基础课4光的干涉、衍射和偏振 电磁波与相对论光的干涉、衍射和偏振1.光的干涉(1)定义义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现现条纹纹，某些区域相互减弱，出现现条纹纹，且加强区域和减弱区域相互间间隔的现现象。(2)条件：两束光的频频率、相位差恒定。(3)双缝缝干涉图样图样 特点：单单色光照射时时形成明暗相间间的等间间距的干涉条纹纹；白光照射时时，中央为为条纹纹，其余为为条纹纹。知识识排查查2.光的衍射 发发生明显显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长长，甚至比光的波长长的时时候，衍 射现现象才会明显显。 3.光的偏振 (1)自然光：包含着在垂直于传传播方向上沿振动动 的光，而且沿着各个方向振动动的光波的强度都相同。 (2)偏振光：在垂直于光的传传播方向的平面上，只沿着某个的方向振动动的光。 (3)偏振光的形成 让让自然光通过过形成偏振光。 让让自然光在两种介质质的界面发发生反射和，反 射光和折射光可以成为为部分偏振光或完全偏振光。 (4)光的偏振现现象说说明光是一种波。电电磁波1.麦克斯韦电磁场理论变变化的磁场场能够够在周围围空间产间产 生，变变化的电场电场能够够在周围围空间产间产 生 。2.电磁波(1)电电磁场场在空间间由近及远远的传传播，形成。(2)电电磁波的传传播不需要，可在真空中传传播，在真空中不同频频率的电电磁波传传播速度(都等于光速)。(3)不同频频率的电电磁波，在同一介质质中传传播。其速度是不同的，频频率越高，波速越。(4)vf，f是电电磁波的频频率。3.电磁波的发射(1)发发射条件：电电路和信号，所以要对传输对传输 信号进进行调调制(调调幅或调频调频 )。(2)调调制方式调调幅：使高频电频电 磁波的 随信号的强弱而变变。调频调频 ：使高频电频电 磁波的 随信号的强弱而变变。开放高频频振荡荡振幅频频率4.无线电波的接收(1)当接收电电路的固有频频率跟接收到无线电线电 波的频频率时时，激起的振荡电荡电 流，这这就是电谐电谐 振现现象。(2)使接收电电路产产生电谐电谐 振的过过程叫做 ，能够调谐够调谐 的接收电电路叫做电电路。(3)从经过调经过调 制的高频频振荡荡中“检检”出调调制信号的过过程，叫做。检检波是的逆过过程，也叫做。5.电磁波谱：按照电电磁波的或的大小顺顺序把它们们排列成谱谱叫做电电磁波谱谱。按波长长由长长到短排列的电电磁波谱为谱为 ：无线电线电 波、红红外线线、紫外线线、X射线线、射线线。相对论对论1.狭义相对论的两个基本假设(1)狭义义相对对性原理：在不同的惯惯性参考系中，一切物理规规律都是的。(2)光速不变变原理：真空中的光速在不同的惯惯性参考系中都是相同的，光速和光源、观测观测 者间间的相对对运动动没有关系。2.质能关系用m表示物体的质质量，E表示它具有的能量，则爱则爱 因斯坦质质能方程为为E 。小题题速练练1.思考判断(1)太阳光通过过三棱镜镜形成彩色光谱谱，这这是光的干涉的结结果。( )(2)泊松亮斑支持了光的波动说动说 。( )(3)光学镜头镜头 上的增透膜是利用光的干涉现现象。( )(4)光的双缝缝干涉实验实验 中，若仅仅将入射光从红红光改为为紫光，则则相邻邻亮条纹间纹间距一定变变小。( )(5)均匀变变化的磁场产场产 生均匀变变化的电场电场 向外传传播便形成了电电磁波。( )(6)在真空中传传播的电电磁波，当它的频频率增加时时，它的传传播速度不变变，波长长变变短。( )(7)光速不变变原理指出光在真空中传传播速度在不同惯惯性参考系中都是相同的。( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)2.(2018洛阳孟津一高检测)(多选)下列说说法正确的是( )A.用光导纤维导纤维 束传输图传输图 象和信息，这这是利用了光的全反射原理B.紫外线线比红红外线线更容易发发生衍射现现象C.经过经过 同一双缝缝所得的干涉条纹纹，红红光比绿绿光条纹宽纹宽 度大D.光的色散现现象都是由于光的干涉现现象引起的E.