資源簡介

專題 34 光的波動性 電磁波和相對論
考點 考情 命題方向
考點 1 光的干涉 2024 全國卷 1.光的干涉常考：光的波長與
2024 山東 干涉條紋間距的關系．
2024 廣西 光波動性實例
2024 湖南 2.光的衍射和偏振常考：光的
2023 江蘇 偏振現象的解釋，衍射的應用
2023 年北京 3.電磁波與相對論常考：電磁
2023 河北 波的發射和接收；功率的定
考點 2 光的衍射和 2022 上海 義、物理意義和計算式的推
偏振 2024 全國 導．
2023 天津
2022 北京
考點 3 電磁波與相 2021 浙江
對論 2021 天津
題型一 光的干涉現象
1．產生條件
兩列光的頻率相同，振動方向相同，且具有恒定的相位差，才能產生穩定的干涉圖樣．
2．楊氏雙縫干涉
(1)原理圖如圖所示
(2)亮、暗條紋的條件．
①單色光：形成明暗相間的條紋，中央為亮條紋．
a．光的路程差 Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出現亮條紋．
λ
b．光的路程差 Δr＝r2－r1＝(2k＋1) (k＝0,1,2…)，光屏上出現暗條紋．2
②白光：光屏上出現彩色條紋，且中央亮條紋是白色(填寫顏色)．
l
③條紋間距公式：Δx＝ λ.
d
3．薄膜干涉現象
如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．
4．薄膜干涉原理分析
(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個表面反射的兩列光波．
(2)圖樣特點：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)條紋對應的薄膜的厚度相等．單色光照射薄膜時形成明
暗相間的條紋，白光照射薄膜時形成彩色條紋．
5．薄膜干涉的應用
干涉法檢查平面的平整程度如圖所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果
被檢查平面是平整光滑的，我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢查平面不平整，
則干涉條紋發生彎曲．若被檢查平面是凹陷的，則圖像往靠近劈棱的方向偏；若被檢查平面是凸起
的，則圖像往遠離劈棱的方向偏。
[模型演練1] （2024 越秀區校級模擬）如圖所示，一束光由半圓形玻璃磚的右側面沿半徑射入，
經 AB 界面折射后分為紅光和紫光兩束光，則下列說法正確的是（　　）
A．b 光是紅光，則 a 光是紫光
B．現將入射光繞 O 點逆時針轉動，則 a 光先消失
C．分別用 a、b 光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，a 光的干涉條紋間距大于 b 光的干涉條
紋間距
D．在半圓形玻璃中，b 光的傳播時間小于 a 光的傳播時間
【解答】解：A、因為玻璃對 b 光的偏折程度大于 a 光，所以玻璃對 b 光的折射率大于對 a 光的
折射率，則知 b 光頻率高，b 光是紫光，a 光是紅光，故 A 錯誤。
1
B、b 光的折射率大，根據sinC = 可知，b 光臨界角小，現將入射光繞 O 點逆時針轉動，b 光先
發生全反射，則 b 光先消失，故 B 錯誤；

C、b 光頻率高，波長短，根據雙縫干涉條紋間距公式Δx = 可知，分別用 a、b 光在同一個雙
縫干涉實驗裝置上做實驗，a 光的干涉條紋間距大于 b 光的干涉條紋間距，故 C 正確；

D、根據v = ，可知在半圓形玻璃中，b 光速度小，路程相同，則 b 光的傳播時間長，故 D 錯誤。
故選：C。
[模型演練2] （2024 蘇州校級二模）利用光在空氣薄膜的干涉可以測量待測圓柱形金屬絲與標準圓
柱形金屬絲的直徑差（約為微米量級），實驗裝置如圖甲所示。T1 和 T2 是具有標準平面的玻璃
平晶，A0 為標準金屬絲，直徑為 D0；A 為待測金屬絲，直徑為 D；兩者中心間距為 L。實驗中
用波長為 λ 的單色光垂直照射平晶表面，觀察到的干涉條紋如圖乙所示，測得相鄰條紋的間距
為ΔL。則以下說法正確的是（　　）

A．|D﹣D0| = 2
B．A 與 A0 直徑相差越大，ΔL 越大
C．輕壓 T1 右端，若ΔL 增大則有 D＜D0
D．A 與 A0 直徑相等時可能產生圖乙中的干涉條紋
【解答】解：A、設兩標準平面的玻璃平晶之間的夾角為 θ，由題圖可得：
| 0|
tanθ =

