專題十二光學

考情解讀

熟練利用反射定律、折射定律及光路可逆作光路圖.加深對折射率、全反射、臨界角概念的理解.并

能結合實際，解決問題.同時應注意對物理規律的理解和對物理現象、物理情景和數學幾何知識結合的分

析能力的培養.

物理光學部分應遵循歷史發展線索，理解干涉、衍射、偏振等現象，并能解釋生活中的相關物理現象.光

的偏振、激光這些內容，與生產、生活、現代科技聯系密切，應學以致用.

重點知識梳理

知識點一、幾何光學的常見現象

項目內容

折射(1)三線共面(2)分居兩側

(3)入射角正弦與折射角正弦之比為常數吸=n

定律

sin02

定義式:光從真空進入介質時!1=吸

折射率

sin02

C

決定式：n=v

折射率

物理意義:描述透明介質對光線的偏折作用,n越大，折射光線偏離入射方向的夾角越

大

發生條件:(1)從光密介質進入光疏介質

(2)入射角大于或等于臨界角，即OGC

全反射

1

臨界角：sinC=?

產生原因：(1)太陽光是復色光；

(2)不同的色光折射率不同

光的

規律:光的頻率越大，折射率越大

色散

紅光T紫光:折射率逐漸增大,在介質中的速度逐漸減小；

(3)臨界角逐漸減小;波長逐漸減小

1

平行玻璃板：(1)出射光線與入射光線平行;(2)出射光線發生側移

常見光

學元件棱鏡：(1)光線向底邊偏折;(2)能發生色散

的特點

全反射棱鏡：(1)垂直于直角邊射入，出射光線方向改變90。;(2)垂直于斜邊射入，出射

光線方向改變180°

知識點二、光的干涉、衍射和偏振現象

項目內容

產生條件:兩光源頻率相等，相位差恒定

光的雙縫1

出現明暗條紋的條件:路程差As=n用明條紋;As=(n+￡幾暗條紋

干涉干涉

1

相鄰條紋間距:Ax=ZX

產生原因：同一束光分別經薄膜的前后表面反射的光疊加而成

規律:經薄膜上厚度相等的位置反射的光疊加后在同一干涉條紋上,相鄰條紋間距

光的薄膜與波長成正比，與斜面傾角成反比

干涉干涉應用:(1)光干涉法檢查平面的平整度

1

(2)在光學鏡頭上涂增透膜d=4Z

明顯衍

障礙物或孔的尺寸跟光的波長差不多或者比光的波長小

射條件

光的

單縫衍射:中間條紋亮、寬;兩側條紋暗、窄;波長越長，條紋越寬，間距越大

衍射衍射

圓孔衍射:明暗相間的圓形條紋

現象

圓板衍射:圓形陰影的外側是明暗相間的圓形條紋，中間是亮斑(泊松亮斑)

2

偏振片有特定的透振方向，

光的自然光通過后成為偏振光，

偏振兩偏振光片平行時透過的光最強，

垂直時最弱

【特別提醒】

(1)光的干涉和衍射現象說明光具有波動性，光的偏振現象說明光是橫波.

(2)光的干涉條紋和光的衍射條紋的最大區別是研究條紋間距是否均勻，中央條紋和兩側條紋的亮度是否

相同.

知識點三、光電效應及光的波粒二象性

項目內容

概念金屬在光(包括不可見光)的照射下發射電子的現象

光

(1)每種金屬都有一個極限頻率,v*0時才會發生光電效應

電

(2)光電子的最大初動能與光強無關，隨v的增大而增大

效規律

(3)光電效應的產生幾乎是瞬時的

應

(4)飽和光電流與光強成正比

光子說：(1)光在傳播時是一份一份的，每份叫一個光子;(2)光子能量E=hv,h=6.63xl(F

34Js

光電

解釋逸出功:電子脫離金屬時克服原子核引力做功的最小值W=hv

效應

光強:P=nhv

光電效應方程:Ek=hv—W

每個實物粒子對應一種波，叫物質波

物質波

h

物質波的波長入=小

波粒二

概率波:只能預測粒子在某區域出現的概率，概率符合波動規律

象性

高頻考點突破

3

高頻考點一、光的折射、全反射

例1.（2019?天津卷）某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規,

筆，白紙。

①下列哪些措施能夠提高實驗準確程度o

A.選用兩光學表面間距大的玻璃磚

B.選用兩光學表面平行的玻璃磚

C.選用粗的大頭針完成實驗

D.插在玻璃磚同側的兩枚大頭針間的距離盡量大些

②該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其

③該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點。為圓心作圓，與入射光

線、折射光線分別交于/、B點,再過/、5點作法線NN'的垂線，垂足分別為C、D點,如圖所示，

【變式探究】某同學通過實驗測定半圓形玻璃成的折射率n.如圖甲所示，O是圓心，MN是法線，AO、

BO分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑.該同學測得多組入射角i和折射角r,作出sini

