專題16光學(xué)電磁波

目錄

01考情透視?目標(biāo)導(dǎo)航............................................................................3

02知識導(dǎo)圖?思維引航............................................................................4

03核心精講?題型突破............................................................................5

題型一折射定律及折射率的應(yīng)用..............................................................5

【核心精講】...............................................................................5

一、折射定律...............................................................................5

二、折射率.................................................................................5

三、應(yīng)用光的折射定律解題的一般思路........................................................5

【真題研析】...............................................................................6

【命題預(yù)測】...............................................................................7

考向一圓形邊界中折射定律的應(yīng)用............................................................7

考向二多邊形邊界中折射定律的應(yīng)用..........................................................9

考向三立體空間中折射定律的應(yīng)用...........................................................10

題型二光的折射和全反射的綜合應(yīng)用..........................................................12

【核心精講】..............................................................................12

一、全反射及條件..........................................................................12

二、全反射臨界角..........................................................................12

三、光的折射和全反射問題的解題要點.......................................................12

【真題研析】..............................................................................13

【命題預(yù)測】..............................................................................14

考向一全反射定律的生活中的應(yīng)用...........................................................14

考向二全反射定律的科技中的應(yīng)用...........................................................16

題型三光的波動性電磁波...................................................................18

【核心精講】..............................................................................18

一、光的干涉、衍射和偏振..................................................................18

二、電磁振蕩和電磁波......................................................................19

【真題研析】..............................................................................20

【命題預(yù)測】..............................................................................22

考向一雙縫干涉...........................................................................22

考向二薄膜干涉...........................................................................23

考向三光的衍射...........................................................................25

考向四電磁波..............................................................................26

考情透視?目標(biāo)導(dǎo)航

題統(tǒng)計

2024年2023年2022年

命題要點

2024?全國甲卷134(2)2023?江蘇卷152022.山東卷17

2024.山東卷1152023?湖北卷?T62022?湖南卷116(2)

光的折射和全2024.貴州卷.T32023?浙江卷1月-T132022?河北卷-T16(2)

反射2024重慶卷152023?山東卷1162022?廣東卷118

熱2024?海南卷?T42023?重慶卷152022?湖北卷114

考

2024?甘肅卷-T102023?福建卷?T3

角

度2024?遼寧卷-T42023?江蘇卷162022?山東卷110

2024?山東卷-T42023?山東卷-T52022?北京卷?T2

光的波動性

2024.廣西番T92023?北京卷122022.天津卷17

電磁波

2024江蘇卷122023?河北卷12

2024?湖南卷-T9

從近三年高考試題來看，對光的折射和全反射、光的干涉的考查很頻繁，大

命題規(guī)律多以選擇題和計算題出現(xiàn)，題目難度要求大多不是太高，較為基礎(chǔ)，但也不排除

個別年份題目較難。

預(yù)計在2025年高考中，對光的折射和全反射、光的干涉的考查，可能會與

考向預(yù)測

生活中遇到的實際現(xiàn)象和現(xiàn)代光學(xué)科技相結(jié)合。

命題情景以生活中的實際現(xiàn)象和現(xiàn)代光學(xué)科技為命題背景

常用方法畫圖法、幾何法

核心增出翱型空衲

//?\\

題型一折射定律及折射率的應(yīng)用

核心精講「I

一、折射定律

1.內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的

正弦與折射角的正弦成正比。

sin仇

2.表達(dá)式:sin仇n°

注意：①在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

②當(dāng)光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時，入射角大于折射角；當(dāng)光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時，入

