(通用版)2020版高考物理大一轮复习15.2第2节光的波动性电磁波相对论课件新人教版.pptx
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1、第2节 光的波动性 电磁波 相对论,-2-,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 互相间隔的现象叫作光的干涉现象。 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,屏上就会出现明暗相间 的条纹。,-3-,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.发生明显衍射的条件:只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多 ,甚至
2、比光的波长还小 的时候,衍射现象才会明显。 2.衍射条纹的特点: (1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较,-4-,-5-,(2)泊松亮斑(圆盘衍射):当光照到不透明 (选填“透明”或“不透明”)的半径很小的小圆盘上时,在圆盘的阴影中心出现亮斑 (在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。 三、光的偏振 1.自然光:包含着在垂直于传播方向上沿一切方向 振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。 2.偏振光:在垂直于光的传播方向的平面上,只沿着某个特定 的方向振动的光。 3.偏振光的形成: (1)让自然光通过偏振片 形成偏振光。 (2)让自然光在两种介质的界面发生反射和折射 ,反射光和折射光可以
3、成为部分偏振光或完全偏振光。 4.光的偏振现象说明光是一种横 波。,-6-,四、电磁场、电磁波、电磁波谱 1.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 ,变化的电场能够在周围空间产生磁场 。 2.电磁波 (1)电磁场在空间由近及远地传播,形成电磁波 。 (2)电磁波的传播不需要介质 ,可在真空中传播,在真空中不同频率的电磁波传播速度相同 (都等于光速)。 (3)不同频率的电磁波,在同一介质中传播,其速度是不同的,频率越高,波速越小 。 (4)v=f,f是电磁波的频率。,-7-,3.电磁波的发射 (1)发射条件:开放 电路和高频振荡 信号,所以对要传输的信号进行调制。 (2)调制方式
4、 调幅:使高频电磁波的振幅 随信号的强弱而变。 调频:使高频电磁波的频率 随信号的强弱而变。 4.无线电波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等 时,激起的振荡电流最强 ,这就是电谐振现象。 (2)使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐 。能够调谐的接收电路叫作调谐 电路。 (3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程,叫作检波 。检波是调制 的逆过程,也叫作解调。,-8-,5.电磁波谱 按照电磁波的频率 或波长 的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。 按波长由长到短排列的电磁波谱为:无线电波、红外线、可见光 、紫外线、X射线、射线。 五、相对论 1.狭义相对论的两个
5、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,光速与光源、观测者间的相对运动没有 关系。,-9-,2.相对论的质速关系 (1)物体的质量随物体速度的增大而增大 ,物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系:m= 。 (2)物体运动时的质量总要大于 静止时的质量m0。 3.相对论质能关系 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 。,-10-,1.请用麦克斯韦的电磁场理论说明电磁波是怎样产生的。 提示:麦克斯韦关于电磁场理论的主要论点:变化的磁场产
6、生电场;变化的电场产生磁场。如果在空间某区域有不均匀变化的电场,那么这个变化的电场就在空间引起变化的磁场,这个变化的磁场又引起新的变化的电场于是,变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远地向周围传播,这就产生了电磁波。 2.通过阅读教材,归纳分析电磁波和机械波的波速各有什么特点。 提示:电磁波可以在真空中传播且波速一定,在介质中不同频率的电磁波的波速不同;而机械波不能在真空中传播,其波速由介质决定,与频率无关。,-11-,考点一,考点二,考点三,光的干涉现象的理解及应用(师生共研) 1.光的双缝干涉现象 (1)明暗条纹的判断方法 如图所示,光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差r2-r1=k
7、(k=0,1,2,)时,光屏上出现明条纹。光的路程差r2-r1=(2k+1) (k=0,1,2,)时,光屏上出现暗条纹。 (2)条纹间距:x= ,其中l是双缝到光屏的距离,d是双缝间的距离,是光波的波长。,-12-,考点一,考点二,考点三,2.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。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。(2)明、暗条纹的判断 在P1、P2处,两个表面反射回来的两列光波的路程差r等于波长的整数倍,即r=n(n=0,1,2,),薄膜上出现明条纹。 在Q处,两列反射回来的光波的路程差r等于
8、半波长的奇数倍,即r=(2n+1) (n=0,1,2,),薄膜上出现暗条纹。,-13-,考点一,考点二,考点三,(3)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,我们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。,-14-,考点一,考点二,考点三,例1(多选)关于光学镜头增透膜,以下说法中正确的是( ) A.增透膜是为了减少光的反射损失,增加透射光的强度 B.增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的 C.增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的 D.因为增透膜的厚度一般适合绿光反射时相互抵消,红光、紫光
9、的反射不能完全抵消,所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色 E.涂有增透膜的镜头,进入的光线全部相互抵消,因此这种镜头的成像效果较好,答案,解析,-15-,考点一,考点二,考点三,例2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距离之差为2.110-6 m。今有A、B两种单色光,已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为410-7 m;B光在某种介质中波长为3.1510-7 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)。现在空气中分别用A、B两种单色光做双缝干涉实验,问P点是亮条纹还是暗条纹?若用A光照射时,把其中一条
10、缝遮住,试分析光屏上能观察到的现象。,-16-,考点一,考点二,考点三,解析: 设A光在空气中波长为1,在介质中波长为2,1=n2=1.5410-7 m=610-7 m 根据路程差x=2.110-6 m,由此可知,从S1和S2到P点的路程差x是A光波长1的3.5倍,所以P点为暗条纹。,-17-,考点一,考点二,考点三,可见,从S1和S2到P点的路程差x是B光波长3的4倍,用B光作光源,P点为亮条纹。 遮住一条细缝,A光通过另一条缝会发生单缝衍射现象,光屏上仍出现明、暗相间的条纹,但中央条纹最宽最亮,两边条纹变窄变暗。 答案: 见解析,规律总结1.双缝干涉中亮暗条纹的分析步骤和注意问题 (1)一
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