-sinr圖象如圖乙所示，貝（1（）

4

A.光由A經。到B,n=1.5

B.光由B經O到A,n=1.5

C.光由A經O到B,n=0.67

D.光由B經。到A,n=0.67

【變式探究】直線P1P2過均勻玻璃球球心O,細光束a、b平行且關于P1P2對稱，由空氣射入玻璃球的

C.b光在玻璃中的傳播速度較小

D.b光在玻璃中的傳播時間較短

高頻考點二、光的折射、全反射的計算

例2.（2019?新課標全國III卷）如圖，直角三角形，8C為一棱鏡的橫截面，ZA=90°,Z5=30°?一束光

線平行于底邊3c射到邊上并進入棱鏡，然后垂直于NC邊射出。

（1）求棱鏡的折射率；

（2）保持邊上的入射點不變，逐漸減小入射角，直到2C邊上恰好有光線射出。求此時邊上入射

角的正弦。

【舉一反三】（2018?高考全國卷H）如圖，△ASC是一直角三棱鏡的橫截面，ZA=90°,Z5=60°

細光束從3c邊的。點折射后，射到NC邊的E點，發生全反射后經邊的尸點射出.EG垂直于ZC交

5

8c于G,。恰好是CG的中點.不計多次反射.

(1)求出射光相對于。點的入射光的偏角；

(2)為實現上述光路，棱鏡折射率的取值應在什么范圍？

【變式探究】如圖所示，三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC,NA=30。，NB=60。.一束平行于AC邊

的光線自AB邊的P點射入三棱鏡，在AC邊發生反射后從BC邊的M點射出.若光線在P點的入射角和

在M點的折射角相等.

(1)求三棱鏡的折射率；

(2)在三棱鏡的AC邊是否有光線透出，寫出分析過程.(不考慮多次反射)

【變式探究】一個半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖

(1)一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在

AB上的最大寬度為多少？

(2)一細束光線在O點左側與O相距?R處垂直于AB從下方入射，求此光線從玻璃磚射出點的位置.

高頻考點三、光的干涉

例3.(2018年北京卷)用雙縫干涉實驗裝置得到白光的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片

后

A.干涉條紋消失

B.彩色條紋中的紅色條紋消失

C.中央條紋變成暗條紋

D.中央條紋變成紅色

【變式探究】如圖所示是a、b兩光分別經過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，貝！|()

a光的干涉圖樣6光的干涉圖樣

6

A.在同種均勻介質中，a光的傳播速度比b光的大

B.從同種介質射入真空發生全反射時a光臨界角大

C.照射在同一金屬板上發生光電效應時，a光的飽和電流大

D.若兩光均由氫原子能級躍遷產生，產生a光的能級能量差大

【變式探究】以下說法正確的是（）

A.真空中藍光的波長比紅光的波長長

B.天空中的彩虹是由光的干涉形成的

C.光纖通信利用了光的全反射原理

D.機械波在不同介質中傳播，波長保持不變

高頻考點四光的衍射及偏振現象

例4、（2019?江蘇卷）將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過這條狹縫去看與其平行的日光

燈，能觀察到彩色條紋，這是由于光的（選填“折射”“干涉”或“衍射”）.當縫的寬度（選填“遠

大于”或“接近”）光波的波長時，這種現象十分明顯。

【舉一反三】抽制高強度纖維細絲可用激光監控其粗細，如圖所示，激光束越過細絲時產生的條紋和

它通過遮光板的同樣寬度的窄縫規律相同.觀察光束經過細絲后在光屏上所產生的條紋即可判斷細絲粗細

的變化，下列敘述中正確的是（）

A.這里應用的是光的衍射現象B.這里應用的是光的干涉現象

C.如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗D.如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細