由空氣薄膜干涉的條件可知
2ΔLtanθ＝λ

又ΔL = 2

聯立解得：|D ― 0| = 2 ，故 A 正確；
B、由上述分析可知，A0 與 A 直徑相差越大，θ 越大，ΔL 越小，B 錯誤；
C、輕壓 T1 右端，若ΔL 增大，則 θ 減小，說明 D＞D0，故 C 錯誤；
D、當 A 與 A0 直徑相等時，tanθ＝0，空氣薄膜的厚度處處相等，不能形成圖乙中的干涉條紋，
故 D 錯誤。
故選：A。
[模型演練3] （2024 五華區校級模擬）如圖所示，一束由兩種色光混合的復色光沿與上表面成 α 角
的 PO 方向射向一上下表面平行的厚玻璃磚的上表面，經鍍銀的玻璃磚下表面反射后從上表面
射出，得到三束光線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。玻璃磚的上下表面較寬，則下列說法正確的是（　　）
A．光束Ⅰ為單色光
B．光束Ⅲ在玻璃中的傳播速度比光束Ⅱ的大
C．改變 α 角，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可能不平行
D．通過相同的雙縫干涉裝置，光束Ⅱ產生的干涉條紋寬度大于光束Ⅲ產生的寬度
【解答】解：A．所有色光都能反射，反射角相同，則由圖可知光束 I 是復色光，故 A 錯誤；
B．根據題意做出光路圖

可知光線Ⅱ的偏折較大，光線Ⅱ的折射率較大，根據v =
可知光束Ⅲ在玻璃中的傳播速度比光束Ⅱ的大，故 B 正確；
C．光束 I 發生反射，光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同導致偏折分離，因為厚玻璃平面鏡的上下表
面是平行的，根據光的可逆性以及對稱性，可知光束 I、Ⅱ、Ⅲ仍然平行射出，且光束Ⅱ、Ⅲ是
單色光，故 C 錯誤；

D．光線Ⅱ的折射率較大，光線Ⅱ的頻率較大，根據λ =

可知光線Ⅱ的波長較小，根據雙縫干涉條紋間距公式Δx =
通過相同的雙縫干涉裝置，光束Ⅱ產生的干涉條紋寬度小于光束Ⅲ產生的寬度，故 D 錯誤。
故選：B。
[模型演練4] （2024 濟寧三模）在圖示的雙縫干涉實驗中，光源 S 到縫 S1、S2 距離相等，P0 為 S1、
S2 連線中垂線與光屏的交點。用波長為 400nm 的光實驗時，光屏中央 P0 處呈現中央亮條紋（記
為第 0 條亮條紋），P 處呈現第 3 條亮條紋。當改用波長為 600nm 的光實驗時，P 處將呈現（　　）
A．第 2 條亮條紋 B．第 3 條亮條紋
C．第 2 條暗條紋 D．第 3 條暗條紋

【解答】解：雙縫干涉實驗中，出現亮條紋的條件為 x＝k （k＝0.1.2.3…）
3
用波長為 400nm 的光實驗時 P 處呈現第 3 條亮條紋，則x = 1

當波長為 600nm 的光實驗時，x = k' 2，解得 k′＝2
P 點為波長的整數倍，故為亮條紋，且為第 2 條亮條紋，故 A 正確，BCD 錯誤
故選：A。
[模型演練5] （2024 泰安三模）如圖甲所示，將兩塊平板玻璃 M、N 放在水平桌面上，并在兩塊玻
璃之間右側邊緣墊上兩個紙條，用平行單色光豎直向下照射玻璃板，就會在玻璃板上方看到如
圖乙所示的明暗相間的條紋。下列說法正確的是（　　）
A．圖乙中的條紋是 M 的上表面、N 的下表面兩列反射光發生干涉的結果
B．在任意一條明條紋的下方，空氣薄膜的厚度都是均勻變化的
C．如果撤掉一個紙條，則條紋間距增大
D．若改用頻率更高的單色光進行實驗，則條紋間距會更大
【解答】解：A、乙圖中的條紋是單色光分別在 M 的下表面和 N 的上表面的反射光發生干涉而形
成的，故 A 錯誤；
B、在任意一條明條紋的下方，反射光的光程差相等，所以空氣薄膜的厚度都是相等的，故 B 錯
誤；
C、若抽去一張紙片，同一位置沿著斜面的方向，光程差的變化變緩，條紋間距將變寬，故 C 正
確；

D、根據 tanθ = 2 可知，改用頻率更高的光，波長變短，條紋間距變窄，故 D 錯誤；
故選：C。
題型二 光的衍射和偏振現象
1．衍射與干涉的比較
兩種現象
單縫衍射 雙縫干涉
比較項目
條紋寬度 條紋寬度不等，中央最寬 條紋寬度相等
條紋間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距
不同點
條紋清晰，亮度基本相
亮度情況 中央條紋最亮，兩邊變暗
等
干涉、衍射都是波特有的現象，屬于波的疊加；干
相同點
涉、衍射都有明暗相間的條紋
注意　①白光發生光的干涉、衍射和光的色散都可出現彩色條紋，但光學本質不同．
②區分干涉和衍射，關鍵是理解其本質，實際應用中可從條紋寬度、條紋間距、亮度等方面加以區
分．
2．干涉與衍射的本質
光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結果，從本質上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具
有相似的原理．在衍射現象中，可以認為從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，它們在屏上疊加
形成單縫衍射條紋．
3．偏振：光波只沿某一特定的方向的振動．
4．自然光：太陽、電燈等普通光源發出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而
且沿著各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫做自然光．
5．偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光．光的偏振證明光是橫波．自
然光通過偏振片后，就得到了偏振光．
6．偏振光的理論意義及應用
(1)理論意義：光的干涉和衍射現象充分說明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波．光的偏振
現象說明了光波是橫波．
(2)應用：照相機鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等．
[模型演練6] （2024 香坊區校級四模）如圖，兩種顏色的光從真空中沿同一光路由圓心 O 點斜射
入橫截面為半圓形的玻璃柱體，其透射光線分別為 a 和 b。已知入射角 α＝45°，a 光束與玻璃
磚左側平面的夾角 β＝60°，下列說法正確的是（　　）
A．若 a 光束為藍光，b 光束可能是紅光
B．a 光在該玻璃柱體中傳播的速度比 b 光大
C 6．玻璃對 a 光的折射率為
2
D．用 a 光和 b 光分別照射同一狹縫，觀察衍射現象，a 光的中央亮條紋更窄
【解答】解：A、由圖可知，a 光的偏折較小，則從 a 點射出的光的折射率較小，從 b 點射出的光
的折射率較大，藍光折射率大于紅光，a 光束是藍光，b 光束不可能是紅色光，故 A 錯誤；

