高考物理总复习专题十六光学电磁波相对论简介市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖课件.pptx

专题十六：光学电磁波相对论介绍【高考帮物理】：专题十六：光学电磁波相对论介绍1/76考情精解读A.考点帮知识全通关目录CONTENTS考纲要求命题规律命题分析预测考点1 光折射、全反射考点2 光波动性考点3 电磁波和相对论2/76方法1 折射定律、折射率应用方法方法2 全反射现象应用解题方法方法3 光干涉、衍射现象应用方法B.方法帮题型全突破C.考法帮考向全扫描考向1 对光折射、反射、折射率计算考查考向2 对光全反射现象考查考向3 对测量介质折射率试验考查物理专题十六：光学电磁波相对论介绍考向4 对光干涉、衍射等现象考查考向5 对利用双缝干涉测量光波波长试验考查考向6 对电磁涉及其应用考查考向7 对相对论原理考查3/76考情精解读考纲要求命题规律命题分析预测物理专题十六：光学电磁波相对论介绍4/761.光折射定律2.折射率3.全反射、光导纤维4.光干涉、衍射和偏振现象5.电磁波产生6.电磁波发射、传输和接收7.电磁波谱8.狭义相对论基本假设9.质能关系10.试验:测定玻璃折射率11.试验:用双缝干涉测光波长考纲要求5/76关键考点考题取样考向必究光折射、全反射全国,T34(2)全国,T34(2)北京,T21(1)考查光折射定律、反射定律(考向1)考查光折射定律、全反射等(考向2)考查测定玻璃折射率(考向3)光波动性全国,T34(1)江苏,T12B(2)(3)纲领,T14考查双缝干涉试验(考向5)考查光干包括杨氏双缝干涉试验(考向5)考查光干涉、衍射等(考向4)电磁波和相对论江苏,T12B(1)全国,34(1)北京,T20考查对相对论知识了解(考向7)考查对电磁波认识及了解(考向6)考查LC振荡电路和电磁波发射和接收(考向6)命题规律6/76光折射定律、折射率、全反射现象考查常以计算题形式出现,是命题热点、常考点;光干涉、衍射、相对论基本假设则常以选择题形式出现.预计年新课标地域对本专题考查依然以光折射、全反射等光传输规律作为主要命题方向命题分析预测7/76A.考点帮知识全通关考点1 光折射、全反射考点2 光波动性考点3 电磁波和相对论物理专题十六：光学电磁波相对论介绍8/76考点1光折射、全反射9/76物理专题十六：光学电磁波相对论介绍10/76通关秘籍物理专题十六：光学电磁波相对论介绍利用折射定律分析折射现象时,若光从真空(或空气)进入某种介质,入射角大于折射角,若光由介质射入真空(或空气)中,入射角将小于折射角.应注意介质折射率总大于1.2.全反射(1)全反射现象当光从光密介质射入光疏介质时,同时发生折射和反射,折射角大于入射角.当入射角增大到某一角度,使折射角到达90时,折射光完全消失,只剩下反射光,这种现象叫做全反射.(2)发生全反射条件光线从光密介质射向光疏介质.入射角大于或等于临界角.(3)全反射能量分配关系折射角伴随入射角增大而增大,折射角增大同时,折射光强度减弱,即折射光能量减小,亮度减弱,而反射光强度增强,能量增大,亮度增加.11/76物理专题十六：光学电磁波相对论介绍12/76物理专题十六：光学电磁波相对论介绍13/76物理专题十六：光学电磁波相对论介绍14/76物理专题十六：光学电磁波相对论介绍15/76考点2光波动性16/76(4)对杨氏干涉试验了解试验装置示意图试验装置如图所表示,有光源、单缝、双缝和光屏.单缝屏作用:取得一个线光源,使光源有唯一频率和振动情况.双缝屏作用:平行光穿过单缝S照到双缝S1、S2上,这么一束光被分成两束振动情况完全一致相干光.双缝干涉条纹特点:等宽等亮.波长越长,双缝间距离越小,条纹越宽.(5)薄膜干涉:光照射到薄膜上时,薄膜前、后表面反射两列光相叠加,发生干涉现象,若入射光为单色光,可形成明暗相间干涉条纹,若入射光为白光,可形成彩色干涉条纹.图样特点:同一条亮(暗)纹对应薄膜厚度相等.物理专题十六：光学电磁波相对论介绍17/76成因分析以下.薄膜特点:如图所表示,因为重力作用,肥皂膜形成上薄下厚楔形.相干光线:薄膜前表面AA和后表面BB反射光线叠加.亮纹条件:在P1、P2处,薄膜厚度2倍为前后表面反射光光程差,当光程差等于波长整数倍时形成亮条纹.暗纹条件:在Q处,光程差等于半波长奇数倍,形成暗条纹.2.光衍射(1)光衍射:光离开直线路径而绕到孔或障碍物阴影里去现象.(2)发生显著衍射现象条件是障碍物或孔尺寸比光波长小或差不多.