第十四章第4讲　光的波动性　电磁波和相对论

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第4讲　光的波动性　电磁波和相对论

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.

(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：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.

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 1　(多选)下列属于光的干涉现象的是(　　)

答案　BC

解析　图A属于单缝衍射，图 B属于薄膜干涉，图 C属于薄膜干涉，图 D属于白光的色散，

故属于光的干涉现象的是 B、C.

二、电磁波和相对论

1.电磁场、电磁波、电磁波谱

(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

① 电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波 .

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 .

④v＝λf，f是电磁波的频率.

(3)电磁波的发射

① 发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频).

② 调制方式

a.调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变.

b.调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变.

(4)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中“检”出调制信号的过程，叫做检波 . 检波是调制的逆过程，也

叫做解调.

(5)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做电磁波谱.

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.

2.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与静止时的质量 m0

之间有如下关系：

m＝.

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＝mc 2

自测 2　关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(　　)

A.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息

B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波

C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同

D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的 X射线波长相同

答案　B

解析　电磁波和声波都能传递信息，比如人们之间的语言交流，选项 A错误；手机在通话

时涉及的波既有电磁波又有声波，选项 B正确；太阳光中的可见光属于电磁波，而“B超”

中的超声波属于机械波，它们的传播速度不同，选项 C错误；遥控器发出的红外线波长比 X

射线波长大得多，选项 D错误.

自测 3　关于狭义相对论的说法，不正确的是(　　)

A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的

B.狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于 c，与光源的运动无关

C.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系

D.狭义相对论在任何情况下都适用

答案　D

命题点一　光的干涉现象

1.双缝干涉

(1)条纹间距公式：Δx＝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1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1

当Δr＝kλ(k＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现明条纹.

当Δr＝(2k＋1)(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2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.

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摘要：

第4讲　光的波动性　电磁波和相对论一、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.(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：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.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...

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