B、a 點射出的光的折射率較小，根據 v = 可知，a 光在該玻璃柱體中傳播的速度比 b 光大，故 B
正確；
45°
C、由折射定律可知，玻璃對 a 光的折射率為 n = (90° ) = 30° = 2，故 C 錯誤；
D、因 a 光的折射率小于 b 光的折射率，故 a 光的頻率小于 b 光的頻率，則 a 光的波長大于 b 光
的波長，用 a 光和 b 光分別照射同一狹縫，觀察衍射現象，a 光可能發生更明顯的衍射現象，則 a
光的中央亮條紋會更寬，故 D 錯誤。
故選：B。
[模型演練7] （2024 安徽模擬）DUV 光刻機是一種使用深紫外（DEEPULTRAVIOLET，DUV）光
源進行曝光的設備。深紫外線具有較短的波長和較高的能量。它通常指的是波長在 200 納米到
300 納米之間的紫外線。浸沒式光刻能降低制程，在鏡頭與晶圓曝光區域之間，充滿對深紫外
光折射率為 1.44 的液體，從而實現在液體中波長變短，實現較短的制程。則與沒加入液體相比，
下列說法正確的是（　　）
A．深紫外線進入液體后傳播速度變大
B．傳播相等的距離，深紫外線在液體中所需的時間不變
C．深紫外線光子的能量進入液體不變
D．深紫外線在液體中更容易發生衍射，能提高分辨率
【解答】解：A.光進入介質后，傳播速度變小，故 A 錯誤；
B.光進入介質后，傳播速度變小，傳播相等的距離，深紫外線在液體中所需的時間變長，故 B 錯
誤；
C.光從一種介質進入另一種介質，頻率不變，光子的能量不變，故 C 正確；
D.光進入介質后，傳播速度變小，波長變短，更難發生衍射，故 D 錯誤。
故選：C。
[模型演練8] （2024 吉林模擬）夏季常出現如圖甲所示的日暈現象，日暈是太陽光通過卷層云時，
受到冰晶的折射或反射形成的。圖乙為一束太陽光射到六角形冰晶上時的光路圖，a、b 為其折
射出的光線中的兩種單色光，比較 a、b 兩種單色光，下列說法正確的是（　　）
A．在冰晶中，b 光的波速比 a 光大
B．通過同一儀器發生雙縫干涉，a 光的相鄰明條紋間距較大
C．b 光比 a 光更容易發生明顯衍射現象
D．a、b 兩種光分別從水射入空氣發生全反射時，a 光的臨界角比 b 光的小
【解答】解：A．由圖可知 a 光的偏折程度小于 b 光的偏折程度，所以 na＜nb
a 光的折射率小于 b 光的折射率，則 a 光的頻率小于 b 光的頻率 fa＜fb

根據：v =
可知 va＞vb，故 A 錯誤；

B．根據λ =
得：λa＞λb

根據雙縫干涉條紋間距表達式Δx =
可知 a 光的相鄰明條紋間距較大，故 B 正確；
C．當縫隙和波長差不多或縫隙比波長小的多時能發生明顯得衍射現象，所以 a 光比 b 光更容易
發生明顯衍射現象，故 C 錯誤；
1
D．根據sinC =
可知 Ca＞Cb，故 D 錯誤。
故選：B。
[模型演練9] （2024 開福區校級模擬）如圖所示，半徑為 R 的特殊圓柱形透光材料圓柱體部分高度

為2，頂部恰好是一半球體，底部中心有一光源 S 向頂部發射一束由 a、b 兩種不同頻率的光組
成的復色光，當光線與豎直方向夾角 θ 變大時，出射點 P 的高度也隨之降低，只考慮第一次折
1 2
射，發現當 P 點高度 h 降低為 時只剩下 a 光從頂部射出，（光速為 c）下列判斷正確的是
2
（　　）
A．在此透光材料中 a 光的傳播速度小于 b 光的傳播速度
B．此透光材料對 b 光的折射率為 10 + 4 2
C．a P 5 2 2光從 點射出時，a 光經過 SP 路程所需的時間為
2
D．同一裝置用 a、b 光做單縫衍射實驗，b 光的衍射現象更加明顯
【解答】解：A、半球體底部中心有一光源 S 向頂部發射一束由 a、b 兩種不同頻率的光組成的復
色光，
當光線與豎直方向夾角 θ 變大時，出射點 P 的高度也隨之降低，
只剩下 a 光從頂部射出時，b 光發生全反射，而 a 光沒發生全反射，可知 b 光臨界角比 a 光小，
1
根據sinC =

