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5.光的偏振(以下新教材適用)21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑴光的偏振也證明了光是一種波，而且是橫波。各種電磁波中電場(chǎng)E的方向、磁場(chǎng)B的方向和電磁波的傳播方向之間，兩兩互相垂直。21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑵光波的感光作用和生理作用主要是由電場(chǎng)強(qiáng)度E引起的，因此將E的振動(dòng)稱為光振動(dòng)。21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑶自然光。太陽(yáng)、電燈等普通光源直接發(fā)出的光，包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫自然光。21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑷偏振光。自然光通過(guò)偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個(gè)特定的方向振動(dòng)，叫偏振光。自然光射到兩種介質(zhì)的界面上，如果光的入射方向合適，使反射和折射光之間的夾角恰好是90°，這時(shí)，反射光和折射光就都是偏振光，且它們的偏振方向互相垂直。我們通常看到的絕大多數(shù)光都是偏振光。21世紀(jì)教育網(wǎng)

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例題分析21世紀(jì)教育網(wǎng)

例1：用綠光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋，相鄰兩條綠條紋間的距離為Δx。下列說(shuō)法中正確的有：21世紀(jì)教育網(wǎng)

A.如果增大單縫到雙縫間的距離，Δx 將增大21世紀(jì)教育網(wǎng)

B.如果增大雙縫之間的距離，Δx 將增大21世紀(jì)教育網(wǎng)

C.如果增大雙縫到光屏之間的距離，Δx將增大21世紀(jì)教育網(wǎng)

D.如果減小雙縫的每條縫的寬度，而不改變雙縫間的距離，Δx將增大21世紀(jì)教育網(wǎng)

解：公式中l表示雙縫到屏的距離，d表示雙縫之間的距離。因此Δx與單縫到雙縫間的距離無(wú)關(guān)，于縫本身的寬度也無(wú)關(guān)。本題選C。21世紀(jì)教育網(wǎng)

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例2：登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過(guò)度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射，否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p壞視力。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛的傷害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5，所要消除的紫外線的頻率為8.1×10¹⁴Hz，那么它設(shè)計(jì)的這種“增反膜”的厚度至少是多少？21世紀(jì)教育網(wǎng)

解：為了減少進(jìn)入眼睛的紫外線，應(yīng)該使入射光分別從該膜的前后兩個(gè)表面反射形成的光疊加后加強(qiáng)，因此光程差應(yīng)該是波長(zhǎng)的整數(shù)倍，因此膜的厚度至少是紫外線在膜中波長(zhǎng)的1/2。紫外線在真空中的波長(zhǎng)是λ=c/ν=3.7×10^-7m，在膜中的波長(zhǎng)是λ^/=λ/n=2.47×10^-7m，因此膜的厚度至少是1.2×10^-7m。21世紀(jì)教育網(wǎng)

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例3：平行光通過(guò)小孔得到的衍射圖樣和泊松亮斑比較，下列說(shuō)法中正確的有：21世紀(jì)教育網(wǎng)

A.在衍射圖樣的中心都是亮斑21世紀(jì)教育網(wǎng)

B.泊松亮斑中心亮點(diǎn)周圍的暗環(huán)較寬21世紀(jì)教育網(wǎng)

C.小孔衍射的衍射圖樣的中心是暗斑，泊松亮斑圖樣的中心是亮斑21世紀(jì)教育網(wǎng)

D.小孔衍射的衍射圖樣中亮、暗條紋間的間距是均勻的，泊松亮斑圖樣中亮、暗條紋間的間距是不均勻的21世紀(jì)教育網(wǎng)

解：從課本上的圖片可以看出：A、B選項(xiàng)是正確的，C、D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。21世紀(jì)教育網(wǎng)

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例4：為了轉(zhuǎn)播火箭發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)況，在發(fā)射場(chǎng)建立了發(fā)射臺(tái)，用于發(fā)射廣播電臺(tái)和電視臺(tái)兩種信號(hào)。其中廣播電臺(tái)用的電磁波波長(zhǎng)為550m，電視臺(tái)用的電磁波波長(zhǎng)為0.566m。為了不讓發(fā)射場(chǎng)附近的小山擋住信號(hào)，需要在小山頂上建了一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)站，用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)_____信號(hào)，這是因?yàn)樵撔盘?hào)的波長(zhǎng)太______，不易發(fā)生明顯衍射。21世紀(jì)教育網(wǎng)