(3)衍射图样物理专题十六：光学电磁波相对论介绍18/76单缝衍射图样,如图甲所表示,中央条纹宽且亮,向两边条纹越来越窄,越来越暗,单缝越窄,波长越长,中央亮条纹越宽.圆孔衍射图样a.如图乙所表示,中央是大且亮圆形亮斑,周围分布着明暗相间同心圆环,且越靠外,圆形亮条纹亮度越弱,宽度越小.b.圆孔越小,波长越长,中央亮斑直径越大.泊松亮斑:光照射到一个半径很小圆盘后,在圆盘阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距明暗相间圆环).这是光能发生衍射有力证据之一.物理专题十六：光学电磁波相对论介绍19/763.光偏振(1)光偏振:光振动沿各个方向均匀分布光叫自然光,光振动只沿着某个特定方向光叫偏振光.只有横波才有偏振现象.(2)偏振光应用应用于摄影机镜头、立体电影、液晶显示等.(3)自然光和偏振光比较表物理专题十六：光学电磁波相对论介绍自然光(非偏振光)偏振光光起源直接从光源发出光自然光经过偏振片后光光振动方向在垂直于光传输方向平面内,光振动沿全部方向,且沿各个方向振动光强度都相同在垂直于光传输方向平面内,光振动沿某一特定方向(与偏振片透振方向一致)20/76物理专题十六：光学电磁波相对论介绍21/76名师提醒(1)光源、滤光片、单缝、双缝、光屏在光具座上可从左向右排,也能够从右向左排,但任何两个元件之间次序不能颠倒,尤其是滤光片和单缝.(2)某种颜色滤光片只能让这种颜色光经过,其它颜色光不能经过.(3)条纹间距用测量头测出.(4)单缝与双缝间距离在510cm.(5)白光干涉产生是彩色条纹,其中白色条纹在中央,在同一个干涉级别条纹中,红色光在最外层.物理专题十六：光学电磁波相对论介绍22/76考点3电磁波和相对论1.电磁波(1)电磁波:改变电场和改变磁场交替产生,由远及近地向周围传输,形成电磁波.(2)麦克斯韦从理论上预言了电磁波存在,赫兹用试验成功地证实了电磁波存在.(3)电磁波特点电磁波在空间传输不需要介质,在真空中传输速度为3.0108m/s;电磁波是横波;电磁波传输电磁场能量;波速v、波长与频率f关系:v=f.2.电磁波与机械波比较(1)都含有周期性.(2)都具备波特征,如反射、折射、干涉和衍射.(3)波长、波速、频率满足v=f.23/76(4)电磁波与机械波区分物理专题十六：光学电磁波相对论介绍区分电磁波机械波研究对象电磁现象力学现象产生由周期性改变电场、磁场产生由质点(波源)振动产生纵、横波横波纵波或横波波速在真空中等于光速(很大)在透明介质中传输速度比真空中小,且频率越大,波速越小在空气中较小(如声波为340m/s)在固体、液体中传输速度比在空气中大,波速与频率无关传输特点不需要介质(在真空中仍可传输)必须有介质(真空中不能传输)能量传输电磁能机械能24/76物理专题十六：光学电磁波相对论介绍25/76物理专题十六：光学电磁波相对论介绍26/76B.方法帮题型全突破方法1 折射定律、折射率应用方法方法2 全反射现象应用解题方法方法3 光干涉、衍射现象应用方法物理专题十六：光学电磁波相对论介绍27/76方法1折射定律、折射率应用方法28/76物理专题十六：光学电磁波相对论介绍29/76数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍30/76物理专题十六：光学电磁波相对论介绍31/76答案B尤其提醒本题考查平面镜成像规律,解题关键在于把题中所述长度关系正确转化为三角形边长关系,也可经过在镜后人眼像处看实物来画光路图,也就是说实眼看虚像,虚眼看实物.数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍32/76数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍33/76数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍34/76数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍35/76数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍36/76题型4插针法测玻璃折射率问题考法示例5某同学在测定一厚度均匀圆形玻璃折射率时,先在白纸上作一与圆形玻璃同半径圆,圆心为O,将圆形玻璃平放在白纸上,使其边界与所画圆重合,在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2,在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4,使从另一侧隔着玻璃观察时,大头针P4、P3和P2、P1像恰在同一直线上,移去圆形玻璃和大头针后各大头针位置如图所表示.