第第2讲机械振动和机械波光电磁波讲机械振动和机械波光电磁波必必 备备 知知 识识1.必须理清知识间的联系必须理清知识间的联系机械振动和机械波机械振动和机械波2.必须弄明的六个问题必须弄明的六个问题(4)机机械械波波必必须须要要在在介介质质中中传传播播。振振动动质质点点是是“亦亦步步亦亦趋趋”，但但不不“随波逐流随波逐流”！(5)横横波波是是质质点点振振动动方方向向与与波波的的传传播播方方向向垂垂直直的的波波。注注意意：“垂垂直直”是是一一个个直直线线和和一一个个面面的的关关系系沿沿水水平平方方向向传传播播的的横横波波，质质点点可能不只是上下振动。可能不只是上下振动。(6)机机械械波波传传播播时时，频频率率(f)由由振振源源决决定定，与与介介质质无无关关且且稳稳定定不不变变，波波速速(v)由由介介质质决决定定。波波从从一一种种介介质质进进入入另另一一种种介介质质，频频率率不不会会发发生变化，因为速度变化了，所以波长将发生改变。生变化，因为速度变化了，所以波长将发生改变。真真 题题 示示 例例1.2017全全国国卷卷，34(1)如如图图1(a)，在在xy平平面面内内有有两两个个沿沿z方方向向做做简简谐谐振振动动的的点点波波源源S1(0，4)和和S2(0，2)。两两波波源源的的振振动动图图线线分分别别如如图图(b)和和图图(c)所所示示。两两列列波波的的波波速速均均为为1.00 m/s。两两列列波波从从波波源源传传播播到到点点A(8，2)的的路路程程差差为为_m，两两列列波波引引起起的的点点B(4，1)处处质质点点的的振振动动相相互互_(填填“加加强强”或或“减减弱弱”)，点点C(0，0.5)处处质质点点的的振振动动相相互互_(填填“加加强强”或或“减减弱弱”)。图图1解解析析由由几几何何关关系系可可知知两两波波源源到到A点点的的距距离离为为AS110 m，AS28 m，所所以以两两波波的的路路程程差差为为2 m；同同理理可可得得，BS1BS20，为为波波长长的的整整数数倍倍，由由振振动动图图象象知知两两振振源源振振动动方方向向相相反反，故故B点点振振动动减减弱弱；两两波波源源到到C点点的的路路程程差差为为xCS1CS21 m，波波长长vT2 m，所以，所以C点振动加强。点振动加强。答案答案2减弱加强减弱加强 2.2017全全国国卷卷，34(1)如如图图2，一一列列简简谐谐横横波波沿沿x轴轴正正方方向向传传播播，实实线线为为t0时时的的波波形形图图，虚虚线线为为t0.5 s时时的的波波形形图图。已已知知该该简简谐谐波波的的周周期期大大于于0.5 s。关关于于该该简简谐谐波波，下下列列说说法法正正确确的的是是_。(填正确答案标号填正确答案标号)图图2A.波长为波长为2 mB.波速为波速为6 m/sC.频率为频率为1.5 HzD.t1 s时，时，x1 m处的质点处于波峰处的质点处于波峰E.t2 s时，时，x2 m处的质点经过平衡位置处的质点经过平衡位置 答案答案BCE真题感悟真题感悟1.高考考查特点高考考查特点(1)简谐运动的特征及规律。简谐运动的特征及规律。(2)考查波动图象和振动图象的相互转换与判断。考查波动图象和振动图象的相互转换与判断。(3)根根据据波波的的图图象象确确定定波波的的传传播播方方向向、传传播播时时间间及及波波的的相相关关参参量。量。(4)考查波的多解问题。考查波的多解问题。 2.解题常见误区及提醒解题常见误区及提醒(1)误认为波的传播速度与质点振动速度相同。误认为波的传播速度与质点振动速度相同。(2)误认为波的位移与质点振动位移相同。误认为波的位移与质点振动位移相同。(3)实实际际上上每每个个质质点点都都以以它它的的平平衡衡位位置置为为中中心心振振动动，并并不不随随波波迁移。迁移。 预测1简谐振动的振动的规律律及及振动图象的应用振动图象的应用预测2波的图象波的图象及及波的传波的传播播规律律预测3振动图象与波动图象的振动图象与波动图象的综合合应用应用预测4波的波的多解多解问题题1.2017广广东东深深圳圳一一调调，34(1)一一个个质质点点经经过过平平衡衡位位置置O，在在A、B间间做做简简谐谐运运动动，如如图图3(a)所所示示，它它的的振振动动图图象象如如图图(b)所所示示，设设向向右右为为正正方方向向，下下列列说说法法正正确确的的是是_。