【變式探究】如圖所示，電燈S發出的光先后經過偏振片/和8,人眼在尸處迎著入射光方向，看不

到光亮，貝!1（）

A.圖中。光為偏振光

B.圖中6光為偏振光

C.以S尸為軸將3轉過180°后，在尸處將看到光亮

D.以SP為軸將2轉過90°后，在尸處將看到光亮

7

真題感悟

1.（2019?北京卷）利用圖1所示的裝置（示意圖），觀察光的干涉、衍射現象，在光屏上得到如圖2

中甲和乙兩種圖樣。下列關于尸處放置的光學元件說法正確的是

光屏

光源-------------1

圖1■

miniiiiin

甲乙

圖2

A.甲對應單縫，乙對應雙縫

B.甲對應雙縫，乙對應單縫

C.都是單縫，甲對應的縫寬較大

D.都是雙縫，甲對應的雙縫間距較大

2.（2019?北京卷）光電管是一種利用光照射產生電流的裝置，當入射光照在管中金屬板上時，可能形

成光電流。表中給出了6次實驗的結果。

入射光子相對光電流大小逸出光電子

組次

的能量/eV光強/mA的最大動能/eV

第14.0弱290.9

一24.0中430.9

組34.0強600.9

第46.0弱272.9

二56.0中402.9

組66.0強552.9

由表中數據得出的論斷中不正確的是

A.兩組實驗采用了不同頻率的入射光

B.兩組實驗所用的金屬板材質不同

C.若入射光子的能量為5.0eV,逸出光電子的最大動能為1.9eV

D.若入射光子的能量為5.0eV,相對光強越強，光電流越大

3.（2019?天津卷）某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規,

筆，白紙。

①下列哪些措施能夠提高實驗準確程度。

8

A.選用兩光學表面間距大的玻璃磚

B.選用兩光學表面平行的玻璃磚

C.選用粗的大頭針完成實驗

D.插在玻璃磚同側的兩枚大頭針間的距離盡量大些

②該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其

③該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點。為圓心作圓，與入射光

線、折射光線分別交于/、B點,再過/、5點作法線NN'的垂線，垂足分別為C、D點,如圖所示，

4.（2019?江蘇卷）將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過這條狹縫去看與其平行的日光燈，

能觀察到彩色條紋，這是由于光的（選填“折射”“干涉”或“衍射”）,當縫的寬度（選填“遠大于”

或“接近”）光波的波長時，這種現象十分明顯。

5.（2019?新課標全國II卷）某同學利用圖示裝置測量某種單色光的波長。實驗時，接通電源使光源正

常發光：調整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。回答下列問題：

濾光片雙縫屏/轉輪

光源一甲寸卡一令釬

a&一目鏡

A\\丁測量頭

單縫遮光筒

（1）若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數，該同學可:

A.將單縫向雙縫靠近

9

B.將屏向靠近雙縫的方向移動

C.將屏向遠離雙縫的方向移動

D.使用間距更小的雙縫

（2）若雙縫的間距為d,屏與雙縫間的距離為/,測得第1條暗條紋到第〃條暗條紋之間的距離為Ax,

則單色光的波長心；

（3）某次測量時，選用的雙縫的間距為0.300mm,測得屏與雙縫間的距離為1.20m,第1條暗條紋

到第4條暗條紋之間的距離為7.56mmo則所測單色光的波長為nm（結果保留3位有效數

字）。

6.（2019?新課標全國I卷）如圖，一艘帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3m。距水面

4m的湖底尸點發出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的夾角為53。（取

,、4

sin53°=0.8）□已知水的折射率為1。

（1）求桅桿到尸點的水平距離；

（2）船向左行駛一段距離后停止，調整由P點發出的激光束方向，當其與豎直方向夾角為45。時，從水

面射出后仍然照射在桅桿頂端，求船行駛的距離。

7.（2019?新課標全國III卷）如圖，直角三角形/8C為一棱鏡的橫截面，ZA=9Q°,N8=30。。一束光線

平行于底邊3c射到43邊上并進入棱鏡，然后垂直于/C邊射出。

（1）求棱鏡的折射率；

（2）保持N3邊上的入射點不變，逐漸減小入射角，直到2C邊上恰好有光線射出。求此時邊上入射

角的正弦。

8.（2019?江蘇卷）如圖所示，某L形透明材料的折射率片2。現沿AB方向切去一角，與水平方向的

夾角為。。為使水平方向的光線射到面時不會射入空氣，求。的最大值.