射角小于折射角。

二,Oil

1.折射率

(1)折射率是反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量。

⑵定義式：力=瞿。

(3)計算式：?=;,因為v<c,所以任何介質(zhì)的折射率都大于1。

2.折射率的理解

(1)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)。

(2)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。

(3)同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。

三、應(yīng)用光的折射定律解題的一般思路

1.根據(jù)入射角、折射角及反射角之間的關(guān)系，作出比較完整的光路圖。

2.充分利用光路圖中的幾何關(guān)系，確定各角之間的聯(lián)系，根據(jù)折射定律求解相關(guān)的物理量：折射角、折射率

3.注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

真題研析

1.（2024?貴州?高考真題）一種測量液體折射率的V形容器，由兩塊材質(zhì)相同的直角棱鏡粘合，并封閉其

前后兩端制作而成。容器中盛有某種液體，一激光束從左邊棱鏡水平射入，通過液體后從右邊棱鏡射出，

其光路如圖所示。設(shè)棱鏡和液體的折射率分別為劭、n,光在棱鏡和液體中的傳播速度分別為北、v,貝卜

B.n<n0,v<v0C.n>n0,v>v0D.n>

n0,v<v0

【答案】A

【詳解】由圖可知光從棱鏡進(jìn)入液體中時，入射角小于折射角，根據(jù)折射定律可知幾＜0根據(jù)折射率的速度

表達(dá)式f=（可得。＞%故選Ao

【技巧點撥】

（1）根據(jù)折射定律判斷折射率的大??；

（2）根據(jù)表達(dá)式"=￡判斷速度大小。

n

2.（2024.重慶.高考真題）某同學(xué)設(shè)計了一種測量液體折射率的方案。容器過中心軸線的剖面圖如圖所示，

其寬度為16cm,讓單色光在此剖面內(nèi)從空氣入射到液體表面的中心。調(diào)整入射角，當(dāng)反射光與折射光垂直

時，測出豎直器壁上的反射光點與液體表面的距離/?,就能得到液體的折射率〃。忽略氣壁厚度，由該方案

可知（）

A.若/?=4cm,則n=bB.若/?=6cm,則n=:

C.若n=*則/?=10cmD.若n=|,則/?=5cm

【答案】B

【詳解】根據(jù)幾何關(guān)系畫出光路圖，如圖所示

標(biāo)注入射角為，折射角仇，根據(jù)折射定律可得

sin%x8cm

n=-------=—=------

sin/hh

A.若h=4cm,則ri=2,故A錯誤；

B.若h=6cm,則幾=/故B正確；

C.若n=J,則九=千5,故C錯誤；

D.若n=I，則/1=三51,故D錯誤。故選B。

【技巧點撥】

(1)畫出光路圖，找出入射角和折射角；

(2)在幾何三角形中找準(zhǔn)邊角關(guān)系求入射角和折射角的正弦大小，根據(jù)折射定律求折射率。

j命題預(yù)測l

考向一圓形邊界中折射定律的應(yīng)用

3.(2024?山東濰坊.三模)水晶球是用天然水晶加工而成的一種透明的球型物品。如圖甲所示為一個質(zhì)量

分布均勻的透明水晶球，半徑為過球心的截面如圖乙所示，P。為直徑，一單色細(xì)光束從尸點射入球內(nèi),

折射光線與尸。夾角為37℃,出射光線與P。平行。已知光在真空中的傳播速度為c,sin37°=0.6,cos37°：

0.8,則()

甲

A.光束在尸點的入射角為53。B.“水晶球”的折射率為1.6

C.光在“水晶球”中的傳播速度為ID.光在，冰晶球”中的傳播時間為受

【答案】B

【詳解】B.根據(jù)題意作出光路圖如圖

由幾何關(guān)系可知，光線射出時的折射角r為2仇折射率n="3=2cosO=1.6故B正確;

A.由圖4=r=2。=74。故A錯誤；

C.光在“水晶球”中的傳播速度為"=￡=標(biāo)故C錯誤；

n8

D.光在“水晶球”中傳播的距離/=2acos8時間1=[=叫="””帶入數(shù)據(jù)有1=署故D錯誤。故選B。

4.（2024?浙江金華.二模）如圖所示，由“b兩種單色光組成的復(fù)色光由空氣經(jīng)過。點射入半徑為R的半

圓形玻璃磚，O點是半圓形玻璃磚的圓心，08與AC垂直，玻璃對。光的折射率為的,玻璃對b光的折射

率為電，且％〉電。下列敘述正確的是（）

A.隨著。角的增大，。光比6光先在下界面AOC發(fā)生全反射

B.改變。角，在圓弧界面ABC上可能沒有光線出射

C.改變6角，在圓弧界面ABC上與02的夾角正弦值大于1/%的位置一定沒有光線出射

D.光從。點到圓弧界面ABC射出，。光所需時間比方光一定長?叫—電）

【答案】D

【詳解】A.發(fā)生全反射的條件之一是光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，所以在下界面AOC不可能發(fā)生全反射,

故A錯誤;

