第48讲光的波动性 电磁波 相对论(原卷版)
1．知道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Ⅰ
2．知道电磁波的产生、发射和接收、电磁波谱、狭义相对论的基本假设、质速关系、质能关系、相对论质能关系式。
3、对电磁波、相对论部分，要注意对规律的识记和应用。
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 互相间隔的现象叫做光的干涉现象。
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。
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相同的相干光波，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Δx＝λ。
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 。
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。
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。
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 ，最远离中央的是 。
(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。
三、光的偏振
1．偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光振动在某一方向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，这种光叫做自然光。
3．偏振光的产生：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫做 ，第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光，叫做 。
四、电磁场和电磁波
1．电磁波的产生
(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；
③v＝λf对电磁波 ；
④电磁波能产生反射、折射、 和衍射等现象。
2．电磁波的发射和接收
(1)发射电磁波的条件
①要有足够高的 ；
②电路必须 ，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。
(2)调制有 和调频两种方式，解调是调制的逆过程。
(3)电磁波谱
①定义：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；
②电磁波谱的特性、应用
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
生衍射
无线电技术
红外线
1011～1015
10－3～
10－7
红外线遥感
可见光
1015
10－7
引起视觉
照明、摄影
紫外线
1015～1017
10－7～
10－9
化学效
应、荧光
效应、
能杀菌
医用消毒、
防伪
X射线
1016～1019
10－8～
10－11
贯穿性强
检查、医用
透视
γ射线
＞1019
＜10－11
贯穿本领
最强
工业探伤、
医用治疗
五、相对论
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 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 的。
2．时间和空间的相对性
“同时”的相对性：同时是 的，与参考系的运动有关。
1．下列说法中正确的是（ ）
A．磁场不能产生电场 B．电磁波的能量可能是连续的
C．法拉第发现了电流的磁效应 D．麦克斯韦预言了电磁波的存在
2．下列说法中正确的是（ ）
A．变化的磁场不能产生电场 B．变化的电场不能产生磁场
C．麦克斯韦证实了电磁波的存在 D．赫兹证实了电磁波的存在
3．以下说法中正确的是（ ）
A．回旋加速器利用了电磁感应原理 B．相对论认为质量和长度都随速度增大而增大
C．麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在 D．γ射线是一种波长很短的电磁波
4．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是（ ）
A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据△E＝△mc2可以计算核反应中释放的核能
C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能表明此过程中出现了质量亏损
D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能
5．如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的截面，一束单色平行光射向薄膜，在薄膜上产生干涉条纹，则下列说法错误的是（ ）
A．干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，薄膜上的干涉条纹是水平的
C．观察干涉条纹时，薄膜上的干涉条纹是水平的，若薄膜在竖直面上转过90度角，则条纹将变成竖直
D．用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距比用黄光照射时小
6．如图所示，某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条宽为0.05mm的窄缝，利用光屏观察光的衍射现象，则他在光屏上看到的条纹是（ ）
A． B． C． D．
要点一 光的干涉、衍射及偏振
1．双缝干涉
(1)明暗条纹的判断方法①如图所示，光源S1、S2发出的相干单色光到屏上P点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现亮条纹。中央条纹为亮条纹。
②光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现暗条纹。
③用白光进行干涉实验时，光屏上出现彩色条纹。
(2)双缝干涉条纹是等间距的
相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正比(装置已确定的情况下)。可利用这一特点通过双缝干涉实验测量光波的波长。
2．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。
(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。
(3)明暗条纹的判断方法
①在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝kλ(k＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹。
②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2k＋1)(k＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹。
