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A版2019版高考物理一轮复习考点考法第18章光学电磁波相对论课件新人教版

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      第18章    光学    电磁波     相对论
  考点47  光的折射     全反射

  考点48  光的干涉,     衍射和偏振

  考点49  实验:测定玻璃的折射率

  考点50  实验:用双缝干涉测光的波长

  考点51  电磁波    相对论
           考点47  光的折射        全反射
 必备知识     全面把握
 核心方法     重点突破
  考法1    折射率的相关知识
  考法2    折射率的计算
  考法3    全反射现象
  考法4    光的折射和全反射的综合应用
 考法例析     成就能力
  题型1   折射和折射定律
  题型2   全反射现象
  题型3   棱镜与色散
  题型4   光的折射和全发射的综合应用
1.光的折射 

     (1)光的折射定律 
     折射光线跟入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线两侧;入
射角的正弦值跟折射角的正弦值成正比. 
      
     光在折射现象中,光路是可逆的.光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向改变,
当光垂直界面入射时,光的传播方向不变.此时光的方向虽然不变,但传播速度一定改变. 
              ,划重点) 
     (2)折射率 
     ①光从真空射入某种介质时,入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一定值,叫介质

                    sin θ1
的折射率,即          n=         . 
                    sin θ2
     折射率是反映介质光学性质的物理量.折射率越大,光线进入该介质时偏离原来传播方
向的角度就越大,它的大小由介质本身及光的频率共同决定,与入射角、折射角的大小无关. 
     ②某种介质的折射率等于光在真空中的速度                               c 跟光在这种介质中的速度                  v 之比,即       n=
c    必备知识 全面把握
  .任何介质的折射率都大于                 1. 
v
③折射率较小的介质叫光疏介质,折射率较大的介质叫光密介质.所谓光疏介质和光密介质
是两种介质相比较而言的,是具有相对性的概念.光在光疏介质中速度较大,在光密介质中
速度较小 
2.全反射 

      (1)全反射 
      光从光密介质射入光疏介质时,在界面处一部分光反射回原介质中,一部分光被折射到
另一种介质中,并随着入射角的增大,折射角逐渐增大,且折射光线越来越弱,反射光线越
来越强,当入射角增大到某一角度后,折射光线就完全消失,只剩下反射光线,这种现象叫
全反射. 
      (2)全反射条件 
      ①光从光密介质进入光疏介质; 
      ②入射角大于或等于临界角. 
      (3)临界角 
                                                                          1
      折射角等于         90°时的入射角.某种介质的临界角用                            sin C=   计算. 
                                                                          n
      (4)光导纤维 
光导纤维简称“光纤”,它是非常细的特制玻璃丝(直径只有几微米到几十微米),由内芯和
外套两层组成.内芯的折射率比外套大,光在内芯中传播时,在内芯与外套的界面上发生全
反射.“光纤通信”就是利用了全反射的原理. 
3.光的色散 

      (1)含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散. 
                                                     c
      (2)光的颜色由光的频率决定,由                          λ=    可知不同颜色的光的波长不同. 
                                                     ν
      (3)含有多种颜色的光被分解后,各种色光按其波长大小排列,就是光谱. 


                                                                       
      (4)白光通过棱镜折射后会发生色散现象,形成七色光带,如图所示,自上而下分别为红、
橙、黄、绿、蓝、靛、紫.白光的色散现象说明白光为复色光. 
       
      ①单色光的颜色是由其频率决定的,光速                                   ν 与波长       λ、频率      ν 的关系为         v=λν,因而光从
一种介质进入另一种介质时,波长改变,光速改变. 
      ②色散的实质是由于各种色光在同一介质中传播的速率不同,或同一介质对不同色光的
折射率不同. 
          ,划重点) 

                    考点47
                  核心方法           重点突破
考法1       折射率的相关知识
  例1
        [重庆理综2015·11(1),6分]虹和霓是太阳光在水珠内分
    别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来
    说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面
    上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示.M、N、P、Q点
    的颜色分别为(        )


       A.紫、红、红、紫           B.红、紫、红、紫
       C.红、紫、紫、红           D.紫、红、紫、红
例1
【解析】
    紫光的折射率较大,经折射后偏折程度较大,跟踪
  光的传播路径可知紫光要射在M点和Q点,N点和P点是
  红光,所以A正确.