B.光從。點折射后，沿著半徑方向射到圓弧界面ABC上，在圓弧界面ABC上沿法線射出，所以改變。角,

不可能發(fā)生全反射，一定有光線射出，故B錯誤；

C.當(dāng)9角越大時，折射光線越遠(yuǎn)離。當(dāng)光線臨近A。時，根據(jù)折射定律幾=上因為%＞物可知臨界光

sina

線為b光的，則改變。角，在圓弧界面ABC上與08的最大夾角正弦值sin的=已即改變。角，在圓弧界面

ABC上與OB的夾角正弦值大于上的位置一定沒有光線出射故C錯誤；

九2

D.光從。點到圓弧界面ABC射出，。光所需時間％=囚=4=也與光所需時間比=q=《="。光所

Va--CVh—C

nin2

需時間比方光多經(jīng)過的時間1==空詈”故D正確。故選D。

考向二多邊形邊界中折射定律的應(yīng)用

5.（2024?四川遂寧?模擬預(yù)測）如圖所示的三角形為某透明三棱鏡的橫截面，其中NC=90°,=60°,

一束單色光從BC邊的D點射入三棱鏡，入射角為八折射角為r,折射光線經(jīng)過4B邊的E點，反射光線EF正

好與8C邊平行，已知BD=L,j-r=15°,光在真空中的傳播速度為c,下列說法正確的是（）

A.光線DE在E點的反射角為45°B.光線在。點的折射角r=30°

C.三棱鏡對此種單色光的折射率為fD,光從。到E的傳播時間為馬

2c

【答案】B

【詳解】A.設(shè)光線DE在E點的反射角為0,反射光線EF正好與BC邊平行，由幾何關(guān)系可得AFE4=60°,

0=90°-/.FEA=30°故A錯誤；

B.由幾何關(guān)系可得NBED=NFEA=60°,NB=60°則三角形BDE是正三角形NBDE=60",r=90°-

Z.BDE=30。故B正確；

C.結(jié)合i-r=15°,可得i=45°三棱鏡對此單色光的折射率為兀=酗=夜故C錯誤；

smr

D.由DE=BD=3由折射率的定義可得n=￡光線從。到E的傳播時間t=三綜合可得"四故D錯誤。

VVC

故選Bo

6.（2025?浙江?模擬預(yù)測）如圖所示為一正六邊形冰晶截面，邊長為/。一束紫光由AF中點處射到在冰晶

上，仇為冰晶上的入射角，。2為經(jīng)過第一個界面的折射角，仇為光離開冰晶的折射角，其中a=仇=60。。

若將紫光改為紅光，光線仍可從BC邊上射出。己知光在真空中的速度為c,則下列說法中錯誤的是（）

D

A.冰晶對紫光的折射率為舊

B.紫光在冰晶中傳播時間為嬰

C.在冰晶內(nèi)紅光的傳播速度比紫光的傳播速度小

D.在冰晶內(nèi)紅光的波長比紫光的波長長

【答案】C

V3

【詳解】A.由幾何知識可知多=30。冰晶對紫光的折射率為幾=吟=筆=券=舊故A正確，與題意

不符；

B.由幾何知識可知紫光在冰晶中的光程為s=等=9傳播的速度為》=巳傳播的時間為t=㈢聯(lián)立，解得f=

22nv

等故B正確，與題意不符；

2c

c.根據(jù)光在介質(zhì)中傳播速度與折射率的關(guān)系可得〃=￡紅光的頻率比紫光小，紅光的折射率比紫光小，紅

n

光在冰晶中的傳播速度比紫光大。故C錯誤，與題意相符；

D.根據(jù)u=￡聯(lián)立，可得4=三紅光的頻率比紫光小，紅光的折射率比紫光小，則在冰晶內(nèi)紅光的

波長比紫光的波長長。故D正確，與題意不符。故選C。

考向三立體空間中折射定律的應(yīng)用

7.（2024?江西南昌.二模）如圖所示，昌昌同學(xué)為了測量某溶度糖水折射率，將圓柱形透明薄桶放在水平

桌面上，倒入半桶糖水；再將圓柱體豎直插入水中，圓柱體的中軸線與圓桶的中軸線重合；用刻度尺測量

圓柱體在糖水中成的像的直徑=5.80cm；已知圓柱體截面直徑為四=4.00cm,透明圓桶直徑c/3=

lO.OOcmo則該糖水折射率（）

A.1.45B.1.72C.2.00D.2.50

【答案】A

【詳解】作出對應(yīng)的光路圖如圖所示

圓柱體

-2的

根據(jù)幾何關(guān)系可得sini=爵sinr=會則該糖水折射率為幾=駟=粵=”=「45故選A。

詈詈sinrdr4

8.（2024?河南?模擬預(yù)測）如圖所示，有一邊長為/的由透明材料構(gòu)造的正四面體A2C。，其底面水平。一

束豎直向下的藍(lán)光照射在正四面體側(cè)面45c的中心。/點，光束經(jīng)折射后恰好到達(dá)正四面體底面的中心02

點。已知真空中光速為c,下列說法正確的是（）

A.藍(lán)光在四面體內(nèi)的傳播速度為*c

