PAGE9-光的波動性電磁波相對論(建議用時40分鐘)1．以線狀白熾燈為光源，通過狹縫視察該光源，可以看到()A．黑白相間的條紋，這是光的干涉B．黑白相間的條紋，這是光的衍射C．彩色的條紋，這是光的干涉D．彩色的條紋，這是光的衍射【解析】選D。由題可知該現象為光的衍射現象，故A、C錯誤；線狀白熾燈發出的光是復色光，其中各種色光的波長不同，產生的單縫衍射的圖樣中條紋寬度和間距都不相同，因此各單色光的亮條紋或暗條紋不能完全重疊在一起，所以形成彩色條紋，故B錯誤，D正確。故選D。2．測溫是防控新冠肺炎的重要環節。在公共場所常用如圖所示的測溫槍為出入人員測溫，測溫槍是通過傳感器接收紅外線，得出感應溫度數據，運用時只要將測溫槍靠近皮膚表面，修正皮膚與實際體溫的溫差便能精確顯示體溫，下列說法正確的是()A．測溫槍利用的紅外線也可用于殺菌消毒B．紅外線是波長比紫外線長的電磁波C．紅外線的穿透實力很強，接受紅外線照耀是會損害身體的D．紅外線的頻率大于X光的頻率【解析】選B。紫外線可用于殺菌消毒，紅外線具有熱效應，故A錯誤；由電磁波譜可知，紅外線是波長比紫外線長的電磁波，故B正確；紅外線的熱作用很強，接受紅外線照耀是不會損害身體的，故C錯誤；由電磁波譜可知，紅外線的頻率小于X光的頻率，故D錯誤。故選B。3．(創新題)市場上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照耀物品時能使被照物品處產生的熱效應大大降低，從而廣泛地應用于博物館、商店等處，如圖所示。這種燈降低熱效應的緣由之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜(例如氟化鎂)，這種膜能消退不鍍膜時玻璃表面反射回來的熱效應最顯著的紅外線。用λ表示紅外線的波長，則所鍍薄膜的最小厚度應為()A.eq\f(1,8)λ B．eq\f(1,4)λC．eq\f(1,2)λ D．λ【解析】選B。因為薄膜的厚度為波長的eq\f(1,4)，所以兩個界面上的反射光相干涉后相互抵消，削減了反射光，進而削減了反射光的能量。故選B。4．(2024·衡水模擬)如圖所示的四種亮暗相間的條紋分別是紅光、藍光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)。四幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是()A.紅黃藍紫 B．紅紫藍黃C．藍紫紅黃 D．藍黃紅紫【解析】選B。雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋，全部條紋寬度相同且等間距，故a、c兩個是雙縫干涉現象，依據雙縫干涉條紋間距Δx＝eq\f(L,d)λ可以知道波長λ越大，Δx越大，故a是紅光，c是藍光。單縫衍射條紋是中間光明且寬大，越向兩側寬度越小越暗，而波長越大，中心亮條紋越粗，故b、d是單縫衍射圖樣，b為紫光的單縫衍射圖樣，d為黃光的單縫衍射圖樣。故從左向右依次是紅光(雙縫干涉)、紫光(單縫衍射)、藍光(雙縫干涉)和黃光(單縫衍射)。所以選項B正確，選項A、C、D錯誤。5．關于麥克斯韋電磁場理論，以下說法正確的是()A．在赫茲發覺電磁波的試驗基礎上，麥克斯韋提出了完整的電磁場理論B．麥克斯韋第一個預言了電磁波的存在，赫茲第一個用試驗證明白電磁波的存在C．改變的電場可以在四周的空間產生電磁波D．改變的磁場在四周的空間肯定產生改變的電場【解析】選B。麥克斯韋首先預言了電磁波的存在，而后赫茲第一個用試驗證明白電磁波的存在，故A錯誤，B正確；依據麥克斯韋電磁場理論，勻稱改變的磁場在四周空間產生穩定的電場，故C、D錯誤。