    【答案】A
考法2       折射率的计算
 例2

    [课标全国Ⅰ2017·34(2),10分]


     如图所示,一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体,O点为球心;
   下半部是半径为R、高为2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜.有一
   平行于中心轴OC的光线从半球面射入,该光线与OC之间的距离为
   0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次
   反射).求该玻璃的折射率.
          根据光路可逆,从半球面射出的光线恰好与入射光线平行,则光路对称,如图所示,根
据光路的对称性和光路可逆性,与入射光线相对于                                                                                   OC      轴对称的出射光线一定与入射光线平
行.这样,从半球面射入的折射光线,将在圆柱体底面中心                                                                                                  C   点发生反射. 
          设光线在半球面的入射角为                                             i,折射角为                    r.由折射定律有 
例2
【解析】      sin i=nsin r, 
                                      sin r                            sin i
          由正弦定理有                              =                                                    , 
                                       2R              (2.8R)2+(0.6R)2
                           sin i
          解得        n=              =1.43. 
                           sin r
          【答案】1.43 
考法3     全反射现象
 例3
   [天津理综2015·2,6分]中国古人对许多自然现象有深刻认识,唐人张
 志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹”.从物理学角度
 看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的.如图是彩虹成因
 的简化示意图,其中a、b是两种不同频率的单色光,则两光(                      )


    A.在同种玻璃中传播,a光的传播速度一定大于b光
    B.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b光侧移量大
    C.分别照射同一光电管,若b光能引起光电效应,a光也一定能
    D.以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光
  时,一定是a光
                                                              sin θ1
         在入射点,根据折射定律                                    n=                可知,a           光的折射率大于                        b  光的折射率,a                     光的频率
                                                              sin θ2
                                             c
大于        b  光的频率.由                    n=      ,所以在同一种玻璃中                                 a  光的传播速度小于                           b  光的传播速度,选项
                                             v
A   错误;根据光的色散原理可知,折射率越大,在同一种介质中光的偏向角越大,侧移量越
例大3 ,所以           a  光的侧移量大,选项                              B   错误;入射光的频率大于或等于金属的极限频率时,才能
【解析】
                                                                                                                                                                  1
发生光电效应,所以                              b  光若能引起光电效应,a                                   光也一定能,选项                          C   正确;根据                 sin    C=       可
                                                                                                                                                                  n
知     a  光的临界角小,容易发生全反射,在空气中只能看到一种光时,一定是                                                                                                   b  光,选项              D   错
误. 
【答案】C 

  考法4     光的折射和全反射的综合应用
 例4

    [课标全国Ⅱ2013·34(2),10分]


    如图,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,∠A=30°,∠B=
  60°.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜,在AC边
  发生反射后从BC边的M点射出,若光线在P点的入射角和在M点
  的折射角相等.
    (1)求三棱镜的折射率;
    (2)在三棱镜的AC边是否有光线透出?写出分析过程.(不考
  虑多次反射)
        (1)光路图如图所示,图中                          N   点为光线在             AC    边发生反射的入射点.设光线在                                   P  点的入射
 角为      i、折射角为             r,在      M   点的入射角为                r′、折射角依题意也为                        i,有     i=60°① 
        由折射定律有                sin i=nsin r② 
        nsin r′=sin i③ 
        由②③式得             r=r′④ 
        OO′为过           M   点的法线,∠C                  为直角,OO′∥AC,由几何关系有∠MNC=r′⑤ 
        由反射定律可知∠PNA=∠MNC⑥ 
        联立④⑤⑥式得∠PNA=r⑦ 

例4      由几何关系得                r=30°⑧ 
【解析】    联立①②⑧式得                  n=      3⑨ 
        (2)设在       N  点的入射角为                i′,由几何关系得                  i′=60°⑩ 

        此三棱镜的全反射临界角满足                                 nsin    θc=1⑪ 

        由⑨⑩⑪式得                i′>θc, 
        此光线在           N  点发生全反射,三棱镜的                             AC   边没有光线透出. 