B.材料的折射率為舊

C.藍(lán)光進(jìn)入四面體后，波長變長

D.將藍(lán)光換成紅光，光束在四面體中的傳播速度不變

【答案】A

【詳解】AB.過正四面體頂點、側(cè)面和底面中點作出光線所在的平面三角形并標(biāo)記如下，畫出光路如圖所

根據(jù)幾何關(guān)系有sinNl=cosz2=cosz3=—=—,sinz5=cosz4=cos乙4=在所以n=sinzl=—,v=

0rF33sinz.53

￡=果故A正確，B錯誤；

n4

C.藍(lán)光進(jìn)入四面體后，波速變小，頻率不變，波長變短，故C錯誤；

D.同一四面體，對不同顏色的光折射率不同，兩種不同顏色光束在四面體中的速度不同，故D錯誤。

故選Ao

題型二光的折射和全反射的綜合應(yīng)用

核心精講［J

一、全反射及條件

1.定義：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角增大到某一角度時，折射光線將全部消失，只剩下反射光

線的現(xiàn)象。

2.條件：(1)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。

(2)入射角大于或等于臨界角。

二、

1.定義：折射角等于90。時的入射角。

2.公式:sinC=J。若光從光密介質(zhì)(折射率為力射向真空或空氣時，發(fā)生全反射的臨界角為C,由〃=翳

f1/

得sinC=l

3.大?。航橘|(zhì)的折射率“越大，發(fā)生全反射的臨界角C越小。

三、光的折射和全反射問題的解題要點

兩個技巧四點注意

(1)明確哪種是光密介質(zhì)、哪種是光疏介質(zhì)。同一種介

(1)解答全反射類問題時，要抓住發(fā)生全反射的質(zhì)，相對于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能

兩個條件：是光疏介質(zhì)。

①光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；(2)如果光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無論入射角

②入射角大于或等于臨界角。多大，都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象。

(2)利用好光路圖中的臨界光線，準(zhǔn)確地判斷出(3)光的反射、折射和全反射現(xiàn)象，光路均是可逆的。

恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在(4)當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時，往往同時發(fā)生光的

作光路圖時盡量與實際相符。折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不

發(fā)生折射。

j真題研析1

9.（2024?廣東.高考真題）如圖所示，紅綠兩束單色光，同時從空氣中沿同一路徑以。角從MN面射入某長

方體透明均勻介質(zhì)。折射光束在NP面發(fā)生全反射。反射光射向尸。面。若8逐漸增大。兩束光在NP面上的

全反射現(xiàn)象會先后消失。已知在該介質(zhì)中紅光的折射率小于綠光的折射率。下列說法正確的是（）

A.在P。面上，紅光比綠光更靠近尸點

B.8逐漸增大時，紅光的全反射現(xiàn)象先消失

C.。逐漸增大時，入射光可能在MN面發(fā)生全反射

D.e逐漸減小時，兩束光在MN面折射的折射角逐漸增大

【答案】B

【詳解】A.紅光的頻率比綠光的頻率小，則紅光的折射率小于綠光的折射率，在MN面，入射角相同，根

據(jù)折射定律n=小可知綠光在MN面的折射角較小，根據(jù)幾何關(guān)系可知綠光比紅光更靠近尸點，故A錯誤；

sina

B.根據(jù)全反射發(fā)生的條件sinC=工可知紅光發(fā)生全反射的臨界角較大，。逐漸增大時，折射光線與NP面的

n

交點左移過程中，在NP面的入射角先小于紅光發(fā)生全反射的臨界角，所以紅光的全反射現(xiàn)象先消失，故B

正確；

C.在MN面，光是從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)，無論。多大，在面都不可能發(fā)生全反射，故C錯誤；