解：電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易發(fā)生明顯衍射，波長(zhǎng)越短衍射越不明顯，表現(xiàn)出直線傳播性。這時(shí)就需要在山頂建轉(zhuǎn)發(fā)站。因此本題的轉(zhuǎn)發(fā)站一定是轉(zhuǎn)發(fā)電視信號(hào)的，因?yàn)槠洳ㄩL(zhǎng)太短。21世紀(jì)教育網(wǎng)

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例5：右圖是倫琴射線管的結(jié)構(gòu)示意圖。電源E給燈絲K加熱，從而發(fā)射出熱電子，熱電子在K、A間的強(qiáng)電場(chǎng)作用下高速向?qū)﹃帢OA飛去。電子流打到A極表面，激發(fā)出高頻電磁波，這就是X射線。下列說(shuō)法中正確的有：21世紀(jì)教育網(wǎng)

A.P、Q間應(yīng)接高壓直流電，且Q接正極21世紀(jì)教育網(wǎng)

B.P、Q間應(yīng)接高壓交流電21世紀(jì)教育網(wǎng)

C.K、A間是高速電子流即陰極射線，從A發(fā)出的是X射線即一種高頻電磁波

D.從A發(fā)出的X射線的頻率和P、Q間的交流電的頻率相同　

解：K、A間的電場(chǎng)方向應(yīng)該始終是向左的，所以P、Q間應(yīng)接高壓直流電，且Q接正極。從A發(fā)出的是X射線，其頻率由光子能量大小決定。若P、Q間電壓為U，則X射線的頻率最高可達(dá)Ue/h。本題選AC。

例6：有關(guān)偏振和偏振光的下列說(shuō)法中正確的有

A.只有電磁波才能發(fā)生偏振，機(jī)械波不能發(fā)生偏振

B.只有橫波能發(fā)生偏振，縱波不能發(fā)生偏振

C.自然界不存在偏振光，自然光只有通過(guò)偏振片才能變?yōu)槠�振�?/p>

D.除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通�？吹降慕^大部分光都是偏振光

解：機(jī)械能中的橫波能發(fā)生偏振。自然光不一定非要通過(guò)偏振片才能變?yōu)槠�振光。本題應(yīng)選BD。

4.光的電磁說(shuō)21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑴麥克斯韋根據(jù)電磁波與光在真空中的傳播速度相同，提出光在本質(zhì)上是一種電磁波--這就是光的電磁說(shuō)，赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了光的電磁說(shuō)的正確性。21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑵電磁波譜。波長(zhǎng)從大到小排列順序?yàn)椋簾o(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線。各種電磁波中，除可見(jiàn)光以外，相鄰兩個(gè)波段間都有重疊。21世紀(jì)教育網(wǎng)

各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理分別是：無(wú)線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的；紅外線、可見(jiàn)光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；倫琴射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；γ射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑶紅外線、紫外線、X射線的主要性質(zhì)及其應(yīng)用舉例。21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑷實(shí)驗(yàn)證明：物體輻射出的電磁波中輻射最強(qiáng)的波長(zhǎng)λ_m和物體溫度T之間滿足關(guān)系λ_m　 T = b(b為常數(shù))。可見(jiàn)高溫物體輻射出的電磁波頻率較高。在宇宙學(xué)中，可以根據(jù)接收到的恒星發(fā)出的光的頻率，分析其表面溫度。21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑸可見(jiàn)光頻率范圍是3.9-7.5×10¹⁴Hz，波長(zhǎng)范圍是400-770nm。21世紀(jì)教育網(wǎng)

3.衍射21世紀(jì)教育網(wǎng)

注意關(guān)于衍射的表述一定要準(zhǔn)確。(區(qū)分能否發(fā)生衍射和能否發(fā)生明顯衍射)21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑴各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑵發(fā)生明顯衍射的條件是：障礙物(或孔)的尺寸可以跟波長(zhǎng)相比，甚至比波長(zhǎng)還小。(當(dāng)障礙物或孔的尺寸小于0.5mm時(shí)，有明顯衍射現(xiàn)象。)21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑶在發(fā)生明顯衍射的條件下，當(dāng)窄縫變窄時(shí)，亮斑的范圍變大，條紋間距離變大，而亮度變暗。21世紀(jì)教育網(wǎng)