6．如圖，在“用雙縫干涉測光的波長”試驗中，光具座上放置的光學元件依次為：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃。(1)②、③、④三個光學元件依次為________；(填正確答案的標號)A．濾光片、單縫、雙縫B．單縫、濾光片、雙縫C．單縫、雙縫、濾光片D．濾光片、雙縫、單縫(2)假如試驗時將紅光濾光片換為綠光濾光片，則相鄰亮紋(暗紋)間的距離________(選填“變大”或“變小”)；(3)某次測量時，選用的雙縫的間距為0.200mm，測得屏與雙縫間的距離為1.40m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm，則所測單色光的波長λ【解析】(1)為獲得單色線光源，白色光源后面要有濾光片、單縫、雙縫，故A正確；(2)依據Δx＝eq\f(L,d)λ知增大光屏到雙縫的距離L或者減小雙縫間距d，可以使條紋間距增大；當將紅光濾光片換為綠光濾光片時波長減小，則相鄰亮紋(暗紋)間的距離變小；(3)依據：Δx＝eq\f(L,d)λ得：λ＝eq\f(Δx·d,L)＝eq\f(7.56×10－3×0.200×10－3,3×1.40)m＝0.36×10－6m＝360nm。答案：(1)A(2)變小(3)3607．一試驗小組用某一單色光做雙縫干涉試驗時，在距離雙縫為1.0m處的光屏上，測得1至5條亮條紋間的距離為7.6mm。已知所用的雙縫間距離為0.25mm(1)求這種單色光的波長；(2)若用這種單色光照耀到增透膜上，已知增透膜對這種光的折射率為1.3，則這種光在增透膜中的波長是多少？增透膜的厚度至少應取多少？【解析】(1)條紋間距Δx＝eq\f(7.6×10－3,4)m＝1.9×10－3m因λ＝eq\f(d,L)Δx代入數據解得單色光的波長λ＝4.75×10－7(2)因n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λf,λ′f)＝eq\f(λ,λ′)那么光在增透膜中的波長λ′＝eq\f(λ,n)＝eq\f(4.75×10－7,1.3)m＝3.65×10－7m增透膜的厚度至少為d′＝eq\f(λ′,4)＝eq\f(3.65×10－7,4)m＝9.13×10－8m答案：(1)4.75×10－7(2)3.65×10－7m9.13×10－8．(2024·順義區模擬)當前，新型冠狀病毒(COVID－19)在威逼著全世界人民的生命健康，紅外測溫槍在疫情防控過程中發揮了重要作用。紅外測溫槍與傳統的熱傳導測溫儀器相比，具有響應時間短、測溫效率高、操作便利、防止交叉感染(不用接觸被測物體)的特點。下列關于紅外測溫槍的說法中正確的是()A．紅外測溫槍工作原理和水銀體溫計測量原理一樣都是利用熱脹冷縮原理B．紅外測溫槍能接收到的是身體的熱量，通過熱傳導到達紅外測溫槍進而顯示出體溫C．紅外測溫槍利用了一切物體都在不停地放射紅外線，而且放射紅外線強度與溫度有關，溫度越高放射紅外線強度就越大D．紅外線也屬于電磁波，其波長小于紫外線的波長【解析】選C。紅外就是紅外線，自然界全部的物體，無時無刻不在向外發出輻射能量，這些能量以電磁波的形式存在。紅外測溫槍接收到人體輻射出的紅外線，通過波長、強度與溫度的關系，就可以得到人體的溫度，而水銀體溫計是利用熱脹冷縮原理工作的，A、B錯誤，C正確；紅外線波長范圍0.8～100μm，紫外線的波長范圍在100～400nm，紅外線波長大于紫外線波長，D錯誤。故選C。【加固訓練】

