第四节 光的波动性 电磁波实验用双缝干涉测光的波长Word格式.docx

1、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3.0108 m/s.（3）电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象4电磁波的发射（1）发射条件：足够高的频率和开放电路（2）调制分类：调幅和调频5电磁波的接收（1）调谐：使接收电路产生电谐振的过程（2）解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程五、电磁波谱无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线等合起来构成了范围广阔的电磁波谱，如图所示六、相对论的简单知识1狭义相对论的两个基本假设（1）狭义相

2、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2相对论的质速关系（1）物体的质量随物体速度的增加而增大，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m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：Emc2【自我诊断】 判一判（1）只有横波才能产生干涉和衍射现象（）（2）太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果（）（3）泊松亮斑支持了光的波动说（）（4）光学镜头上的增透膜是利用光的

3、干涉现象（）（5）光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小（）（6）均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播便形成了电磁波（）（7）在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短（）（8）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相同的（）提示：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8） 做一做抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化（）A这里应用的是光的衍射现象B这里应用的是光的干涉现象C如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D如果屏上条纹变宽，表明抽制的

4、丝变细E如果屏上条纹变细，表明抽制的丝变粗选ADE.本题为光的衍射现象在工业生产中的实际应用，考查光的衍射现象，若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小，衍射现象较明显通过观察屏上条纹的变化情况，从而监测抽制的丝的情况，故选A、D、E.光的干涉现象学生用书P270【知识提炼】1双缝干涉（1）光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同（2）双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即x.（3）用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹2亮暗条纹的判断方法（1）如图1所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2r1k（k0，1

5、，2）时，光屏上出现亮条纹（2）光的路程差r2r1（2k1） （k0，1，2）时，光屏上出现暗条纹3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4薄膜干涉（1）形成：如图2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，并且叠加图2（2）亮、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rn（n1，2，3），薄膜上出现亮条纹在Q处，两列反射回来的光波的路程差r等于半波长的奇数倍，即r（2n1） （n0，1，2，3），薄膜上出现暗条纹（3）薄

6、膜干涉的应用：干涉法检查平面如图3所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相同的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲【典题例析】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、S2距离之差为2.1106 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？（1）已知A光在折射率为1.5的介质中波长为4107 m；（2）已知B光在某种介质中波长为3.15107 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37；（3）若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察

7、到的现象审题突破（1）根据n求出A光在空气中的波长已知路程差r算出S1、S2到P点的路程差是波长的倍数（2）根据sin C求出n算出B光在空气中的波长已知路程差r算出S1、S2到P点的路程差是波长的倍数解析（1）设A光在空气中波长为1，在介质中波长为2，由n，得1n21.54107 m6107 m根据路程差r2.1106 m，可知N13.5由此可知，从S1和S2到P点的路程差是波长1的3.5倍，所以P点为暗条纹（2）根据临界角与折射率的关系sin C得n由此可知，B光在空气中波长3为：3n介3.15107 m5.25路程差r和波长3的关系为：N24可见，用B光做光源，P点为亮条纹（3）若让A光

8、照射S1，B光照射S2，这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时在光屏上只能观察到亮光答案（1）暗条纹（2）亮条纹（3）见解析【迁移题组】 迁移1对双缝干涉现象的分析1（2015高考全国卷）在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距x1与绿光的干涉条纹间距x2相比，x1_x2（填“”“”或“x2.相邻亮条纹之间的距离为xmm2.1 mm，双缝间的距离d，代入数据得d0.300 mm.答案：0.300 迁移2对薄膜干涉的理解2.把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示这时可以看到明暗相间的条纹下

9、面关于条纹的说法中正确的是（）A干涉条纹是光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧选AC.根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气劈尖膜前后表面反射的两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以A项正确，B项错误因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D项错误条纹的位置与空气劈尖膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气劈尖膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C项正确光的衍射学生用书

10、P2711单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.光的干涉和衍射的本质：光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的【跟进题组】1（2018福建龙岩调研）如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样分析各图样的特点可以得出的正确结论是（）Aa、b是光的

11、干涉图样Bc、d是光的干涉图样C形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短D形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短选A.干涉条纹是等距离的条纹，因此，a、b图是干涉图样，c、d图是衍射图样，故A项正确，B项错误；可知，条纹宽的入射光的波长长，所以a图样的光的波长比b图样的光的波长长，故C项错误；c图样的光的波长比d图样的光的波长长，故D项错误2（高考上海卷）如图，在“观察光的衍射现象”实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将_（选填“增大”“减小”或“不变”）；该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在_情况下，光才可以看做是沿直线传播的缝宽增加，衍射条纹间距变小

12、，衍射现象逐渐不明显光的衍射现象表明，光不沿直线传播，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多的情况下，光才可以看做是沿直线传播的减小光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多光的偏振现象学生用书P2721偏振光的产生方式（1）自然光通过起偏器：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，叫起偏器第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器（2）自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直2偏振光的理论意义及应用（1）理论意义：光的偏振现象说明了光波是横

13、波（2）应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等西安模拟）如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则（）A图中a光为偏振光B图中b光为偏振光C以SP为轴将B转过180后，在P处将看到光亮D以SP为轴将B转过90E以SP为轴将A转过90选BDE.自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180后，P处仍无光亮，C错；若将B转过90，则该偏振片将变为

14、能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对；同理E也对2如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是（）AA、B均不变 BA、B均有变化CA不变，B有变化 DA有变化，B不变选C.白炽灯光包含向各方向振动的光，且各个方向振动的光的强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后变为偏振光，当P旋转时，只有与Q的偏振方向一致时才有光透过Q，因此B点的光强有变化，选项C正确实验：双缝干涉测光的波长学生用书P2721实验原理：单色光通过单缝后，经双缝

