第4讲 光的波动性 电磁波 相对论简介

1．在观察光的双缝干涉现象的实验中：

(1)将激光束照在如图1乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图甲中的________．

图1

(2)换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________(以上均选填“变宽”、“变窄”或“不变”)．

解析　(1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确；

(2)根据Δx＝λ知，双缝间的距离d减小时，条纹间距变宽；当双缝到屏的距离L减小时，条纹间距变窄．

答案　(1)A　(2)变宽　变窄

2．在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题．

(1)如图2所示，甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________．

图2

(2)将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长.

元件代号

A

B

C

D

E



元件名称

光屏

双缝

白光光源

单缝

透红光的

滤光片



将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，各光学元件的排列顺序应为________．(填写元件代号)

(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50 mm，双缝到光屏的距离l＝0.50 m，在光屏上得到的干涉图样如图3a所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图b所示，则其示数为________ mm；在B位置时游标卡尺如图c所示．由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________ m.

图3

解析　(1)光的干涉条纹是等间距的，故题图中的干涉条纹是图甲．

(2)根据实验原理可知，图丙中的光具座上自左向右放置的光学元件依次为白光光源、透红光的滤光片、单缝、双缝、光屏，故答案为EDBA.

(3)由图b可知，A位置所对应的条纹位置为x1＝111 mm＋2×0.05 mm＝111.10 mm，由图c可知，B位置所对应的条纹位置为x2＝115 mm＋12×0.05 mm＝115.60 mm，故条纹间距Δx＝≈0.64 mm，将其代入Δx＝λ，解得λ＝Δx＝×0.64×10－6 m＝6.4×10－7 m.

答案　(1)甲　(2)EDBA　(3)111.10　6.4×10－7

3．据《飞行国际》报道称，中国制造的首款具有“隐身能力”和强大攻击力的第四代作战飞机“歼20”(如图4所示)，使中国成为世界上第三个进入到第四代战机的研发序列中的国家．隐形飞机的原理是在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击．根据你所学的物理知识，判断下列说法中正确的是(　　)．

图4

A．运用隐蔽色涂层，无论距你多近的距离，你也不能看到它

B．使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现

C．使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流

D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现和攻击

解析　雷达向外发射电磁波，当电磁波遇到飞机时就要发生反射，雷达通过接收反射回来的电磁波，就可以测定飞机的位置，所以要想降低飞机的可探测性，可以使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，选项B正确．

答案　B

4．下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．

(1)X光机，________.

(2)紫外线灯，________.

(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．

A．光的全反射

B．紫外线具有很强的荧光作用

C．紫外线具有杀菌消毒作用

D．X射线的很强的贯穿力

E．红外线具有显著的热效应

F．红外线波长较长，易发生衍射

解析　(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线，选择D.

(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择C.

(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择E.

答案　(1)D　(2)C　(3)E

5．(1)下列关于电磁波的说法正确的是(　　)．

A．电磁波必须依赖介质传播

B．电磁波可以发生衍射现象

C．电磁波不会发生偏振现象

D．电磁波无法携带信息传播

(2)近年来军事行动中，士兵都配戴“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，这是为什么？

解析　(1)电磁波具有波的共性，可以发生衍射现象，故B正确．电磁波是横波，能发生偏振现象，故C错．电磁波能携带信息传播，且传播不依赖介质，在真空中也可以传播，故A、D错．

(2)一切物体都在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射

出来的红外线不同，采用红外线接收器，可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，确认出目标可以采取有效的行动．

答案　(1)B　(2)见解析

6．(1)目前雷达发出的电磁波频率多在200～1 000 MHz的范围内，下列关于雷达和电磁波的说法正确的是(　　)．

A．真空中，上述频率范围的电磁波的波长在30～150 m之间　

B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的

C．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播

D．测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间，就可以确定障碍物的距离

(2)列举下列三种电磁波的一种应用：

红外线____________________________________________________

紫外线______________________________________________________

X射线_____________________________________________________

图5

(3)某居住地A位于某山脉的一边，山脉的另一边P处建有一无线电波发射站，如图7所示．该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 MHz的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为3×108 m/s，求：

①发射站发出的电磁波是通过干涉还是衍射后到达居住地A处的；

②若两种波的接收效果不同，请说明哪一种波的接收效果更好？为什么？

解析　(1)由c＝λf知λ＝，可知真空中上述频率的电磁波的波长在0.3～1.5 m之间，A错；电磁波是由周期性变化的电场、磁场产生的，B错；波长越短的电磁波，衍射本领越弱，越不容易绕过障碍物，不便于远距离传播，C错；测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间，由s＝就可以确定障碍物的距离，D对．

(2)红外线主要是热作用，如红外线烤箱．紫外线有荧光和杀菌作用，如验钞机，消毒．

X射线主要是穿透作用，如X射线透视．

(3)①无线电波绕过山脉到达A处，发生了衍射现象．

②频率为400 kHz的中波接收效果更好，因为它的波长长，衍射现象更明显．

答案　(1)D　(2)、(3)见解析

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