1、 1 / 20 第十 二单元 电磁波 光的本性 学习 内容 与要求 编号 基础型课程 拓展型课程 学习水平 12.1.1 电磁场 A 12.1.2 电磁波及其应用 A 12.1.3 法拉第和麦克斯韦的科学贡献 A 12.2.1 光的干涉 光的衍射 B 12.2.2 观察光的干涉现象和衍射现象（学生实验） B 12.2.3 光的电磁说 A 12.2.4 光电效应 光子说 A 12.2.5 对光本性的认识过程 A 12.2.6 光的波粒二象性 A 专题 1 光的波动性 一 光的干涉 两束 振动情况完全 相同的光在空间互相叠加，某些区域振动 _，某些区域振动_，并且振动加强区域和减弱区域 _，这种现
2、象叫做 光的 干涉 。 要产生光的干涉现象，两个光源必须是 _光源，即光源的 _相同。 1 杨氏 （托马斯 杨） 双缝干涉实验 双缝的作用是 _ ， 在 像 屏上 观 察 到的 现 象 是_。 2 / 20 （ 1）双缝干涉中如果光源发出的是单色光，则干涉图样是明暗相间的单色条纹；如果光源是白光，则干涉图样是彩色条纹，中央则 为 _。 （ 2）双缝干涉图样的特征是相邻两亮条纹或暗条纹之间的距离总是 _的。 （ 3） 相邻的亮条纹（或暗条纹）的间距 与 _、 _成正比，与 _成反比。 * x Ld （ x：条纹间距、 L：缝屏距离、 d：双缝间隔、 ：光的波长） 在实验装置相同的情况下，用不同的
3、单色光做实验，条纹间的距离是不同的，红光最_，紫光 最 _。 2【学生实验】观察光的干涉现象 按如图所示的方法，让激光束通过自制的双缝，观察在光屏上出现的现象； 3 / 20 【 典型 例题】 1 【 1994上海 】 用红光做双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹。在其他条件不变的情况下，改用紫光做实验，则干涉条纹间距将变 _。如果改用白光做实验，在屏上将出现 _色 条纹 。 2 【 2009 上海】如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用 波 长更 _（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏 间 的距离 _（填增大、减小）。 3 【 2011 学年黄浦二模】 利用如图（ a）所
4、示的装置做双缝干涉实验，在仅改变某一个实验条件、而其他条件相同的情况下，得到的 干涉图样分别如图（ b）中的甲、乙所示。下列说法中正确的 是 （ ） （ A）可能是选用的光源不同，甲图对应的光源频率小 （ B）可能是双缝到光屏的距离 d 不同，甲图对应的 d 较 小 （ C）可能是双缝的间距不同，甲图对应的间距较大 （ D）可能是光源到双缝的距离不同，乙图对应的距离较大 4 如图所示， P、 Q 是两个相干波源，由它们发出的波在图中平面内产生干涉。那么，能表示相干结果相同点的轨迹的 图线 是 （ ） 5 【多选】 双缝干涉实验的装置如图所示，绿光通过单缝 S 后，投射到具有双缝的挡板上，双缝
5、S1和 S2 与单缝 S 的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹，屏上 O 点距双缝 S1 和 S2 的距离相等， P 点是距 O 点最近的第一条亮条纹 。 如果将入射光换成其它色光，则下列说法中 正确 的是（ ） （ A） 若将入射光换成红光，则在 O 点将出现红光的亮条纹 （ B） 若将入射光换成紫光，则在 O 点不可能出现紫光的亮条纹 （ C） 若将入射光换成红光，则红光的第一条亮条纹在 P 点的上方 （ D） 若将入射光换成紫光，则紫光的第一条亮条纹在 P 点的上方 光屏 d 双缝 （ a） （ b） 甲 乙 4 / 20 3 薄膜干涉 （ 1） 光照射到薄膜上时，从膜
6、的 _分别反射出来，形成两列相干光，产生干涉现象叫做 薄膜干涉 。 （ 2）竖立的肥皂液薄膜，由于 _的作用，成了上 _下 _的楔形，在薄膜的某些地方，两列波反射回来时恰是波峰和波峰叠加，波谷和波谷叠加，使光波的振动加强，形成黄色的亮条纹；在另外一些地方，两列波的波峰和波谷叠加，使光波的振动互相抵消，形成 暗条纹 。 （ 3）用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹，阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉。 4 薄膜干涉的应用 检查表面的平整程度 两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们会观察到 平行且等间距 的明暗相间的条纹；若被检平面不平整，则干涉条
7、纹 发生弯曲 。 【 典型 例题】 6 【 2013 学年徐汇二模】 如右图，把酒精灯放在肥皂液薄膜前，从薄膜上可看到明暗相间的条纹，能解释这一现象产生原因的是示意图（图中实线、虚线为光照射到薄膜上时，从膜的前后表面分别反射形成的两列 波 ） （ ） 明 明 暗 肥 皂 液 体 明 明 暗 （ A） （ B） （ C） （ D） 明 明 暗 肥 皂 液 体 肥 皂 液 体 明 明 暗 肥 皂 液 体 5 / 20 7 【 2002上海 】 如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置， P是附有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中 的（ ） 8
