PAGEPAGE1第2節(jié)光的波動(dòng)性電磁波一、光的干涉、衍射及偏振1．光的干涉(1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。(2)條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定。(3)雙縫干涉圖樣特點(diǎn)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)，形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時(shí)，中心為白色條紋，其余為彩色條紋。2．光的衍射發(fā)生明顯衍射的條件：只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長(zhǎng)相差不多，甚至比光的波長(zhǎng)還小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。3．光的偏振(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同。(2)偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)的光。(3)偏振光的形成①讓自然光通過偏振片形成偏振光。②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和折射，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。(4)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波。二、電磁場(chǎng)電磁波電磁波的特點(diǎn)(1)電磁波是橫波，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向都與傳播方向垂直。(2)電磁波傳播時(shí)不須要任何介質(zhì)，在真空中傳播的速度最大，c＝3×108m/s。(3)電磁波本身是一種物質(zhì)，它具有能量。(4)具有波的特征，能產(chǎn)生反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)象。1．思索辨析(正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”)(1)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉。 (√)(2)在雙縫干涉試驗(yàn)中，雙縫的作用是使白光變成單色光。 (×)(3)陽光下茂密的樹蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。 (×)(4)自然光是偏振光。 (×)(5)勻稱改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生勻稱改變的電場(chǎng)向外傳播便形成了電磁波。 (×)(6)在真空中傳播的電磁波，當(dāng)它的頻率增加時(shí)，它的傳播速度不變，波長(zhǎng)變短。 (√)(7)陽光下茂密的樹蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。 (×)2．(多選)在五彩繽紛的大自然中，我們經(jīng)常會(huì)見到一些彩色光的現(xiàn)象，下列現(xiàn)象中屬于光的干涉的是()A．灑水車噴出的水珠在陽光照射下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象B．小孩兒吹出的肥皂泡在陽光照射下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象C．雨后天晴公路上油膜在陽光照射下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象D．用游標(biāo)卡尺兩測(cè)量爪的狹縫視察日光燈的燈光出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象E．試驗(yàn)室用雙縫試驗(yàn)得到的彩色條紋BCE[A屬于光的色散現(xiàn)象；B、C屬于光的薄膜干涉現(xiàn)象；D屬于光的單縫衍射現(xiàn)象；E屬于光的雙縫干涉現(xiàn)象。]3．(多選)下列說法正確的是()A．“3D電影”的播放和觀看利用了光的衍射B．色散現(xiàn)象表明白光是復(fù)色光C．泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象D．增透膜的厚度應(yīng)為入射光在增透膜中波長(zhǎng)的eq\f(1,4)E．光的偏振現(xiàn)象表明光是橫波BDE[“3D電影”利用光的偏振現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。]4．(多選)(2024·江蘇高考)梳子在梳頭后帶上電荷，搖動(dòng)這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波。該電磁波()A．是橫波B．不能在真空中傳播C．只能沿著梳子搖動(dòng)的方向傳播D．在空氣中的傳播速度約為3×108m/sAD[電磁波是橫波，傳播方向與振動(dòng)方向垂直，可以沿隨意方向傳播，既能在真空中傳播，也能在介質(zhì)中傳播。電磁波在空氣中的傳播速度約為3×108m/s，故選項(xiàng)A、D正確。]5．在視察光的雙縫干涉現(xiàn)象的試驗(yàn)中：(1)將激光束照在如圖乙所示的雙縫上，在光屏上視察到的現(xiàn)象是圖甲中的________。甲乙(2)換用間隙更小的雙縫，保持雙縫到光屏的距離不變，在光屏上視察到的條紋寬度將________；保持雙縫間隙不變，減小光屏到雙縫的距離，在光屏上視察到的條紋寬度將________(以上均選填“變寬”“變窄”或“不變”)。[解析](1)雙縫干涉圖樣是平行且等寬的明暗相間的條紋，A圖正確。(2)依據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ知，雙縫間的距離d減小時(shí)，條紋間距變寬；當(dāng)雙縫到屏的距離l減小時(shí)，條紋間距變窄。