 【答案】(1)             3 考点47 (2)见解析 
                考法例析        成就能力
 题型1     折射和折射定律
  例1

   [课标全国Ⅰ2016·34(2),15分]如图,在注满水的游泳池的池底有一
  点光源A,它到池边的水平距离为3.0 m.从点光源A射向池边的光线AB与
  竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为.
   (1)求池内的水深;


   (2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0 m.
 当他看到正前下方的点光源A时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰
 好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字).
                                                                              4
       (1)设到达池边的光线的入射角为                               i.水的折射率            n=    ,由折射定律有                 nsin i=1① 
                                                                              3
                    l
       sin i=             ② 
                  l2+h2
       式中,l=3 m,h              是池内水的深度.联立①②式并代入题给数据得                                                 h=     7  m≈2.6 m③ 
       (2)设此时救生员的眼睛到池边的距离为                                      x.救生员的视线与竖直方向的夹角为                                    θ′=45°.由
折射定律有            nsin i′=sin        θ′④ 
       式中,i′是光线在水中的入射角.设池底点光源                                               A  到水面入射点的水平距离为                            a.由几何

例1                          a
关系有        sin i′=                ⑤ 
【解析】                     a2+h2
       x+l=a+h′⑥ 
                                                                    7
       式中     h′=2 m.联立③④⑤⑥式得                          x=3            -1     m≈0.7 m⑦ 
                                                                  23      
       【答案】(1)2.6 m               (2)0.7 m 
  题型2    全反射现象
   例2
    某三棱镜的横截面为一直角三角形,如图所示,∠A=90°,∠B=30°,
  ∠C=60°.棱镜材料的折射率为n,底面BC涂黑,入射光线沿平行于底面BC
  的方向射向AB面,经AB和AC面折射后出射.
    (1)求出射光线与入射光线延长线间的夹角δ.
    (2)为使上述入射光线能从AC面射出,折射率n的最大值为多少?
      (1)设光在        AB   面上的入射角为               i、折射角为           α、在      AC   面上的入射角为               β、折射角为            γ. 
                           sin i                                          1                 3
      由折射定律有                    =n,且        i=60°,解得           sin  α=      sin 60°=         .由几何关系有              α+β=
                         sin α                                            n               2n
                                                    4n2-3                                        sin γ
90°,sin     β=      cos  α=       1-sin2 α=                  ,在    AC   面上由折射定律有                        =n,得       sin  γ
                                                      2n                                         sin β
                    4n2-3          4n2-3
=nsin     β=n                =             .由几何关系有              δ=(i-α)+(γ-β)=i-(α+β)+γ=60°-90°
                      2n             2
                              4n2-3
+γ=γ-30°=arcsin                       -30°. 
                                2

例2                                                                   4n2-3
【解析】  (2)要使光从          AC   面射出,应有             sin  γ≤1,即                     ≤1,n≤         7/2.即入射光线能从                AC
                                                                        2
                                          7
面射出,折射率                n 的最大值为              . 
                                         2
                          4n2-3                    7
【答案】(1)arcsin                      -30°      (2)      
                             2                    2
 题型3    棱镜与色散
   例3
    [天津理综2017·2,5分]明代学者方以智在《阳燧倒影》
   中记载:“凡宝石面凸,则光成一条,有数棱则必有一面
   五色”,表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象.如
   图所示,一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b
   ,下列说法正确的是(          )

    A.若增大入射角i,则b光先消失
    B.在该三棱镜中a光波长小于b光
    C.a光能发生偏振现象,b光不能发生
    D.若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应,
   则a光的遏止电压低
例3

  若增大入射角i,则a、b光在三棱镜的另一侧面的入射角减小,
  不会发生全反射,选项A错误;由图可知,a光的折射率小于b
  光的折射率,因此a光的频率小于b光的频率,a光的波长大于
  b光的波长,选项B错误;偏振是横波特有的现象,a、b光都

  能发生偏振现象,选项C错误;由光电效应方程得Ek=eUc=
  hν-W0,a、b光分别照射同一光电管,频率越小的光遏止电
  压越低,故a光的遏止电压低,选项D正确.