(填填正正确确答答案案标标号号)图图3A.OB5 cmB.第第0.2 s末质点的速度方向是末质点的速度方向是AOC.第第0.4 s末质点的加速度方向是末质点的加速度方向是AOD.第第0.7 s末时质点位置在末时质点位置在O点与点与A点之间点之间E.在在4 s内完成内完成5次全振动次全振动答案答案ACE2.2017江江西西萍萍乡乡二二模模，34(1)一一列列简简谐谐横横波波沿沿x轴轴正正方方向向传传播播，在在t时时刻刻与与t0.2 s两两个个时时刻刻，x轴轴上上(3 m，3 m)区区间间的的波波形形完完全全相相同同，如如图图4所所示示。图图中中M、N两两质质点点在在t时时刻刻位位移移均均为为振振幅幅a的一半，下列说法中正确的是的一半，下列说法中正确的是_。(填正确答案标号填正确答案标号)图图4A.该波的波速可能为该波的波速可能为20 m/sB.t0.1 s时刻，时刻，x2 m处的质点位移一定是处的质点位移一定是aC.从从t时时刻刻起起，x2 m处处的的质质点点比比x2.5 m处处的的质质点点先先回回到到平平衡衡位置位置D.从从t时时刻刻起起，在在质质点点M第第一一次次到到达达平平衡衡位位置置时时，质质点点N恰恰好好到到达波峰达波峰E.该该列列波波在在传传播播过过程程中中遇遇到到宽宽度度为为d3 m的的狭狭缝缝时时会会发发生生明明显显的衍射现象的衍射现象答案答案ACE3.2017河河北北石石家家庄庄3月月调调研研，34(1)如如图图5甲甲为为一一列列简简谐谐横横波波在在某某一一时时刻刻的的波波形形图图，图图乙乙为为介介质质中中x2 m 处处的的质质点点P以以此此时时刻刻为为计计时时起起点点的的振振动动图图象象。下下列列说说法法正正确确的的是是_。(填填正正确答案标号确答案标号)图图5A.这列波的传播方向是沿这列波的传播方向是沿x轴正方向轴正方向B.这列波的传播速度是这列波的传播速度是20 m/sC.经过经过0.15 s，质点，质点P沿沿x轴的正方向前进了轴的正方向前进了3 mD.经过经过0.1 s，质点，质点Q的运动方向沿的运动方向沿y轴正方向轴正方向E.经经过过0.35 s，质质点点Q距距平平衡衡位位置置的的距距离离小小于于质质点点P距距平平衡衡位位置置的距离的距离答案答案ABE4.2017河河北北邢邢台台质质检检，34(2)一一列列简简谐谐横横波波在在x轴轴上上传传播播，如如图图6所所示示，实实线线是是这这列列波波在在t10.1 s时时刻刻的的波波形形，虚虚线线是是这这列列波波在在t20.2 s时刻的波形，求：时刻的波形，求：图图6()如果此波沿如果此波沿x轴正方向传播，波速的最小值；轴正方向传播，波速的最小值；()如果此波沿如果此波沿x轴负方向传播，波速的可能值。轴负方向传播，波速的可能值。 答案答案()30 m/s()v(80k50) m/s(k0，1，2，3，)反思总结反思总结1.巧解波动图象与振动图象综合问题的基本方法巧解波动图象与振动图象综合问题的基本方法求求解解波波动动图图象象与与振振动动图图象象综综合合类类问问题题可可采采用用“一一分分、一一看看、二二找找”的方法：的方法： 2.波的多解问题的分析思路波的多解问题的分析思路必必 备备 知知 识识1.光的折射、全反射光的折射、全反射光和电磁波光和电磁波2.光的色散问题光的色散问题3.光的波动性光的波动性4.电磁波的特点电磁波的特点(1)横波横波(2)传播不需要介质传播不需要介质(3)具有波的共性具有波的共性(4)真空中的波速真空中的波速c3108 m/s 真真 题题 示示 例例1.2017全全国国卷卷，34(1)在在双双缝缝干干涉涉实实验验中中，用用绿绿色色激激光光照照射射在在双双缝缝上上，在在缝缝后后的的屏屏幕幕上上显显示示出出干干涉涉图图样样。若若要要增增大大干干涉涉图图样样中中两两相相邻邻亮亮条条纹纹的的间间距距，可可选选用用的的方方法法是是_。