8、（ 2008上海 ）用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图（ a）是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（ b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的平面内缓慢旋转，观察到的现象 是 （ ） （ A）当金属线圈旋转 30时，干涉条纹同方向旋转 30 （ B）当金属线圈旋转 45时，干涉条纹同方向旋转 90 （ C）当金属线圈旋转 60时，干涉条纹同方向旋转 30 （ D）干涉条纹保持不变 9 【 2013 学年 奉贤二模】 如图所示是用干涉法检查厚玻璃板 b 的上表面是否平整的装置 ，干涉条纹是用 两个表面反射 的 光 的叠加，这两个表面 是 （ ） （ A） a 的上
9、表面、 b 的下表面 （ B） a 的上表面、 b 的上表面 （ C） a 的下表面、 b 的上表面 （ D） a 的下表面、 b 的下表面 10 （ 2004全国）下面是四种与光有关的事实 ： 用光导纤维传播信号 ； 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度 ； 一束白光通过三棱镜形成彩色光带 ； 水面上的油膜呈现彩色 。 其中，与光的干涉有关的是 （ ） （ A） （ B） （ C） （ D） 二 光的衍射 （ 1）光绕过 _而 偏离直线传播 的现象叫做光的 衍射 。 （ 2）要观察到 明显 的光的衍射现象，障碍物（或孔隙）的尺寸必须比光波的波长 _或 _。 1 单缝衍射 单缝 衍射图样的
10、中央亮纹 _，其两侧亮纹的亮度6 / 20 和宽度依次 _。 明暗相间的条纹间距 与 _、 _成正比，与 _成 反比 。 两种现象 比较项目 单缝衍射 双缝干涉 不同点 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 条纹清晰，亮度基本相等 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 【典型例题】 11 【 2012 上海高考】下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样， 则 （ ） （ A） 甲 为紫光的干涉图样 （ B） 乙 为紫光的干涉图样 （ C） 丙 为红光的干涉图样 （ D） 丁
11、 为红光的干涉图样 12 【 2014 上海高考】 如图 ，在“观察光的衍射现象”实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将_（ 选 填： “ 增大 ”、“减小” 或 “ 不变 ” ） ； 该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在_情况下，光才可以看作是沿直线传播 的 。 13 【 2008 上海 ，多选】 在杨氏双缝干涉实验中， 如果 （ ） （ A）用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 （ B）用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 （ C）用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹 （ D）用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距
12、不等的条纹 14 【 2013 虹口二模】 某同学利用图（甲）所示的装置研究光的干涉和衍射， 光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。某次实验时，在电脑屏幕上得到图（乙）所示的光强分布，这位同学在缝屏上安装的是 _（选 填 “单缝”或“双缝”）。 当 做干涉现象红光单缝衍射 蓝光单缝衍射 白光单缝衍射 甲 乙 丙 丁 7 / 20 研究时，若要使干涉条纹的间距变大，可选用宽度较 _的双缝（ 选 填“宽” 或 “窄”），或使 缝屏 与光屏间的距离 _（ 选 填“增大” 或 “减小 ”）。 2 圆孔衍射 圆孔衍射图样是 明暗相间的同心圆环 。 3 圆盘 衍射 用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘，在
13、不透明圆板的阴影中心，有一个亮斑，这个亮斑叫做 泊松亮斑 。 【 典型 例题】 15 （ 2001上海） A、 B两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图象，其中图 A是光的 _（填 “ 干涉 ” 或“ 衍射 ” ）图象。由此可以判断出图 A所对应的圆孔的孔径_（填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ” ）图 B所对应的圆孔的 孔径 。 16 （ 2011上海高考） 如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑。这是光的 _（填“ 干涉 ” 、 “ 衍射 ” 或 “ 直线传播 ” ）现象，这一实验支持了光的 _（填 “ 波动说 ” 、 “ 微粒说 ” 或 “ 光
14、子说 ” ）。 17 图（乙） 激光器 缝屏 光电传感器 光 屏 图（甲） 8 / 20 三 光的电磁说， 电磁波谱 1 麦克斯韦电磁场理论 ： 变化的磁场产生 _，变化的电场产生 _。 变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个 完整的整体 ，这就是 _。 电磁场 （ 电磁能量 ） 由近及远地向周围传播形成 _。 麦克斯韦提出 光的电磁说，后经 物理学家 _通过 实验证实。 2 各种电磁波按频率由小到大的顺序排列构成了 电磁波谱 ： _、_、 _、 _、 _、 _。 在真空中有相同的传播速度 c 3.00 108m/s，传播 不需要介质 ，电磁波是 横波 。 3 它们的波长 ，波速 v，频率