  【答案】D
       [课标全国Ⅲ2017·34(2),10                    分]如图,一半径为                   R  的玻璃半球,O               点是半球的球心,虚线
 OO′表示光轴(过球心                   O  与半球底面垂直的直线).已知玻璃的折射率为                                             1.5.现有一束平行光垂
 直入射到半球的底面上,有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线).求: 


                                                                                 
       (1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值; 
                     R
       (2)距光轴          的入射光线经球面折射后与光轴的交点到                                         O   点的距离. 
                     3
        

 题型4 光的折射与全反射的综合应用 
 例4


                                                                                
       (1)如图,从底面上               A  处射入的光线,在球面上发生折射时的入射角为                                           i,当     i 等于全反

射临界角         ic 时,对应入射光线到光轴的距离最大,设最大距离为                                               l. 

       i=ic① 
       设  n  是玻璃的折射率,由全反射临界角的定义有 

       nsin ic=1② 
                                  l
       由几何关系有            sin i=    ③ 
                                 R
                                                        2
       联立①②③式并利用题给条件,得                              l=    R④ 
                                                        3
                            R
       (2)设与光轴相距              的光线在球面             B 点发生折射时的入射角和折射角分别为                                   i  和   r ,由折
                            3                                                                           1      1
射定律有 

       nsin i1=sin r1⑤ 

                                                                                     sin ∠C      sin(180°-r1)
       设折射光线与光轴的交点为                        C,在△OBC           中,由正弦定理有                         =                       ⑥ 
                                                                                         R                OC

       由几何关系有∠C=r1-i1⑦ 
                1
       sin i =   ⑧ 
            1   3
例4
【解析】   联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得 
              3(2     2+     3)
       OC=                       R≈2.74R⑨ 
                       5
                2
【答案】(1)           R   (2)2.74R 
                3   第18章
       考点48  光的干涉,衍射和偏振
必备知识      全面把握
核心方法      重点突破
  考法5   光的干涉
  考点6   光的偏振
                  必备知识           全面把握
  1.光的干涉
  两列相干光波叠加,某些区域的光被加强,某些区域的光被减弱,且加强区
与减弱区互相间隔的现象叫光的干涉.
  (1)产生光的干涉条件:两列光频的率相同,振动情况相同,相位差恒定.
   能发生干涉的两列波称为相干波,两个光源称为相干光源,相干光源可用同
   一束光分成两列而获得.
  (2)双缝干涉图样:用白光进行干涉实验,屏中央是白色亮纹,两侧是彩色
   干涉条纹;用单色光进行干涉实验,屏上是等间距、明暗相间的条纹,条纹
   间距与色光的波长有关,波长越长,间距越大,条纹越宽.计算公式为:
   Δx=  ·λ.
        l
             
       d
  双缝到屏上某点的距离之差是光的波长的整数倍时,则该点出现亮纹;双缝
到屏上某点距离之差是光的半波长的奇数倍时,则该点出现暗纹.
 (3)薄膜干涉:一束光经薄膜的两个表面反射后形成两束反射光,这两
  束反射光发生干涉.薄膜干涉的应用:
  ①用薄膜干涉法检查平面是否平整