(1)在图中画出沿P1、P2连线方向入射光线及其经过圆形玻璃后传输方向;(2)在图中画出光线在玻璃内传输方向;(3)过光线入射点作法线,标出入射角i和折射角r;(4)写出计算玻璃折射率公式.数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍37/76数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍38/76方法2全反射现象应用解题方法39/76方法1匀变速直线运动规律应用方法方法2全反射现象应用解题方法40/76题型5相关全反射计算问题考法示例6山东高考,38(2),8分半径为R、介质折射率为n透明圆柱体,过其轴线OO截面如图所表示.位于截面所在平面内一细束光线,以角i0由O点入射,折射光线由上边界A点射出.当光线在O点入射角减小至某一值时,折射光线在上边界B点恰好发生全反射.求A、B两点间距离.物理专题十六：光学电磁波相对论介绍41/76物理专题十六：光学电磁波相对论介绍42/76物理专题十六：光学电磁波相对论介绍43/76方法3光干涉、衍射现象应用方法44/76方法3光干涉、衍射现象应用方法干涉又常称为等厚干涉.2.光衍射发生显著衍射条件:障碍物或孔尺寸比光波波长小或与光波波长差不多.3.单缝衍射和双缝干涉比较单缝衍射双缝干涉不一样点条纹宽度条纹宽度不等,中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况 中央条纹最亮,两边变暗条纹清楚,亮度基本相同相同点干涉、衍射都是波特有现象,属于波叠加;干涉、衍射都有明暗相间条纹45/76题型6双缝干涉试验测量光波波长问题考法示例7现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光滤光片E等光学元件,要把它们放在如图(a)所表示光具座上组装成双缝干涉装置,用来测量红光波长.(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其它光学元件,由左至右,表示各光学元件字母排列次序应为C、A.(2)本试验步骤有:取下遮光筒左侧元件,调整光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;按合理次序在光具座上放置各光学元件,并使各元件中心位于遮光筒中心轴线上;用米尺测量双缝到屏距离;用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间距离.在操作步骤时还应注意和.数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍46/76(3)将测量头分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹定为第1条亮条纹,此时手轮上示数如图(b)所表示.然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,记下此时图(c)手轮上示数为mm.求得相邻亮纹间距x为mm.(4)已知双缝间距d为2.010-4m,测得双缝到屏距离l为0.700m,由计算式=,求得所测红光波长为nm.数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍47/76数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍48/76题型7比较干涉图样和衍射图样区分问题考法示例8如图甲、乙、丙、丁所表示四幅明暗相间条纹图样,分别是红光、蓝光各自经过同一个双缝干涉仪器形成干涉图样以及黄光、紫光各自经过同一个单缝形成衍射图样(黑色部分表示亮纹).则下面四幅图从左到右排列,亮条纹颜色依次是A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍49/76解析在分析干涉、衍射图样区分时,主要注意图样条纹宽度情况:若条纹宽度相等,则是干涉条纹;若中间条纹最宽,两边条纹越来越窄,则是衍射条纹.