[高三理化生]高考物理第一轮总复习课件:选修3-4第13章第2节.ppt
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1、栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论基础梳理自学导引基础梳理自学导引一、光的干涉一、光的干涉1. 双缝干涉双缝干涉(1)干涉条件干涉条件: 两束光两束光频率相等频率相等; 相位差恒定相位差恒定; 振动方向一致振动方向一致. (2)干涉现象干涉现象: 若用单色光做实验若用单色光做实验, 则屏上会出现明暗相间的条纹则屏上会出现明暗相间的条纹; 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论若用白光做实验若用白光做实验, 则屏的中央出现则屏的中央出现白色条纹白色条纹, 两侧出现彩色条纹两侧出现彩色条纹. (3)屏上出现明、暗条纹处的条件屏上出现明、暗条纹
2、处的条件: 若屏上某处到双缝的光程差等于半个若屏上某处到双缝的光程差等于半个波长的奇数倍波长的奇数倍, 则该处出现暗条纹则该处出现暗条纹; 若屏上某处到双缝的光程差等于波长若屏上某处到双缝的光程差等于波长的整数倍的整数倍, 则该处出现明条纹则该处出现明条纹. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论故红光波长最长故红光波长最长, 紫光的波长最短紫光的波长最短, 所所以在可见光中以在可见光中, 红光频率最小红光频率最小, 紫光频紫光频率最大率最大. 2. 薄膜干涉薄膜干涉(1)相干光来自于薄膜的前、后表面相干
3、光来自于薄膜的前、后表面(或或上、下表面上、下表面)反射回来的两列反射光反射回来的两列反射光. (2)薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用: 增透膜增透膜; 检查工件检查工件的平整度的平整度. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论二、光的衍射二、光的衍射1. 光的衍射光的衍射: 光绕过光绕过_偏离偏离_传播的现象传播的现象. 2. 光发生明显衍射的条件光发生明显衍射的条件: 只有当障只有当障碍物的碍物的_可以与光的波长相可以与光的波长相比比, 甚至比光的波长还甚至比光的波长还_的时候的时候, 衍衍射现象才会明显射现象才会明显. 障碍物障碍物直线直线尺寸尺寸小小栏目栏目导引导
4、引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论3. 衍射条纹的特点衍射条纹的特点: 单色光的衍射图单色光的衍射图样为中间样为中间_且亮的单色条纹且亮的单色条纹, 两两侧是明暗相间的条纹侧是明暗相间的条纹, 条纹宽度比中条纹宽度比中央央_且且_; 白光的衍射图白光的衍射图样为中间样为中间_且亮的且亮的_, 两两侧是渐窄且暗的彩色条纹侧是渐窄且暗的彩色条纹. 宽宽窄窄暗暗宽宽白色条纹白色条纹栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论4. 泊松亮斑泊松亮斑: 当光照到不透明的小圆当光照到不透明的小圆板上板上, 在圆板的阴影中心出现亮斑在圆板的阴影中心出现亮斑(在在阴影外还有
5、不等间距的明暗相间的圆阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环环). 思考感悟思考感悟双缝干涉与单缝衍射条纹相同吗?双缝干涉与单缝衍射条纹相同吗?提示提示: 不相同不相同. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论三、光的偏振三、光的偏振1. 偏振偏振: 横波只沿某一特定的方向振横波只沿某一特定的方向振动动, 称为波的偏振称为波的偏振. 2. 自然光自然光: 在垂直于传播方向上沿一在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光切方向振动的光, 且沿着各个方向振且沿着各个方向振动的光波的动的光波的_都相同都相同. 如由太阳、如由太阳、电灯等普通光源发出的光电灯等普通光源发出的光. 强度强
6、度栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论3. 偏振光偏振光: 在垂直于传播方向的平面在垂直于传播方向的平面上上, 只沿着某一个特定只沿着某一个特定_振动的振动的光光. 如自然光经偏振片作用后的光如自然光经偏振片作用后的光. 4. 应用应用: 利用偏振片摄影、观看立体利用偏振片摄影、观看立体电影等电影等. 方向方向栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论四、电磁场与电磁波四、电磁场与电磁波1. 麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生电场变化的磁场能够在周围空间产生电场, 变化的电场能够在周围空间产生磁场变化的电场能够在周
7、围空间产生磁场. 2. 电磁场电磁场栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论变化电场在周围空间产生磁场变化电场在周围空间产生磁场, 变化变化磁场在周围空间产生电场磁场在周围空间产生电场, 变化的电变化的电场和磁场成为一个完整的整体场和磁场成为一个完整的整体, 这就这就是电磁场是电磁场. 3. 电磁波电磁波电磁场电磁场(电磁能量电磁能量)由近及远地传播形由近及远地传播形成电磁波成电磁波栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论(1)电磁波是电磁波是_波波, 在空间传播在空间传播_介质介质. (2)真空中电磁波的速度为真空中电磁波的速度为_ m/s.横
8、横不需要不需要3.0108栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论五、无线电波的发射和接收五、无线电波的发射和接收1. 发射电磁波的条件发射电磁波的条件第一第一, 要有足够高的频率要有足够高的频率; 第二第二, 电路必须开放电路必须开放, 使振荡电路的电使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间场和磁场分散到尽可能大的空间. 2. 调制有调制有_和和_两种两种方式方式, _是调制的逆过程是调制的逆过程. 调幅调幅调频调频检波检波栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论六、电磁波谱六、电磁波谱电磁波电磁波谱谱特性特性应用应用真空中真空中波长波长递变
9、规递变规律律无线电无线电波波容易容易发生发生衍射衍射通信和通信和广播广播大于大于1 mm频频率率增增大大波波长长减减小小栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论电磁波电磁波谱谱特性特性应用应用真空中真空中波长波长递变规递变规律律红外线红外线热效热效应应红外线红外线遥感遥感小于小于1 mm大大于于700 nm频频率率增增大大波波长长减减小小栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论电磁波电磁波谱谱特性特性应用应用真空中真空中波长波长递变规递变规律律可见光可见光引起引起视觉视觉照明等照明等400 nm到到700 nm之之间间频频率率增增大大波波长长减减
