3 波长、频率和波速 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.理解波长、频率和波速的物理意义及其关系.2.理解波的周期、频率与质点振动 周期和频率的关系. 科学思维：1.能从波的图象中求出波长.2.会进行波长、频率和波速之间的计算.3.会处理由波 的双向性和周期性引起的多解问题. 一、波长、周期和频率 1.波长λ (1)定义：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离. (2)特征 ①在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长. ②在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长. 2.周期T、频率f (1)周期(频率)：在波动中，各个质点的振动周期 ( 或频率 ) 叫波的周期(或频率). (2)周期T 和频率f 的关系：互为倒数，即f＝. (3)波长与周期的关系：经过一个周期 T ，振动在介质中传播的距离等于一个波长. 二、波速 1.定义：机械波在介质中的传播速度 速是不同(填“相同”或“不同”) 的. 3.波长、周期、频率和波速的关系：v＝＝λf. 1.判断下列说法的正误. (1)在波的传播方向上位移始终相同的两质点间的距离等于波长.( × ) (2)在波的传播方向上振动速度始终相同的相邻两质点间的距离等于波长.( √ ) (3)波的频率由介质决定.( × ) (4)根据v＝可知，机械波的波长越长，波速越大.( × ) 2.一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1

4 实验：用双缝干涉测量光的波长 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.掌握双缝干涉条纹间距的计算公式及推导过程.2.掌握用双缝干涉测波长的原理、 操作、器材及注意事项. 科学思维：会利用双缝干涉实验测量单色光的波长，加深对双缝干涉的理解. 科学探究：1.根据用双缝干涉实验测波长的原理，会选用实验器材、规范实验操作.2.能进行 分组、自主、合作探究，并对信息进行数据处理. 一、实验原理 两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l.则相邻两个亮条纹或 暗条纹的中心间距：Δx＝λ. 若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离l 和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长. 二、实验器材 双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头.另外， 还有学生电源、导线、刻度尺等. 三、实验步骤 1.将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图2 时手轮上的读数a2，将 该条纹记为第n 条亮纹，则相邻两亮条纹间距Δx＝. 3.用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d 是已知的). 4.重复测量、计算，求出波长的平均值. 五、误差分析 1.光波的波长很小，Δx、l 的测量对波长λ 的影响很大. 2.在测量l 时，一般用毫米刻度尺；而测Δx 时，用千分尺且采用“累积法”. 3.多次测量求平均值. 六、注意事项 1.双缝干涉仪是比较

二、决定条纹间距的条件 1.干涉条件：两波源的频率、振动方向都相同，相位差恒定. 2.出现明暗条纹的判断 (1)亮条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶(填“奇”或“偶”)数倍时， 出现亮条纹. (2)暗条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇(填“奇”或“偶”)数倍时， 出现暗条纹. 1.判断下列说法的正误. (1)用白光做双缝干涉实验时屏幕各处均是彩色条纹.( × ) ( .( × ) (3)用两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到屏上的路程差是光波长的 整数倍时出现亮条纹.( √ ) (4)用两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到屏上的路程差是光波长的 奇数倍时出现暗条纹.( × ) 2.如图1 所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7 m，屏上P 点距双缝S1和 S2的路程差为7.95×10－7 m.则在 纹，中央条纹变成红色. 例2 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中 的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知 红光与绿光的频率、波长均不相等，这时( ) A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在 C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮

电 磁波.2.了解不同波长电磁波的特性及其主要用途． 一、电磁波谱 1．电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序排列成谱，叫作电磁波谱． 2．按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线． 不同的电磁波由于具有不同的波长 ( 频率 ) ，具有不同的特性． 二、电磁波的特性及应用 1．无线电波：波长大于1 mm(频率低于300 雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射，以此来测定物体位置的无线电设备，其利用的是 波长较短的微波． 2．红外线 (1)红外线是一种光波，波长比无线电波短，比可见光长． (2)所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强． (3)红外线的应用主要有红外遥感和红外体温计． 3．可见光：可见光的波长在400～760 nm 之间． 4．紫外线 (1)波长范围在5 ～ 370 _nm 之间，不能引起人的视觉． 之间，不能引起人的视觉． (2)具有较高的能量，应用于灭菌消毒，具有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光． 5．X 射线和γ 射线 (1)X 射线波长比紫外线短，有很强的穿透本领，用来检查金属构件内部有无裂纹或气孔， 医学上用于检查人体的内部器官． (2)γ 射线波长比X 射线更短，具有很高的能量，穿透力更强，医学上用来治疗某些癌症，工 业上也可用于探测金属构件内部是否有缺陷． 判断下列说法的正误．

判断下列说法的正误. (1)发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化.( × ) (2)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应.( × ) (3)波发生反射和折射时波的频率都不变，但波长、波速均发生变化.( × ) 2.如图1 表示产生机械波的波源S 做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰.该图表示________ 现象，观察到波的频率最高和最低的位置分别是________、________ 改变 波长λ 不变 改变 2.说明 (1)波的频率是由波源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是 折射，波的频率是不改变的. (2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不 同介质中传播，因此波速改变. (3)由v＝λf 知，波长是由频率和波速共同决定的.在波的反射中，由于波的频率和波速均不 变，根据公式λ＝可知波长不变；在 ，由λ＝可 知波长变大；反之变小. 例2 图4 中1、2、3 分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则( ) 图4 A.2 与1 的波长、频率相等，波速不等 B.2 与1 的波速、频率相等，波长不等 C.3 与1 的波速、频率、波长均相等 D.3 与1 的频率相等，波速、波长均不等 答案 D 解析 波线1、2 都在介质a 中传播，故1、2 的频率、波速、波长均相等，A、B 错；波线

科学探究：通过水波的衍射、干涉实验，了解衍射、干涉现象，知道其特点和发生的条件. 一、波的衍射 1.定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象. 2.发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波 长更小时，才能观察到明显的衍射现象. 3.波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象. 二、波的叠加原理 几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时 (1)两列波的频率必须相同. (2)两个波源的相位差必须保持不变. 3.干涉的普遍性 一切波都能够发生干涉，干涉是波所特有的现象. 1.判断下列说法的正误. (1)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，才会发生衍射现象.( × ) (2)敲击音叉使其发声，然后转动音叉，听到声音忽强忽弱是声波的干涉现象.( √ ) (3)只有频率相同的两列波才可以叠加.( × ) (4)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷 1.波的衍射：波绕过障碍物或小孔继续传播的现象. 2.关于波的衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发 生衍射.衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波 长小是产生明显衍射的条件. 3.波的衍射实质分析：波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出 的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向.波的直线传播只是在衍射不

播到了 相当宽的地方.这就是光的衍射现象. 2.各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹. 3.发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的 时候，衍射现象十分明显. 4.衍射光栅 (1)构成：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件. (2)增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加. (3)种类：透射光栅和反射光栅 偏振现象的应用 照相机镜头前的偏振滤光片、电子表的液晶显示、立体电影、车灯眩光的消除等. 1.判断下列说法的正误. (1)衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的.( × ) (2)只有波长长的光才发生明显的衍射现象.( × ) (3)横波和纵波都能产生偏振现象.( × ) (4)自然光通过偏振片可以获得偏振光.( √ ) 2.下列四幅图片中属于光的干涉的是________，属于光的衍射的是________ (1)单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹.中央条纹最宽最亮， 两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹. (2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条 纹宽，条纹间距大. 2.圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着 明暗相间的同心圆环.如图1 所示.