③用白光进行实验时薄膜上出现水平彩色条纹。
(4)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，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。
3．光的干涉和衍射的比较
(1)干涉和衍射的比较
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
波长差不多或更小
典型实验
杨氏双缝实验
单缝衍射、圆孔衍射
和不透明圆盘衍射
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
图样相同点
干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射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，光才可以看做是沿直线传播的。
4．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
要点二 电磁场和电磁波
1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
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)电磁波与机械波不同，机械波在介质中传播的速度只与介质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关。
3．电磁波谱分析及应用
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，易发生衍射
通信、广播
红外线
1011～1015
10－3～10－7
热效应
红外遥感
可见光
1015
10－7
引起视觉
照明、摄影
紫外线
1015～1017
10－7～10－9
化学效应、荧光效应、灭菌消毒
医用消毒、防伪
X射线
1016～1019
10－8～10－11
贯穿本领强
检查、医用透视
γ射线
＞1019
＜10－11
贯穿本领最强
工业探伤、医用治疗
[特别提醒]
(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力较强。
(2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线、X射线和γ射线都有重叠，但它们产生的机理不同。
要点三 狭义相对论的简单应用
1．惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系。相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。
2．光速的大小与选取的参考系无关，因为光速是从麦克斯韦方程组中推导出来的，无任何前提条件。
3．狭义相对论认为物体的质量m与物体的速度v有关，其关系式为m＝。
4．对“长度的相对性”的理解：狭义相对论中的长度公式：l＝l0中，l0是相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而l可认为杆沿杆的长度方向以速度v运动时，静止的观察者测出的杆的长度，还可以认为是杆不动，而观察者沿杆的长度方向以速度v运动时测出的杆的长度。
5．对“时间间隔的相对性”的理解：时间间隔的相对性公式Δt＝中，Δτ是相对事件发生地静止的观察者测量同一地点的两个事件发生的时间间隔，而Δt则是相对于事件发生地以速度v运动的观察者测量同一地点的同样两个事件发生的时间间隔。也就是说：在相对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这就是狭义相对论中的时间膨胀。(动钟变慢)
要点一 光的干涉、衍射及偏振
在双缝干涉实验中，两缝间的距离为0.020cm，双缝到观察干涉条纹的光屏的距离是100.00cm，用一种单色光黄光做此实验，在光屏上测出21条黄色亮条纹间的距离是5.90cm，试求这种黄光的波长。如果换用一种频率为4.00×1014Hz的红光做此实验，在光屏上6.00cm范围内最多能有多少条暗条纹。
【答案】黄光的波长为5.90×10﹣7 m，在光屏上6.00cm范围内最多能有16条暗条纹
【解析】由题意可得：△x＝＝ m＝2.95×10﹣3 m，
d＝100.00cm＝1.0000m
根据△x＝λ可得：λ＝＝ m＝5.90×10﹣7 m。
而红光波长λ′＝＝ m＝7.5×10﹣7 m，
可得：△x′＝λ′＝ m＝3.75×10﹣3 m，
所以暗条纹数为n＝＝16条。
针对训练1．在如图中，A、B是同一介质中两相干波源，其振幅均为A＝5cm，频率均为f＝100Hz，当A点为波峰时，B点恰好为波谷，波速v＝10m/s，判断P点为振动加强点还是振动减弱点？
要点二 电磁场和电磁波
例2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调制
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．变化的电场一定可以产生电磁波
【答案】B
【解析】A、雷达是根据超声波测定物体位置的，故A错误；
B、使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，故B正确；
C、用紫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，利用紫外线的荧光效应，故C错误；
D、根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场可以产生变化的磁场、变化的磁场产生电场，而变化均匀的电场只能产生稳定的磁场，则不会产生电磁波，故D错误。
针对训练2．以下说法不正确的是（ ）
A．光的偏振现象说明光是横波
B．电磁波是电子运动产生的
C．地面上静止的人观察一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小
D．激光具有单色性好、方向性强、亮度高等特点，是进行全息照相的理想光源
要点三 狭义相对论的简单应用
例1．[多选]接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有( )
A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快
B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢
C．地球上的人观测到地球上的钟较快
D．地球上的人观测到地球上的钟较慢
【答案】AC
【解析】相对论告诉我们，运动的钟会变慢，由于飞船上的人相对飞船上的钟是静止的，而观测到地球上的钟是高速运动的，因此飞船上的人观测到飞船上的钟相对于地球上的钟快，A项正确，B项错误；同样，地球上的人观测到飞船上的钟是高速运动的，因此地球上的人观测到地球上的钟比飞船上的钟快，C项正确，D项错误。
针对训练3．[多选]对于公式m＝，下列说法中正确的是( )
A．公式中的m0是物体以速度v运动时的质量
B．当物体运动速度为v时，物体的质量m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用
C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用
D．通常由于物体的速度太小，质量的变化不能被我们感觉到，在分析地球上物体的运动时
