專(zhuān)題34 光的波動(dòng)性電磁波和相對(duì)論-2025年高考物理熱點(diǎn)知識(shí)講練與題型歸納（全國(guó)通用）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

題型一光的干涉現(xiàn)象
1．產(chǎn)生條件
兩列光的頻率相同，振動(dòng)方向相同，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣．
2．楊氏雙縫干涉
(1)原理圖如圖所示
(2)亮、暗條紋的條件．
①單色光：形成明暗相間的條紋，中央為亮條紋．
a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出現(xiàn)亮條紋．
b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)eq \f(λ,2)(k＝0,1,2…)，光屏上出現(xiàn)暗條紋．
②白光：光屏上出現(xiàn)彩色條紋，且中央亮條紋是白色(填寫(xiě)顏色)．
③條紋間距公式：Δx＝eq \f(l,d)λ.
3．薄膜干涉現(xiàn)象
如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．
4．薄膜干涉原理分析
(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個(gè)表面反射的兩列光波．
(2)圖樣特點(diǎn)：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)條紋對(duì)應(yīng)的薄膜的厚度相等．單色光照射薄膜時(shí)形成明暗相間的條紋，白光照射薄膜時(shí)形成彩色條紋．
5．薄膜干涉的應(yīng)用
干涉法檢查平面的平整程度如圖所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢查平面是平整光滑的，我們會(huì)觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢查平面不平整，則干涉條紋發(fā)生彎曲．若被檢查平面是凹陷的，則圖像往靠近劈棱的方向偏；若被檢查平面是凸起的，則圖像往遠(yuǎn)離劈棱的方向偏。
（2024?越秀區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，一束光由半圓形玻璃磚的右側(cè)面沿半徑射入，經(jīng)AB界面折射后分為紅光和紫光兩束光，則下列說(shuō)法正確的是（）
A．b光是紅光，則a光是紫光
B．現(xiàn)將入射光繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則a光先消失
C．分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距
D．在半圓形玻璃中，b光的傳播時(shí)間小于a光的傳播時(shí)間
（2024?蘇州校級(jí)二模）利用光在空氣薄膜的干涉可以測(cè)量待測(cè)圓柱形金屬絲與標(biāo)準(zhǔn)圓柱形金屬絲的直徑差（約為微米量級(jí)），實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。T1和T2是具有標(biāo)準(zhǔn)平面的玻璃平晶，A0為標(biāo)準(zhǔn)金屬絲，直徑為D0；A為待測(cè)金屬絲，直徑為D；兩者中心間距為L(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)中用波長(zhǎng)為λ的單色光垂直照射平晶表面，觀察到的干涉條紋如圖乙所示，測(cè)得相鄰條紋的間距為ΔL。則以下說(shuō)法正確的是（）
A．|D﹣D0|=λL2ΔL
B．A與A0直徑相差越大，ΔL越大
C．輕壓T1右端，若ΔL增大則有D＜D0
D．A與A0直徑相等時(shí)可能產(chǎn)生圖乙中的干涉條紋
（2024?五華區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，一束由兩種色光混合的復(fù)色光沿與上表面成α角的PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃磚的上表面，經(jīng)鍍銀的玻璃磚下表面反射后從上表面射出，得到三束光線(xiàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。玻璃磚的上下表面較寬，則下列說(shuō)法正確的是（）
A．光束Ⅰ為單色光
B．光束Ⅲ在玻璃中的傳播速度比光束Ⅱ的大
C．改變?chǔ)两?，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可能不平?br>D．通過(guò)相同的雙縫干涉裝置，光束Ⅱ產(chǎn)生的干涉條紋寬度大于光束Ⅲ產(chǎn)生的寬度
（2024?濟(jì)寧三模）在圖示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光源S到縫S1、S2距離相等，P0為S1、S2連線(xiàn)中垂線(xiàn)與光屏的交點(diǎn)。用波長(zhǎng)為400nm的光實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏中央P0處呈現(xiàn)中央亮條紋（記為第0條亮條紋），P處呈現(xiàn)第3條亮條紋。當(dāng)改用波長(zhǎng)為600nm的光實(shí)驗(yàn)時(shí)，P處將呈現(xiàn)（）
