专题05 光与机械波（四川专用）-【好题汇编】讲义------- 2025届高考物理复习指导

专题05 光与机械波（四川专用）-【好题汇编】讲义-- 2025届高考物理复习指导 一、知识体系构建 （一）机械波 机械波的产生与传播 机械波产生的条件是要有波源和介质。波源是振动的物体，介质则是传播振动的物质。机械波传播的是振动的形式、能量和信息，介质中的质点并不随波迁移，只是在各自的平衡位置附近做简谐运动。例如，在一根水平放置的绳上，一端固定，另一端上下抖动，就会产生沿绳传播的机械波，绳上的质点会在垂直于绳子的方向上做往复运动。 机械波可分为横波和纵波。横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，有明显的波峰和波谷，如绳波；纵波中质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，存在密部和疏部，像声波在空气中的传播。 波的描述 波长（λ）：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离叫做波长。对于横波，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长；对于纵波，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。 频率（f）：波的频率等于波源的振动频率，与介质无关。在不同介质中传播时，波的频率保持不变。 波速（v）：波在介质中传播的速度，波速由介质的性质决定，不同介质中波速不同。波速、波长和频率的关系为 。例如，一列声波在空气中传播的速度约为 ，若其频率为 ，根据公式可得波长 。 波的图象 波的图象反映了在波的传播方向上，某一时刻介质中各质点偏离平衡位置的位移情况。横坐标表示各质点的平衡位置，纵坐标表示各质点偏离平衡位置的位移。通过波的图象可以直接读出波长、各质点在该时刻的位移等信息，还能判断质点的振动方向。例如，根据“上坡下振，下坡上振”的规律，若波沿轴正方向传播，在波的图象上，处于“上坡”段的质点向下振动，处于“下坡”段的质点向上振动。 波的干涉和衍射 波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和减弱的区域相互间隔，这种现象叫做波的干涉。产生稳定干涉现象的条件是两列波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同。例如，在水波池中，两个频率相同的水波源产生的水波相互叠加，会出现明显的干涉条纹，在振动加强的区域，水波的振幅增大；在振动减弱的区域，水波的振幅减小甚至为零。 波的衍射：波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长差不多。例如，声波可以绕过墙壁传播到另一侧，这就是声波的衍射现象；水波通过小孔后也会发生衍射，形成以小孔为中心的圆形水波。 （二）光 光的直线传播 光在同种均匀介质中沿直线传播，这是光的基本传播规律之一。影子的形成、小孔成像等现象都是光沿直线传播的典型例子。例如，日食和月食的形成是由于太阳、月球和地球三者的位置关系，使得光沿直线传播时，月球挡住了太阳射向地球的光，或者地球挡住了太阳射向月球的光。 光在真空中的传播速度 ，在其他介质中的传播速度 ，其中为介质的折射率。 光的反射和折射 光的反射定律：反射光线与入射光线、法线在同一平面内；反射光线和入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。例如，我们能从平面镜中看到自己的像，就是光的反射现象，根据反射定律，我们可以确定像的位置和大小。 光的折射定律：折射光线与入射光线、法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即 ，其中是介质对介质的相对折射率。当光从真空（或空气）射入某种介质时，折射率 ，大于，且越大，介质对光的偏折程度越大。例如，当光从空气斜射入水中时，会发生折射现象，光线会向法线方向偏折。 全反射 当光从光密介质射向光疏介质时，随着入射角的增大，折射角也增大，当入射角增大到某一角度，使折射角达到时，折射光 ... ...