  ②增透膜的厚度约为透射光在薄膜中波长的               1
                                         
                                    4
    2.光的衍射

   (1)光的衍射:光在传播过程中遇到障碍物时,绕过障碍物继续传播的
    现象叫光的衍射.
   (2)发生明显衍射现象的条件:障碍物或小孔的尺寸与光的波长差不多,
    甚至比光的波长还要小.
 (3)常见的光的衍射现象
  ①光通过狭缝的衍射图样:白光单缝衍射形成的图样,屏中间是亮且宽的
白色条纹,两侧是暗且窄的彩色条纹;单色光的单缝衍射图样,屏中间是亮
且宽的条纹,两侧是明暗相间的条纹,且亮度与宽度逐渐减小.
  ②光通过小孔的衍射现象:光通过小孔时(孔很小)在屏上会出现明暗相间
的圆环.
  ③光照到小圆板上的衍射现象:当光照到不透光的极小圆板上时,在圆板
的阴影中心出现一个亮斑,称为泊松亮斑,当形成泊松亮斑时,圆板阴影的
边缘是模糊的,在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环.
  3.光的偏振

 (1)波的偏振:横波只沿着某一特定的方向振动,称为波的偏振,只有横
  波才有偏振现象.
 (2)自然光:在垂直于传播方向上沿各个方向振动的光波都存在且强度都
  相同的光叫自然光.
 (3)偏振光:在垂直于传播方向的平面上,只沿一个特定方向振动的光.
 (4)偏振光的产生:自然光通过偏振片后,产生偏振光.


                                                        考点48
                      核心方法             重点突破
考法5          光的干涉
  例1

     [课标全国Ⅰ2015·34(1),5分]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Δx1与绿光的干涉
   条纹间距Δx2相比,Δx1______Δx2(填“>”“=”或“<”).若实验中红光
   的波长为630    nm,双缝与屏幕的距离为1.00         m,测得第1条到第6条亮条纹中心
   间的距离为10.5    mm,则双缝之间的距离为______          mm.
例                                                                                               L
  1             双缝干涉的条纹间距Δx=                                                                        λ,红光的波长长,故红光的条纹间距大于绿光的条纹间
                                                                                                d
【解析】
                                                                                                                            a              10.5
   距.由题意得实验时的条纹间距为Δx=                                                                                                               =                   ×10-3 m=2.1×10-3 m,双缝之间的距离
                                                                                                                       n-1                 6-1
              Lλ
   d=                  =3.00×10-4m=0.300 mm. 
             Δx
                【答案】>                                   0.300 
考法6       光的偏振

 例2    [山西吕梁学院附中2016期末](多选)如图所示是一种利用光纤温度
传感器测量温度的装置,一束偏振光射入光纤,由于温度的变化,光纤的长
度、芯径、折射率发生变化,从而使偏振光的透振方向发生变化,光接收器
接收的光强度就会变化.设起偏器和检偏器透振方向相同,关于这种温度计
的工作原理,下列说法不正确的是(               )


   A.到达检偏器的光的透振方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越
 小,表示温度变化越大
   B.到达检偏器的光的透振方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越
 小,表示温度变化越大
   C.到达检偏器的光的透振方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越
 小,表示温度变化越小
   D.到达检偏器的光的透振方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越
 小,表示温度变化越小
例2
【解析】
     偏振光通过一些介质后,其振动方向相对原来的振动方向
  会发生一定角度的旋转,旋转的这个角度叫旋光度,旋光度与
  介质的浓度、长度、折射率等因素有关.测量旋光度的大小,
  就可以知道介质相关物理量的变化.光纤的温度变化越大,则
  偏振光通过光纤后的旋光度越大,通过检偏器后光的强度就会
  越小,选项B说法正确,A、C、D说法错误.

  【答案】A、C、D


                                                 第18章
      考点49  实验:测定玻璃的折射率
必备知识      全面把握
核心方法      重点突破
  考法7   测定玻璃的折射率
                必备知识        全面把握
1.实验目的
  用插针法测定玻璃的折射率.
2.实验器材
  玻璃砖、白纸、大头针、量角器、圆规、三角板、图钉、铅
笔等.
3.实验原理
  如图所示,用插针法确定光路,找出与入射光线AO对应的出

射光线O′B,确定O′点,画出折射光线OO′,然后测量出θ1


和θ  的角度,根据            计算出玻璃的折射率.sin θ1
    2          n=                                    
                            sin θ2
4.实验步骤
  (1)用图钉把白纸固定在木板上.
  (2)在白纸上画一条直线aa′,并取aa′上的一点O为入射点,过O点作
法线MN.