A．第2條亮條紋B．第3條亮條紋
C．第2條暗條紋D．第3條暗條紋
（2024?泰安三模）如圖甲所示，將兩塊平板玻璃M、N放在水平桌面上，并在兩塊玻璃之間右側(cè)邊緣墊上兩個(gè)紙條，用平行單色光豎直向下照射玻璃板，就會(huì)在玻璃板上方看到如圖乙所示的明暗相間的條紋。下列說(shuō)法正確的是（）
A．圖乙中的條紋是M的上表面、N的下表面兩列反射光發(fā)生干涉的結(jié)果
B．在任意一條明條紋的下方，空氣薄膜的厚度都是均勻變化的
C．如果撤掉一個(gè)紙條，則條紋間距增大
D．若改用頻率更高的單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則條紋間距會(huì)更大
題型二光的衍射和偏振現(xiàn)象
1．衍射與干涉的比較
注意 ①白光發(fā)生光的干涉、衍射和光的色散都可出現(xiàn)彩色條紋，但光學(xué)本質(zhì)不同．
②區(qū)分干涉和衍射，關(guān)鍵是理解其本質(zhì)，實(shí)際應(yīng)用中可從條紋寬度、條紋間距、亮度等方面加以區(qū)分．
2．干涉與衍射的本質(zhì)
光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，從本質(zhì)上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具有相似的原理．在衍射現(xiàn)象中，可以認(rèn)為從單縫通過(guò)兩列或多列頻率相同的光波，它們?cè)谄辽席B加形成單縫衍射條紋．
3．偏振：光波只沿某一特定的方向的振動(dòng)．
4．自然光：太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫做自然光．
5．偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)的光．光的偏振證明光是橫波．自然光通過(guò)偏振片后，就得到了偏振光．
6．偏振光的理論意義及應(yīng)用
(1)理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說(shuō)明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明了光波是橫波．
(2)應(yīng)用：照相機(jī)鏡頭、立體電影、消除車(chē)燈眩光等．
（2024?香坊區(qū)校級(jí)四模）如圖，兩種顏色的光從真空中沿同一光路由圓心O點(diǎn)斜射入橫截面為半圓形的玻璃柱體，其透射光線(xiàn)分別為a和b。已知入射角α＝45°，a光束與玻璃磚左側(cè)平面的夾角β＝60°，下列說(shuō)法正確的是（）
A．若a光束為藍(lán)光，b光束可能是紅光
B．a(chǎn)光在該玻璃柱體中傳播的速度比b光大
C．玻璃對(duì)a光的折射率為62
D．用a光和b光分別照射同一狹縫，觀察衍射現(xiàn)象，a光的中央亮條紋更窄
（2024?安徽模擬）DUV光刻機(jī)是一種使用深紫外（DEEPULTRAVIOLET，DUV）光源進(jìn)行曝光的設(shè)備。深紫外線(xiàn)具有較短的波長(zhǎng)和較高的能量。它通常指的是波長(zhǎng)在200納米到300納米之間的紫外線(xiàn)。浸沒(méi)式光刻能降低制程，在鏡頭與晶圓曝光區(qū)域之間，充滿(mǎn)對(duì)深紫外光折射率為1.44的液體，從而實(shí)現(xiàn)在液體中波長(zhǎng)變短，實(shí)現(xiàn)較短的制程。則與沒(méi)加入液體相比，下列說(shuō)法正確的是（）
A．深紫外線(xiàn)進(jìn)入液體后傳播速度變大
B．傳播相等的距離，深紫外線(xiàn)在液體中所需的時(shí)間不變
C．深紫外線(xiàn)光子的能量進(jìn)入液體不變
D．深紫外線(xiàn)在液體中更容易發(fā)生衍射，能提高分辨率
（2024?吉林模擬）夏季常出現(xiàn)如圖甲所示的日暈現(xiàn)象，日暈是太陽(yáng)光通過(guò)卷層云時(shí)，受到冰晶的折射或反射形成的。圖乙為一束太陽(yáng)光射到六角形冰晶上時(shí)的光路圖，a、b為其折射出的光線(xiàn)中的兩種單色光，比較a、b兩種單色光，下列說(shuō)法正確的是（）
A．在冰晶中，b光的波速比a光大
B．通過(guò)同一儀器發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰明條紋間距較大
C．b光比a光更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象
D．a(chǎn)、b兩種光分別從水射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角比b光的小
