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高中物理【光的波动性 电磁波 相对论】知识点、规律总结


2.薄膜干涉 (1)如图所示,竖直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形.
(2)光照射到薄膜上时,在膜的前表面 AA′和后表面 BB′分别反射出来,形成两列频 率相同的光波,并且叠加.
(3)明暗条纹的判断方法 ①在 P1、P2 处,两个表面反射回来的两列光波的路程差 Δr 等于波长的整数倍,即 Δr=kλ(k=1,2,3,…),薄膜上出现亮条纹. ②在 Q 处,两列反射回来的光波的路程差 Δr 等于半波长的奇数倍,即 Δr=(2k+1)2λ (k=0,1,2,3,…),薄膜上出现暗条纹. ③用白光进行实验时薄膜上出现水平彩色条纹.
3.电磁波的发射与接收 (1) 发 射 电 磁 波 需 要 开 放 的 高 频 振 荡 电 路 , 并 对 电 磁 波 根 据 信 号 的 强 弱 进 行 _调__制___(两种方式:调幅、调频). (2)接收电磁波需要能够产生电谐振的调谐电路,再把信号从高频电流中_解__调___出 来.调幅波的解调也叫__检__波__. 4.电磁波谱 按照电磁波的_频__率___或__波__长__的大小顺序把它们排列成的谱.按波长由长到短排列 的电磁波谱为:无线电波、红外线、_可__见__光___、紫外线、X 射线、γ 射线.
2.圆孔衍射和圆盘衍射图样最明显的区别在于中心的亮斑,前者的较大,后者的 很小且有阴影包围.
3.只有横波才能发生偏振现象. 4.不同的电磁波有不同的特性,产生机理也不同,但可能具有相同的频率.
考点一 光的干涉现象
师生互动
1.双缝干涉明、暗条纹的确定
双缝干涉实验中,光屏上某点到相干光源 S1、S2 的路程之差为光程差,记为 δ.如图 所示.
二、电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生_电__场___,变化的电场能够在周围空间产生__磁__场__. 2.电磁波及其传播 (1)_电__磁__场___在空间由近及远的传播,形成电磁波.电磁波是横波. (2)电磁波的传播不需要__介__质__,在真空中不同频率的电磁波传播速度都等于光 速.但在同一介质中,不同频率的电磁波传播速度是不同的,频率越高,波速越小(可联 系 v=nc理解记忆). (3)波速公式:v=__λ_f ___,f 是电磁波的频率.
3.区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法 (1)根据条纹的宽度区分:双缝干涉条纹的宽度相同,而单缝衍射的条纹中央亮条纹 最宽,两侧的亮条纹逐渐变窄. (2)根据条纹的间距区分:双缝干涉条纹的间距是相等的,而单缝衍射的条纹越向两 侧条纹间距越窄. (3)根据亮条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从中央亮条纹往两侧亮度变化很小,而 单缝衍射条纹中央亮条纹最亮,两侧的亮条纹逐渐变暗.
以发生衍射现象,只是明显与不明显的差别.
(2)衍射现象说明“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小
得多时,光才可以看做是沿直线传播的.
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.
(4)薄膜干涉的应用 干涉法检查平面如图所示,两板之间形成一楔形空气膜,用单色光从上向下照射, 如果被检平面是平整光滑的,会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹;若被检平面不 平整,则干涉条纹发生弯曲.
考点二 光的衍射现象
师生互动
1.对光的衍射的理解
(1)干涉和衍射是波的特征,波长越长,干涉和衍射现象越明显.在任何情况下都可
第 2 讲 光的波动性 电磁波 相对论
一、光的干涉、衍射和偏振
1.光的干涉 (1)定义:在两列光波叠加的区域,某些区域相互_加__强___,出现亮条纹,某些区域相 互_减__弱___,出现暗条纹,且_加__强__区__域___和_减__弱__区__域___相互间隔的现象. (2)条件:两束光的频率_相__同___、相位差恒定.
时的质量 m0 之间有如下关系:m=Leabharlann m0 1-vc 2.
(2)物体运动时的质量总要_大__于___静止时的质量 m0.
3.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:E=__m__c_2__.
1.光发生干涉现象是有条件的,光发生衍射现象是没有条件的,但发生明显的衍 射现象是有条件的.
(3)双缝干涉图样特点:单色光照射时,形成明暗相间的等间距的干涉条纹;白光照 射时,中央为__白__色__亮__条纹,其余为_彩__色___条纹.
(4)条纹间距:Δx=dl λ,其中 l 是双缝到光屏的距离,d 是双缝间的距离,λ 是入射 光波的波长.
2.光的衍射 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__,甚至比光的波 长__还__小__的时候,衍射现象才会明显.
考点三 光的偏振
自主学习
1.自然光与偏振光的比较
类别
自然光(非偏振光)
偏振光
光的来源
直接从光源发出的光
自然光通过偏振片后的光
光的振 在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿 在垂直于光的传播方向的平
动方向 任意方向,且沿各个方向光振动的强度相同 面内,光振动沿特定方向
2.偏振光的应用:照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等.
(1)若光程差 δ 是波长 λ 的整倍数,即 δ=nλ(n=0,1,2,3,…),P 点将出现亮条 纹.
(2)若光程差 δ 是半波长的奇数倍,即 δ=(2n+1)2λ(n=0,1,2,3,…),P 点将出 现暗条纹.
(3)屏上到双缝 S1、S2 距离相等的点即为加强点,故双缝干涉中央条纹为亮条纹.
3.电磁波谱 (1)波长不同的电磁波,表现出不同的特性,其中波长较长的无线电波和红外线等, 易发生干涉、衍射现象;波长较短的紫外线、X 射线、γ 射线等,穿透能力较强. (2)电磁波谱中,相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线,如紫外线和 X 射线、X 射线和 γ 射线都有重叠,但它们产生的机理不同. 4.相对论 (1) 惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系叫做惯性系.相 对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系. (2)光速的大小与选取的参考系无关,因为光速是从麦克斯韦方程组中推导出来的, 无任何前提条件.
三、相对论 1.狭义相对论的两个基本假设 (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,光速和光源、 观测者间的相对运动没有关系.
2.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
(3) 质速方程:m=
m0 1-vc 2
.
长度公式:l=l0 时间公式:Δt=
1-vc 2
Δτ
1-vc 2
考点四 电磁波与相对论 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解
自主学习
2.对电磁波的理解 (1)电磁波是横波.电磁波的电场 E、磁场 B、传播方向 v 三者两两垂直,如图所示.
(2)电磁波与机械波不同,机械波的传播依赖于介质,且传播的速度与介质有关,电 磁波的传播不需要介质,在介质中传播的速度与介质和频率均有关.
3.光的偏振 (1)自然光:包含着在垂直于传播方向上沿_一__切__方__向___振动的光,而且沿着各个方向 振动的光波的强度都相同. (2)偏振光:在垂直于光的传播方向的平面上,只沿着某个__特__定__的方向振动的光.
(3)偏振光的两种形成方式 ①让自然光通过__偏__振__片__形成偏振光. ②让自然光在两种介质的界面发生反射和_折__射___,反射光和折射光可以成为部分偏 振光或完全偏振光. (4)光的偏振现象说明光是一种横波. (5)偏振光的应用:加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯 眩光等.
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