[答案](1)A(2)變寬變窄光的干涉eq\o([分考向訓(xùn)練])1．雙縫干涉中亮、暗條紋的確定雙縫干涉試驗(yàn)中，光屏上某點(diǎn)到相干光源S1、S2的路程之差為光程差，記為δ。如圖所示。甲乙(1)若光程差δ是波長(zhǎng)λ的整數(shù)倍，即δ＝nλ(n＝1,2,3，…)，P點(diǎn)將出現(xiàn)亮條紋；(2)若光程差δ是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即δ＝(2n＋1)·eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)，P點(diǎn)將出現(xiàn)暗條紋；(3)光屏上到雙縫S1、S2距離相等的點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，故雙縫干涉中心條紋為亮條紋。2．薄膜干涉的理解(1)如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。(2)光照射到薄膜上時(shí)，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加，兩列光波同相疊加，出現(xiàn)亮條紋；反相疊加，出現(xiàn)暗條紋。(3)原理分析單色光：①在P1(或P2)處，兩個(gè)表面反射回來的兩列光波的光程差δ等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即δ＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋；②在Q處，兩列反射回來的光波的光程差δ等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即δ＝(2n＋1)·eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。白光：薄膜上出現(xiàn)水平彩色條紋。光的雙縫干涉1．(多選)(2024·全國卷Ⅱ)在雙縫干涉試驗(yàn)中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是()A．改用紅色激光B．改用藍(lán)色激光C．減小雙縫間距D．將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)E．將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)ACD[在雙縫干涉試驗(yàn)中相鄰亮條紋的間距Δx＝eq\f(l,d)λ，因此要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可減小雙縫間的距離，增大屏幕與雙縫的距離，換用波長(zhǎng)更長(zhǎng)或頻率更小的光做光源。故選A、C、D。]2.如圖所示，在雙縫干涉試驗(yàn)中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)與S1和S2距離之差為2.1×10－6m，今分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉試驗(yàn)，問P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？(1)已知A光在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中波長(zhǎng)為4×10－7m；(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為3.15×10－7m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，臨界角為37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。[解析](1)設(shè)A光在空氣中波長(zhǎng)為λ1，在介質(zhì)中波長(zhǎng)為λ2，由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ1,λ2)得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m依據(jù)路程差Δx＝2.1×10－6m所以N1＝eq\f(Δx,λ1)＝eq\f(2.1×10－6m,6×10－7m)＝3.5由此可知，從S1和S2到P點(diǎn)的路程差Δx是波長(zhǎng)λ1的3.5倍，所以P點(diǎn)為暗條紋。(2)依據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC＝eq\f(1,n′)得n′＝eq\f(1,sin37°)＝eq\f(5,3)由此可知，B光在空氣中波長(zhǎng)λ3為λ3＝n′λ介＝eq\f(5,3)×3.15×10－7m＝5.25×10－7m所以N2＝eq\f(Δx,λ3)＝eq\f(2.1×10－6m,5.25×10－7m)＝4可見，用B光做光源，P點(diǎn)為亮條紋。[答案](1)暗條紋(2)亮條紋薄膜干涉現(xiàn)象3．(多選)把一平行玻璃板壓在另一個(gè)平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構(gòu)成空氣劈尖，讓單色光從上方射入，如圖所示，這時(shí)可以看到明暗相間的條紋。下面關(guān)于條紋的說法中正確的是()A．干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在空氣劈尖膜的上下兩面反射形成的兩列光疊加的結(jié)果B．干涉條紋中的暗紋是由于上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果C．將上玻璃板平行上移，條紋向著劈尖移動(dòng)D．