10

A

1.（2019?北京卷）利用圖1所示的裝置（示意圖），觀察光的干涉、衍射現象，在光屏上得到如圖2

中甲和乙兩種圖樣。下列關于尸處放置的光學元件說法正確的是

光屏

光源-------------1

圖1■

minmini

甲乙

圖2

A.甲對應單縫，乙對應雙縫

B.甲對應雙縫，乙對應單縫

C.都是單縫，甲對應的縫寬較大

D.都是雙縫，甲對應的雙縫間距較大

2.（2019?北京卷）光電管是一種利用光照射產生電流的裝置，當入射光照在管中金屬板上時，可能形

成光電流。表中給出了6次實驗的結果。

入射光子相對光電流大小逸出光電子

組次

的能量/eV光強/mA的最大動能/eV

第14.0弱290.9

一24.0中430.9

組34.0強600.9

第46.0弱272.9

二56.0中402.9

組66.0強552.9

由表中數據得出的論斷中不正確的是

A.兩組實驗米用了不同頻率的入射光

B.兩組實驗所用的金屬板材質不同

C.若入射光子的能量為5.0eV,逸出光電子的最大動能為1.9eV

D.若入射光子的能量為5.0eV,相對光強越強，光電流越大

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3.（2019?天津卷）某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規,

筆，白紙。

①下列哪些措施能夠提高實驗準確程度O

A.選用兩光學表面間距大的玻璃磚

B.選用兩光學表面平行的玻璃磚

C.選用粗的大頭針完成實驗

D.插在玻璃磚同側的兩枚大頭針間的距離盡量大些

②該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其

③該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點O為圓心作圓，與入射光

線、折射光線分別交于/、B點,再過/、5點作法線NN'的垂線，垂足分別為C、D點,如圖所示，

4.（2019?江蘇卷）將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過這條狹縫去看與其平行的日光燈，

能觀察到彩色條紋，這是由于光的（選填“折射”“干涉”或“衍射”）.當縫的寬度（選填“遠大于”

或“接近”）光波的波長時，這種現象十分明顯。

5.（2019?新課標全國II卷）某同學利用圖示裝置測量某種單色光的波長。實驗時，接通電源使光源正

常發光：調整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。回答下列問題：

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濾光片雙縫屏/轉輪

刊《一目鏡

我測量頭

（1）若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數，該同學可；

A.將單縫向雙縫靠近

B.將屏向靠近雙縫的方向移動

C.將屏向遠離雙縫的方向移動

D.使用間距更小的雙縫

（2）若雙縫的間距為d,屏與雙縫間的距離為/,測得第1條暗條紋到第〃條暗條紋之間的距離為Ax,

則單色光的波長入=；

（3）某次測量時，選用的雙縫的間距為0.300mm,測得屏與雙縫間的距離為1.20m,第1條暗條紋

到第4條暗條紋之間的距離為7.56mmo則所測單色光的波長為nm（結果保留3位有效數

字）。

6.（2019?新課標全國I卷）如圖，一艘帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3m。距水面

4m的湖底尸點發出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的夾角為53。（取

,、4

sin53°=0.8）o已知水的折射率為

（1）求桅桿到P點的水平距離；

（2）船向左行駛一段距離后停止，調整由P點發出的激光束方向，當其與豎直方向夾角為45。時，從水

面射出后仍然照射在桅桿頂端，求船行駛的距離。

7.（2019?新課標全國HI卷）如圖，直角三角形45C為一棱鏡的橫截面，N/=90。，N5=30。。一束光線

平行于底邊5c射到45邊上并進入棱鏡，然后垂直于4C邊射出。

A

BC

13

（1）求棱鏡的折射率；

（2）保持N5邊上的入射點不變，逐漸減小入射角，直到8C邊上恰好有光線射出。求此時邊上入射

角的正弦。

8.（2019?江蘇卷）如圖所示，某L形透明材料的折射率"=2。現沿43方向切去一角，與水平方向的

夾角為仇為使水平方向的光線射到面時不會射入空氣，求。的最大值.