在一个周期内，介质的质点所通过的路程等于波长 D.某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大 答案 A 解析 发生干涉现象时，介质中振动加强点振幅最大，减弱点振幅最小，若两列波的振幅相 等，减弱点的振幅可能为零，故A 正确；产生多普勒效应的原因是振源与观察者之间距离 变化，使观察者接收的频率发生了变化，但波源频率并不改变，故B 错误；质点简谐振动 时，一个周期内通过的路程是振幅的4 倍，与波长无关，故C 错误；波速由介质决定，频率 错误；波速由介质决定，频率 由波源决定，当声波从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长变大，故D 错误. 3.(2018·沈阳市郊联体高二上学期期末)近年来我国的航空事业迅速发展，战机的超音速飞行 已十分普遍.当战机在地面上空返航时，地面上的人经常会听到一声雷鸣般的巨响，引起房 屋门窗的剧烈颤动.这是因为飞机返航加速过程中，当飞机速度接近声速时会使发动机发出 的声波波面在飞机的前方堆 B.该简谐波的最大波长为2L C.t＝时，P 在平衡位置上方 D.t＝时，P 的速度方向竖直向上 答案 C 解析 绳波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，属于横波，纵波的传播方向和质点的振 动方向在同一直线上，故A 错误；根据波形图和波的传播方向可知，位移恰好为零且速度 方向竖直向上的质点与O 点的距离应为L＝λ，其中n＝0、1、2……，波长λ＝，可知当n＝ 0 时波长有最大值，最大值为λm＝4L，故B

第1 页/ 共16 页 初中物理自主招生讲义67 1．红外线 【知识点的认识】 在光谱中波长自760m 至400μm 的电磁波称为红外线，红外线是不可见光线．所有高于绝 对零度（﹣27315℃）的物质都可以产生红外线．现代物理学称之为热射线．医用红外线 可分为两类：近红外线与远红外线．红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由英 国科学家赫歇尔于1800 年发现，又称 的外侧必定存在看 不见的光线，这就是红外线．也可以当作传输之媒介．太阳光谱上红外线的波长大于可见 光线，波长为075～1000μm．红外线可分为三部分，即近红外线，波长为（075 1 ﹣）～ （25 3 ﹣）μm 之间；中红外线，波长为（25 3 ﹣）～（25 40 ﹣ ）μm 之间；远红外线，波长 为（25 40 ﹣ ）～l000μm 之间． 【命题方向】 红外线的应用是命题方向 第1 页/ 共16 页 二．电磁波的产生（共2 小题） 2．电视机、微波炉等家用电器给我们的生活带来了许多方便，微波炉使用的电磁波波长很 短，但比电视机遥控器所用的波长要长些，下列电磁波成分中波长也比电视机遥控器所 用波长长的是（ ） ．γ 射线 B．可见光 ．红外线 D．无线电波 3 ．许多年青人喜欢把手机挂在胸前，其实这样做将会导致 对心脏的损害。如图所

......................................................................................12 【题型5 波速、波长和频率的关系】............................................................................................ 数字。 【题型5 波速、波长和频率的关系】 31．如图中是甲、乙两种不同电磁波的传播图像，下列说法正确的是（ ） ．甲、乙两种电磁波的振动频率相同 B．甲电磁波的传播速度较快 ．甲电磁波振动的波长较长 D．甲电磁波振动的频率较大 【答】 【分析】真空中电磁波速是恒定不变的，波速＝波长×频率。 两个相邻的波峰或波谷之间的距离是波长，先判断甲、乙的波长，再判断电磁波的频率。 【 D、两个相邻的波峰或波谷之间的距离是波长，由图知，甲的波长大，乙的波长小，根 据波速＝波长×频率，电磁波速不变，甲的波长大，甲的频率小，故D 错误，故正确； 故选：。 32．各色光在真空中的波长如图所示，植物中叶绿素会吸收波长在430m～662m 之间的光。 真空中，波长650m 的光（ ） ．是紫光 B．不是电磁波 ．波长比蓝光的长 D．比波长500m 的光传播速度大 【答】 【分析】波长、波速和频率的关系如下：＝λf。