視察薄膜干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光的另一側(cè)AC[依據(jù)薄膜干涉的產(chǎn)生原理可知，題述現(xiàn)象是由空氣劈尖膜上下兩面反射的兩列光疊加而成的，當(dāng)波峰與波峰、波谷與波谷相遇疊加時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)，形成亮條紋，所以A項(xiàng)對(duì)，B項(xiàng)錯(cuò)；因相干光是反射光，故視察薄膜干涉時(shí)，應(yīng)在入射光的一側(cè)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；條紋的位置與空氣膜的厚度是對(duì)應(yīng)的，當(dāng)上玻璃板平行上移時(shí)，同一厚度的空氣膜向劈尖移動(dòng)，故條紋向著劈尖“移動(dòng)”，故C項(xiàng)正確。]4．(多選)如圖甲所示，在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡，在兩者之間形成厚度不勻稱的空氣膜，讓一束單一波長(zhǎng)的光垂直入射到該裝置上，結(jié)果在上方視察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋，稱為牛頓環(huán)，以下說法正確的是()甲乙A．干涉現(xiàn)象是由凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的B．干涉現(xiàn)象是由凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的C．干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸炔皇莿蚍Q改變的D．干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸仁莿蚍Q改變的E．若運(yùn)用半徑大一些的凸薄透鏡，則干涉條紋的間距要變大ACE[由于在凸透鏡和平板玻璃之間的空氣形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透鏡的下表面和平板玻璃的上表面，故A正確，B錯(cuò)誤；由于凸透鏡的下表面是圓弧面，所以形成的薄膜厚度不是勻稱改變的，形成不等間距的干涉條紋，故C正確，D錯(cuò)誤；若運(yùn)用半徑大一些的凸薄透鏡，則空氣薄膜上的厚度改變更慢，則形成的干涉條紋的間距要變大，故E正確。]光的衍射和偏振現(xiàn)象eq\o([依題組訓(xùn)練])1．光的干涉和衍射的比較(1)干涉和衍射的比較干涉衍射現(xiàn)象光在重疊區(qū)域出現(xiàn)加強(qiáng)或減弱的現(xiàn)象光繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)象產(chǎn)生條件兩束光頻率相同、相位差恒定障礙物或孔的尺寸與波長(zhǎng)差不多或更小典型試驗(yàn)楊氏雙縫試驗(yàn)單縫衍射、圓孔衍射和圓盤衍射圖樣不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度相等條紋寬度不等，中心最寬條紋間距各相鄰條紋間距相等各相鄰條紋間距不等亮度狀況清楚條紋，亮度基本相等中心條紋最亮，兩邊變暗相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象：干涉、衍射圖樣都有明暗相間的條紋(2)對(duì)光的衍射的理解①干涉和衍射是波的特征，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉和衍射現(xiàn)象越明顯。在任何狀況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別。②衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播”只是一種特別狀況，只有在光的波長(zhǎng)比障礙物小得多時(shí)，光才可以看成是沿直線傳播的。2．自然光和偏振光的比較自然光(非偏振光)偏振光光的來源干脆從光源發(fā)出的光自然光通過偏振片后的光光的振動(dòng)方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿隨意方向，且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動(dòng)沿特定方向光的衍射1．在一束單色光的傳播方向上分別放置單縫、雙縫、小圓孔和小圓板后，在光屏上得到如下四幅圖樣，關(guān)于光屏前傳播方向上放置的裝置，以下說法正確的是()甲乙丙丁A．甲是單縫、乙是雙縫B．乙是雙縫、丙是小圓孔C．丁是小圓孔、甲是雙縫D．丙是小圓孔、丁是小圓板D[依據(jù)衍射與干涉圖樣的區(qū)分是：前者是中間亮條紋明且寬大，越向兩側(cè)寬度越小；后者明暗條紋寬度相等，可知甲圖是雙縫干涉條紋，乙圖是單縫衍射條紋；依據(jù)小孔衍射與泊松亮斑的區(qū)分可知，小圓孔做衍射的圖樣是中心較大的區(qū)域內(nèi)是亮的，四周是明暗相間的圓環(huán)，可知丙是小孔衍射，丁是小圓板衍射圖樣。所以只有D是正確的。]2．(多選)抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示，視察激光束經(jīng)過細(xì)絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可推斷細(xì)絲粗細(xì)的改變()A．這里應(yīng)用的是光的衍射現(xiàn)象B．這里應(yīng)用的是光的直線傳播性C．這里應(yīng)用的是光的干涉現(xiàn)象D．假如屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì)AD[當(dāng)障礙物的尺寸與波的波長(zhǎng)相當(dāng)，或小于波的波長(zhǎng)，會(huì)發(fā)生明顯的衍射，該裝置的原理是運(yùn)用光的衍射現(xiàn)象，假如屏上條紋變寬，則說明衍射現(xiàn)象更加明顯，可知金屬絲變細(xì)。故B、C錯(cuò)誤，A、D正確。]光的偏振3．假設(shè)全部的汽車前窗玻璃和車燈玻璃均按同一要求設(shè)置，使司機(jī)不僅可以防止對(duì)方汽車強(qiáng)光的刺激，也能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體。