浙江高考物理二轮复习新选考考点选修34讲义.docx
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浙江高考物理二轮复习新选考考点选修34讲义
考点12 选修3－4
考试标准
知识内容
考试要求
简谐运动
b
简谐运动的描述
c
简谐运动的回复力和能量
b
单摆
c
外力作用下的振动
b
波的形成和传播
b
波的图象
b
波长、频率和波速
c
波的衍射和干涉
b
多普勒效应
b
惠更斯原理
b
光的反射与折射
c
全反射
c
光的颜色、色散
b
光的干涉
c
光的衍射
b
光的偏振
b
激光
a
电磁波的发现
a
电磁振荡
c
电磁波的发射和接收
b
电磁波与信息化社会
a
电磁波谱
a
简谐运动的描述
描述简谐运动的物理量
物理量
定义
意义
位移
由平衡位置指向质点所在位置的有向线段
描述质点振动中某时刻的位置相对于平衡位置的位移
振幅
振动物体离开平衡位置的最大距离
描述振动的强弱和能量
周期
振动物体完成一次全振动所需时间
描述振动的快慢，两者互为倒数：
T＝
频率
振动物体单位时间内完成全振动的次数
简谐运动的回复力和能量
1．回复力
（1）方向：
总是指向平衡位置．
（2）来源：
属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力．
2．能量特点
弹簧振子运动的过程就是动能和势能相互转化的过程．
（1）在最大位移处，势能最大，动能为零．
（2）在平衡位置处，动能最大，势能最小．
（3）在简谐运动中，振动系统的机械能守恒.
简谐运动的两种模型
模型
弹簧振子
单摆
示意图
简谐运动条件
（1）弹簧质量可忽略
（2）无摩擦等阻力
（3）弹簧在弹性限度内
（1）摆线为不可伸长的轻细线
（2）无空气阻力
（3）最大摆角小于或等于5°
回复力
由弹簧的弹力提供
摆球重力沿圆弧切线方向的分力
平衡位置
弹簧原长处
最低点
周期
与振幅无关
T＝2π
能量转化
弹性势能与动能的相互转化，机械能守恒
重力势能与动能的相互转化，机械能守恒
自由振动、受迫振动和共振的比较
振动
项目
自由振动
受迫振动
共振
受力情况
指向平衡位置的合力提供回复力
受驱动力作用
受驱动力作用
振动周期和频率
由系统本身性质决定，有固有周期T0和固有频率f0
由驱动力的周期或频率决定，即T＝T驱，f＝f驱
T驱＝T0，
f驱＝f0
振动能量
振动系统的机械能
不变
由产生驱动力的物体提供
振动物体获得的能量最大
波的形成和传播
1．产生条件
（1）有波源．
（2）有介质，如空气、水、绳子等．
2．传播特点
（1）传播振动形式、能量和信息．
（2）质点不随波迁移．
（3）介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同．
（4）一个周期内，质点完成一次全振动（振幅为A），通过的路程为4A，位移为0.
波的图象
1．波的图象
波的图象反映了在某时刻介质中的各质点离开平衡位置的位移，图象的横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移．
2．图象的应用（如图所示）
（1）直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移．
（2）确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小．
（3）结合波的传播方向可确定各质点的振动方向，结合各质点的振动方向可确定波的传播方向．
波长、频率和波速
1．波长λ：
在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离．
2．频率f：
在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于波源的振动频率．
3．波速v、波长λ和频率f、周期T的关系
（1）公式：
v＝
＝λf.
（2）机械波的传播速度大小由介质决定，与机械波的频率无关．
波的干涉和衍射 多普勒效应
1．波的干涉和衍射
波的干涉
波的衍射
条件
两列波的频率必须相同
发生明显衍射的条件：
障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多
现象
形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样
波能够绕过障碍物或孔继续传播
2.多普勒效应
（1）条件：
波源和观察者之间有相对运动（距离发生变化）．
（2）现象：
观察者感到频率发生变化．
（3）实质：
波源频率不变，观察者接收到的频率变化．
光的反射与折射
1．反射定律
反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角．
2．折射定律
（1）内容：
如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．
（2）表达式：
＝n.
（3）在光的折射现象中，光路是可逆的．
3．折射率
（1）折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．
（2）定义式：
n＝
.
（3）计算公式：
n＝
，因为v（4）当光从真空（或空气）斜射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质斜射入真空（或空气）时，入射角小于折射角．
全反射
1．条件：
（1）光从光密介质射入光疏介质．
（2）入射角大于或等于临界角．
2．临界角：
折射角等于90°时的入射角．若光从光密介质（折射率为n）射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sinC＝
.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．
光的颜色 色散
1．色散现象
白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱．
2．成因
由于不同色光折射率不同，它们射到分界面时，折射率大的光，偏折角也大．
3．光的色散现象说明
（1）白光为复色光；
（2）同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大；
（3）不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢．
光的干涉
1．产生条件
两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，则能产生稳定的干涉图样．
2．杨氏双缝干涉
（1）原理如图所示．
（2）条纹特点
①单色光：
形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹．
②白光：
光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色．
（3）条纹间距公式：
Δx＝
λ.
3．薄膜干涉
（1）相干光：
光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波．
（2）图样特点：
同双缝干涉，同一条亮（或暗）条纹对应的薄膜的厚度相等．单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹．
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，或比光的波长还小时，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
单缝衍射
圆孔衍射
单色光
中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度越弱，宽度越小
①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小．
②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而减小
白光
中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光
中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的同心圆环
（2）泊松亮斑（圆盘衍射）：
当光照到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）．
光的偏振现象
1．偏振：
光波只沿某个特定的方向振动．
2．偏振光：
在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光．光的偏振证明光是横波．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光．
电磁振荡和电磁波
1．LC振荡电路和图象（如图所示）：
2．LC电路的周期、频率公式：
T＝2π
，f＝
.
3．麦克斯韦电磁场理论
变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．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．
4．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3.0×108m/s；
（3）v＝λf对电磁波同样适用；
（4）电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象．
5．发射电磁波的条件
（1）要有足够高的振荡频率；
（2）电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间．
6．电磁波谱：
按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱；递变规律：
直线传播能力增强，衍射能力减弱．
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