（2024?開(kāi)福區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，半徑為R的特殊圓柱形透光材料圓柱體部分高度為R2，頂部恰好是一半球體，底部中心有一光源S向頂部發(fā)射一束由a、b兩種不同頻率的光組成的復(fù)色光，當(dāng)光線(xiàn)與豎直方向夾角θ變大時(shí)，出射點(diǎn)P的高度也隨之降低，只考慮第一次折射，發(fā)現(xiàn)當(dāng)P點(diǎn)高度h降低為1+22R時(shí)只剩下a光從頂部射出，（光速為c）下列判斷正確的是（）
A．在此透光材料中a光的傳播速度小于b光的傳播速度
B．此透光材料對(duì)b光的折射率為10+42
C．a(chǎn)光從P點(diǎn)射出時(shí)，a光經(jīng)過(guò)SP路程所需的時(shí)間為5+222cR
D．同一裝置用a、b光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，b光的衍射現(xiàn)象更加明顯
（2024?蜀山區(qū)校級(jí)三模）通過(guò)對(duì)光現(xiàn)象的深入分析可以了解光的本質(zhì)規(guī)律，以下是一些光現(xiàn)象的示意圖，圖甲是劈尖干涉的裝置及形成的條紋示意圖，圖乙是雙縫干涉示意圖，圖丙是一束復(fù)色光進(jìn)入水珠后傳播光路示意圖，圖丁是自然光通過(guò)偏振片P、Q的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下列說(shuō)法中正確的是（）
A．圖甲中，將兩平板玻璃中間的紙片拿掉一張后，條紋間距變小
B．圖乙中，若只減小雙縫間距離，兩相鄰亮條紋間距離將減小
C．圖丙中，a光在水珠中傳播速度一定大于b光在水珠中傳播速度
D．圖丁中，從圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片P，光屏上亮度將逐漸變暗
題型三電磁波與相對(duì)論
1．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)．
2．電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系成為一個(gè)完整的整體，這就是電磁場(chǎng)．
3．電磁波：電磁場(chǎng)(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向周?chē)鷤鞑バ纬呻姶挪ǎ?br>(1)電磁波是橫波，在空間傳播不需要介質(zhì)．
(2)v＝λf對(duì)電磁波同樣適用．
(3)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象．
4．發(fā)射電磁波的條件：
(1)要有足夠高的振蕩頻率；
(2)電路必須開(kāi)放，使振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散到盡可能大的空間．
5．調(diào)制：有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方法．
6．電磁波的傳播：
(1)三種傳播方式：天波、地波、空間波．
(2)電磁波的波速：真空中電磁波的波速與光速相同，c＝3×108 m/s.
7．電磁波的接收：
(1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的無(wú)線(xiàn)電波的頻率相等時(shí)，激起的振蕩電流最強(qiáng)，這就是電諧振現(xiàn)象．
(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路．
(3)從經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻振蕩中“檢”出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程叫做檢波，檢波是調(diào)制的逆過(guò)程，也叫做解調(diào)．
8．兩個(gè)基本假設(shè)
(1)相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的．
(2)光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的，光速與光源、觀測(cè)者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系．
9．相對(duì)論的質(zhì)速關(guān)系
(1)物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而增大，物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m與靜止時(shí)的質(zhì)量m0之間有如下關(guān)系：m＝eq \f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(v,c)))2)).
(2)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m總要大于靜止時(shí)的質(zhì)量m0.
10．相對(duì)論的質(zhì)能關(guān)系
用m表示物體的質(zhì)量，E表示它具有的能量，則愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程為：E＝mc2.