(填填正正确确答答案标号案标号)A.改用红色激光改用红色激光B.改用蓝色激光改用蓝色激光C.减小双缝间距减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动将光源向远离双缝的位置移动 2答案答案ACD2.2017全全国国卷卷，34(2)如如图图7，一一半半径径为为R的的玻玻璃璃半半球球，O点点是是半半球球的的球球心心，虚虚线线OO表表示示光光轴轴(过过球球心心O与与半半球球底底面面垂垂直直的的直直线线)。已已知知玻玻璃璃的的折折射射率率为为1.5。现现有有一一束束平平行行光光垂垂直直入入射射到到半半球球的的底底面面上上，有有些些光光线线能能从从球球面面射射出出(不不考考虑虑被被半半球球的的内内表表面面反反射后的光线射后的光线)。求。求图图7解解析析()如如图图，从从底底面面上上A处处射射入入的的光光线线，在在球球面面上上发发生生折折射射时时的的入入射射角角为为i，当当i等等于于全全反反射射临临界界角角ic时时，对对应应入入射射光光线线到到光光轴轴的距离最大，设最大距离为的距离最大，设最大距离为l。 3.2017全全国国卷卷，34(2)如如图图8，一一玻玻璃璃工工件件的的上上半半部部是是半半径径为为R的的半半球球体体，O点点为为球球心心；下下半半部部是是半半径径为为R、高高为为2R的的圆圆柱柱体体，圆圆柱柱体体底底面面镀镀有有反反射射膜膜。有有一一平平行行于于中中心心轴轴OC的的光光线线从从半半球球面面射射入入，该该光光线线与与OC之之间间的的距距离离为为0.6R。已已知知最最后后从从半半球球面面射射出出的的光光线线恰恰好好与与入入射射光光线线平平行行(不不考考虑虑多多次次反反射射)。求求该该玻玻璃璃的的折折射率。射率。图图8解解析析如如图图，根根据据光光路路的的对对称称性性和和光光路路可可逆逆性性，与与入入射射光光线线相相对对于于OC轴轴对对称称的的出出射射光光线线一一定定与与入入射射光光线线平平行行。这这样样，从从半半球球面面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射。点反射。设光线在半球面的入射角为设光线在半球面的入射角为i，折射角为，折射角为r。由折射定律有。由折射定律有sin insin r 答案答案 (或或1.43)4.2017全全国国卷卷，34(2)一一直直桶桶状状容容器器的的高高为为2l，底底面面是是边边长长为为l的的正正方方形形；容容器器内内装装满满某某种种透透明明液液体体，过过容容器器中中心心轴轴DD、垂垂直直于于左左右右两两侧侧面面的的剖剖面面图图如如图图9所所示示。容容器器右右侧侧内内壁壁涂涂有有反反光光材材料料，其其他他内内壁壁涂涂有有吸吸光光材材料料。在在剖剖面面的的左左下下角角处处有有一一点点光光源源，已已知知由由液液体体上上表表面面的的D点点射射出出的的两两束束光光线线相相互互垂垂直直，求求该该液液体体的折射率。的折射率。图图9解解析析设设从从光光源源发发出出直直接接射射到到D点点的的光光线线的的入入射射角角为为i1，折折射射角角为为r1。在在剖剖面面内内作作光光源源相相对对于于反反光光壁壁的的镜镜像像对对称称点点C，连连接接C、D，交交反反光光壁壁于于E点点，由由光光源源射射向向E点点的的光光线线，反反射射后后沿沿ED射射向向D点点。光线在光线在D点的入射角为点的入射角为i2，折射角为，折射角为r2，如图所示。，如图所示。答案答案1.55真题感悟真题感悟1.高考考查特点高考考查特点(1)光在不同介质中传播时对折射定律与反射定律应用的考查。光在不同介质中传播时对折射定律与反射定律应用的考查。(2)光在不同介质中传播时有关全反射的考查。光在不同介质中传播时有关全反射的考查。(3)光在介质中传播时临界光线的考查。光在介质中传播时临界光线的考查。 2.解题常见误区及提醒解题常见误区及提醒(1)审审清清题题意意，规规范范、准准确确地地画画出出光光路路图图是是解解决决几几何何光光学学问问题题的前提和关键。的前提和关键。