  (3)画出线段AO作为入射光线,并在AO上插上P1、P2两根大头针.
  (4)在白纸上放上玻璃砖,使其中一个长边与直线aa′对齐,并画出与
另一条长边对齐的线bb′.

  (5)通过玻璃砖观察并调整视线方向,使P1的像被P2挡住,然后在观察
的一侧插上大头针P3,使P3挡住P2、P1的像,再插上P4,使P4挡住P3和P2、
P1的像.
  (6)移去玻璃砖,拔去大头针,由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光
线O′B及出射点O′,连接OO′得到折射光线.

  (7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并计算其正弦值sin θ1和sin 
θ2.
  (8)改变入射角,重复实验,算出不同入射角所对应的                      ,并取平均
                                             sin θ1
                                                                    
值.                                           sin θ2
5.注意事项
(1)实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,同侧两针之间的距离
要稍大些.
(2)入射角应适当大些,以减小测量角度的误差,但也不宜太大,
若入射角太大,在玻璃砖的另一侧会看不清大头针的像.
(3)操作时不要用手触摸玻璃砖的光滑光学面,更不能把玻璃砖当
尺子使用.
(4)在实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变.


                                                 考点49
                  核心方法           重点突破
考法7       测定玻璃的折射率
  例1
    [北京理综2015·21(1)]“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻
  璃砖,aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图所示.在玻璃砖的一

  侧插上两枚大头针P1和P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻
  璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4.在插P3和P4时,应使________(填选项前
  的字母).


     A.P3只挡住P1的像
     B.P4只挡住P2的像
     C.P3同时挡住P1、P2的像
     D.在bb′下方竖直插针P3、P4,使P1P2所在直线与P3P4所在直线平行
例1
【解析】
    紫光的折射率较大,经折射后偏折程度较大,跟踪
  光的传播路径可知紫光要射在M点和Q点,N点和P点是
  红光,所以A正确.

    【答案】A


                                                 第18章
     考点50  实验:用双缝干涉测光的波长
必备知识     全面把握
核心方法     重点突破
  考法8  双缝干涉测光的波长
                 必备知识          全面把握
1.实验目的

  观察干涉图样,测定光的波长.

2.实验器材

  双缝干涉仪(包括光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、
毛玻璃屏、测量头)、刻度尺(分度值为1 mm)等.
3.实验原理

  双缝干涉中两个相邻明(暗)条纹间的距离Δx与光的波长λ、双缝间距
离d及双缝到屏的距离l满足Δx=λ.因此,只要测出Δx、d和l,即可求
出光的波长λ.
4.实验步骤
 (1)观察双缝干涉图样
  ①将光源、单缝、遮光筒、毛玻璃屏依次放在光具座上,如图所示;


  ②接好电源,打开开关,使光源正常发光;
  ③调节各器件的高度,使光源发出的光能沿轴线到达光屏;
  ④安装双缝,使双缝与单缝的缝平行,二者间距5~10 cm;
  ⑤观察白光的干涉条纹;
  ⑥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
  ①安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹为止;

  ②使分划板中心刻度线与某条亮条纹的中央对齐,记下手轮上的读数a1,转动手轮,使
分划板中心刻度线移动;记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数a2,a1与a2之差即n条亮
纹的间距;
  ③用刻度尺测量双缝到屏的距离l(双缝间距d是已知的);
  ④重复测量、计算,求出波长的平均值;
  ⑤换用不同滤光片,重复实验测量其他单色光的波长.
5.注意事项
(1)安装器材时,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、双缝的缝平行
且竖直.
(2)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近.


                                                 考点50
                       核心方法           重点突破
考法8          双缝干涉测光的波长
    例
      [福建福州2016联考]在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉仪按
    要求安装在光具座上(如图所示).从仪器注明的规格可知:双缝屏的缝间距d,
    像屏与双缝屏间的距离为L.然后,接通电源使光源正常工作.