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目的要求21世紀(jì)教育網(wǎng)

復(fù)習(xí)光的干涉和光的衍射。21世紀(jì)教育網(wǎng)

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知識(shí)要點(diǎn)21世紀(jì)教育網(wǎng)

1.光的干涉21世紀(jì)教育網(wǎng)

光的干涉的條件是有兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的波源，即相干波源。(相干波源的頻率必須相同)。形成相干波源的方法有兩種：21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑴利用激光(因?yàn)榧す獍l(fā)出的是單色性極好的光)。21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑵設(shè)法將同一束光分為兩束(這樣兩束光都來(lái)源于同一個(gè)光源，因此頻率必然相等)。下面4個(gè)圖分別是利用雙縫、利用楔形薄膜、利用空氣膜、利用平面鏡形成相干光源的示意圖。21世紀(jì)教育網(wǎng)

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2干涉區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的亮、暗紋條件21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑴亮紋：屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即δ= nλ(n=0，1，2，……)21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑵暗紋：屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即δ=(n=0，1，2，……)21世紀(jì)教育網(wǎng)

相鄰亮紋(暗紋)間的距離。用此公式可以測(cè)定單色光的波長(zhǎng)。用白光作雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于白光內(nèi)各種色光的波長(zhǎng)不同，干涉條紋間距不同，所以屏的中央是白色亮紋，兩邊出現(xiàn)彩色條紋。21世紀(jì)教育網(wǎng)

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§2.光的本性21世紀(jì)教育網(wǎng)

§2.光的本性21世紀(jì)教育網(wǎng)

18.(16分)如圖所示，半徑較小的軌道是某行星公轉(zhuǎn)的軌道，半徑較大的軌道是地球公轉(zhuǎn)的軌道.在地球上觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)該行星與太陽(yáng)可呈現(xiàn)的視角(兩物體與眼睛連線的夾角)有最大值，并且最大視角的正弦值為，試求該行星的公轉(zhuǎn)周期為多少年(保留三位有效數(shù)字)？

17．(14分)在光滑水平面上有一個(gè)質(zhì)量m=2kg的物體，靜止在O點(diǎn)，以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)，在該水平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系Oxy，現(xiàn)突然加一個(gè)水平沿x軸正方向，大小為4N的力作用在物體上，使之開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)2s，所加力突然變?yōu)檠貀軸正方向，大小不變；再經(jīng)過(guò)2s,所加力又突然變?yōu)榱硪粋�(gè)大小和方向，使物體在此力的作用下又經(jīng)2s速度變?yōu)榱�。求�?/p>

(1) 此力的方向。

(2) 速度為零時(shí)物體的位置。

16．(14分)我校課外活動(dòng)小組自制一枚土火箭，設(shè)火箭發(fā)射實(shí)驗(yàn)時(shí)，始終在垂直于地面的方向上運(yùn)動(dòng)。火箭點(diǎn)火后經(jīng)過(guò)4s到達(dá)離地面40 m高處燃料恰好用完。若空氣阻力忽略不計(jì)，(g取10m/s² ) 求：

① 火箭的平均推力與重力的比值是多大？

② 火箭能到達(dá)的離地最大高度是多少？

③ 燃料燃燒結(jié)束后，火箭還能飛行多長(zhǎng)時(shí)間？

15．(12分)在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的宇宙飛船中，由于失重，因此無(wú)法利用天平稱出物體的質(zhì)量�？茖W(xué)家們用下述方法巧妙地測(cè)出了一物塊的質(zhì)量。將一帶有推進(jìn)器、總質(zhì)量為m＝5㎏的小滑車靜止放在一平臺(tái)上，平臺(tái)與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.005，開(kāi)動(dòng)推進(jìn)器，小車在推進(jìn)器產(chǎn)生的恒力作用下從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，測(cè)得小車前進(jìn)1.25米歷時(shí)5秒。關(guān)閉推進(jìn)器，將被測(cè)物塊固定在小車上，重復(fù)上述過(guò)程，測(cè)得5秒內(nèi)小車前進(jìn)了1.00米。問(wèn)：科學(xué)家們用上述方法測(cè)得的物塊的質(zhì)量M是多少？