分析光颜色时,主要是看条纹间距,波长越长,条纹越宽,间距越大.双缝干涉条纹是等间距条纹,单缝衍射条纹是中间最宽、两边越来越窄条纹,所以题图甲、丙所表示是干涉条纹,题图乙、丁所表示是衍射条纹.干涉条纹中,光波长越长,条纹越宽,所以题图甲是红光,题图丙是蓝光.同一单缝衍射条纹,波长越长,同级条纹越宽,所以题图乙是紫光,题图丁是黄光.答案B数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍50/76尤其提醒1.复色光衍射或干涉图样,可认为是各单色光单独衍射或干涉所成图样叠加.2.区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹方法(1)依据条纹宽度区分双缝干涉条纹是等宽,条纹间距也是相等,而单缝衍射条纹,中央亮条纹最宽,两侧亮条纹逐步变窄.(2)依据亮条纹亮度区分双缝干涉条纹,从中央亮条纹往两侧,亮条纹亮度改变很小,而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮,两侧亮条纹逐步变暗,且改变显著.数学第四章：三角函数物理专题十六：光学电磁波相对论介绍51/76C.考法帮考向全扫描考向1 对光折射、反射、折射率计算考查考向2 对光全反射现象考查考向3 对测量介质折射率试验考查考向4 对光干涉、衍射等现象考查考向5 对利用双缝干涉测量光波波长试验考查考向6 对电磁涉及其应用考查考向7 对相对论原理考查物理专题十六：光学电磁波相对论介绍52/76本专题是高考中选考内容,在掌握了光传输规律、电磁波理论、相对论基本原理基础上,重点考查光折射、折射率、全反射等知识应用,常以计算题形式出现,而光干涉、衍射、偏振以及电磁波和相对论基础知识应用,则以选择题、填空题形式出现.这些内容即使不是高考热点,但也要熟练掌握.详细主要考向以下.考情揭秘53/76命题透视:光折射、反射、折射率计算问题是近几年来高考命题热点、重点和难点,出现频率极高,常以选考内容中计算题形式出现,且难度中等偏难.考向1对光折射、反射、折射率计算考查54/76示例9全国卷,34(2),10分如图,一玻璃工件上半部是半径为R半球体,O点为球心;下半部是半径为R、高为2R圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜.有一平行于中心轴OC光线从半球面射入,该光线与OC之间距离为0.6R.已知最终从半球面射出光线恰好与入射光线平行(不考虑屡次反射).求该玻璃折射率.考向1对光折射、反射、折射率计算考查55/76考向1对光折射、反射、折射率计算考查56/76考向1对光折射、反射、折射率计算考查57/76命题透视:全反射现象是高考命题常考内容,经常和光折射、折射率结合进行综合考查,几乎年年都会包括,所以,学生在复习时要尤其关注和重视这类问题.考向2对光全反射现象考查58/76考向2对光全反射现象考查59/76考向2对光全反射现象考查60/76考向2对光全反射现象考查61/76命题透视:测玻璃折射率、测液体折射率,在近几年高考中常有出现.普通以选择题、填空题形式出现,主要考查试验步骤、试验结果、数据处理及误差分析等,要求学生在平时复习中应规范操作步骤,仔细观察试验现象,认真做好数据分析.考向3对测量介质折射率试验考查62/76示例11北京高考,21(1),3分“测定玻璃折射率”试验中,在白纸上放好玻璃砖,aa和bb分别是玻璃砖与空气两个界面,如图所表示.在玻璃砖一侧插上两枚大头针P1和P2,用“+”表示大头针位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4.在插P3和P4时,应使A.P3只挡住P1像B.P4只挡住P2像C.P3同时挡住P1、P2像考向3对测量介质折射率试验考查63/76命题立意本题主要考查在试验操作过程中,怎样确定介质中折射光线.解析试验中要得到光线沿P1、P2经过玻璃砖折射后光线,所以在插P3、P4时,应该看上去使四个大头针在同一条直线上,即应使P3同时挡住P1、P2像,P4同时挡住P3及P1、P2像,故选项C正确.答案C考向3对测量介质折射率试验考查64/76命题透视:光干涉、衍射、偏振、色散等现象在高考命题中经常以选择题形式出现,主要是对现象区分、观察到这些现象条件考查,要求学生要熟悉各种现象特征.