    (1)已知测量头是50分度的游标卡尺.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,
  第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示,图甲中的数字是该同学给各亮纹的编号,此

  时图乙中游标卡尺的读数x1=1.16 mm;接着转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙
  所示,此时图丁中游标卡尺的读数x2=________mm.
 例

  (2)利用上述测量结果,该同学经计算得出这种色光的波
长λ=660 nm.已知L=700 mm,则该同学选用的双缝屏的
缝间距d=________mm.(计算结果保留两位有效数字)
 例
              (1)图丁中主尺读数为                                                    15 mm,游标尺读数为                                                  0.02×1 mm=0.02 mm,所以最终读数为                                                                                         15.02 
【解析】mm. 
                                                                                                   x2-x1                   15.02-1.16                                                                                                        L
              (2)相邻两亮条纹的间距Δx=                                                                                        =                                          mm=2.31                        mm,根据Δx=                                          λ      得         d=
                                                                                                     7-1                                  6                                                                                                  d
                          ×                ×            -9
  Lλ              0.7            660             10                                               -4
           =                                     -               m=2.0×10                                m=0.20 mm. 
 Δx                     2.31×10                      3
 【答案】(1)15.02                                            (2)0.20 


                                           第18章
            考点51  电磁波      相对论
必备知识       全面把握
核心方法       重点突破
  考法9    电磁波   电磁波谱
  考法10  对相对论的考查
                  必备知识           全面把握

1.麦克斯韦电磁场理论

           理论                  ①变化的磁场产生电场
           内容                  ②变化的电场产生磁场

                              ①恒定的电场不产生磁场
                              ②恒定的磁场不产生电场
                      ③均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
           理解
                      ④均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场
                          ⑤振荡电场产生同频率的振荡磁场
                          ⑥振荡磁场产生同频率的振荡电场
2.电磁波、电磁波谱

           概念                              电磁场由近及远传播,形成电磁波
                                                  ①电磁波是横波
                          ②电磁波的传播不需要介质,在真空中,电磁波的传播速度跟光速相同,即c
                                                  =3.0×108  m/s
                          ③电磁波具有波的共性,和机械波一样,能产生反射、折射、干涉、衍射等现
           特点                                象,也是传播能量的一种形式
                          ④电磁波的传播速度v=λf,不同频率的电磁波在同一种介质中传播,波速不
                                                        同
                                ⑤电磁场贮存电磁能.电磁波的发射过程就是辐射能量的过程
                                         ⑥电磁波可以脱离“波源”而独立存在
                                按电磁波的波长或频率大小的顺序将其排列成谱,叫电磁波谱


           电磁
           波谱

                          从无线电波到γ射线都是本质相同的电磁波,其行为服从共同的规律,但因波
                                          长(或频率)不同又表现出不同的特点.
 电磁波和机械波的比较

      研究对象                   电磁波                       机械波
       本质                   电磁现象                      力学现象
       产生          由周期性变化的电场、磁场产生               由质点(波源)的振动产生
                                                不是物质,是机械振动在
       本质           是物质,是电磁现象的传播
不                                                   介质中的传播
同     传播原理              电、磁场交替感应                   质点间相互作用
                                                必须有介质(在真空中不
点     传播介质         不需要介质(在真空中仍可传播)
                                                       能传播)
      波的种类                    横波                  既有横波也有纵波
                  由介质和频率决定,在真空中等于
      速度特点                                          仅由介质决定
                              光速
       能量                         都能携带并传播能量
相
      速度公式                              v=λf
同
                          均可发生反射、折射、干涉、衍射等现象
点      规律
3.电磁振荡
 (1)振荡电流和振荡电路
  ①振荡电流:大小和方向都周期性变化的电流叫振荡电流.
  ②振荡电路:能够产生振荡电流的电路叫振荡电路.最简单的振荡电路为LC振
荡电路.
 (2)电磁振荡
  在振荡电路产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电压、电路中的电流以及
跟电荷相联系的电场、跟电流相联系的磁场都在发生周期性的变化,这种现象叫
电磁振荡.
  (3)振荡的周期和频率
  ①周期T:电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间.
  ②频率f:1 s内完成的周期性变化的次数.