可知 b 光的折射率比 a 光的大，根據v =
可知在此透光材料中 b 光的傳播速度小于 a 光的傳播速度，故 A 錯誤；
B、只剩下 a 光從頂部射出時，如圖所示，
1 2
由題意可知PB =
2
= 2可得PA
2
則∠POA＝45°
PS = ( 1 2 )2 + ( 2 )2 = 5 2 2 2 2 2

在△OPS 中，由正弦定理得 ∠135° = ∠
1
b 光發生全反射有sinC = sin∠OPS =
此透光材料對 b 光的折射率為n = 10 + 4 2
故 B 正確；
5 2 2
C、a 光從 P 點射出時，a 光經過 SP 5 2 2路程所需的時間為t = =
2
=

2


故 C 錯誤；
D、b 光的折射率比 a 光的大，b 光的頻率比 a 光的大，則 b 光的波長比 a 光的小，波長越長，越
容易發生明顯的衍射現象，則同一裝置用 a、b 光做單縫衍射實驗，a 光的衍射現象更加明顯，故
D 錯誤。
故選：B。
[模型演練10] （2024 蜀山區校級三模）通過對光現象的深入分析可以了解光的本質規律，以下是一
些光現象的示意圖，圖甲是劈尖干涉的裝置及形成的條紋示意圖，圖乙是雙縫干涉示意圖，圖
丙是一束復色光進入水珠后傳播光路示意圖，圖丁是自然光通過偏振片 P、Q 的實驗結果。下
列說法中正確的是（　　）
A．圖甲中，將兩平板玻璃中間的紙片拿掉一張后，條紋間距變小
B．圖乙中，若只減小雙縫間距離，兩相鄰亮條紋間距離將減小
C．圖丙中，a 光在水珠中傳播速度一定大于 b 光在水珠中傳播速度
D．圖丁中，從圖示位置轉動偏振片 P，光屏上亮度將逐漸變暗
【解答】解：A、抽去一張紙片后，空氣薄膜的劈尖角（上、下表面所夾的角）變小，相同的厚
度差對應的水平距離變大，故相鄰條紋間距變大，故 A 錯誤；

B、根據雙縫干涉條紋間距公式Δx = ，圖乙中，若只增大屏到擋板間距離，兩相鄰亮條紋間
距離將增大，故 B 錯誤；

C、圖丙中，b 光的偏折程度較大，則 b 光的折射率較大，根據v = ，可知 a 光在水珠中傳播速
度一定大于 b 光在水珠中傳播速度，故 C 正確；
D、光是橫波，圖丁中，從圖示位置轉動偏振片 P，光屏上亮度逐漸變亮，故 D 錯誤。
故選：C。
題型三 電磁波與相對論
1．麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場．
2．電磁場： 變化的電場和變化的磁場總是相互聯系成為一個完整的整體，這就是電磁場．
3．電磁波：電磁場(電磁能量)由近及遠地向周圍傳播形成電磁波．
(1)電磁波是橫波，在空間傳播不需要介質．
(2)v＝λf 對電磁波同樣適用．
(3)電磁波能產生反射、折射、干涉和衍射等現象．
4．發射電磁波的條件：
(1)要有足夠高的振蕩頻率；
(2)電路必須開放，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間．
5．調制：有調幅和調頻兩種方法．
6．電磁波的傳播：
(1)三種傳播方式：天波、地波、空間波．
(2)電磁波的波速：真空中電磁波的波速與光速相同，c＝3×108 m/s.
7．電磁波的接收：