1．下列说法中正确的是（ ）
A．光的偏振现象证明了光波是纵波
B．雷达是利用超声波来测定物体位置的设备
C．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，这是光的干涉现象
D．考虑相对论效应，一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度长
2．下列现象中，属于光的干涉现象的是（ ）
A．雨后天边的彩虹 B．肥皂泡上的彩色花纹
C．早晨东方云际出现红色的彩霞 D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮
3．下列现象中，属于光的衍射现象的是（ ）
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纹
C．镀膜后，望远镜的镜头透入光的亮度增强
D．拍摄玻璃橱窗内的展品时，在镜头前加装一元件，可以有效阻挡玻璃的反射光进入相机镜头
4．下列说法不正确的是（ ）
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干涉
B．玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的衍射现象
C．光的偏振现象证实了光是横波
D．不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的
5．用一束单色光做杨氏双缝干涉实验，经双缝后光照射到光屏上，可观察到的图象是图中的（ ）
A． B．
C． D．
6．在下列四种情况中，声波在空气中传播，能够使声波发生明显衍射的情况是（ ）
A．声源频率为330Hz，声速为340m/s，障碍物尺寸为60m×60m
B．声源频率为330Hz，声速为1500m/s，障碍物尺寸为60m×60m
C．声源频率为300Hz，声速为340m/s，障碍物尺寸为1m×1m
D．声源频率为300Hz，声速为1500m/s，障碍物尺寸为100m×100m
7．鉴别奶粉的质量，奶粉的碳水化合物（糖）的含量是一个重要指标，可以用旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度a，这一角度a称为“旋光度”，a的值只与糖溶液的浓度有关将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A，B之间，则下列说法中不正确的是（ ）
A．到达O处光的强度会减弱
B．将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片B转过的角度等于α
C．将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片A转过的角度等于α
D．偏振光不能产生干涉和衍射现象
8. 车载MP3可以把MP3中储存的音乐以无线发射方式发射到车载调频立体声收音设备中，车主只需将汽车收音机的频率设定为车载MP3的频率，或让收音机搜索到该频率即可进行播放，已知光速c＝3.0×108m/s．
（1）求所发射的无线电波的波速v；
（2）所某车载MP3的设置频率f＝104.5MHz，求所发射的无线电波的波长λ
课时检测
一、选择题(每小题6分，共78分)
1．下列物理现象：（1）透过坦克壁上安装的平行玻璃砖观察外界的视野会变大；（2）雨后公路积水上面飘浮的油膜呈现彩色。这两种现象分别属于（ ）
A．衍射、干涉 B．衍射、折射 C．折射、衍射 D．折射、干涉
2．关于光现象及其应用，下列说法正确的是（ ）
A．汽车灯光夜间照着自行车“尾灯”，就变得十分明亮，是利用了光的折射
B．照相机的镜头表面镀有一层膜，使照相效果更好，是利用了光的衍射
C．用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度，利用了光的干涉
D．抽制高强度纤维细丝，可用激光监控其粗细，是利用了光的偏振
3．在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是（ ）
A．a、c B．b、c C．a、d D．b、d
4．关于下列光学现象，说法正确的是（ ）
A．电磁波和其他可见光一样，也能产生衍射现象
B．水中蓝光的传播速度比红光的快
C．若用某光照射金属时恰好能发生光电效应，则用另一频率更大的光照射该金属时就不能发生光电效应
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更窄
5．下列说法中不符合事实的是（ ）
A．建筑外安装涂膜玻璃应用了光的全反射
B．交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘
C．机场安检时，借助X射线能看到箱内物品
D．液晶显示应用了偏振光
6．下列现象可以说明光是横波的是（ ）
A．光的干涉现象 B．光的色散现象
C．光的衍射现象 D．光的偏振现象
7．电磁波的使用已成为现代生活中不可缺少的信息传递方式，比较手机信号、激光信号和电视机遥控器信号在真空中的传播速度，下列说法正确的是（ ）
A．手机信号的传播速度最小 B．激光信号的传播速度最小
C．遥控信号的传播速度最小 D．三种信号的传播速度相同
8．当我们用手机打电话时，手机在接收到移动公司发射塔发来的信号后，我们就会听到对方讲话声。这里所说的“信号”和“讲话声”应分属于（ ）
A．声波和声波 B．电磁波和电磁波
C．声波和电磁波 D．电磁波和声波
9．广东省虎门大桥全长近15km，在500m高空有一架与大桥平行匀速飞行的飞机，飞机上人员看到大桥的长度将是（ ）
A．大于15km B．等于15km C．小于15km D．飞机飞行越快，大桥将变得越长
10．下列关于波的叙述中正确的是（ ）
A．光的偏振现象表明光是一种横波
B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距不变
C．一束白光经光密三棱镜折射发生色散时，红光的偏折角最大
D．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增加透射光的强度
11．如图所示，甲、乙分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行实验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（ ）
A．a、b光在真空中的波长满足λa＞λb
B．a、b光在玻璃中的折射率满足na＜nb
C．若该两束光分别为红光和紫光，则a为红光
D．若a、b光分别从玻璃射入空气，则a光临界角较小
12．以下说法正确的是（ ）
A．雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的衍射现象
C．医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体内脏器官，它利用的是光的全反射原理
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增强反射光的强度
13．下列光学现象中说法正确的是（ ）
A．肥皂泡呈现彩色是光的干涉现象，通过狭缝看太阳光呈现彩色是光的衍射现象
B．光的偏振现象说明光是一种纵波
C．光导纤维利用了光的干涉原理
D．用同一装置做红光和紫光的双缝干涉实验，在形成的干涉图样中，紫光的条纹间距比红光宽
二、计算题(共22分)