D.根據(jù)折射定律幾=陋可知。逐漸減小時，兩束光在面折射的折射角逐漸減小，故D錯誤。故選B。

sma

【技巧點撥】

（1）根據(jù)折射定律判斷兩種光的折射角大小，進(jìn)而判斷離P點的遠(yuǎn)近；

（2）根據(jù)反射定律判斷臨界角的大小。

10.（2024.甘肅.高考真題）（多選）如圖為一半圓柱形均勻透明材料的橫截面，一束紅光。從空氣沿半徑

方向入射到圓心。，當(dāng)8=30。時，反射光6和折射光c剛好垂直。下列說法正確的是（）

A.該材料對紅光的折射率為百B.若0=45。，光線c消失

C.若入射光。變?yōu)榘坠猓饩€b為白光D.若入射光。變?yōu)樽瞎?，光線方和c仍然垂直

【答案】ABC

【詳解】A.根據(jù)幾何關(guān)系可知從材料內(nèi)發(fā)生折射時光線的折射角為60。，故折射率為n=喑=舊故A

sin30°

正確；

B.設(shè)臨界角為C,得sinC=（=^<專故C<45。，故若0=45。，會發(fā)生全反射，光線c消失，故B正確；

C.由于光線6為反射光線，反射角等于入射角，故當(dāng)入射光。變?yōu)榘坠?，光線匕為白光，故C正確；

D.對同種介質(zhì)，紫光的折射率比紅光大，故若入射光。變?yōu)樽瞎?，折射角將變大，光線6和c不會垂直，

故D錯誤。故選ABC。

【技巧點撥】

（1）根據(jù)折射定律求折射率，同時根據(jù)折射率的大小，可判斷a變紫光時，b和c是否垂直；

（2）根據(jù)全反射定律判斷是否發(fā)生全反射。

命題預(yù)測

考向一全反射定律的生活中的應(yīng)用

11.（2024?廣西柳州?一模）如圖所示，一游泳池水面與池邊相平，水深為〃，池底中心一點光源發(fā)出的光

線只能在其正上方半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)射出水面。一救生員坐在高椅上，他的眼睛到池邊的水平和豎直距

離均為/,則救生員能看到水底最近的點對應(yīng)光線與左側(cè)壁的夾角6的正弦值為（）

【答案】A

【詳解】根據(jù)折射定律n=或等根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系有幾=白=解得sin。=故選Ao

sm6sinC/2Vr2+h2

Vr2+h2

12.（2025?浙江?模擬預(yù)測）如圖所示，橫截面為圓環(huán)的柱形容器由折射率為〃的玻璃制成，其外徑為此,

內(nèi)徑為七，MN為一條直徑。有兩束光線，其中光線A在紙平面內(nèi)傳播，從M點射向容器，經(jīng)一次折射后，

恰好與容器內(nèi)壁相切，另一束光線2平行于射向容器，經(jīng)過一次折射后，恰好在容器內(nèi)壁發(fā)生全反射，

貝U（）

n2

B.光線A射入柱形容器后折射出去的時間為a---------

C

C.光線B的入射角的正弦值sin『=詈

Ri

D.光線8到的距離等于"

n

【答案】c

【詳解】A.光線與容器內(nèi)壁相切，光路圖如圖1所示，設(shè)光線在M點的入射角為i,折射角為r,由折射

定律得:

n=%■由幾何關(guān)系得sinr=”解得sini=理故A錯誤;

