全国版2022高考物理一轮复习专题十六光学电磁波相对论简介课件

这是一份全国版2022高考物理一轮复习专题十六光学电磁波相对论简介课件，共60页。PPT课件主要包含了考情解读，考点帮·必备知识通关，考法帮·解题能力提升，自然光与偏振光等内容，欢迎下载使用。

课标要求1.通过实验,理解光的折射定律.会测量材料的折射率.2.知道光的全反射现象及其产生的条件.初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用.3.观察光的干涉、衍射和偏振现象,了解这些现象产生的条件,知道其在生产生活中的应用.知道光是横波,会用双缝干涉实验测量光的波长.4.通过实验,了解激光的特性.能举例说明激光技术在生产生活中的应用.
5.通过实验,了解电磁波,知道电磁场的物质性.6.通过实例,了解电磁波的应用及其带来的影响.7.知道光是一种电磁波.知道光的能量是不连续的.初步了解微观世界的量子化特征.
命题探究1.命题分析:光的折射定律、折射率、全反射现象的考查常以计算题形式出现,是命题热点、常考点;光的干涉、衍射和相对论基本假设则常以选择题形式出现.2.趋势分析:预计以后高考对本专题的考查仍然以光的折射、全反射等光的传播规律作为主要命题方向,但对于光的干涉、衍射、偏振及电磁波和相对论等内容的重要结论也需识记.
核心素养聚焦物理观念:1.理解折射率、光的折射和全反射;2.掌握光的折射和全反射的应用方法;3.进一步增强物质观念,认识光的物质性和波动性.科学思维:1.通过光的干涉、衍射等论证光具有波动性,增强证据意识及科学论证能力;2.利用光的折射和全反射规律求解问题.科学探究:通过实验,观察光的干涉、衍射和偏振等现象,了解激光的特性,认识波动性.科学态度与责任:应用本专题知识解决生活中由光带来的折射问题,形成探索自然的内在动力.
考点1　光的折射、全反射
考法1 光的折射和反射现象的分析及求解
考法2 折射率和全反射现象的理解及应用
高分帮·“双一流”名校冲刺
重难突破 光的折射和全反射问题的综合应用
考法3 视深和视高的计算问题
考法4 实验:测定玻璃的折射率
考法5 对光的色散现象的考查
考点2　光的波动性、电磁波和相对论
考法1 对光的干涉、衍射和偏振现象的考查
考法2 实验:用双缝干涉测光的波长
考法3 对电磁波相关知识的考查
重难突破 电磁波和机械波的区别与联系
考法4 对相对论的基本知识的考查
考点帮 必备知识通关
概括•整合(1)单色光的颜色是由其频率决定的.因而光从一种介质进入另一种介质时.波长改变,光速改变,但频率不变.(2)同一介质中,频率越大的光偏折角越大,折射角越大,传播速度越小.
(2)实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、直尺、铅笔.(3)注意事项①玻璃砖应选用厚度、宽度较大的.②大头针要插得竖直,且间隔要大些.③入射角不宜过大或过小,一般为15°~75°.④玻璃砖的折射面要画准,不能用玻璃砖界面代替直尺画界线.⑤实验过程中,玻璃砖和白纸的相对位置不能改变.
考法帮 解题能力提升
归纳总结1.在光的折射中,注意光线偏折的方向:(1)如果光线从折射率小的介质射向折射率大的介质,折射光线向法线偏折,入射角大于折射角,并且随着入射角的增大(减小),折射角也会增大(减小);(2)如果光线从折射率大的介质射向折射率小的介质,折射光线偏离法线,入射角小于折射角,并且随着入射角的增大(减小),折射角也会增大(减小);(3)光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一般会发生变化,但并非一定要变化[当光垂直界面入射时,光的传播方向就不变化].
2.光在同一种非均匀介质中传播时,也会发生折射现象.当光线向折射率变大的方向传播时,光线逐渐靠近法线,且光线不断发生折射;当光线向折射率变小的方向传播时,光线逐渐远离法线,同样光线也不断发生折射.
