第4讲光的波动性电磁波相对论.doc

第4讲　光的波动性　电磁波　相对论 (对应学生用书第211页) 光 的 干 涉 1.条件 两列光的频率相同，相位和振动情况都完全相同的光相遇． 2．典型的干涉实验 (1)双缝干涉 产生明暗条纹的条件：双缝处光振动情况完全相同，光屏上某点与两个狭缝的路程差是光波波长的整数倍或是半波长的偶数倍处出现亮条纹，与两个狭缝的路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹． 条纹的特点：相邻亮条纹(或暗条纹)的间距相等，且Δx＝λ，其中λ为波长，d为双缝间距，l为缝到屏的距离．实验装置不变的条件下，红光干涉条纹的间距最大，紫光的干涉条纹间距最小；若换用白光，在屏上得到彩色条纹、且中央为白色． (2)薄膜干涉 薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂膜)前后两表面的反射光波相遇而形成的干涉． 图样特点：同一条亮(或暗)条纹对应薄膜厚度相等． 单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成水平状的明暗相间的条纹，白光入射时形成彩色条纹． 【针对训练】 1．(2012·上海高考)如图12－4－1为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则(　　) 图12－4－1 A．甲为紫光的干涉图样　　　　　B．乙为紫光的干涉图样 C．丙为红光的干涉图样 D．丁为红光的干涉图样 【解析】　红光比紫光的波长大．根据Δx＝λ，紫光的干涉条纹较窄，故A错误，B正确．而丙、丁是单缝衍射图样，故C、D错误． 【答案】　B 光 的 衍 射 1.光发生明显衍射的条件 当障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显． 2．衍射条纹的特点 单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；白光的衍射图样为中间宽且亮的白色条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹． 3．泊松亮斑 当光照到不透明的小圆板上，在圆板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 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，这种光叫自然光．如由太阳、电灯等普通光源发出的光． 2．偏振光 在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动的光．如自然光经偏振片作用后的光． 【针对训练】 2．(2012·银川模拟)关于光的衍射，下列说法中错误的是(　　) A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物的现象 B．只有两列频率相同的光波叠加后才能发生衍射 C．光的衍射没有否定光沿直线传播的结论 D．光的衍射现象为波动说提供了有利的证据 【解析】　由光的衍射的定义知A正确；光波的衍射无条件，B错误；当满足光发生明显衍射现象的条件时，光的衍射现象明显，否则光沿直线传播，可见光的衍射没有否定光沿直线传播的结论，C正确；衍射是波动所特有的性质，所以光的衍射现象为波动说提供了有利的证据． 【答案】　B 电磁波的特点和狭义相对论 1.电磁波的特点 (1)电磁波是横波，电场强度E和磁感应强度B的方向都与传播方向垂直． (2)电磁波传播时不需要任何介质，在真空中传播的速度最大，c＝3×108 m/s. (3)电磁波本身是一种物质，它具有能量． (4)具有波的特征，能产生反射、折射、衍射、干涉等现象． 2．相对论的简单知识 (1)狭义相对论的基本假设 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． 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． (2)时间和空间的相对性 时间间隔的相对性：Δt＝. 长度的相对性：l′＝l′0. (3)相对论速度变换公式：u＝. (4)相对论质量：m＝. (5)质能方程：E＝mc2. 【针对训练】 3．(2010·上海高考)电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是(　　) A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线 B．红外线、无线电波、γ射线，紫外线 C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波 D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线 【解析】　在电磁波谱中，无线电波波长最长，γ射线波长最短．A正确，B、C、D错误． 【答案】　A (对应学生用书第212页) 光的干涉条纹的形成分析 1.杨氏双缝干涉 (1)原理如图12－4－2所示． 图12－4－2 (2)明、暗条纹的条件 单色光 a．光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现明条纹． b．光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹． 白光：光屏上出现彩色条纹． (3)条纹间距公式：Δx＝λ. 2．薄膜干涉 (1)薄膜特点：如图12－4－3所示，由于重力作用，皂膜上薄下厚． 图12－4－3 (2)相干光线：薄膜前表面AA′和后表面BB′的反射光线叠加． (3)亮纹条件：在P1、P2处，薄膜厚度的2倍为前后表面反射光的光程差，当光程差等于波长整数倍