14. 用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在小孔后面的光屏上各看到什么现象？
（1）小孔的直径为1cm；
（2）小孔的直径为1mm；
（3）小孔的直径为0.5μm．
第48讲光的波动性 电磁波 相对论(解析版)
1．知道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Ⅰ
2．知道电磁波的产生、发射和接收、电磁波谱、狭义相对论的基本假设、质速关系、质能关系、相对论质能关系式。
3、对电磁波、相对论部分，要注意对规律的识记和应用。
一、光的干涉
1．定义
在两列光波的叠加区域，某些区域的光被加强，出现亮纹，某些区域的光被减弱，出现暗纹，且加强和减弱互相间隔的现象叫做光的干涉现象。
2．条件
两列光的频率相等，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象。
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相同的相干光波，屏上某点到双缝的路程差是波长的整数倍处出现亮条纹；路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹。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Δx＝λ。
4．薄膜干涉
利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面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。
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小，或者跟光波波长相差不多时，光才能发生明显的衍射现象。
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，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光。
(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亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一。
三、光的偏振
1．偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光振动在某一方向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横波(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各个方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光。
3．偏振光的产生：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫做起偏器，第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光，叫做检偏器。
四、电磁场和电磁波
1．电磁波的产生
(1)麦克斯韦电磁场理论
变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。
(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，在空间传播不需要介质；
②真空中电磁波的速度为 3×108 m/s；
③v＝λf对电磁波同样适用；
④电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。
2．电磁波的发射和接收
(1)发射电磁波的条件
①要有足够高的振荡频率；
②电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。
(2)调制有调幅和调频两种方式，解调是调制的逆过程。
(3)电磁波谱
①定义：按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱；
②电磁波谱的特性、应用
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
生衍射
无线电技术
红外线
1011～1015
10－3～
10－7
热效应
红外线遥感
可见光
1015
10－7
引起视觉
照明、摄影
紫外线
1015～1017
10－7～
10－9
化学效
应、荧光
效应、
能杀菌
医用消毒、
防伪
X射线
1016～1019
10－8～
10－11
贯穿性强
检查、医用
透视
γ射线
＞1019
＜10－11
贯穿本领
最强
工业探伤、
医用治疗
五、相对论
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，一切物理规律都是相同的。
(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。
2．时间和空间的相对性
“同时”的相对性：同时是相对的，与参考系的运动有关。
1．下列说法中正确的是（ ）
A．磁场不能产生电场 B．电磁波的能量可能是连续的
C．法拉第发现了电流的磁效应 D．麦克斯韦预言了电磁波的存在
【答案】D
【解析】A、变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，故A错误；
B、普朗克提出，电磁波的能量是不连续的，故B错误；
C、奥斯特发现了电流的磁效应，故C错误；
D、电磁波是由麦克斯韦预言，而赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D正确；
2．下列说法中正确的是（ ）
A．变化的磁场不能产生电场 B．变化的电场不能产生磁场
C．麦克斯韦证实了电磁波的存在 D．赫兹证实了电磁波的存在
【答案】D
【解析】AB、变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，故AB错误；
CD、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，故C错误，D正确。
3．以下说法中正确的是（ ）
A．回旋加速器利用了电磁感应原理
B．相对论认为质量和长度都随速度增大而增大
C．麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在
D．γ射线是一种波长很短的电磁波
【答案】D
【解析】A、回旋加速器是利用电场加速粒子，利用磁场将粒子旋回电场中加速，不涉及感应电流，故A错误；
B、相对论认为质量随速度增大而增大，长度随速度增大而缩短，故B错误；
C、麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹通过实验发现了电磁波，故C错误；
D、γ射线是一种波长很短的电磁波，是放射性现象中产生的，故D正确；
4．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是（ ）
A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据△E＝△mc2可以计算核反应中释放的核能
C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能表明此过程中出现了质量亏损