(創新題)平安生活離不開安檢，無論是乘坐地鐵，還是火車和飛機，都能看到安檢的存在。針對行李的安檢機工作原理與醫院里面用的CT成像原理很相像。當行李箱通過安檢機的時候，就會在顯示屏上顯示出不同物體的輪廓，然后再依據顏色的不同，就能進一步推斷物體也許屬于哪一類。安檢門主要是用來檢測人身上是否攜帶了金屬類管制利器的，它本質上是一種金屬檢測儀，依據金屬的種類和大小，金屬檢測儀可以大致給出報警的金屬所在的位置和大小等信息，且不會對身體健康造成影響。現在國內外某些機場已經配備了人體掃描儀，人體掃描儀能對人體實行比安檢門更具體的檢查。人體掃描儀利用了一種毫米波段的電磁波，其頻率比可見光還低，輻射強度微小，成為無害安檢的志向波段。相比于金屬探測儀，人體掃描儀能識別各種金屬和非金屬，因此，一般配備了人體掃描儀的機場不會再額外的安裝檢測金屬的安檢門。依據以上信息可知，下列說法中正確的是 ()

A.安檢機是利用γ射線的穿透作用來工作的

B.安檢門的金屬檢測儀是利用靜電感應原理來探測金屬的

C.人體掃描儀的圖像可能是利用了紅外線反射所成的像

D.人體掃描儀可能是利用某種電磁波的穿透作用來工作的【解析】選C。安檢機是利用X射線的穿透作用來工作的，選項A錯誤；安檢門的金屬檢測儀是利用電磁感應原理來探測金屬的，選項B錯誤；人體掃描儀利用了一種毫米波段的電磁波，其頻率比可見光還低，可知人體掃描儀的圖像可能是利用了紅外線反射所成的像，選項C正確，D錯誤；故選C。9．如圖所示，圖甲是LC震蕩回路中電流隨時間的改變關系，若以圖乙回路中順時針方向的電流為正，a、b、c、d均為電場能或磁場能最大的時刻，下列說法正確的是()A.圖乙中的a是電場能最大的時刻，對應圖甲中的eq\f(3T,4)時刻B．圖乙中的b是電場能最大的時刻，此后的eq\f(T,4)內電流方向為正C．圖乙中的c是磁場能最大的時刻，對應圖甲中的eq\f(3T,4)時刻D．圖乙中的d是磁場能最大的時刻，此后電容C的下極板將充上正電荷【解析】選B。圖乙中的a是電場能最大的時刻，上極板帶正電，即充電時電流沿順時針方向，對應圖甲中的T時刻，A錯誤；圖乙中的b是電場能最大的時刻，由下極板帶正電，此后的eq\f(T,4)內放電，電流沿順時針方向，B正確；圖乙中的c是磁場能最大的時刻，此后磁場能轉化為電場能，由楞次定律推斷，電流方向為逆時針方向，圖甲中的eq\f(3T,4)時刻電流為順時針方向，C錯誤；圖乙中的d是磁場能最大的時刻，此后磁場能轉化為電場能，由楞次定律推斷，電流方向為順時針方向，此后電容器的下極板將充上負電荷，D錯誤。故選B。【加固訓練】(多選)(2024·武漢模擬)對于以下光學現象的說法中正確的是 ()A.圖甲是雙縫干涉示意圖，若只增大擋板上兩個狹縫S1、S2間的距離d，兩相鄰亮條紋間距離Δx將減小B.圖乙是單縫衍射試驗現象，若只在狹縫寬度不同狀況下，上面圖對應狹縫較寬C.圖丙是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凹陷的D.圖丁中的P、Q是偏振片，當P固定不動，緩慢轉動Q時，光屏上的光亮度將一明一暗交替改變，此現象表明光波是橫波【解析】選A、D。依據可知，只減小屏到擋板的間距，相鄰兩亮條紋間距將減小，故A正確；依據發生明顯衍射現象的條件可知，狹縫越窄，衍射現象越明顯，因此若這是在狹縫寬度不同的狀況下，圖乙中上面圖對應狹縫較窄，故B錯誤；圖丙所示的干涉圖樣表明檢測圖樣此處是凸起的，故C錯誤；只有橫波才能產生偏振現象，因此光的偏振現象表明光是一種橫波，故D正確。故選A、D。10．(多選)把一個上表面是平面下表面是凸面的凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方垂直射入，從上往下看凸透鏡，可以看到亮暗相間的圓環狀條紋()A．圓環狀條紋是光經凸透鏡上下兩個玻璃表面之間反射引起的干涉造成的B．圓環狀條紋是兩個玻璃表面之間的空氣膜引起的薄膜干涉造成的C．假如將凸透鏡的凸面曲率半徑增大而其他條件保持不變，視察到的圓環亮紋間距變大D．假如改用波長更長的單色光照耀而其他條件保持不變，視察到的圓環亮紋間距變小【解析】選B、C。當光垂直照耀到凸透鏡上時，光的傳播方向不變，而當光從玻璃射入空氣時一部分光發生反射，另一部分光透射進入空氣，當該部分光從空氣進入下面的平面玻璃時又有一部分光發生反射，這樣兩列反射光是相干光，它們在凸透鏡的下表面相遇，當光程差為波長的整數倍時是亮條紋，當光程差為半個波長的奇數倍時是暗條紋，故出現亮暗相間的圓環狀干涉條紋，故A項錯誤，B項正確；若換一個曲率半徑更大的凸透鏡，仍舊相同的水平距離但空氣層的厚度變小，所以視察到的圓環狀條紋間距變大，故C項正確；假如改用波長更長的單色光照耀而其他條件保持不變，則視察到的圓環狀條紋間距變大，故D項錯誤。11．用雙縫干涉測光的波長的試驗裝置如圖甲所示，已知單縫與雙縫的距離L1＝60mm，雙縫與光屏的距離L2＝700mm，單縫寬d1＝0.10mm，雙縫間距d2＝0.25mm(1)分劃板的中心刻線分別對準第1條和第4條亮條紋的中心時，手輪上的示數如圖乙所示，則對準第1條時示數x1＝__________mm，對準第4條時示數x2＝__________mm，相鄰兩條亮條紋間的距離Δx＝__________mm。(2)計算波長的公式λ＝__________；求得的波長是__________nm(保留三位有效數字)。【解析】(1)對準第1條時示數x1＝(2＋0.01×19.0)mm＝2.190mm，對準第4條時示數x2＝(7.5＋0.01×36.9)mm＝7.869mm，相鄰兩條亮條紋間的距離Δx＝eq\f(x2－x1,4－1)＝1.893mm。(2)由干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可得，波長λ＝eq\f(d2,L2)Δx＝6.76×10－7m＝676nm。答案：(1)2.1907.8691.893(2)eq\f(d2,L2)Δx67612．用波長為0.51μm的綠光經雙縫干涉裝置在屏上得到干涉條紋，測得兩明條紋間距為0.5mm，將該裝置放到水中并改用紅光做雙縫干涉試驗，測得干涉條紋中兩相鄰明條紋間距仍為0.5mm，若水的折射率為eq\f(4,3)，求此紅光的頻率。【解析】已知綠光的波長λ1＝0.51μm＝5.1×10－7m