，B正确，A、C、D错误。]
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题号
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14．如图所示，截面为等腰直角三角形ABC的玻璃砖，∠B＝90°，一束频率为f＝5×1014 Hz的光线从AB面中点处垂直射入玻璃砖，在AC面发生全反射，从BC面射出后，进入双缝干涉装置。已知AC长度l＝0.15 m，双缝间距d＝0.2 mm，光屏离双缝的距离L＝1.0 m，光在真空中的传播速度为c＝3.0×108 m/s。
求：
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(1)玻璃砖的折射率n的最小值；
(2)光线在玻璃砖中传播的最短时间t；
(3)光屏上相邻亮条纹的间距Δx。
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[解析]　(1)由题图可知，光线在AC面发生全反射的临界角C≤45°
由sin C＝
解得n≥
即折射率的最小值为。
(2)光线在玻璃砖中传播的最短时间为
t＝
光在玻璃中传播的速度为v＝
解得t＝5×10-10 s。
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(3)光屏上相邻亮条纹的间距Δx＝λ，λ＝
解得Δx＝3×10-3 m。
[答案]　(1)　(2)5×10-10 s　(3)3×10-3 m
谢 谢 ！