课时4　光的波动性　电磁波和相对论

见《自学听讲》P256

　　1.光的干涉、衍射及偏振

　　(1)两种衍射图样:①小孔衍射,明暗相间的同心圆环,越向外,环间距离越小。②单缝衍射,明暗相间的平行条纹,中央条纹较宽,两侧条纹较窄。若用白光做单缝衍射实验,则中央亮处为白色。

　　(2)光的干涉和衍射的关系: ①光的干涉和衍射,都证明了光的波动性,只有波才可以发生干涉和衍射现象。 ②光的干涉和衍射有一定的联系,光的双缝干涉中就有光的衍射。③光的干涉条纹中,各条纹能量分布较均匀;而在光的衍射条纹中,中央亮纹所具有的能量,超过了总能量的一半。

　　(3)自然光与偏振光:①自然光,自然光的一般概念是"光振动沿各个方向均匀分布的光",即包含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:偏振光的一般概念是"光振动沿不同方向分布不均匀的光",包括两种情况,一种是只有沿单一方向振动的光,通常称为完全偏振光,即线偏振光;另一种是包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但沿不同方向振动的光波的强度都不同,这种光通常称为部分偏振光。

　　【温馨提示】　产生稳定干涉的条件,两列光的频率相等且振动状态相同,相干光源可用同一束光分成两列获得。双缝干涉图样,单色光时是明暗相间条纹,且宽度相等,白光时是彩色条纹。

　　2.电磁波

　　(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化。

　　(4)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作电磁波谱。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。

【温馨提示】　无线电波的接收,①当接收电路的固有频率跟接收到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作调谐,能够调谐的接收电路叫作调谐电路;③从经过调制的高频振荡中"检"出调制信号的过程,叫作检波;检波是调制的逆过程,也叫作解调。

　　3.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=m_0/√(1"-" (v/c)^2 )。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=mc2。

　　【温馨提示】　对于狭义相对论的相对性原理来说,力学规律对惯性系都是相同的,由于光速是不变的,造成了一些与经典理论不同的结论,这些结论在低速的世界里是不易搞清的,但从天体的物理现象中却得到了证实。

1.(2018安徽芜湖9月模拟)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　　　　(选填"长"或"短")的单色光,或是使双缝与光屏间的距离　　　　(选填"增大"或"减小")。