光的偏振现现象说说明光是一种横波答案 ACE3.(2018云南师范大学附属中学模拟)(多选)下列说说法正确的是( )A.水中的气泡看上去比较较明亮是因为为有一部分光发发生了衍射现现象B.雷达发发射的电电磁波是由均匀变变化的电场电场 或磁场产场产 生的C.拍摄摄玻璃橱窗内的物品时时，可在镜头镜头 前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光D.红红色和蓝蓝色的激光在不同介质质中传传播时时波长长可能相同E.狭义义相对论认为对论认为 ：真空中的光速在不同惯惯性参考系中都是相同的解析 水中的气泡看上去比较明亮是因为光从水中射向气泡时，有一部分光发生了全反射现象，选项A错误；均匀变化的电场或磁场只能产生恒定的磁场或电场，不能形成电磁波，雷达发射的电磁波一定是由周期性变化的电场或周期性变化的磁场产生的，选项B错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光，选项C正确；红色和蓝色激光频率不同，在同一种介质中传播时波速不同，波长不同，而红色和蓝色激光在不同介质中传播时波长可能相同，选项D正确；狭义相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，选项E正确。答案 CDE光的干涉现象1.双缝干涉2.亮暗条纹的判断方法(1)如图图1所示，光源S1、S2发发出的光到屏上某点的路程差r2r1k(k0，1，2)时时，光屏上出现现亮条纹纹。图图1图图2(2)光照射到薄膜上时时，在膜的前表面AA和后表面BB分别别反射出来，形成两列频频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现现明纹纹；反相叠加，出现现暗纹纹。(3)条纹纹特点：单单色光：明暗相间间的水平条纹纹；白光：彩色水平条纹纹。1.2017全国卷，34(1)(多选)在双缝缝干涉实验实验 中，用绿绿色激光照射在双缝缝上，在缝缝后的屏幕上显显示出干涉图样图样 。若要增大干涉图样图样 中两相邻邻亮条纹纹的间间距，可选选用的方法是()A.改用红红色激光B.改用蓝蓝色激光C.减小双缝间缝间 距D.将屏幕向远远离双缝缝的位置移动动E.将光源向远远离双缝缝的位置移动动答案 ACD2.(多选)如图图3所示是a、b两光分别经过别经过 同一双缝缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样图样 ，则则( )A.在同种均匀介质质中，a光的传传播速度比b光的大B.在真空中a、b两光传传播速度相同C.从真空射入同种介质发质发 生全反射时时，a光全反射临临界角小D.从同种介质质射入真空发发生全反射时时，a光全反射临临界角小E.在相同的条件下，b光比a光更容易产产生明显显的衍射现现象图图3答案 BDE光的衍射和光的偏振现象1.对光的衍射的理解(1)衍射是波的特征，波长长越长长，衍射现现象越明显显。任何情况下都可以发发生衍射现现象，只有明显显与不明显显的差别别。(2)衍射现现象说说明“光沿直线传线传 播”只是一种特殊情况，只有在光的波长长比障碍物小得多时时，光才可以看作是沿直线传线传播的。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发出的光自然光通过过起偏器后的光光的振动动方向在垂直于光的传传播方向的平面内，光振动动沿任意方向，且沿各个方向振动动的光的强度相同在垂直于光的传传播方向的平面内，光振动动沿特定方向1.(2018重庆市模拟)(多选)下列说说法正确的是( )A.在惯惯性系中，不管光源与观观察者是否存在相对对运动动，观观察者观观察到的光速是不变变的B.水面上的油膜呈现现彩色是光的干涉现现象C.在光导纤维导纤维 束内传传送图图象是利用光的色散现现象D.声源向静止的观观察者运动动，观观察者接收到的频频率小于声源的频频率E.未见见其人先闻闻其声，是因为为声波波长较长长较长 ，容易发发生衍射现现象答案 ABE2.(多选)关于波的干涉和衍射，下列说说法正确的是( )A.