（2024?泰州模擬）微波爐是利用微波（高頻電磁波）進(jìn)行工作的。微波能穿透玻璃、陶瓷等容器，遇到金屬爐壁會(huì)反射，遇到水和食物等會(huì)被吸收，并使食物內(nèi)水分子劇烈振動(dòng)而達(dá)到加熱目的。某次利用微波爐加熱食物時(shí)出現(xiàn)了受熱不均的情況，造成該現(xiàn)象的主要原因是（）
A．電磁波在食物內(nèi)部發(fā)生了干涉
B．電磁波在食物內(nèi)部發(fā)生了折射
C．電磁波在食物表面發(fā)生了反射
D．電磁波經(jīng)過(guò)食物時(shí)發(fā)生了衍射
（2024?海淀區(qū)校級(jí)三模）在經(jīng)典核式結(jié)構(gòu)模型中，氫原子的電子圍繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)。經(jīng)典的電磁理論表明電子做加速運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)射電磁波，同時(shí)電子的軌道半徑逐漸減?。僭O(shè)電子的每一圈運(yùn)動(dòng)軌道可近似視為圓周），電磁波的發(fā)射功率可表示為（拉莫爾公式）：P=2ke2a23c3，其中a為電子的加速度，c為真空光速，k為靜電力常數(shù)，e為電子電荷量。根據(jù)經(jīng)典電磁理論，在電子落到原子核上之前，下列說(shuō)法正確是（）
A．電磁波發(fā)射功率越來(lái)越小
B．電子的動(dòng)能變化量大于電勢(shì)能的變化量
C．電子發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)越來(lái)越短
D．電子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)越來(lái)越長(zhǎng)
（2024?湖南模擬）我國(guó)2016年在貴州落成啟用的世界最大的500m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）如圖所示，它被譽(yù)為“中國(guó)天眼”，它可以接收來(lái)自宇宙深處的電磁波。關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法正確的是（）
A．電磁波可以在真空中傳播
B．麥克斯韋通過(guò)實(shí)驗(yàn)捕捉到電磁波
C．頻率越高的電磁波，波長(zhǎng)越長(zhǎng)
D．電磁波不能傳遞信息和能量
（2024?通州區(qū)一模）深紫外線(xiàn)和極紫外線(xiàn)是生產(chǎn)芯片時(shí)常用在硅晶片上雕刻的光，深紫外線(xiàn)的波長(zhǎng)為193nm，極紫外線(xiàn)的波長(zhǎng)為13.5nm。下列說(shuō)法正確的是（）
A．極紫外線(xiàn)的頻率小于深紫外線(xiàn)的頻率
B．極紫外線(xiàn)比深紫外線(xiàn)更容易發(fā)生衍射
C．極紫外線(xiàn)的光子能量大于深紫外線(xiàn)的光子能量
D．在真空中極紫外線(xiàn)的傳播速度小于深紫外線(xiàn)的傳播速度
（2024?和平區(qū)模擬）“中國(guó)天眼”位于貴州的大山深處，它通過(guò)接收來(lái)自宇宙深處的電磁波，探索宇宙。關(guān)于電磁波下列說(shuō)法正確的是（）
A．機(jī)場(chǎng)安檢是利用γ射線(xiàn)穿透本領(lǐng)強(qiáng)的特點(diǎn)來(lái)探測(cè)行李箱中的物品
B．機(jī)械波在介質(zhì)中的波速與頻率無(wú)關(guān)，電磁波在介質(zhì)中的波速與頻率有關(guān)
C．麥克斯韋電磁理論告訴我們，變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)
D．所有物體都發(fā)射紅外線(xiàn)，因此可利用紅外線(xiàn)設(shè)計(jì)防偽措施
考點(diǎn)
考情
命題方向
考點(diǎn) 1光的干涉
2024全國(guó)卷
2024山東
2024廣西
2024湖南
2023江蘇
2023年北京
2023河北
1.光的干涉?？迹汗獾牟ㄩL(zhǎng)與干涉條紋間距的關(guān)系．
光波動(dòng)性實(shí)例
2.光的衍射和偏振?？迹汗獾钠瘳F(xiàn)象的解釋?zhuān)苌涞膽?yīng)用
3.電磁波與相對(duì)論常考：電磁波的發(fā)射和接收；功率的定義、物理意義和計(jì)算式的推導(dǎo)．
考點(diǎn)2 光的衍射和偏振
2022上海
2024全國(guó)
2023天津
2022北京
考點(diǎn)3 電磁波與相對(duì)論
2021浙江
2021天津
兩種現(xiàn)象
比較項(xiàng)目
單縫衍射
雙縫干涉
不同點(diǎn)
條紋寬度
條紋寬度不等，中央最寬
條紋寬度相等
條紋間距
各相鄰條紋間距不等
各相鄰條紋等間距
亮度情況
中央條紋最亮，兩邊變暗
條紋清晰，亮度基本相等
相同點(diǎn)
干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋

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