考法2 折射率和全反射现象的理解及应用
考法3 视深和视高的计算问题
考法4 实 验:测定玻璃的折射率
示例4在“测定玻璃的折射率”的实验中.(1)小朱同学在实验桌上看到方木板上有一张白纸,白纸上有如图甲所示的实验器材,他认为除了缺刻度尺还少了一种器材,请你写出所缺器材的名称:　　　　.老师将器材配齐后,该同学进行实验,图乙是他在操作过程中的一个状态,第四枚大头针应在图乙中的位置　　　　(填“A”“B”或“C”). (2)小红同学利用方格坐标纸测定玻璃的折射率,如图丙所示,AO是画在纸上的直线,她在直线AO适当位置竖直插上P1、P2两枚大头针,放上半圆形玻璃砖,使其圆心与O重合,然后插上P3、P4两枚大头针,以确定折射光线.
其中她确定P3大头针位置的方法应当是　　　　.操作完成后,她用圆规作了一个以O为圆心、半径与玻璃砖半径相同的半圆(如图丙中虚线所示),则她测出玻璃的折射率n=　　　　. 
归纳总结1.平行玻璃砖的出射光线和入射光线平行.2.对半圆形玻璃砖,入射光线若沿半径,则折射角和入射角均为0°,即光线进入玻璃砖时方向不发生变化.过出射点作出法线,运用数学知识求出入射角和折射角的正弦值,再由折射定律求出折射率.
示例5[2015重庆,11(1),6分]虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示.M、N、P、Q点的颜色分别为A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红
解析：由题图可知,射到M点的光线进入玻璃球时的折射角小于射到N点的光线进入玻璃球时的折射角,所以玻璃对射到M点的光的折射率大于玻璃对射到N点的光的折射率,故M点的颜色为紫色,N点的颜色为红色;同理可得P点的颜色为红色,Q点的颜色为紫色,所以A项正确.
归纳总结1.光的色散(光的折射、干涉和衍射中都可能存在色散,这里只讨论光的折射中的色散.)(1)现象:一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带.(2)成因:棱镜对不同色光的折射率不同.对红光的折射率最小,红光通过棱镜后的偏折程度最小;对紫光的折射率最大,紫光通过棱镜后的偏折程度最大,从而产生色散.2.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制
高分帮 “双一流”名校冲刺
重难突破 光的折射和全反射问题的综合应用
1.求解光的折射、全反射问题的四点提醒(1)光密介质和光疏介质是相对而言的.同一种介质,相对于其他不同的介质,可能是光密介质,也可能是光疏介质.(2)如果光线从光疏介质进入光密介质,则无论入射角多大,都不会发生全反射现象.(3)光的反射和全反射现象,均遵循光的反射定律,光路均是可逆的.(4)当光射到两种介质的界面上时,往往同时发生光的折射和反射现象,但在全反射现象中,只发生反射,不发生折射.
(3)根据题设条件,判定光在传播时是否发生全反射.(4)如发生全反射,画出入射角等于临界角时的临界光路图.(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、计算,解决问题.
解析：如图(a)所示,设从D点入射的光线经折射后恰好射向C点,光在AB边上的入射角为θ1,折射角为θ2,由折射定律有sin θ1=nsin θ2　①设从DB范围入射的光折射后在BC边上的入射角为θ',由几何关系有θ'=30°+θ2　②由①②式并代入题给数据得θ2=30°　③nsin θ'>1　④所以,从DB范围入射的光折射后在BC边上发生全反射,反射光线垂直射到AC边,AC边上全部有光射出.设从AD范围入射的光折射后在AC边上的入射角为θ″,如图(b)所示.由几何关系有θ″=90°-θ2　⑤
考点2　光的波动性、电磁波和相对论
1.光的干涉频率相同的两列光波互相叠加,某些区域的光被加强,某些区域的光被减弱,并且光被加强和减弱的区域互相间隔,这种现象称为光的干涉现象.(1)双缝干涉:在用单色光做双缝干涉实验时,若双缝处两列光的振动情况完全相同,则在光屏上距双缝的路程差为光波波长整数倍的地方光被加强,将出现亮条纹;光屏上距双缝的路程差为光波半波长的奇数倍的地方光被减弱,将出现暗条纹.
应用·实践　薄膜干涉常用于检查平面和用于镜头的增透膜.2.光的衍射光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象称为光的衍射现象.只有在障碍物或孔的尺寸比光的波长小,或者跟光的波长差不多的条件下,才能发生明显的衍射现象.应用·实践　著名的泊松亮斑就是典型的光的衍射现象.