(1)當接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率相等時，激起的振蕩電流最強，這就是電諧振
現象．
(2)使接收電路產生電諧振的過程叫做調諧，能夠調諧的接收電路叫做調諧電路．
(3)從經過調制的高頻振蕩中“檢”出調制信號的過程叫做檢波，檢波是調制的逆過程，也叫做解調．
8．兩個基本假設
(1)相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規律都是相同的．
(2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速與光源、觀測者間的相對
運動沒有關系．
9．相對論的質速關系
(1)物體的質量隨物體速度的增加而增大，物體以速度 v 運動時的質量 m 與靜止時的質量 m0 之間有
m0
如下關系：m＝ .
(v1－ )2c
(2)物體運動時的質量 m 總要大于靜止時的質量 m0.
10．相對論的質能關系
用 m 表示物體的質量，E 表示它具有的能量，則愛因斯坦質能方程為：E＝mc2.
[模型演練11] （2024 泰州模擬）微波爐是利用微波（高頻電磁波）進行工作的。微波能穿透玻璃、
陶瓷等容器，遇到金屬爐壁會反射，遇到水和食物等會被吸收，并使食物內水分子劇烈振動而
達到加熱目的。某次利用微波爐加熱食物時出現了受熱不均的情況，造成該現象的主要原因是
（　　）
A．電磁波在食物內部發生了干涉
B．電磁波在食物內部發生了折射
C．電磁波在食物表面發生了反射
D．電磁波經過食物時發生了衍射
【解答】解：干涉現象是指兩列或幾列光波在空間相遇時相互疊加，在某些區域始終加強，在另
一些區域則始終削弱，形成穩定的強弱分布的現象。造成微波爐加熱食物時出現受熱不均的情況
的主要原因是電磁波的干涉現象，在加強區和減弱區受熱不均勻。故 A 正確，BCD 錯誤。
故選：A。
[模型演練12] （2024 海淀區校級三模）在經典核式結構模型中，氫原子的電子圍繞原子核做圓周運
動。經典的電磁理論表明電子做加速運動會發射電磁波，同時電子的軌道半徑逐漸減小（假設
電子的每一圈運動軌道可近似視為圓周），電磁波的發射功率可表示為（拉莫爾公式）：P =
2 2 2
3 3 ，其中 a 為電子的加速度，c 為真空光速，k 為靜電力常數，e 為電子電荷量。根據經典
電磁理論，在電子落到原子核上之前，下列說法正確是（　　）
A．電磁波發射功率越來越小
B．電子的動能變化量大于電勢能的變化量
C．電子發射的電磁波的波長越來越短
D．電子的物質波的波長越來越長
【解答】解：AC.電子的軌道半徑逐漸減小，由庫侖定律可知，電子受到的庫侖力增加，由牛頓
第二定律知，電子的加速度逐漸增大，根據拉莫爾公式可知，電磁波發射功率逐漸增大，發射的
電磁波的頻率也逐漸增大，根據 c＝λf 可知，波長越來越短，故 A 錯誤，C 正確。
B.電子的軌道半徑逐漸減小，電場力做正功，電勢能減小，動能增大，電子還要向外輻射能量，
根據能量守恒定律可知，電子的動能變化量小于電勢能的變化量，故 B 錯誤；
D.電子的軌道半徑逐漸減小，電子的速度越來越大，動量也越來越大，根據德布羅意波長公式