D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能
【答案】D
【解析】A、爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2告诉我们，物体具有的能量与它的质量成正比。故A正确。
B、△E＝△mc2中△m是亏损质量，△E是释放的核能，故B正确。
C、核反应中若质量亏损，就要释放能量，所以一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损。故C正确。
D、E＝mc2中的E是物体具有的能量。故D错误。
5．如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的截面，一束单色平行光射向薄膜，在薄膜上产生干涉条纹，则下列说法错误的是（ ）
A．干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，薄膜上的干涉条纹是水平的
C．观察干涉条纹时，薄膜上的干涉条纹是水平的，若薄膜在竖直面上转过90度角，则条纹将变成竖直
D．用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距比用黄光照射时小
【答案】C
【解析】A、由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故A正确；
BC、观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，且薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故B正确；C错误；
D、条纹间距与光的波长成正比，由于黄光波长长，故黄光条纹间距大，绿光的条纹间距小，故D正确；
6．如图所示，某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条宽为0.05mm的窄缝，利用光屏观察光的衍射现象，则他在光屏上看到的条纹是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】因为衍射条纹与单缝平行，条纹中间宽、两边窄。故B正确，ACD错误。
要点一 光的干涉、衍射及偏振
1．双缝干涉
(1)明暗条纹的判断方法①如图所示，光源S1、S2发出的相干单色光到屏上P点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现亮条纹。中央条纹为亮条纹。
②光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现暗条纹。
③用白光进行干涉实验时，光屏上出现彩色条纹。
(2)双缝干涉条纹是等间距的
相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正比(装置已确定的情况下)。可利用这一特点通过双缝干涉实验测量光波的波长。
2．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。
(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。
(3)明暗条纹的判断方法
①在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝kλ(k＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹。
②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2k＋1)(k＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹。
③用白光进行实验时薄膜上出现水平彩色条纹。
(4)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，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。
3．光的干涉和衍射的比较
(1)干涉和衍射的比较
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
波长差不多或更小
典型实验
杨氏双缝实验
单缝衍射、圆孔衍射
和不透明圆盘衍射
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
图样相同点
干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射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，光才可以看做是沿直线传播的。
4．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
要点二 电磁场和电磁波
1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
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)电磁波与机械波不同，机械波在介质中传播的速度只与介质有关，电磁波在介质中传播的速度与介质和频率均有关。
3．电磁波谱分析及应用
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，易发生衍射
通信、广播
红外线
1011～1015
10－3～10－7
热效应
红外遥感
可见光
1015
10－7
引起视觉
照明、摄影
紫外线
1015～1017
10－7～10－9
化学效应、荧光效应、灭菌消毒
医用消毒、防伪
X射线
1016～1019
10－8～10－11
贯穿本领强
检查、医用透视
γ射线
＞1019
＜10－11
贯穿本领最强
工业探伤、医用治疗
[特别提醒]
(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力较强。
(2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线、X射线和γ射线都有重叠，但它们产生的机理不同。
要点三 狭义相对论的简单应用
1．惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系。相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。
2．光速的大小与选取的参考系无关，因为光速是从麦克斯韦方程组中推导出来的，无任何前提条件。
3．狭义相对论认为物体的质量m与物体的速度v有关，其关系式为m＝。
4．对“长度的相对性”的理解：狭义相对论中的长度公式：l＝l0中，l0是相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而l可认为杆沿杆的长度方向以速度v运动时，静止的观察者测出的杆的长度，还可以认为是杆不动，而观察者沿杆的长度方向以速度v运动时测出的杆的长度。
5．对“时间间隔的相对性”的理解：时间间隔的相对性公式Δt＝中，Δτ是相对事件发生地静止的观察者测量同一地点的两个事件发生的时间间隔，而Δt则是相对于事件发生地以速度v运动的观察者测量同一地点的同样两个事件发生的时间间隔。也就是说：在相对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这就是狭义相对论中的时间膨胀。(动钟变慢)