15、 f 的关系服从共同的规律： v f 4 红外线最显著的是 _作用；紫外线最显著的是 _作用； X 射线有非常强的_能力； 射线的穿透能力更 强 。 【 典型 例题】 18 【 2012 年徐汇二模】 电磁波和机械波的相同之处 是 （ ） （ A）都可以在真空中传播 （ B） 都可以发生干涉和衍射现象 （ C）它们在 同一介质中传播速度相同 （ D）都有纵波和横波 19 【 2010 年上海高考】电磁波包含了 射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序 是 （ ） （ A）无线电波、红外线、紫外线、 射线 （ B）红外线、无线电波、 射线、紫外线 （ C） 射线、红外线、紫外线
16、、无线电波 （ D）紫外线、无线电波、 射线、红外线 20 【 1990 年上海高考】单色光从空气射到水中，它 的 （ ） （ A）频率和波长都要改变 （ B）波长和传播速度都要改变 （ C）传播速度和颜色都要改变 （ D）频率和颜色都要改变 21 【 2010 年天津】下列关于电磁波的说法正确的是（ ） （ A）均匀变化的磁场能够在空间产生电场 （ B）电磁波在真空和介质中传播速度相同 （ C）只要有电场和磁场，就能产生电磁波 （ D）电磁波在同种介质中只能沿直线传播 22 【 2011 年黄浦二模】 关于电磁波的应用 ， 下列说法正确的 是 （ ） 9 / 20 （ A） 射线可 用 于
17、纸币 防伪鉴别工作 （ B） 紫外线 用于加热和烘干 （ C） X 射线 可 用于机场检查箱内的物品 （ D） 微波可 用于 测量钢板厚度 23 （ 2006广东 ，多选 ）目前雷达发射的电磁波频率多在 200MHz至 1000MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波说法正确的是 （ ） （ A）真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在 0.3m至 1.5m之间 （ B）电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的 （ C）测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离 （ D）波长越短的电磁波，反射性能越强 课时作业 1 光的波动性 1 【 2013上海高考 】 白光通过双缝后产生的干涉条
18、纹是彩色的，其原因是不同色光的（ ） （ A） 传播速度不同 （ B） 强度不同 （ C） 振动方向不同 （ D） 频率不同 2 【 2000上海 】 单色光源发出的光经一狭缝，照射到光屏上，可观察到的图象是 （ ） 3 【 2014江苏高考 】 某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到 （ 甲 ） 图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如 （ 乙 ） 图所示。他改变的实验条件可能 是 （ ） （ A） 减小光源到单缝的距离 （ B） 减小双缝之间的距离 （ C） 减小双缝到光屏之间的距离 （ D） 换用频率更高的单色光源 4 【 2013 全国卷 】 下列现象中，属于光的衍射的
19、 是 （ ） （ A） 雨后天空出现彩虹 （ B） 通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 5 在阳光下，竖直放置的肥皂膜上呈现彩色条纹，可以观察 到 （ ） （ A）竖直方向 的条纹，是由于阳光中不同频率的光在肥皂膜前后表面反射叠加的结果 （ B）竖直方向的条纹，是由于阳光中相同频率的光在肥皂膜前后表面反射叠加的结果 （ C）水平方向的条纹，是由于阳光中不同频率的光在肥皂膜前后表面反射叠加的结果 （ D）水平方向的条纹，是由于阳光中相同频率的光在肥皂膜前后表面反射叠加的结果 10 / 20 6 【多选】 如图所示为 “ 观察光的
20、干涉现象 ” 实验的装置。关于该实验的现象，下 列描述正确的是 （ ） （ A）用某单色光实验，光屏上中央条纹最亮、最宽，两侧条纹对称地逐渐变暗、变窄 （ B） 用某单色光实验，保持双缝间距不变，光屏到双缝距离越大，屏上条纹的间距就越大 （ C） 用某单色光实验，保持光屏到缝的距离不变，双缝间距越小，屏上条纹的间距就越小 （ D）保持双缝间距和光屏到双缝的距离不变的情况下，用紫光实验得到的条纹间距小于红光实验得到的条纹间距 7 【 2006全国 ，多选 】 利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法： （ A）将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄 （ B）将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距
21、变宽 （ C）将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 （ D）换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄 （ E）去掉滤光片后，干涉现象消失 其中正确的是： _。 8 如图所示， 某同学自制一个双缝 ，打开激光器，让一束红色的激光通过双缝。 （ 1） 在光屏上观察到的图案应该是图 _（选填 “ （ c） ” 或 “ （ d） ” ）。 （ 2）【 多选题 】 该同学希望在光屏上观察到的 条纹间距变大，下列做法可行的是（ ） （ A） 其它条件不变，将光源换为绿色光源 （ B） 其它条件不变，重新制作一个间距较大的双缝 （ C） 其它条件不变，重新制作一个间距较小的双缝 （ D） 其它条件不变，拉长光屏和双缝的距离 9 取两块平玻璃板，合在一起用手捏紧，会从玻璃板上看到彩色条纹，这是光的干涉现图（ a） 图（ c） 图（ d） 图（ b） 光屏 双缝 激光器