1.（2018年北京卷）用雙縫干涉實驗裝置得到白光的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后

A.干涉條紋消失

B.彩色條紋中的紅色條紋消失

C.中央條紋變成暗條紋

D.中央條紋變成紅色

2.（2018年江蘇卷）兩束單色光A、B的波長分別為入A、%，且入A>%，則（選填"A”或"B”）在

水中發生全反射時的臨界角較大.用同一裝置進行楊氏雙縫干涉實驗時，可以觀察到______（選填"A”或"B”）

產生的條紋間距較大.

3.（2018年全國I卷）如圖，AABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，ZA=30°,一束紅光垂直AB邊射入,

從AC邊上的D點射出，其折射角為60。，則玻璃對紅光的折射率為0若改用藍光沿同一路徑入射，

則光線在D點射出時的折射射角（“小于”“等于“或，大于“）60°o

4.（2018?高考全國卷II）如圖，△NBC是一直角三棱鏡的橫截面，ZA=90°,/8=60°.一細光束從3C

邊的。點折射后，射到/C邊的E點，發生全反射后經48邊的尸點射出.EG垂直于/C交8C于G,D

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恰好是CG的中點.不計多次反射.

(1)求出射光相對于。點的入射光的偏角；

(2)為實現上述光路，棱鏡折射率的取值應在什么范圍？

1.12017?北京卷】如圖所示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變為a、b兩束單色光。如果光束b是藍

光，則光束a可能是

A.紅光B.黃光C.綠光D.紫光

2.12017?天津卷】明代學者方以智在《陽燧倒影》中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數棱則必

有一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會發生色散現象。如圖所示，一束復色光通過三棱鏡后分解成兩

束單色光a、b,下列說法正確的是

A.若增大入射角i,則b光先消失

B.在該三棱鏡中a光波長小于b光

C.a光能發生偏振現象，b光不能發生

D.若a、b光分別照射同一光電管都能發生光電效應，則a光的遏止電壓低

3.【2017?北京卷】物理學原理在現代科技中有許多重要應用。例如，利用波的干涉，可將無線電波的

干涉信號用于飛機降落的導航。如圖所示，兩個可發射無線電波的天線對稱地固定于飛機跑道兩側，它們

類似于楊氏干涉實驗中的雙縫。兩天線同時都發出波長為腦和九2的無線電波。飛機降落過程中，當接收到心

和刖的信號都保持最強時，表明飛機已對準跑道。下列說法正確的是

15

嘮

A.天線發出的兩種無線電波必須一樣強

B.導航利用了Q與入2兩種無線電波之間的干涉

C.兩種無線電波在空間的強弱分布穩定

D.兩種無線電波各自在空間的強弱分布完全重合

5.12017?新課標H卷】在雙縫干涉實驗中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖

樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是（選對1個得2分，選對2個得4

分，選對3個得5分；每選錯1個扣3分，最低得分為0分）。

A.改用紅色激光B.改用藍色激光

C.減小雙縫間距D.將屏幕向遠離雙縫的位置移動

E.將光源向遠離雙縫的位置移動

6.12017?江蘇卷】人的眼球可簡化為如圖所示的模型，折射率相同、半徑不同的兩個球體共軸，平行

光束寬度為D,對稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球，會聚在軸線上的P點.取球體的折射率為后，且

D=V2R）求光線的會聚角a.（示意圖未按比例畫出）

7.12017?新課標I卷】如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑

為R、高位2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與

OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行（不考慮多次反射）。求該玻璃

的折射率。

反射膜

16

C：

8.12017?新課標II卷】一直桶狀容器的高為21,底面是邊長為1的正方形；容器內裝滿某種透明液體,

過容器中心軸DD，、垂直于左右兩側面的剖面圖如圖所示。容器右側內壁涂有反光材料，其他內壁涂有吸光

材料。在剖面的左下角處有一點光源，已知由液體上表面的D點射出的兩束光線相互垂直，求該液體的折

射率。

9.12017?新課標III卷】如圖，一半徑為R的玻璃半球，O點是半球的球心，虛線00,表示光軸(過球

心O與半球底面垂直的直線)。已知玻璃的折射率為1.5。現有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些

光線能從球面射出(不考慮被半球的內表面反射后的光線)。求

(i)從球面射出的光線對應的入射光線到光軸距離的最大值；

D

(ii)距光軸一的入射光線經球面折射后與光軸的交點到O點的距離。

3

17

18

專題十二光學

考情瞥讀

熟練利用反射定律、折射定律及光路可逆作光路圖.加深對折射率、全反射、臨界角概念的理解.并

能結合實際，解決問題.同時應注意對物理規律的理解和對物理現象、物理情景和數學幾何知識結合的分

析能力的培養.

