2025年高中物理复习讲解第2讲 光的波动性 电磁波.doc

第2讲光的波动性电磁波

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、振动方向相同、相位差恒定。

(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。

2.光的衍射

发生明显衍射的条件：在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，衍射现象十分明显。

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)偏振光的形成

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。

【自测】S1和S2是两个振动情况完全相同的波源，振幅均为A，波长均为λ，波速均为v，实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D四点中，________是振动加强点。加强点在任意时刻的位移________(填“一定”或者“不一定”)等于2A。从图1时刻开始，D点第一次运动到波谷需要的时间为________。

图1

答案BD不一定eq\f(λ,2v)

二、电磁波

1.电磁振荡

(1)振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流，振荡电流实际上就是交变电流，不过习惯上指频率很高的交变电流。

(2)振荡电路：产生振荡电流的电路，最基本的振荡电路为LC振荡电路。

LC振荡电路：由线圈和电容器组成的电路，是最简单的振荡电路。LC振荡电路产生的振荡电流按正弦规律变化。

2.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。

3.电磁波

(1)电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成了电磁波。

(2)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速)。

(3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。

(4)v＝λf，f是电磁波的频率。

4.电磁波的发射

(1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，要对传输信号进行调制。

(2)调制方式

①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。

②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。

5.无线电波的接收

(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。

(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路。

(3)从经过调制的高频振荡电流中还原出调制信号的过程，叫作解调。解调是调制的逆过程，调幅波的解调叫检波。

6.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谱叫作电磁波谱。

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。

命题点一光的干涉现象

1.双缝干涉

(1)条纹间距公式：Δx＝eq\f(l,d)λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大。

(2)明暗条纹的判断方法

如图2所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1。

图2

当Δr＝kλ(k＝0，1，2…)时，光屏上P′处出现亮条纹。

当Δr＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0，1，2…)时，光屏上P′处出现暗条纹。

2.薄膜干涉

(1)形成原因：如图3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。光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。

图3

(2)亮暗条纹的判断方法

两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr，等于薄膜厚度的2倍。

在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出现亮条纹。

在Q处，Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出现暗条纹。

光的双缝干涉

【真题示例1】(2020·山东卷，3)双缝干涉实验装置的截面图如图4所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为λ的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为Δt。玻璃片厚度为10λ，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是()

图4

A.Δt＝eq\f(5λ,c) B.Δt＝eq\f(15λ,2c)

C.Δt＝eq\f(10λ,c) D.Δ