衍射是一切波特有的现现象B.两列波发发生干涉时时，振动动加强区域的质质点的位移一定始终终最大C.声波容易发发生衍射是因为为声波的波长较长长较长D.观观察薄膜干涉时时，应该应该 在入射光的同一侧侧E.医院中用于体检检的“B超”利用了超声波的衍射原理解析 衍射是一切波特有的现象，选项A正确；两列波发生干涉时，振动加强区域的质点振动始终加强，不是位移始终最大，选项B错误；声波容易发生衍射是因为声波的波长较长，选项C正确；薄膜干涉是两列频率相同的反射光在薄膜上出现的现象，因此应在入射光的同一侧观察，选项D正确；医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理，选项E错误。答案 ACD3.(多选)光的偏振现现象说说明光是横波。下列现现象中能反映光的偏振特性的是( )A.一束自然光相继继通过过两个偏振片，以光束为轴为轴 旋转转其中一个偏振片，透射光的强度发发生变变化B.一束自然光入射到两种介质质的分界面上，当反射光线线与折射光线线之间间的夹夹角恰好是90时时，反射光是偏振光C.日落时时分，拍摄摄水面下的景物，在照相机镜头镜头 前装上偏振滤滤光片可以使景像更清晰D.通过过手指间间的缝缝隙观观察日光灯，可以看到彩色条纹纹E.阳光在水面的反射光是自然光解析 在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，选项A、B反映了光的偏振特性；选项C是偏振现象的应用；选项D是光的衍射现象，D项错误；阳光在水面的反射光是偏振光，故选项E错误。答案 ABC1.实验原理与操作实验：用双缝干涉测光的波长2.数据处理与分析1.在观观察光的双缝缝干涉现现象的实验实验 中：(1)将激光束照在如图图4乙所示的双缝缝上，在光屏上观观察到的现现象是图图4甲中的_。图图4(2)换换用间间隙更小的双缝缝，保持双缝缝到光屏的距离不变变，在光屏上观观察到的条纹宽纹宽 度将_；保持双缝间缝间 隙不变变，减小光屏到双缝缝的距离，在光屏上观观察到的条纹宽纹宽 度将_(以上均选选填“变宽变宽 ”“变变窄”或“不变变”)。解析 (1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确；答案 (1)A (2)变宽 变窄2.(2018北京海淀区模拟)如图图5甲所示，在“用双缝缝干涉测测光的波长长”实验实验中，将实验仪实验仪 器按要求安装在光具座上，并选选用缝间缝间 距d0.20 mm的双缝缝屏。然后，接通电电源使光源正常工作。已知像屏与双缝缝屏间间的距离L700 mm。图图5(1)已知测测量头头上主尺的最小刻度是毫米，副尺(游标标尺)上有20分度。某同学调调整手轮轮后，从测测量头头的目镜镜看去，使分划板中心刻度线线与某条纹纹A中心对齐对齐 ，如图图乙所示，此时测时测 量头头上主尺和游标标尺的示数如图图丙所示，则则此示数为为_mm；接着再转动转动 手轮轮，使分划板中心刻度线线与某条纹纹B中心对齐对齐 ，测测得A条纹纹到B条纹间纹间 的距离为为8.40 mm。利用上述测测量结结果，经计经计 算可得经滤经滤 光片射向双缝缝的色光的波长长_m(保留2位有效数字)。(2)另一同学按实验实验 装置安装好仪仪器后，观观察到光的干涉现现象很明显显。若他对实验对实验 装置进进行改动动后，在像屏上仍能观观察到清晰的条纹纹，且条纹纹数目有所增加。以下改动动可能会实现这实现这个效果的是_。A.仅仅将滤滤光片移至单缝单缝 和双缝缝之间间B.仅仅将单缝单缝 与双缝间缝间 距增大少许许C.仅仅将单缝单缝 与双缝缝的位置互换换D.仅仅将红红色滤滤光片换换成绿绿色滤滤光片答案 (1)0.25 4.8107 (2)D1.电磁波与机械波的主要区别(1)电电磁波传传播不需要介质质，机械波传传播需要介质质。(2)电电磁波是横波，机械波可能是横波，也可能是纵纵波。电磁波与相对论2.电磁波谱的特性及应用电电磁波谱谱特性应应用递变规递变规 律无线电线电波容易发发生衍射通信和广播红红外线线热热效应应红红外线线遥感 可见见光引起视觉视觉照明等紫外线线荧荧光效应应，能杀杀菌灭