  ③公式:                     .                                                              1
         T=2π                               LC,f=                                                            
                                                                            2π                   LC
4.电磁波的发射和接收
 (1)发射
  ①发射电路特点:由LC振荡电路产生足够高的振荡频率,振荡电路的电场和磁
场分散到尽可能大的空间.
  ②在电磁波发射技术中,使电磁波随信号而改变的过程叫调制.调制可分为调
幅和调频两种.使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变化,这种调制叫调幅;使
高频电磁波的频率随信号的强弱而变化,这种调制叫调频.
  (2)传播

      形式                       横波形式

   传         天波:利用电离层的反射,主要为中波、中短波与短波
   播  三种         地波:利用波在地面上传播时的衍射,为长波
      方式   空间波:又称为直线波,利用波的直线传播,仅用于微波,需
                               建中转站
(3)接收

                       使接收电路产生电谐振的过程叫调谐

                 当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同
         调谐
                 时,接收电路中产生的振荡电流最强,这种现象叫电
                         谐振,相当于机械振动中的共振
  接
  收
                 从接收到的高频电流中还原出所携带的信号的过程叫
         解调
                 解调.解调是调制的逆过程.调幅波的解调也叫检波
                 天线接收到的所有电磁波,经调谐选择出所需要的电
         接收
                 磁波,再经解调取出所携带的信号,经放大后还原成
         过程
                                 声音或图像
5.狭义相对论
 (1)狭义相对性原理: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.
 (3)爱因斯坦质能方程
  E=mc2,式中m是物体的质量,c是真空中的光速,E是它具有的能量.

6.广义相对论
 (1)广义相对性原理
  在任何参考系中,物理规律都是相同的.这意味着惯性系中的运动定律,在
非惯性系中都是相同的,但要满足相对性原理.
 (2)等效原理
  一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价.这意味着,一个非惯
性系,可以看成一个惯性系,只不过是它的后面有一个均匀的引力场.因为惯
性力和引力在非惯性系中是分不清的.


                                                         考点51
                   核心方法         重点突破
考法9       电磁波       电磁波谱
  例1

     我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我
   国雷达研究又创新的里程碑.米波雷达发射无线电波的波长在1~10 m范
   围内,下列对该无线电波的判断正确的是(                 )


      A.米波的频率比厘米波频率高
      B.和机械波一样须靠介质传播
      C.同光波一样会发生反射现象
      D.不可能产生干涉和衍射现象
例1

【解析】
   根据公式f=可知,波长越长的波频率越小,故米波的频率
 比厘米波的频率低,选项A错误;无线电波可以在真空中传播,
 选项B错误;无线电波可以发生反射、干涉和衍射等现象,选
 项C正确,选项D错误.

   【答案】C
考法10       对相对论的考查
 例2

   [福建福州2016联考](多选)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认
  识,推动了科学技术的创新,促进了物质生产的繁荣与人类文明的进
  步.根据狭义相对论,下列说法正确的是(                  )
   A.真空中的光速是不变的
   B.运动的时钟变慢,运动的尺子缩短
   C.物体的质量取决于物体所含物质的多少,与物体的运动速度无关
   D.质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观测者的相对运动状
  态改变而改变
例2

【解析】

   真空中的光速是不变的,故A正确;狭义相对论的几个基本结论:
 ①钟慢效应,运动的钟比静止的钟走得慢,而且运动速度越快,钟走
 得越慢;②尺缩效应:在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短,
 故B正确;由相对论质量公式可知,当物体的速度很大时,其运动时
 的质量明显大于静止时的质量,故C错误;质量、长度、时间的测量
 结果都随物体与观测者的相对运动状态改变而改变,故D正确.

   【答案】A、B、D
考点51     第18章
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