(2)从从光光路路图图上上找找准准入入射射角角、折折射射角角、临临界界角角是是正正确确解解决决问问题题的切入点。的切入点。(3)必要时可应用光路可逆进行辅助。必要时可应用光路可逆进行辅助。 预测1光的波动性和光的波动性和电磁磁波波预测2光的折射光的折射及及折射率折射率预测3光的折射、全反射与临界光的折射、全反射与临界问题题1.2017河河北北衡衡水水中中学学期期末末，34(1)有有关关光光的的应应用用，下下列列说说法法正正确确的是的是_。(填正确答案标号填正确答案标号)A.拍拍摄摄玻玻璃璃橱橱窗窗内内的的物物品品时时，往往往往在在镜镜头头前前加加一一个个偏偏振振片片以以增增加透射光的强度加透射光的强度B.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象C.用用三三棱棱镜镜观观察察白白光光看看到到的的彩彩色色图图样样是是光光的的折折射射形形成成的的色色散散现现象象D.在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理E.用用透透明明的的标标准准平平面面样样板板检检查查光光学学平平面面的的平平整整程程度度是是利利用用光光的的衍射现象衍射现象 解解析析拍拍摄摄玻玻璃璃橱橱窗窗内内的的物物品品时时，在在镜镜头头前前加加一一个个偏偏振振片片减减弱弱反反射射光光的的强强度度，故故A错错误误；增增透透膜膜是是利利用用薄薄膜膜干干涉涉，故故B正正确确；用用三三棱棱镜镜观观察察白白光光，由由于于三三棱棱镜镜对对不不同同色色光光的的折折射射率率不不同同，进进出出三三棱棱镜镜的的偏偏折折角角度度不不同同，出出现现了了不不同同色色光光的的色色散散，故故C正正确确；光光导导纤纤维维束束内内传传送送图图象象是是利利用用光光的的全全反反射射原原理理，故故D正正确确；用用透透明明的的标标准准平平面面样样板板检检查查光光学学平平面面的的平平整整程程度度是是利利用用光光的的干干涉涉，故故E错错误。误。答案答案BCD解析解析作如图所示的光路图，作如图所示的光路图，3.2017福福建建厦厦门门质质检检，34(1)某某种种透透明明物物质质的的直直角角三三棱棱镜镜，其其横横截截面面如如图图11所所示示。A30，AB边边长长为为L，O为为AB边边中中点点。条条光光线线从从O点点垂垂直直于于AB面面入入射射，接接着着入入射射光光线线绕绕O点点逆逆时时针针旋旋转转，入入射射角角由由0逐逐渐渐增增大大，达达到到某某一一值值时时，观观察察到到AC面面恰恰好好无无光线射出，而在光线射出，而在BC面有光线垂直面有光线垂直BC射出。求：射出。求：图图11()该三棱镜折射率该三棱镜折射率n；()入入射射光光线线逆逆时时针针旋旋转转到到与与法法线线成成45过过程程中中，AC边边有有光光线线折折射射出的区域的长度。出的区域的长度。解解析析()由由题题意意可可知知，光光线线射射向向AC面面恰恰好好发发生生全全反反射射，反反射射光光线线垂直于垂直于BC面射出，光路图如图所示。透明物体的临界角为面射出，光路图如图所示。透明物体的临界角为C， 方法技巧方法技巧求解光的折射和全反射的思路求解光的折射和全反射的思路(1)确确定定研研究究的的光光线线：该该光光线线一一般般是是入入射射光光线线，还还有有可可能能是是反反射射光光线线或或折折射射光光线线，若若研研究究的的光光线线不不明明确确，根根据据题题意意分分析析、寻寻找找，如如临界光线、边界光线等。临界光线、边界光线等。(2)画画光光路路图图：找找入入射射点点，确确认认界界面面，并并画画出出法法线线，根根据据反反射射定定律律、折射定律作出光路图，结合几何关系，具体求解；折射定律作出光路图，结合几何关系，具体求解；(3)注注意意两两点点：从从光光疏疏光光密密：定定有有反反射射、折折射射光光线线；从从光光密密光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射。光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射。