smr%%

B.光線A在柱形容器中通過的距離為s=2"?，-形光線A在柱形容器中傳播速度為v=（則光線A射入柱

Q2n^R2-R2

形容器后折射出去的時間為t=-=」--1---2故B錯誤；

VC

C.平行于MN的光線射向容器，在容器外壁的入射角為乙折射角為r',如圖2所示，由折射定律得：

九=駕光線恰好在容器內(nèi)壁發(fā)生全反射，入射角等于臨界角C,貝UsinC=4艮據(jù)正弦定理可得旦=

smrnsmr，

~~r=芻-解得sinr'=.而幾=理7即sin-=nsinrr=也故C正確；

sm（7r-C）smCnR1smr'R1

D.設(shè)光線2到MN的距離為d,根據(jù)幾何關(guān)系可得d=&sin-=/?2故D錯誤。故選C。

考向二全反射定律的科技中的應(yīng)用

13.(2024.寧夏銀川?模擬預(yù)測)光纖通訊己成為現(xiàn)代主要的有線通信方式。現(xiàn)有一長為1km,直徑為d=

0.2mm的長直光纖，一束單色平行光從該光纖一端沿光纖方向射入，經(jīng)過5X10-6$在光纖另端接收到該光

束。求：

(1)光在光纖中的傳播速度；

(2)光纖的折射率；

(3)如圖所示該光纖繞圓柱轉(zhuǎn)彎，若平行射入該光纖的光在轉(zhuǎn)彎處均能發(fā)生全反射，求該圓柱體半徑R的

最小值。

【答案】(1)2x108m/s；(2)1.5；(3)0.4mm

【詳解】⑴光在長直光纖中傳輸"=評得u=2X108m/s

(2)光纖的折射率九=￡解得?1=1.5

V

(3)如圖所示

當(dāng)光纖中最下面的光線發(fā)生全反射，則平行光在彎曲處全部發(fā)生全反射，由幾何關(guān)系可知"11(7=4；；又

Rmin+d

-1-I

一解得

sinC=n=71.75Rmin=0.4mm

14.(2024?陜西銅川.模擬預(yù)測)光刻機(jī)是半導(dǎo)體工業(yè)耀眼的明珠，是生產(chǎn)大模集成電路的核心設(shè)備。光刻

機(jī)物鏡投影原理簡化圖如圖所示，其中△MNP為等腰直角玻璃三棱鏡，直角邊長為2R,。'為邊的中點，

半球形玻璃磚的半徑為R,。為球心，。0'為半球形玻璃磚的對稱軸，。點到三棱鏡NP邊距離為3R,兩條

平行光線。、6間距為次兄從左側(cè)垂直MN邊射入三棱鏡，經(jīng)反射向下進(jìn)入半球玻璃磚，反射光線關(guān)于軸

線。。，對稱，最后聚焦到硅片上下點，已知棱鏡和玻璃磚的折射率為百，光在真空中的速度為c,求：

(1)兩點間距離;

（2）光從進(jìn)入三棱鏡到聚焦點廠的時間。

(25+12V3)/?

【答案】（1）*(2)

6c

【詳解】（1）光在三棱鏡發(fā)生全反射的臨界角為C,由sine=工=￥可得C<45。光在三棱鏡中發(fā)生全反射。

n3

由幾何關(guān)系得光射入半球玻璃磚的入射角a,由幾何關(guān)系得sina=警=咚得a=60。由折射定律，有n=*

2R2sin/?

得0=30。由幾何關(guān)系得光線在出射面的入射角2=30°,出射角為y,由折射定律n=理得y=60?？傻肙E=

—R,OF=OFtan30°=-

33

（2）光在三棱鏡及半球內(nèi)的速度u===gc光線在三棱鏡的傳播路程*=2R在半球內(nèi)傳播路程S2=DE=

OE=fR光線在空氣中傳播路程si=CD+EF=（3R-Rcos60。）+=學(xué)光從進(jìn)入棱鏡到聚焦點廠的

3cos306

時間C+—=儂+12網(wǎng)夫

vc6c

題型三光的波動性電磁波

核心精講

'I...............

一,光的干涉、衍射和偏振

1.產(chǎn)生干涉的條件

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(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。

2.楊氏雙縫干涉

(1)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。

光的路程差-2—八=以(4=0,1,2,...),光屏上出現(xiàn)亮條紋。

光的路程差廠2f=(2左+1)與(左=0,1,2,...),光屏上出現(xiàn)暗條紋。

②白光：光屏上出現(xiàn)彩色條紋，且中央亮條紋是白色(填寫顏色)。

③條紋間距公式：Ax=：九

3.薄膜干涉的理解和應(yīng)用

(1)形成：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。光照射到薄膜上時，在膜

的前表面AV和后表面3夕分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。

(2)亮、暗條紋的判斷

①在Pi、P2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差A(yù)r等于波長的整數(shù)倍，即冊=〃物=1,2,3,…)，