要点一 光的干涉、衍射及偏振
例1在双缝干涉实验中，两缝间的距离为0.020cm，双缝到观察干涉条纹的光屏的距离是100.00cm，用一种单色光黄光做此实验，在光屏上测出21条黄色亮条纹间的距离是5.90cm，试求这种黄光的波长。如果换用一种频率为4.00×1014Hz的红光做此实验，在光屏上6.00cm范围内最多能有多少条暗条纹。
【答案】黄光的波长为5.90×10﹣7 m，在光屏上6.00cm范围内最多能有16条暗条纹
【解析】由题意可得：△x＝＝ m＝2.95×10﹣3 m，
d＝100.00cm＝1.0000m
根据△x＝λ可得：λ＝＝ m＝5.90×10﹣7 m。
而红光波长λ′＝＝ m＝7.5×10﹣7 m，
可得：△x′＝λ′＝ m＝3.75×10﹣3 m，
所以暗条纹数为n＝＝16条。
针对训练1．在如图中，A、B是同一介质中两相干波源，其振幅均为A＝5cm，频率均为f＝100Hz，当A点为波峰时，B点恰好为波谷，波速v＝10m/s，判断P点为振动加强点还是振动减弱点？
【答案】减弱点
【解析】A到P与B到P的波程差为：
△x＝25m﹣15m＝10m。
这两列波的波长为：
λ＝＝m＝0.1m。
而10m恰好为0.1m的整数倍，
又因A、B步调相反，因此P点为减弱点。
要点二 电磁场和电磁波
例2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调制
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．变化的电场一定可以产生电磁波
【答案】B
【解析】A、雷达是根据超声波测定物体位置的，故A错误；
B、使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，故B正确；
C、用紫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，利用紫外线的荧光效应，故C错误；
D、根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场可以产生变化的磁场、变化的磁场产生电场，而变化均匀的电场只能产生稳定的磁场，则不会产生电磁波，故D错误。
针对训练2．以下说法不正确的是（ ）
A．光的偏振现象说明光是横波
B．电磁波是电子运动产生的
C．地面上静止的人观察一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小
D．激光具有单色性好、方向性强、亮度高等特点，是进行全息照相的理想光源
【答案】B
【解析】A、偏振是横波特有的现象，光的偏振现象说明光是横波，故A正确；
B、电磁波中是由振荡电路中电磁场作周期性变化产生的，故B错误；
C、地面上静止的人观察一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，尺缩效应，故C正确；
D、激光的频率高，波长短，因此具有单色性好。方向性强。亮度高等特点，同时相干性好，是进行全息照相的理想光源，故D正确；
要点三 狭义相对论的简单应用
例1．下列说法正确的是（ ）
A．由于相对论、量子论的提出，经典力学己经失去了它的意义
B．经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍可普遍适用
C．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
D．狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关
【答案】D
【解析】AB、相对论、量子论的提出，没有否定经典力学，经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形，对于高速、微观的情形经典力学不适用，故AB错误。
C、在经典力学中，物体的质量不会随运动状态而改变，故C错误。
D、狭义相对论认为，质量、长度、时间的测量结果都与物体运动状态有关，故D正确。
针对训练3．下列说法中正确的是（ ）
A．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是不同的
B．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
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽
D．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率
【答案】D
【解析】A、根据光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。故A错误；
B、均匀变化的电场一定产生稳定的磁场，均匀变化的磁场一定产生稳定的电场。故B错误；
C、在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，光的波长减小，则干涉条纹间距变窄。故C错误；
D、根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率。故D正确。
1．下列说法中正确的是（ ）
A．光的偏振现象证明了光波是纵波
B．雷达是利用超声波来测定物体位置的设备
C．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，这是光的干涉现象
D．考虑相对论效应，一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度长
【答案】C
【解析】A、光的偏转现象说明光波是横波。故A错误。
B、雷达在工作时，先发射出电磁波，其在向前传播过程中，遇到障碍物后被发射回来，即雷达据其所接收到的反射回来的电磁波情况判断前方物体的情况。即雷达是利用电磁波来工作的。故B错误。
C、在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，是薄膜干涉。故C正确。
D、根据l＝，知条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小。故D错误。
2．下列现象中，属于光的干涉现象的是（ ）
A．雨后天边的彩虹 B．肥皂泡上的彩色花纹
C．早晨东方云际出现红色的彩霞 D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮
【答案】B
【解析】A、雨后天边出现彩虹是光的色散，故A错误；
B、肥皂泡上的彩色花纹是光经过薄膜的上下表面之后产生的两列相干光形成光的干涉所产生的彩色条纹，故B正确；
C、早晨东方天边出现红色朝霞是折射，故C错误；
D、荷叶上的水珠在阳光下出现彩色花纹是散射，故D错误。
3．下列现象中，属于光的衍射现象的是（ ）
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纹
C．镀膜后，望远镜的镜头透入光的亮度增强
D．拍摄玻璃橱窗内的展品时，在镜头前加装一元件，可以有效阻挡玻璃的反射光进入相机镜头
【答案】B
【解析】A、雨过天晴时，常在天空出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，A错误；