λ = 可知，電子的物質波的波長越來越短，故 D 錯誤。
故選：C。
[模型演練13] （2024 湖南模擬）我國 2016 年在貴州落成啟用的世界最大的 500m 口徑球面射電望
遠鏡（FAST）如圖所示，它被譽為“中國天眼”，它可以接收來自宇宙深處的電磁波。關于電
磁波，下列說法正確的是（　　）
A．電磁波可以在真空中傳播
B．麥克斯韋通過實驗捕捉到電磁波
C．頻率越高的電磁波，波長越長
D．電磁波不能傳遞信息和能量
【解答】解：A．電磁波傳播不需要介質，故可以在真空中傳播，故 A 正確；
B．赫茲是最早用實驗證實電磁波存在、證明麥克斯韋電磁場理論的科學家，故 B 錯誤；
C．由 c＝λf 知，頻率越高的電磁波，波長越短，故 C 錯誤；
D．電磁波可以傳遞信息和能量，比如手機收到的信號就是電磁波傳播，故 D 錯誤。
故選：A。
[模型演練14] （2024 通州區一模）深紫外線和極紫外線是生產芯片時常用在硅晶片上雕刻的光，深
紫外線的波長為 193nm，極紫外線的波長為 13.5nm。下列說法正確的是（　　）
A．極紫外線的頻率小于深紫外線的頻率
B．極紫外線比深紫外線更容易發生衍射
C．極紫外線的光子能量大于深紫外線的光子能量
D．在真空中極紫外線的傳播速度小于深紫外線的傳播速度
【解答】解：A、極紫外線的波長小于深紫外線的波長，根據波長與頻率的關系可知，極紫外線
的頻率大于深紫外線的頻率，故 A 錯誤；
B、波長越大，越容易發生明顯衍射，因此極紫外線比深紫外線更不容易發生明顯衍射，故 B 錯
誤；
C、根據 E＝hν可知，頻率越大，光子的能量越大，極紫外線的頻率大于深紫外線的頻率，所以
深紫外線光子的能量小于極紫外線光子的能量，故 C 正確；
D、真空中光傳播的速度相等，故 D 錯誤。
故選：C。
[模型演練15] （2024 和平區模擬）“中國天眼”位于貴州的大山深處，它通過接收來自宇宙深處的
電磁波，探索宇宙。關于電磁波下列說法正確的是（　　）
A．機場安檢是利用 γ 射線穿透本領強的特點來探測行李箱中的物品
B．機械波在介質中的波速與頻率無關，電磁波在介質中的波速與頻率有關
C．麥克斯韋電磁理論告訴我們，變化的電場一定產生變化的磁場
D．所有物體都發射紅外線，因此可利用紅外線設計防偽措施
【解答】解：A.機場安檢是利用 X 射線的穿透本領強的特點來探測行李箱中的物品，故 A 錯誤；
B.機械波的波速只與介質有關，機械波在介質中的波速與頻率無關，電磁波在介質中的波速與頻
率有關，故 B 正確；
C.根據麥克斯韋電磁理論可知，變化的電場能產生磁場，均勻變化的電場產生恒定的磁場，故 C
錯誤；
D.所有物體都發射紅外線，紅外線具有熱效應，但紅外線沒有防偽功能，紫外線有熒光效應，具
有防偽功能，故 D 錯誤。
故選：B。專題 34 光的波動性 電磁波和相對論
考點 考情 命題方向
考點 1 光的干涉 2024 全國卷 1.光的干涉常考：光的波長與
2024 山東 干涉條紋間距的關系．
2024 廣西 光波動性實例
2024 湖南 2.光的衍射和偏振常考：光的
2023 江蘇 偏振現象的解釋，衍射的應用
2023 年北京 3.電磁波與相對論常考：電磁
2023 河北 波的發射和接收；功率的定
考點 2 光的衍射和 2022 上海 義、物理意義和計算式的推
偏振 2024 全國 導．
2023 天津
2022 北京
考點 3 電磁波與相 2021 浙江
對論 2021 天津
題型一 光的干涉現象
1．產生條件
兩列光的頻率相同，振動方向相同，且具有恒定的相位差，才能產生穩定的干涉圖樣．
2．楊氏雙縫干涉
(1)原理圖如圖所示
(2)亮、暗條紋的條件．
①單色光：形成明暗相間的條紋，中央為亮條紋．
a．光的路程差 Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出現亮條紋．
λ
b．光的路程差 Δr＝r2－r1＝(2k＋1) (k＝0,1,2…)，光屏上出現暗條紋．2
②白光：光屏上出現彩色條紋，且中央亮條紋是白色(填寫顏色)．
l
③條紋間距公式：Δx＝ λ.
d
3．薄膜干涉現象
如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．
4．薄膜干涉原理分析
(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個表面反射的兩列光波．
(2)圖樣特點：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)條紋對應的薄膜的厚度相等．單色光照射薄膜時形成明
暗相間的條紋，白光照射薄膜時形成彩色條紋．
5．薄膜干涉的應用
干涉法檢查平面的平整程度如圖所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果
被檢查平面是平整光滑的，我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢查平面不平整，
則干涉條紋發生彎曲．若被檢查平面是凹陷的，則圖像往靠近劈棱的方向偏；若被檢查平面是凸起
的，則圖像往遠離劈棱的方向偏。
[模型演練1] （2024 越秀區校級模擬）如圖所示，一束光由半圓形玻璃磚的右側面沿半徑射入，
經 AB 界面折射后分為紅光和紫光兩束光，則下列說法正確的是（　　）
A．b 光是紅光，則 a 光是紫光
B．現將入射光繞 O 點逆時針轉動，則 a 光先消失
C．分別用 a、b 光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，a 光的干涉條紋間距大于 b 光的干涉條
紋間距
D．在半圓形玻璃中，b 光的傳播時間小于 a 光的傳播時間
[模型演練2] （2024 蘇州校級二模）利用光在空氣薄膜的干涉可以測量待測圓柱形金屬絲與標準圓
柱形金屬絲的直徑差（約為微米量級），實驗裝置如圖甲所示。T1 和 T2 是具有標準平面的玻璃
平晶，A0 為標準金屬絲，直徑為 D0；A 為待測金屬絲，直徑為 D；兩者中心間距為 L。實驗中
用波長為 λ 的單色光垂直照射平晶表面，觀察到的干涉條紋如圖乙所示，測得相鄰條紋的間距
為ΔL。則以下說法正確的是（　　）