薄膜上出現(xiàn)亮條紋。

②在。處，兩列反射回來的光波的路程差A(yù)r等于半波長的奇數(shù)倍，即Ar=(2"+l)/〃=0,l,2,3,…)，薄膜

上出現(xiàn)暗條紋。

標(biāo)準(zhǔn)樣板

單色光t

薄

片

被檢查平面

(3)應(yīng)用：干涉法檢查平面如圖所示，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(fā)生

彎曲。

4.發(fā)生明顯衍射的條件：只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)

象才會明顯。

5.衍射條紋的特點

（1）單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較

單縫衍射圓孔衍射

①中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明

中央為亮且寬的條紋，兩側(cè)為明暗相間的條暗相間的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋

單色光紋，且越靠近兩側(cè)，亮條紋的亮度越弱，寬的亮度越弱，寬度越小

度越?、诹镰h(huán)或暗環(huán)間的距離隨圓孔半徑的增加而

減小

中央為亮且寬的白色條紋，兩側(cè)為亮度逐漸

中央是大且亮的白色亮斑，周圍是不等間距

白光變暗、寬度逐漸變窄的彩色條紋，其中最靠

的彩色的同心圓環(huán)

近中央的色光是紫光、離中央最遠(yuǎn)的是紅光

（2）泊松亮斑（圓盤衍射）

當(dāng)光照射到不透明的半徑很小的圓盤上時，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)亮斑（在陰影外還有不等間距的明暗相間

的圓環(huán)）。

6.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。

二、電磁振蕩和電磁波

1.電磁振蕩物理量的變化

（1）振蕩電流、極板帶電荷量隨時間的變化圖像（如圖所示）

（乙）圖中“為上面極板的電荷量

(2)各物理量變化情況一覽表

時刻(時間)工作過程qEiB能量

八T>

。?a放電過程Qm-0Em-0—0—>BmE電一＞E磁

TT

充電過程磁一＞電

4^2。一9m0—Em，m—05m—0EE

T3T

5~彳放電過程[m-0Em—0。一，m0—5mE電一＞E磁

3T〃

充電過程磁一＞電

410—0—Em，m一03m一0EE

2.LC振蕩電路的周期和頻率

(1)明確7=2周沅，即T取決于L、C,與極板所帶電量、兩板間電壓等無關(guān)。

(2)明確電感線圈的自感系數(shù)L及電容器的電容C由哪些因素決定。乙一般由線圈的大小、形狀、匝數(shù)及有

無鐵芯決定，平行板電容器的電容C由公式c=W可知，與電介質(zhì)的介電常數(shù)&、極板正對面積S及板間

距離d有關(guān)。

3.電磁波譜

(1)電磁波譜的排列

按波長由長到短依次為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、丫射線。

(2)不同電磁波的特點及應(yīng)用

特點用途

無線電波波動性強(qiáng)通訊、廣播、導(dǎo)航

紅外線熱作用強(qiáng)加熱、遙測、遙感、紅外線制導(dǎo)

可見光感光性強(qiáng)照明、照相等

紫外線化學(xué)作用熒光效應(yīng)殺菌消毒、治療皮膚病等

X射線穿透力強(qiáng)檢查、探測、透視、治療

Y射線穿透力最強(qiáng)探測、治療

真題研析T

15.(2024?廣西?高考真題)(多選)如圖，S為單色光源，S發(fā)出的光一部分直接照在光屏上，一部分通

過平面鏡反射到光屏上。從平面鏡反射的光相當(dāng)于S在平面鏡中的虛像發(fā)出的，由此形成了兩個相干光源。

設(shè)光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為a和/,a?l,鏡面與光屏垂直，單色光波長為3下列說法正確

的是()

光

屏

土.S

a\

77777

平面鏡

A.光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為；A

2a

B.光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為V

C.若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中此時單色光的波長變?yōu)椤?/p>

D.若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Ax,則該液體的折射

率為五p

【答案】AD

【詳解】AB.根據(jù)光的反射對稱性可知光源S與平面鏡中的虛像距離為2a,根據(jù)條紋間距公式可知△久=

*=54故A正確，B錯誤;

C.若將整套裝置完全浸入折射率為"的蔗糖溶液中，光的頻率不變，根據(jù)/=6=%/=：其中。為在真

空中的光速，則及=（故C錯誤;

D.若將整套裝置完全沒入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為△久，根據(jù)條紋間距公式有