B、通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，B正确；
C、照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱。故C错误；
D、反射光是偏振光，拍摄玻璃橱窗内的物品时，或拍摄水面上的物品时，往往在镜头前加装偏振片以减弱玻璃表面反射光进入照相机镜头。属于光的偏振，故D错误；
4．下列说法不正确的是（ ）
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干涉
B．玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的衍射现象
C．光的偏振现象证实了光是横波
D．不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的
【答案】B
【解析】A、用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的薄膜干涉，故A正确；
B、玻璃中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，故B不正确；
C、偏振是横波特有的现象，光的偏振现象能证明光是横波，故C正确；
D、可以通过迈克尔孙﹣莫雷实验得出：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，后来爱因斯坦把它总结为：光速不变原理，故D正确；
5．用一束单色光做杨氏双缝干涉实验，经双缝后光照射到光屏上，可观察到的图象是图中的（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】根据干涉条纹的特点可知，用一束单色光做杨氏双缝干涉实验，经双缝后光照射到光屏上，可观察到的图象一定是相邻的明、暗条纹之间的距离是相等的条纹。故ABC错误，D正确
故选：D。
6．在下列四种情况中，声波在空气中传播，能够使声波发生明显衍射的情况是（ ）
A．声源频率为330Hz，声速为340m/s，障碍物尺寸为60m×60m
B．声源频率为330Hz，声速为1500m/s，障碍物尺寸为60m×60m
C．声源频率为300Hz，声速为340m/s，障碍物尺寸为1m×1m
D．声源频率为300Hz，声速为1500m/s，障碍物尺寸为100m×100m
【答案】C
【解析】声波在空气中的波速约为340m/s，当频率为330Hz时，波长：
当频率为300Hz时，波长：
比较A、C选项的障碍物可知，障碍物尺寸为60m×60m远大于波长，障碍物尺寸为1m×1m略小于波长，所以障碍物尺寸为1m×1m时能发生明显的衍射。
故C正确，ABD错误
7．鉴别奶粉的质量，奶粉的碳水化合物（糖）的含量是一个重要指标，可以用旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度a，这一角度a称为“旋光度”，a的值只与糖溶液的浓度有关将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A，B之间，则下列说法中不正确的是（ ）
A．到达O处光的强度会减弱
B．将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片B转过的角度等于α
C．将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度仍为最大，偏振片A转过的角度等于α
D．偏振光不能产生干涉和衍射现象
【答案】D
【解析】A、偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，所以到达O处光的强度会明显减弱，故A正确；
B、偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度α，所以到达O处光的强度会明显减弱，将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片B转过的角度等于α，故B正确；
C、同理，将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α，故C正确；、
D、偏振光也是波，所以能产生干涉和衍射现象，故D错误；
8. 车载MP3可以把MP3中储存的音乐以无线发射方式发射到车载调频立体声收音设备中，车主只需将汽车收音机的频率设定为车载MP3的频率，或让收音机搜索到该频率即可进行播放，已知光速c＝3.0×108m/s．
（1）求所发射的无线电波的波速v；
（2）所某车载MP3的设置频率f＝104.5MHz，求所发射的无线电波的波长λ．
【答案】（1）3.0×108m/s；（2）2.87m．
【解析】（1）电磁波在空气中的传播速度大约是c＝3.0×108m/s
（2）车载MP3的设置频率f＝104.5MHz＝1.045×108Hz，
λ＝＝＝2.87m．
课时检测
一、选择题(每小题6分，共78分)
1．下列物理现象：（1）透过坦克壁上安装的平行玻璃砖观察外界的视野会变大；（2）雨后公路积水上面飘浮的油膜呈现彩色。这两种现象分别属于（ ）
A．衍射、干涉 B．衍射、折射 C．折射、衍射 D．折射、干涉
【答案】D
【解析】透过坦克壁上安装的平行玻璃砖观察外界的视野会变大是由于光在不同的介质的界面处发生折射的原因；雨后公路积水上面飘浮的油膜呈现彩色是由于薄膜干涉的原因。故ABC错误，D正确
2．关于光现象及其应用，下列说法正确的是（ ）
A．汽车灯光夜间照着自行车“尾灯”，就变得十分明亮，是利用了光的折射
B．照相机的镜头表面镀有一层膜，使照相效果更好，是利用了光的衍射
C．用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度，利用了光的干涉
D．抽制高强度纤维细丝，可用激光监控其粗细，是利用了光的偏振
【答案】C
【解析】A、自行车“尾灯”为全反射棱镜，利用光的全反射现象；故A错误；
B、照相机镜头表面镀有一层增透膜是利用了光的薄膜干涉现象。故B错误；
C、用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度，利用了光的薄膜干涉现象。故C正确；
D、激光束越过细丝时产生的衍射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。故D错误
3．在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是（ ）
A．a、c B．b、c C．a、d D．b、d
【答案】D
【解析】单色光的单缝衍射图样中间条纹最亮最宽，而双缝则是明暗条纹间距相同。
a是双缝干涉现象条纹，b单色光的单缝衍射现象的条纹，c是圆孔衍射条纹现象，d是白光的单缝衍射图样，因此bd属于光的单缝衍射图样。故D正确，ABC错误。
4．关于下列光学现象，说法正确的是（ ）
A．电磁波和其他可见光一样，也能产生衍射现象
B．水中蓝光的传播速度比红光的快
C．若用某光照射金属时恰好能发生光电效应，则用另一频率更大的光照射该金属时就不能发生光电效应
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更窄
【答案】A
【解析】A、电磁波和其他可见光一样均具有干涉、衍射等现象；故A正确；
B、蓝光的折射率大于红光的折射率，根据v＝知水中蓝光的传播速度比红光慢；故B错误；
C、若用某光照射金属时恰好能发生光电效应，根据光电效应的条件可知，用另一频率更大的光照射该金属时一定能发生光电效应；故C错误；