A．|D﹣D0| = 2
B．A 與 A0 直徑相差越大，ΔL 越大
C．輕壓 T1 右端，若ΔL 增大則有 D＜D0
D．A 與 A0 直徑相等時可能產生圖乙中的干涉條紋
[模型演練3] （2024 五華區校級模擬）如圖所示，一束由兩種色光混合的復色光沿與上表面成 α 角
的 PO 方向射向一上下表面平行的厚玻璃磚的上表面，經鍍銀的玻璃磚下表面反射后從上表面
射出，得到三束光線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。玻璃磚的上下表面較寬，則下列說法正確的是（　　）
A．光束Ⅰ為單色光
B．光束Ⅲ在玻璃中的傳播速度比光束Ⅱ的大
C．改變 α 角，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可能不平行
D．通過相同的雙縫干涉裝置，光束Ⅱ產生的干涉條紋寬度大于光束Ⅲ產生的寬度
[模型演練4] （2024 濟寧三模）在圖示的雙縫干涉實驗中，光源 S 到縫 S1、S2 距離相等，P0 為 S1、
S2 連線中垂線與光屏的交點。用波長為 400nm 的光實驗時，光屏中央 P0 處呈現中央亮條紋（記
為第 0 條亮條紋），P 處呈現第 3 條亮條紋。當改用波長為 600nm 的光實驗時，P 處將呈現（　　）
A．第 2 條亮條紋 B．第 3 條亮條紋
C．第 2 條暗條紋 D．第 3 條暗條紋
[模型演練5] （2024 泰安三模）如圖甲所示，將兩塊平板玻璃 M、N 放在水平桌面上，并在兩塊玻
璃之間右側邊緣墊上兩個紙條，用平行單色光豎直向下照射玻璃板，就會在玻璃板上方看到如
圖乙所示的明暗相間的條紋。下列說法正確的是（　　）
A．圖乙中的條紋是 M 的上表面、N 的下表面兩列反射光發生干涉的結果
B．在任意一條明條紋的下方，空氣薄膜的厚度都是均勻變化的
C．如果撤掉一個紙條，則條紋間距增大
D．若改用頻率更高的單色光進行實驗，則條紋間距會更大
題型二 光的衍射和偏振現象
1．衍射與干涉的比較
兩種現象
單縫衍射 雙縫干涉
比較項目
條紋寬度 條紋寬度不等，中央最寬 條紋寬度相等
條紋間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距
不同點
條紋清晰，亮度基本相
亮度情況 中央條紋最亮，兩邊變暗
等
干涉、衍射都是波特有的現象，屬于波的疊加；干
相同點
涉、衍射都有明暗相間的條紋
注意　①白光發生光的干涉、衍射和光的色散都可出現彩色條紋，但光學本質不同．
②區分干涉和衍射，關鍵是理解其本質，實際應用中可從條紋寬度、條紋間距、亮度等方面加以區
分．
2．干涉與衍射的本質
光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結果，從本質上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具
有相似的原理．在衍射現象中，可以認為從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，它們在屏上疊加
形成單縫衍射條紋．
3．偏振：光波只沿某一特定的方向的振動．
4．自然光：太陽、電燈等普通光源發出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而
且沿著各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫做自然光．
5．偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光．光的偏振證明光是橫波．自
然光通過偏振片后，就得到了偏振光．
6．偏振光的理論意義及應用
(1)理論意義：光的干涉和衍射現象充分說明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波．光的偏振
現象說明了光波是橫波．
(2)應用：照相機鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等．
[模型演練6] （2024 香坊區校級四模）如圖，兩種顏色的光從真空中沿同一光路由圓心 O 點斜射
入橫截面為半圓形的玻璃柱體，其透射光線分別為 a 和 b。已知入射角 α＝45°，a 光束與玻璃
磚左側平面的夾角 β＝60°，下列說法正確的是（　　）
A．若 a 光束為藍光，b 光束可能是紅光
B．a 光在該玻璃柱體中傳播的速度比 b 光大
C 6．玻璃對 a 光的折射率為
2
D．用 a 光和 b 光分別照射同一狹縫，觀察衍射現象，a 光的中央亮條紋更窄
[模型演練7] （2024 安徽模擬）DUV 光刻機是一種使用深紫外（DEEPULTRAVIOLET，DUV）光
源進行曝光的設備。深紫外線具有較短的波長和較高的能量。它通常指的是波長在 200 納米到
300 納米之間的紫外線。浸沒式光刻能降低制程，在鏡頭與晶圓曝光區域之間，充滿對深紫外
光折射率為 1.44 的液體，從而實現在液體中波長變短，實現較短的制程。則與沒加入液體相比，
下列說法正確的是（　　）
A．深紫外線進入液體后傳播速度變大
B．傳播相等的距離，深紫外線在液體中所需的時間不變
C．深紫外線光子的能量進入液體不變
D．深紫外線在液體中更容易發生衍射，能提高分辨率
[模型演練8] （2024 吉林模擬）夏季常出現如圖甲所示的日暈現象，日暈是太陽光通過卷層云時，
受到冰晶的折射或反射形成的。圖乙為一束太陽光射到六角形冰晶上時的光路圖，a、b 為其折
射出的光線中的兩種單色光，比較 a、b 兩種單色光，下列說法正確的是（　　）
A．在冰晶中，b 光的波速比 a 光大
B．通過同一儀器發生雙縫干涉，a 光的相鄰明條紋間距較大
C．b 光比 a 光更容易發生明顯衍射現象
D．a、b 兩種光分別從水射入空氣發生全反射時，a 光的臨界角比 b 光的小
[模型演練9] （2024 開福區校級模擬）如圖所示，半徑為 R 的特殊圓柱形透光材料圓柱體部分高度