物理光學部分應遵循歷史發展線索，理解干涉、衍射、偏振等現象，并能解釋生活中的相關物理現象.光

的偏振、激光這些內容，與生產、生活、現代科技聯系密切，應學以致用.

重點知識梳理

知識點一、幾何光學的常見現象

項目內容

折射(1)三線共面(2)分居兩側

(3)入射角正弦與折射角正弦之比為常數吸=n

定律

sin02

定義式:光從真空進入介質時!1=吸

折射率

sin02

C

決定式：n=v

折射率

物理意義:描述透明介質對光線的偏折作用,n越大，折射光線偏離入射方向的夾角越

大

發生條件:(1)從光密介質進入光疏介質

(2)入射角大于或等于臨界角，即OGC

全反射

1

臨界角：sinC=n

產生原因：(1)太陽光是復色光；

(2)不同的色光折射率不同

光的

規律:光的頻率越大，折射率越大

色散

紅光T紫光:折射率逐漸增大,在介質中的速度逐漸減小；

(3)臨界角逐漸減小;波長逐漸減小

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平行玻璃板：(1)出射光線與入射光線平行;(2)出射光線發生側移

常見光

學元件棱鏡：(1)光線向底邊偏折;(2)能發生色散

的特點

全反射棱鏡：(1)垂直于直角邊射入，出射光線方向改變90。;(2)垂直于斜邊射入，出射

光線方向改變180°

知識點二、光的干涉、衍射和偏振現象

項目內容

產生條件:兩光源頻率相等，相位差恒定

光的雙縫1

出現明暗條紋的條件:路程差As=n用明條紋;As=(n+2%暗條紋

干涉干涉

1

相鄰條紋間距:Ax=2大

產生原因：同一束光分別經薄膜的前后表面反射的光疊加而成

規律:經薄膜上厚度相等的位置反射的光疊加后在同一干涉條紋上,相鄰條紋間距

光的薄膜與波長成正比，與斜面傾角成反比

干涉干涉應用:(1)光干涉法檢查平面的平整度

1

(2)在光學鏡頭上涂增透膜d=4X

明顯衍

障礙物或孔的尺寸跟光的波長差不多或者比光的波長小

射條件

光的

單縫衍射:中間條紋亮、寬;兩側條紋暗、窄;波長越長，條紋越寬，間距越大

衍射衍射

圓孔衍射:明暗相間的圓形條紋

現象

圓板衍射:圓形陰影的外側是明暗相間的圓形條紋，中間是亮斑(泊松亮斑)

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偏振片有特定的透振方向，

光的自然光通過后成為偏振光，

偏振兩偏振光片平行時透過的光最強，

垂直時最弱

【特別提醒】

(1)光的干涉和衍射現象說明光具有波動性，光的偏振現象說明光是橫波.

(2)光的干涉條紋和光的衍射條紋的最大區別是研究條紋間距是否均勻，中央條紋和兩側條紋的亮度是否

相同.