D、由于红光的波长大于蓝光的波长，故在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽；故D错误；
5．下列说法中不符合事实的是（ ）
A．建筑外安装涂膜玻璃应用了光的全反射
B．交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘
C．机场安检时，借助X射线能看到箱内物品
D．液晶显示应用了偏振光
【答案】A
【解析】C、X射线有较强的穿透能力，借助X射线能能检测与探伤，机场安检时，借助X射线能看到箱内物品。故C正确；
B、交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘。故B正确；
A、建筑外装涂膜玻璃应用了光的薄膜干涉，不是光的全反射。故A错误；
D、液晶显示应用了液晶的各向异性和光的偏振原理。故D正确。
本题选择不符合事实的
6．下列现象可以说明光是横波的是（ ）
A．光的干涉现象 B．光的色散现象
C．光的衍射现象 D．光的偏振现象
【答案】D
【解析】横波的振动方向与传播方向垂直，纵波的振动方向与波的传播方向在同一条直线上，因此只有当横波时，穿过偏振片时，出现时而阻碍时而通过，而干涉与衍射说明光是一种波，对于光的色散，是光的折射现象，故ABC错误，D正确。
7．电磁波的使用已成为现代生活中不可缺少的信息传递方式，比较手机信号、激光信号和电视机遥控器信号在真空中的传播速度，下列说法正确的是（ ）
A．手机信号的传播速度最小 B．激光信号的传播速度最小
C．遥控信号的传播速度最小 D．三种信号的传播速度相同
【答案】D
【解析】电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s＝3×105km/s；
手机信号、激光信号都是电磁波，同样遥控器发出的红外线也是一种电磁波，电视机遥控器就是靠发射红外线来控制电视机的。故三种信号的传播速度相同，故D正确，ABC错误；
8．当我们用手机打电话时，手机在接收到移动公司发射塔发来的信号后，我们就会听到对方讲话声。这里所说的“信号”和“讲话声”应分属于（ ）
A．声波和声波 B．电磁波和电磁波
C．声波和电磁波 D．电磁波和声波
【答案】D
【解析】当我们用手机打电话时，手机在接收到移动公司发射塔发来的信号后，我们就会听到对方讲话声。这里所说的“信号”是电磁波传来的信息；
通过电磁波传递来的信号转化为手机听筒的振动，听筒的振动发出声音，我们就会听到对方讲话声。故D正确，ABC错误。
9．广东省虎门大桥全长近15km，在500m高空有一架与大桥平行匀速飞行的飞机，飞机上人员看到大桥的长度将是（ ）
A．大于15km B．等于15km C．小于15km D．飞机飞行越快，大桥将变得越长
【答案】C
【解析】狭义相对论效应有：“尺缩效应”，在500m高空有一架与大桥平行匀速飞行的飞机，飞机上人员看到大桥的长度将是小于15km，故C正确，ABD错误。
10．下列关于波的叙述中正确的是（ ）
A．光的偏振现象表明光是一种横波
B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距不变
C．一束白光经光密三棱镜折射发生色散时，红光的偏折角最大
D．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增加透射光的强度
【答案】A
【解析】A、光的偏振现象说明光振动的方向与传播的方向垂直，是横波。故A正确；
B、在光的双缝干涉实验中，根据条纹的宽度公式：可知，若仅将入射光由紫光改为红光，条纹间距一定变大。故B错误；
C、红色光的折射率小，可知当一束白光经光密三棱镜折射发生色散时，红光的偏折角最小。故C错误；
D、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消除玻璃反射的偏振光。故D错误。
11．如图所示，甲、乙分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行实验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（ ）
A．a、b光在真空中的波长满足λa＞λb
B．a、b光在玻璃中的折射率满足na＜nb
C．若该两束光分别为红光和紫光，则a为红光
D．若a、b光分别从玻璃射入空气，则a光临界角较小
【答案】D
【解析】A、由得，b光的间距大于a光，所以b光的波长大于a光的波长，故A错误；
B、根据c＝λf知，a光的频率大于b光的频率。a光的折射率大于b光的折射率。故B错误；
C、该两束光分别为红光和紫光，则波长较大的b为红光。故C错误。
D、若a、b光分别从玻璃射入空气，根据sinC＝，则a光临界角较小。故D正确。
12．以下说法正确的是（ ）
A．雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的衍射现象
C．医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体内脏器官，它利用的是光的全反射原理
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增强反射光的强度
【答案】C
【解析】A．雨后天空出现的彩虹是光的折射（色散）现象，故A错误；
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的色散现象，故B错误；
C．医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体内脏器官，它利用的是光的全反射原理，故C正确；
D．透射光和反射光的偏振方向不同，因此加上偏振片，就可以滤去反射光，只留下室内的透射光，故D错误；
13．下列光学现象中说法正确的是（ ）
A．肥皂泡呈现彩色是光的干涉现象，通过狭缝看太阳光呈现彩色是光的衍射现象
B．光的偏振现象说明光是一种纵波
C．光导纤维利用了光的干涉原理
D．用同一装置做红光和紫光的双缝干涉实验，在形成的干涉图样中，紫光的条纹间距比红光宽
【答案】A
【解析】A、肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象，故A正确；
B、光的偏振现象说明光是横波，故B错误；
C、光导纤维是利用了光的全反射原理，故C错误；
D、根据光的干涉条纹的公式可知，波长越长条纹的宽度越大，由于红色光的波长大于紫色光的波长，所以用同一装置做红光和紫光的双缝干涉实验，在形成的干涉图样中，紫光的条纹间距比红光小，故D错误
二、计算题(共22分)
14．用一单色光源垂直照射带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在小孔后面的光屏上各看到什么现象？
（1）小孔的直径为1cm；
（2）小孔的直径为1mm；
（3）小孔的直径为0.5μm．
【答案】见解析．
【解析】小孔的直径大小决定屏上的现象．当孔的直径较大，比光的波长大得多时，光的衍射极不明显，光沿直线传播；当孔的直径很小，可以与光波的波长相比时，光的衍射现象明显．
（1）当圆孔的直径为1cm时，在光屏上只能看到与圆孔形状相同的亮斑．这是光沿直线传播的结果．
（2）当圆孔的直径为1mm时，在光屏上能看到单色光源倒立的像．这是小孔成像，也是光沿直线传播的结果．
（3）当圆孔的直径为0.5 μm时，在光屏上能看到衍射条纹．这是由于小孔尺寸与光波的波长差不多，光发生明显衍射的结果．