以下措施中可行的是()A．前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向也是豎直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向是斜向左上45°D．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向也是斜向右上45°D[假如透振方向是豎直的話，那么會(huì)車時(shí)，兩車的光不能疊加相消，也就是對(duì)方車輛的光仍要照到自己，感到眼花；若前窗玻璃的透振方向和前燈玻璃的透振方向都是斜向右上45°，則對(duì)方車輛的光與自己前窗正好成90度，對(duì)方的光就通不過你的前窗射到你的眼，不會(huì)發(fā)生眼花，故D正確。]4．下面關(guān)于光的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用正確的是()A．立體電影利用了光的干涉現(xiàn)象B．為了增加光的透射率，照相機(jī)鏡頭表面的鍍膜是利用了光的偏振現(xiàn)象C．茶色眼鏡利用了光的偏振現(xiàn)象D．拍攝日落時(shí)水面下的景物時(shí)，在照相機(jī)鏡頭前裝一個(gè)偏振片可減弱水面反射光的影響D[放映的時(shí)候也是用雙鏡頭放映機(jī)，其中每個(gè)鏡頭前放有偏振方向不同的偏振光片，觀眾戴的眼鏡上也有相對(duì)應(yīng)方向的偏振光片，這樣每只眼睛就只能看到一個(gè)鏡頭所投影的圖象，故A錯(cuò)誤；照相機(jī)的增透膜，使得反射光發(fā)生干涉從而使其減弱，所以反射光的光程差等于光在增透膜的波長(zhǎng)的eq\f(1,2)，則厚度通常為綠光在增透膜中波長(zhǎng)的eq\f(1,4)，是光的干涉現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；茶色眼鏡利用了金屬化合物在玻璃中改變，而形成的色調(diào)，故C錯(cuò)誤；拍攝日落時(shí)水面下的景物時(shí)，在照相機(jī)鏡頭前裝一個(gè)偏振片可減弱水面反射光的影響，故D正確。]電磁場(chǎng)電磁波電磁波譜eq\o([依題組訓(xùn)練])1．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解2．LC振蕩電路(1)放電過程：電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，q↓→i↑，充電過程：磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，q↑→i↓。(2)充電完畢：磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，電場(chǎng)能最大，磁場(chǎng)能最小；放電完畢：電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能最小。(3)LC回路的周期和頻率T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))。3．對(duì)電磁波的理解(1)電磁波是橫波。電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、傳播方向v三者兩兩垂直，如圖所示。(2)電磁波與機(jī)械波不同，機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)有關(guān)，電磁波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)和頻率均有關(guān)。4．電磁波譜分析及應(yīng)用LC振蕩電路1.某個(gè)智能玩具的聲響開關(guān)與LC電路中的電流有關(guān)，如圖所示為玩具內(nèi)的LC振蕩電路部分。已知線圈自感系數(shù)L＝2.5×10—3H，電容器電容C＝4μF，在電容器起先放電時(shí)(取t＝0)，上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，則()A．LC振蕩電路的周期T＝π×10－4sB．當(dāng)t＝π×10－4s時(shí)，電容器上極板帶正電C．當(dāng)t＝eq\f(2π,3)×10－4s時(shí)，電路中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針D．當(dāng)t＝eq\f(2π,3)×10－4s時(shí)，電場(chǎng)能正轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能C[由公式T＝2πeq\r(LC)＝2×3.14×eq\r(2.5×10－3×4×10－6)s＝6.28×10－4s，故A錯(cuò)誤；當(dāng)t＝π×10－4s＝eq\f(T,2)，即電容器先放電再反向充電，所以電容器上極板帶負(fù)電，故B錯(cuò)誤；當(dāng)t＝eq\f(2π,3)×10－4s即eq\f(T,4)<t<eq\f(T,2)，即電容器處于反向充電過程，所以電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，磁場(chǎng)能正在轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，故C正確，D錯(cuò)誤。]2.如圖所示，LC振蕩電路的導(dǎo)線及自感線圈的電阻不計(jì)，在圖示狀態(tài)回路中電流方向如箭頭所示，且此時(shí)電容器C的極板A帶正電荷，則該狀態(tài)()A．電流i正在增大B．電容器帶電量正在增加C．電容器兩極板間電壓正在減小D．線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度正在增大B[依據(jù)圖示電路知，該LC振蕩電路正在充電，電流在減小，磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，A錯(cuò)誤；電路充電，電容器的帶電量在增大，B