知識點三、光電效應及光的波粒二象性

項目內容

概念金屬在光(包括不可見光)的照射下發射電子的現象

光

(1)每種金屬都有一個極限頻率,v*0時才會發生光電效應

電

(2)光電子的最大初動能與光強無關，隨v的增大而增大

效規律

(3)光電效應的產生幾乎是瞬時的

應

(4)飽和光電流與光強成正比

光子說：(1)光在傳播時是一份一份的，每份叫一個光子;(2)光子能量E=hv,h=6.63xl(F

34Js

光電

解釋逸出功:電子脫離金屬時克服原子核引力做功的最小值W=hv

效應

光強:P=nhv

光電效應方程:Ek=hv—W

每個實物粒子對應一種波，叫物質波

物質波

h

物質波的波長入=i

波粒二

概率波:只能預測粒子在某區域出現的概率，概率符合波動規律

象性

高頻考點突破

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高頻考點一、光的折射、全反射

例1.（2019?天津卷）某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規,

筆，白紙。

①下列哪些措施能夠提高實驗準確程度o

A.選用兩光學表面間距大的玻璃磚

B.選用兩光學表面平行的玻璃磚

C.選用粗的大頭針完成實驗

D.插在玻璃磚同側的兩枚大頭針間的距離盡量大些

②該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其

③該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點。為圓心作圓，與入射光

線、折射光線分別交于/、B點,再過/、5點作法線NN'的垂線，垂足分別為C、D點,如圖所示，

AC

【答案】①AD②D③——

BD

【解析】①采用插針法測定光的折射率的時候，應選定光學表面間距大一些的玻璃磚，這樣光路圖會

更加清晰，減小誤差，同時兩枚大頭針的距離盡量大一些，保證光線的直線度，因此AD正確，光學表面

是否平行不影響該實驗的準確度，因此B錯誤，應選用細一點的大頭針因此C錯誤。

②根據光的折射定律可知當選用平行的玻璃磚時出射光和入射光應是平行光，又因發生了折射因此出

射光的出射點應相比入射光的延長線向左平移，因此D正確，ABC錯誤;

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sinZAOCArRDAC

③由折射定律可知折射率〃=sinZAOC=—,sin/BOD=——，聯立解得?=—

sinZBODRRBD

【變式探究】某同學通過實驗測定半圓形玻璃磚的折射率n.如圖甲所示，。是圓心，MN是法線，A0、

B0分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑.該同學測得多組入射角i和折射角r,作出sini

—sinr圖象如圖乙所示，貝！］()

A.光由A經0到B,n=L5

B.光由B經O到A,n=1.5

C.光由A經。到B,n=0.67

D.光由B經O到A,n=0.67

【答案】B

【解析】在題圖乙中任取一點，對應sinosini,即折射角大于入射角，可知光由B經O到A,A、C

錯誤.由折射定律和題圖乙可知，—當sinr=0.9時，sini=0.6,代入數據得n=1.5,B正確，D

nsinik

錯誤.

【變式探究】直線P1P2過均勻玻璃球球心O,細光束a、b平行且關于P1P2對稱，由空氣射入玻璃球的

C.b光在玻璃中的傳播速度較小

D.b光在玻璃中的傳播時間較短

【答案】C

【解析】從題圖中看出，b光線進入玻璃后偏折程度較大，因此玻璃對b光折射率大，A錯誤.根據sin

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C=I知，折射率大的臨界角小，B錯誤.根據v=9知，折射率大的傳播速度小，C正確.由幾何關系知，b

nn

在玻璃中運動路程長，結合b的傳播速度小，可知b在玻璃中的傳播時間較長，D錯誤.

高頻考點二、光的折射、全反射的計算

例2.（2019?新課標全國III卷）如圖，直角三角形/2C為一棱鏡的橫截面，ZA=90°,NB=30。。一束光

線平行于底邊3C射到邊上并進入棱鏡，然后垂直于4C邊射出。

（1）求棱鏡的折射率；

（2）保持N3邊上的入射點不變，逐漸減小入射角，直到邊上恰好有光線射出。求此時邊上入射

角的正弦。

【答案】（1）V3（2）正交

2

【解析】（1）光路圖及相關量如圖所示。光束在N3邊上折射，由折射定律得

式中〃是棱鏡的折射率。由幾何關系可知

a+S=60。②

由幾何關系和反射定律得

聯立①②③式，并代入戶60。得

〃=百④

（2）設改變后的入射角為七折射角為“，由折射定律得

羋力⑤

sina

依題意，光束在5c邊上的入射角為全反射的臨界角久，且

sin^c=—@

n

由幾何關系得

24

久=4+30。⑦

由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦為

si”=正立⑧

2

【舉一反三】(2018?高考全國卷II)如圖，△Z8C是一直角三棱鏡的橫截面，ZA=90°,/B=60；—

細光束從3C邊的。點折射后，射到/C邊的E點，發生全反射后經邊的尸點射出.EG垂直于ZC交

8c于G,。恰好是CG的中點.不計多次反射.

(1)求出射光相對于。點的入射光的偏角；

(2)為實現上述光路，棱鏡折射率的取值應在什么范圍？

【解析】(1)光線在2