考向4对光干涉、衍射等现象考查65/76示例12纲领卷,14,6分以下现象中,属于光衍射是A.雨后天空出现彩虹B.经过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.海市蜃楼现象D.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹考向4对光干涉、衍射等现象考查66/76命题立意本题主要对生活中各种彩色现象形成原因进行考查.解析雨后彩虹和海市蜃楼属于光折射,A、C错误;肥皂膜在日光照射下出现彩色条纹属于薄膜干涉,D错误;经过狭缝观察日光灯看到彩色条纹属于单缝衍射,B正确.答案B考向4对光干涉、衍射等现象考查67/76命题透视:利用双缝干涉测量光波波长试验,是高考主要考点,通常以选择题、填空题形式出现,考查条纹宽度、相干条件等.考向5对利用双缝干涉测量光波波长试验考查68/76示例13江苏高考,12B(2),8分(1)杨氏干涉试验证实光确实是一个波.一束单色光投射在两条相距很近狭缝上,两狭缝就成了两个光源,它们发出光波满足干涉必要条件,即两列光相同.如图所表示,在这两列光波相遇区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,假如放置光屏,在(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹.(2)在上述杨氏干涉试验中,若单色光波长=5.8910-7m,双缝间距离d=1mm,双缝到屏距离l=2m.求第1个亮条纹到第11个亮条纹中心间距.考向5对利用双缝干涉测量光波波长试验考查69/76考向5对利用双缝干涉测量光波波长试验考查70/76命题透视:电磁波是电磁感应现象、电磁感应定律和交流电等电磁学知识综合与延伸,也是振动和波知识发展,与生活、科技联络紧密,但高考要求不高,高考通常考查麦克斯韦电磁场理论关键点、电磁波产生和性质、电磁波谱排列次序和各自特点等.常以选择题形式出现.考向6对电磁涉及其应用考查71/76示例14北京高考,20,6分利用所学物理知识,能够初步了解惯用公交一卡通(IC卡)工作原理及相关问题.IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C组成LC振荡电路,公交卡上读卡机(刷卡时“嘀”响一声机器)向外发射某一特定频率电磁波.刷卡时,IC卡内线圈L中产生感应电流,给电容C充电,到达一定电压后,驱动卡内芯片进行数据处理和传输.以下说法正确是A.IC卡工作所需要能量起源于卡内电池B.仅当读卡机发射该特定频率电磁波时,IC卡才能有效工作C.若读卡机发射电磁波偏离该特定频率,则线圈L中不会产生感应电流D.IC卡只能接收读卡机发射电磁波,而不能向读卡机传输本身数据信息考向6对电磁涉及其应用考查72/76命题立意本题考查电磁波在科学技术上实际应用.解析IC卡内部没有电池,其工作所需要能量来自电磁感应产生电流,故选项A错误;只有当读卡机发射频率和IC卡中LC振荡电路频率相同时,LC电路中产生较大感应电流,IC卡才能有效工作,故选项B正确;若读卡机发射电磁波偏离该特定频率,电磁波中有改变磁场,线圈L仍会发生电磁感应现象,产生感应电流,故选项C错误;LC振荡电路能够发射电磁波,所以能够向读卡机传输本身数据信息,故选项D错误.答案B考向6对电磁涉及其应用考查73/76命题透视:高中教材中相对论内容,其目标是让学生了解相对论,了解两种时空观,掌握狭义相对论两个基本假设.高考中极少考查相对论,而且考查难度不大,以考查基础知识基本应用为主,多以选择题、填空题形式出现.考向7对相对论原理考查74/76示例15江苏高考,12B(1),4分多项选择靠近光速飞行飞船和地球上各有一只相同铯原子钟,飞船和地球上人观察这两只钟快慢,以下说法正确有A.飞船上人观察到飞船上钟较快B.飞船上人观察到飞船上钟较慢C.地球上人观察到地球上钟较快D.地球上人观察到地球上钟较慢考向7对相对论原理考查75/76命题立意本题考查学生对相对论知识了解.解析相对论告诉我们,运动钟会变慢,因为飞船上人观察飞船上钟是静止,观察到地球上钟是运动,所以飞船上人观察到飞船上钟相对于地球上钟快,A项正确,B项错误;一样,地球上人观察到飞船上钟是运动,地球上钟是静止,所以地球上人观察到地球上钟比飞船上钟快,C项正确,D项错误.答案AC考向7对相对论原理考查76/76