△%=可得%2=結(jié)合C選項的分析可知兄2==（所以n=區(qū)七'故D正確。故選ADO

【技巧點撥】

（1）類比成雙縫干涉，找出光源的像，作為相干光源;

（2）根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式求解有關(guān)問題。

16.（2024?山東.高考真題）檢測球形滾珠直徑是否合格的裝置如圖甲所示，將標(biāo)準(zhǔn)滾珠。與待測滾珠6、c

放置在兩塊平板玻璃之間，用單色平行光垂直照射平板玻璃，形成如圖乙所示的干涉條紋。若待測滾珠與

標(biāo)準(zhǔn)滾珠的直徑相等為合格，下列說法正確的是（）

看?/

圖甲圖乙

A.滾珠6、c均合格

B.滾珠6、c均不合格

C.滾珠b合格，滾珠c不合格

D,滾珠6不合格，滾珠c合格

【答案】C

【詳解】單色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面發(fā)生干涉，形成干涉

條紋，光程差為兩塊玻璃距離的兩倍，根據(jù)光的干涉知識可知，同一條干涉條紋位置處光的波程差相等，

即滾珠。的直徑與滾珠。的直徑相等，即滾珠b合格，不同的干涉條紋位置處光的波程差不同，則滾珠a

的直徑與滾珠c的直徑不相等，即滾珠c不合格。故選C。

【技巧點撥】

(1)明確發(fā)生干涉的是那兩束光，知道兩束相關(guān)光的光程差大小與兩玻璃距離的關(guān)系；

(2)合格與不合格判斷的標(biāo)準(zhǔn)，合格必定是同一條干涉條紋位置處。

命題預(yù)測T

考向一雙縫干涉

17.(2024?浙江金華?三模)雙縫干涉實驗原理如圖所示，光源S到雙縫Si、S2的距離相等，Si、S2連線平

行于光屏，。點為S2連線的中垂線與光屏的交點。光源S發(fā)出單色光經(jīng)Si、S2傳播到光屏上尸點的時間

差為A3其中SR垂直于光屏，尸為某亮條紋中心，OP之間還有根條亮條紋。若緊貼區(qū)放置一厚度均勻的玻

璃片、光由S1垂直穿過玻璃片傳播到P點與光由S2直接傳播到P點時間相等。已知光在真空中的傳播速度

為c、玻璃對該單色光的折射率為“，不考慮光在玻璃片內(nèi)的反射。則單色光在真空中的波長及玻璃片的厚

度分別為()

Si,:玻璃薄片p

S工一

AcAtcAt—cAtcAt—cAtcAt—cAtcAt

A.——,——B.——，——C.——,——D.——，——

m-ln-1m+1n-1m+1n+1m-1n+1

【答案】B

【詳解】光在介質(zhì)中的傳播速度為。=:根據(jù)題意，有Ar=cAtAr=kXk=(m+1)聯(lián)立可得單色光在真空

中的波長4=%若緊貼S/放置一厚度均勻的玻璃片，光由N垂直穿過玻璃片傳播到尸點與光由S2直接傳

m+1

播到P點時間相等，貝d-&=At解得玻璃片的厚度為d=筆故選Bo

vcn-1

18.(2024?安徽淮南?二模)有兩種透明物質(zhì)甲、乙，知道其中一種為玻璃，另一種為水晶。某同學(xué)利用圖

示裝置根據(jù)光的干涉原理對甲、乙兩種物質(zhì)進(jìn)行鑒別，該同學(xué)上網(wǎng)查得水晶的折射率略大于玻璃的折射率，

他先后把透明物質(zhì)甲和乙放置在雙縫和屏幕之間（充滿之間的區(qū)域），通過單縫So的某種單色光經(jīng)過雙縫Si、

S2后在屏幕上形成明暗相間的條紋，測得兩相鄰亮條紋的間距分別為刈和久乙，且萬甲＜久乙，已知雙縫和屏

幕的間距遠(yuǎn)大于雙縫間的距離。下列說法正確的是（）

單縫雙縫

A.透明物質(zhì)甲為水晶

B.光在甲中的傳播速度大于在乙中的傳播速度

C.該單色光在透明物質(zhì)甲、乙中傳播時的波長之比為上

x甲m

D.透明物質(zhì)甲、乙對該單色光的折射率之比為上

X乙

【