3.光的偏振(1)偏振现象:横波只沿某一特定方向振动,称为波的偏振现象.(2)自然光:若光源发出的光,包含着在垂直于光传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿各个方向振动的光波的强度都相同,这种光叫自然光.(3)偏振光:在垂直于光传播方向的平面上,只沿一个特定方向振动的光,叫偏振光.例如:自然光通过偏振片后,就得到了偏振光.见示意图.
应用·实践加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影等.(4)光的偏振充分说明光是横波,只有横波才有偏振现象.除了从光源直接发出的光以外,我们通常见到的大部分光都是偏振光.例如自然光射到两种介质的界面上,调整入射角的大小,使反射光与折射光的夹角为90°,这时反射光和折射光都是偏振光,且偏振方向互相垂直.
4.麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够产生电场,变化的电场能够产生磁场.根据这个理论,周期性变化的电场和磁场相互联系,交替产生,形成一个不可分割的统一体,即电磁场.概括·整合(1)变化的磁场产生的电场叫感应电场;变化的电场产生的磁场叫感应磁场.(2)感应电场与感应磁场的场线都是闭合的曲线,而且相互正交、套连.(3)感应电场的方向可由楞次定律判定,感应磁场的方向可由安培定则判定.5.电磁波的特性
6.经典时空观与狭义相对论
示例1 [2019北京,14,6分]利用图1所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样.下列关于P处放置的光学元件说法正确的是A.甲对应单缝,乙对应双缝B.甲对应双缝,乙对应单缝C.都是单缝,甲对应的缝宽较大D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大
解析：由题图2中给出的甲、乙两种图样可知,甲是单缝衍射的图样,乙是双缝干涉的图样,A项正确,B、C、D项均错误.
辨析比较　　　光的干涉、衍射的比较
考法2 实验:用双缝干涉测光的波长
示例2 [2019全国Ⅱ,34(2),10分]某同学利用图示装置测量某种单色光的波长.实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹.回答下列问题:(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可　　　　; A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx,则单色光的波长λ=　　　　; (3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm,则所测单色光的波长为　　　　nm(结果保留3位有效数字). 
特别提醒　双缝干涉实验测量光的波长,必须把握如下几点:1.光源、滤光片、单缝、双缝、光屏在光具座上可从左向右排,也可以从右向左排,但任何两个元件之间的顺序不能颠倒,尤其是滤光片和单缝;2.某种颜色的滤光片只能让这种颜色的光通过,其他颜色的光不能通过;3.相邻亮(暗)条纹间距用测量头测出;4.白光干涉产生的是彩色条纹,其中白色条纹在中央,在同一级干涉条纹中,红色条纹在最外层.　 　　
考法3 对电磁波相关知识的考查
示例3 [2020浙江7月选考,4,3分]在抗击新冠病毒的过程中,广泛使用了红外体温计测量体温,如图所示.下列说法正确的是A.当体温超过37.3 ℃时人体才辐射红外线B.当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线C.红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的D.红外体温计是依据人体温度越高,辐射的红外线强度越大来测体温的
解析：一切物体都在辐射红外线,温度越高,其辐射红外线的强度越大,A、B、C项错误,D项正确.
示例4[2017江苏,12B(1),4分,多选]接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C.地球上的人观测到地球上的钟较快D.地球上的人观测到地球上的钟较慢
解析：相对论告诉我们,运动的钟会变慢,由于飞船上的人观测飞船上的钟是静止的,观测到地球上的钟是运动的,因此飞船上的人观测到飞船上的钟相对于地球上的钟快,A项正确,B项错误;同样,地球上的人观测到飞船上的钟是运动的,地球上的钟是静止的,因此地球上的人观测到地球上的钟比飞船上的钟快,C项正确,D项错误.
重难突破 电磁波和机械波的区别与联系1.电磁波的特点 (1)电磁波的传播不需要介质,在真空中即可传播,在介质中也可以传播.(2)电磁波是横波.电磁波在真空中传播时,其电场强度与磁感应强度的方向彼此垂直,而且都跟波的传播方向垂直,因此电磁波是横波.(3)电磁波在真空中的传播速度等于光速.(4)场是能量储存的场所,电磁波储存电磁能.
示例5 [多选]关于机械波与电磁波,下列说法正确的是A.电磁波可以发生衍射现象和偏振现象B.机械波在给定的介质中传播时,振动的频率越高,则波传播速度越大C.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度D.机械波不但能传递能量,而且能传递信息,其传播方向就是能量或信息传递的方向