新高考物理一轮复习精讲精练第14章光第2讲 光的波动性电磁波（原卷版）.doc

第二讲光的波动性电磁波

知识梳理

一、光的干涉

1．如果两列光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同，就会发生干涉现象。

2．光的双缝干涉

(1)原理如图2所示。

(2)出现亮、暗条纹的条件

①光的路程差r2－r1＝±kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹。

②光的路程差r2－r1＝±(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹。

(3)相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx＝eq\f(l,d)λ。

(4)干涉条纹的特点

①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹，如图3所示。

②白光：光屏上出现彩色条纹且中央亮条纹是白色，即发生色散，如图4所示。

3．薄膜干涉

(1)原理：如图5所示，不同位置的薄膜，厚度不同，因此在膜上不同的位置，来自前后两个面的反射光的路程差不同，叠加后出现明暗相间的条纹。

(2)应用

①增透膜和增反膜。

②利用薄膜干涉的原理对镜面或其他精密的光学平面的平滑度进行检测。

二、光的衍射

1．几种典型衍射条纹的特点

(1)单缝衍射：①单色光的衍射图样中间为宽且亮(填特点)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；单色光的波长越长，单缝越窄，中央亮纹越宽。如图7所示。

②白光的衍射图样中间为宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹。其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光，如图8所示，这是光在衍射时的色散。

(2)圆孔衍射：如图9所示，中央是大且亮的圆形光斑，周围分布着明暗相间的不等距圆环，且越靠外，亮圆环越窄越暗。

(3)圆盘衍射(泊松亮斑)：如图10所示，当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，对于一定的波长，在适当的距离上，圆盘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。

2．发生明显衍射的条件

在障碍物或狭缝的尺寸与光的波长相当，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会十分明显。在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。

三、光的偏振

1．偏振

在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向垂直。不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的，这个现象称为“偏振现象”。横波的振动方向称为“偏振方向”。

2．自然光

太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，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，这种光叫作自然光。如图11所示。

3．偏振光

在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光，叫作偏振光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。

偏振光并不罕见。除了从太阳、白炽灯等光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光(如图12所示)，入射角变化时偏振的程度也有变化。

四、电磁波的产生、发射、传播和接收

1．麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场(如图13所示)。

2．电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。

3．电磁波

(1)产生：变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。

(2)电磁波是横波，在空间传播不需要介质。

(3)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝3.0×108m/s。

(4)v＝λf对电磁波同样适用。

(5)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。

(6)赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论。

五、电磁波谱

1．定义

按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱。

将电磁波按波长从长到短排列顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。

2．电磁波谱的特性、应用

电磁波谱

频率/Hz

真空中波长/m

特性

应用

递变规律

无线电波

小于3×1011

大于10－3

波动性强，易发生衍射

无线电技术

红外线

1011～1015

10－3～10－7

eq\x(\s\up1(02))热效应

红外线遥感

可见光

1015

10－7

引起视觉

照明、摄影

紫外线

1015～1017

10－7～10－9

化学效应、eq\x(\s\up1(03))荧光效应、能杀菌

医用消毒、防伪

X射线

1016～1019

10－8～10－11

穿透能力强

检查、医用透视

γ射线

大于1019

小于10－11

穿透能力最强

工业探伤、医用治疗

考点一、光的干涉现象

例1、如图所示，用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差|r1－r2|应为()

A．eq\f(c,2f)B．eq\f(3c,