10、小小栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论电磁电磁波谱波谱特性特性应用应用真空中真空中波长波长递变规递变规律律紫外紫外线线化学效化学效应、荧应、荧光效光效应、能应、能杀菌杀菌灭菌消灭菌消毒、防毒、防伪伪5 nm到到370 nm之间之间频频率率增增大大波波长长减减小小栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论电磁波电磁波谱谱特性特性应用应用真空中真空中波长波长递变规递变规律律X射线射线穿透穿透能力能力强强医用透医用透视、安视、安检检0.01 nm到到10 nm之间之间频频率率增增大大波波长长减减小小栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光
11、学电磁波相对论电磁波电磁波谱谱特性特性应用应用真空中真空中波长波长递变规递变规律律射线射线穿透穿透能力能力很强很强工业探工业探伤、医伤、医用治疗用治疗小于小于0.01 nm频频率率增增大大波波长长减减小小栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论七、相对论的简单知识七、相对论的简单知识1. 狭义相对论的两个基本假设狭义相对论的两个基本假设(1)在不同的惯性参考系中在不同的惯性参考系中, 一切物理一切物理规律都是相同的规律都是相同的. (2)在不同的惯性参考系中在不同的惯性参考系中, 真空中的真空中的光速都是相同的光速都是相同的. 2. 时间和空间的相对性时间和空间的相对性
12、栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论要点透析直击高考要点透析直击高考一、干涉与衍射的比较一、干涉与衍射的比较1. 衍射与干涉的比较衍射与干涉的比较 两种现象两种现象比较项目比较项目单缝衍射单缝衍射双缝干涉双缝干涉不不同同点点条纹宽度条纹宽度条纹宽度条纹宽度不等不等, 中央中央最宽最宽条纹宽度相条纹宽度相等等栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论 两种现象两种现象比较项目比较项目单缝衍射单缝衍射双缝干涉双缝干涉不同不
13、同点点条纹间条纹间距距各相邻条纹间各相邻条纹间距不等距不等各相邻条纹各相邻条纹等间距等间距亮度情亮度情况况中央条纹最中央条纹最亮亮, 两边变暗两边变暗清晰条纹清晰条纹, 亮亮度基本相等度基本相等相同点相同点干涉、衍射都是波特有的现干涉、衍射都是波特有的现象象; 干涉、衍射都有明暗相干涉、衍射都有明暗相间的条纹间的条纹栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论2.干涉与衍射的本质干涉与衍射的本质光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果加的结果, 从本质上讲从本质上讲, 衍射条纹的形衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理成与干涉条纹的形成
14、具有相似的原理. 在衍射现象中在衍射现象中, 可以认为从单缝通过可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波两列或多列频率相同的光波, 它们在它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹屏上叠加形成单缝衍射条纹. 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论即时应用即时应用1. (2011高考上海单科卷高考上海单科卷)如图如图1321, 当用激光照射直径小于激光束的当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时不透明圆盘时, 在圆盘后屏上的阴影在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑中心出现了一个亮斑, 这是光的这是光的_(填填“干涉干涉”、“衍射衍射”或或“直线传播直线传播”)现象现象, 栏目栏目
15、导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论这一实验支持了光的这一实验支持了光的_(填填“波波动说动说”、“微粒说微粒说”或或“光子说光子说”). 图图1321栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论解析解析: 激光束照射圆盘激光束照射圆盘, 中心形成的亮中心形成的亮斑斑, 说明激光绕过了圆盘说明激光绕过了圆盘, 所以现象应所以现象应是衍射是衍射, 证实了激光具有波动性证实了激光具有波动性. 答案答案: 衍射波动说衍射波动说栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论二、光的干涉条纹分析二、光的干涉条纹分析1. 双缝干涉条纹的形成分析双缝
16、干涉条纹的形成分析双缝双缝S1、S2之间的距离为之间的距离为d, 双缝到屏双缝到屏间的距离为间的距离为l, 屏上一点屏上一点P到双缝距离分到双缝距离分别为别为r1和和r2, 由图由图1322可以知双缝可以知双缝S1和和S2到屏上到屏上P的路程差为的路程差为r(光程光程差差), rr2r1.栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论(1)若光程差若光程差r是波长是波长的整数倍的整数倍, 即即rn(n0,1,2,3), P点将出现亮条纹点将出现亮条纹, 如图如图1322甲所示甲所示. 图图1322栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论栏目栏目导引导引
17、第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论即时应用即时应用(2010高考江苏单科卷高考江苏单科卷)如图如图1323所示所示, 在杨氏双缝干涉实验中在杨氏双缝干涉实验中, 激光的激光的波长为波长为5.30107 m, 屏上屏上P点距双缝点距双缝S1和和S2的路程差为的路程差为7.95107 m, 则在则在这里出现的应是这里出现的应是_(选填选填“明条明条纹纹”或或“暗条纹暗条纹”). 栏目栏目导引导引第第1313章光学电磁波相对论章光学电磁波相对论现改用波长为现改用波长为6.30107 m的激光进的激光进行上述实验行上述实验, 保持其他条件不变保持其他条件不变, 则屏则屏上的条纹间距将上的
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