15、产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮（暗）纹间距x与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光的波长之间满足.2实验步骤（1）观察干涉条纹将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上如图所示接好光源，打开开关，使灯丝正常发光调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约510 cm，这时，可观察白光的干涉条纹在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹（2）测定单色光的波长安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动

16、至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹用刻度尺测量双缝到光屏的距离l（d是已知的）改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量3数据处理（1）条纹间距x（2）波长x.（3）计算多组数据，求的平均值4注意事项（1）安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当（2）光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近（3）调节的基本依据是：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节1（1）如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光

17、具座上放置的光学元件依次为光源、_、_、_、遮光筒、光屏对于某种单色光，为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可采取_或_的方法（2）如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是_（选填数字代号）（3）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中央，手轮的读数如图甲所示继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹的中央，手轮的读数如图乙所示则相邻两亮条纹的间距是_mm.（4）如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900 mm，则待测光的波长是_m（取三位有效数字）（1）由实验原理可知分别是滤光片、单缝、双缝由x可知，要增加相邻亮条纹（暗条

18、纹）间的距离，可采取的办法有：增大双缝到光屏间的距离（或选用较长的遮光筒）；减小双缝之间的距离（2）由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是、.（3）甲图读数是0.045 mm，乙图读数是14.535 mm，它们的差值是14.490 mm，中间跨越了1019个亮条纹间距，所以相邻两亮条纹间距是xmm1.610 mm.（4）光的波长：5.37107 m.（1）滤光片单缝双缝增大双缝到光屏间的距离（或选用较长的遮光筒）减小双缝之间的距离（2）（3）1.610（4）5.371072（2018浙江名校模拟）（1）用游标卡尺观察光的衍射现象时，某次游标卡尺的示数如图甲所示，则两测脚间狭缝的宽度为_用激光照

19、射该狭缝，在屏上出现衍射条纹，如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变_甲（2）在用如图乙所示的装置研究光的双缝干涉现象时，有下面几种方法：乙A将观察屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄E去掉滤光片后，干涉现象消失其中正确的是_（1）0.36 mm大（2）ABD学生用书P2731（2016高考全国卷）关于电磁波，下列说法正确的是（）A电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电

20、场强度、磁感应强度均垂直D利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失选ABC.电磁波在真空中的传播速度为3108 m/s，与电磁波的频率无关，A项正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又产生周期性变化的电场，它们相互激发向周围传播，就形成了电磁波，B项正确；电磁波是横波，因此其电场强度和磁感应强度均与传播方向垂直，C项正确；光是电磁波，利用光纤对光的全反射可以传播信息，D项错误；波源的电磁振荡停止后，已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，E项错误2（高考大纲全国卷）在

21、双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为（）A2.06107 m B2.06104 mC1.68104 m D1.68103 m选C.在双缝干涉实验中，相邻明条纹间距x、双缝间距d与双缝到屏的距离L间的关系为x，则双缝间距dm1.68104 m.3（高考四川卷）电磁波已广泛运用于很多领域下列关于电磁波的说法符合实际的是（）A电磁波不能产生衍射现象B常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数

22、值可能不同选C.干涉、衍射是波所特有的现象，所以电磁波能产生衍射现象，选项A错误；常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的，选项B错误；利用多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的速度，选项C正确；根据光速不变原理，在不同的惯性系中，光速是相同的，选项D错误4某同学用图甲所示的实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验，他用带有游标尺的测量头（如图乙所示）测量相邻两条亮条纹间的距离x.转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹（将这一条纹确定为第一亮条纹）的中心，此时游标尺上的示数如图丙所示，再转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丁所示

23、，则图丁的示数x2_mm.如果实验所用双缝之间的距离d0.20 mm，双缝到屏的距离l60 cm.根据以上数据可得出光的波长_nm（保留1位小数）由游标卡尺的读数规则以及干涉条纹与波长的关系分析求解x28 mm190.05 mm8.95 mm.由x，x，x120.05 mm0.10 mm，代入数据解得590.0 nm.8.95590.0学生用书P373（单独成册）（建议用时：60分钟）一、选择题广东湛江一中等四校联考）下列说法中正确的是（）A交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透云雾烟尘B光在同一种介质中沿直线传播C用光导纤维束传输图像信息利用了光的全反射D让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形

24、成的干涉条纹间距较大的是绿光E围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应选ACD.交通警示灯选用红色是因为红光的波长较长，更容易穿透云雾烟尘，选项A正确；光在同一种均匀介质中沿直线传播，选项B错误；用光导纤维束传输图像信息利用了光的全反射，选项C正确；根据条纹间距表达式x可知，因为绿光的波长大于蓝光，故让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光，选项D正确；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象，选项E错误福建三明质量检查）下列说法正确的是（）A偏振光可以是横波，也可以是纵波B光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象C光纤通信及医用纤维式内窥镜都是

25、利用了光的全反射原理DX射线在磁场中能偏转，穿透能力强，可用来进行人体透视E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选BCE.偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是横波，故A错误；照相机的镜头上的增透膜是光的干涉现象，故B正确；用光导纤维传播信号是利用了光的全反射，C正确；X射线穿透力较强，但它不带电，不能在磁场中偏转，故D错误；根据多普勒效应可知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，E正确3（2018安徽屯溪一中月考）下列说法正确的是（）A光波在介质中传播的速度与光的频率无关B雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的C杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小D光的偏振特征说明光是横波E狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的选BDE.光的传播速度由介质的本身性质与频率共同决定，所以光波在介质中传播的速度与光的频率有关，故A错误油膜