為2，頂部恰好是一半球體，底部中心有一光源 S 向頂部發射一束由 a、b 兩種不同頻率的光組
成的復色光，當光線與豎直方向夾角 θ 變大時，出射點 P 的高度也隨之降低，只考慮第一次折
1 2
射，發現當 P 點高度 h 降低為 時只剩下 a 光從頂部射出，（光速為 c）下列判斷正確的是
2
（　　）
A．在此透光材料中 a 光的傳播速度小于 b 光的傳播速度
B．此透光材料對 b 光的折射率為 10 + 4 2
C．a P 5 2 2光從 點射出時，a 光經過 SP 路程所需的時間為
2
D．同一裝置用 a、b 光做單縫衍射實驗，b 光的衍射現象更加明顯
[模型演練10] （2024 蜀山區校級三模）通過對光現象的深入分析可以了解光的本質規律，以下是一
些光現象的示意圖，圖甲是劈尖干涉的裝置及形成的條紋示意圖，圖乙是雙縫干涉示意圖，圖
丙是一束復色光進入水珠后傳播光路示意圖，圖丁是自然光通過偏振片 P、Q 的實驗結果。下
列說法中正確的是（　　）
A．圖甲中，將兩平板玻璃中間的紙片拿掉一張后，條紋間距變小
B．圖乙中，若只減小雙縫間距離，兩相鄰亮條紋間距離將減小
C．圖丙中，a 光在水珠中傳播速度一定大于 b 光在水珠中傳播速度
D．圖丁中，從圖示位置轉動偏振片 P，光屏上亮度將逐漸變暗
題型三 電磁波與相對論
1．麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場．
2．電磁場： 變化的電場和變化的磁場總是相互聯系成為一個完整的整體，這就是電磁場．
3．電磁波：電磁場(電磁能量)由近及遠地向周圍傳播形成電磁波．
(1)電磁波是橫波，在空間傳播不需要介質．
(2)v＝λf 對電磁波同樣適用．
(3)電磁波能產生反射、折射、干涉和衍射等現象．
4．發射電磁波的條件：
(1)要有足夠高的振蕩頻率；
(2)電路必須開放，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間．
5．調制：有調幅和調頻兩種方法．
6．電磁波的傳播：
(1)三種傳播方式：天波、地波、空間波．
(2)電磁波的波速：真空中電磁波的波速與光速相同，c＝3×108 m/s.
7．電磁波的接收：
(1)當接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率相等時，激起的振蕩電流最強，這就是電諧振
現象．
(2)使接收電路產生電諧振的過程叫做調諧，能夠調諧的接收電路叫做調諧電路．
(3)從經過調制的高頻振蕩中“檢”出調制信號的過程叫做檢波，檢波是調制的逆過程，也叫做解調．
8．兩個基本假設
(1)相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規律都是相同的．
(2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速與光源、觀測者間的相對
運動沒有關系．
9．相對論的質速關系
(1)物體的質量隨物體速度的增加而增大，物體以速度 v 運動時的質量 m 與靜止時的質量 m0 之間有
m0
如下關系：m＝ .
(v1－ 2c )
(2)物體運動時的質量 m 總要大于靜止時的質量 m0.
10．相對論的質能關系
用 m 表示物體的質量，E 表示它具有的能量，則愛因斯坦質能方程為：E＝mc2.
[模型演練11] （2024 泰州模擬）微波爐是利用微波（高頻電磁波）進行工作的。微波能穿透玻璃、
陶瓷等容器，遇到金屬爐壁會反射，遇到水和食物等會被吸收，并使食物內水分子劇烈振動而
達到加熱目的。某次利用微波爐加熱食物時出現了受熱不均的情況，造成該現象的主要原因是
（　　）
A．電磁波在食物內部發生了干涉
B．電磁波在食物內部發生了折射
C．電磁波在食物表面發生了反射
D．電磁波經過食物時發生了衍射
[模型演練12] （2024 海淀區校級三模）在經典核式結構模型中，氫原子的電子圍繞原子核做圓周運
動。經典的電磁理論表明電子做加速運動會發射電磁波，同時電子的軌道半徑逐漸減小（假設
電子的每一圈運動軌道可近似視為圓周），電磁波的發射功率可表示為（拉莫爾公式）：P =
2 2 2
3 3 ，其中 a 為電子的加速度，c 為真空光速，k 為靜電力常數，e 為電子電荷量。根據經典
電磁理論，在電子落到原子核上之前，下列說法正確是（　　）
A．電磁波發射功率越來越小
B．電子的動能變化量大于電勢能的變化量
C．電子發射的電磁波的波長越來越短
D．電子的物質波的波長越來越長
[模型演練13] （2024 湖南模擬）我國 2016 年在貴州落成啟用的世界最大的 500m 口徑球面射電望
遠鏡（FAST）如圖所示，它被譽為“中國天眼”，它可以接收來自宇宙深處的電磁波。關于電
磁波，下列說法正確的是（　　）
A．電磁波可以在真空中傳播
B．麥克斯韋通過實驗捕捉到電磁波
C．頻率越高的電磁波，波長越長
D．電磁波不能傳遞信息和能量
[模型演練14] （2024 通州區一模）深紫外線和極紫外線是生產芯片時常用在硅晶片上雕刻的光，深
紫外線的波長為 193nm，極紫外線的波長為 13.5nm。下列說法正確的是（　　）
A．極紫外線的頻率小于深紫外線的頻率
B．極紫外線比深紫外線更容易發生衍射
C．極紫外線的光子能量大于深紫外線的光子能量
D．在真空中極紫外線的傳播速度小于深紫外線的傳播速度
[模型演練15] （2024 和平區模擬）“中國天眼”位于貴州的大山深處，它通過接收來自宇宙深處的
電磁波，探索宇宙。關于電磁波下列說法正確的是（　　）
A．機場安檢是利用 γ 射線穿透本領強的特點來探測行李箱中的物品
B．機械波在介質中的波速與頻率無關，電磁波在介質中的波速與頻率有關
C．麥克斯韋電磁理論告訴我們，變化的電場一定產生變化的磁場
D．所有物體都發射紅外線，因此可利用紅外線設計防偽措施

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