難點(diǎn)16光、電磁波-2025年高考物理【熱點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)】專

練（西北四省專用）（陜西、山西、寧夏、青海）重難點(diǎn)16光、

電磁波

題趨勢(shì)

考點(diǎn)三年考情分析2025考向預(yù)測(cè)

電磁波的產(chǎn)生、電磁波的發(fā)射、傳

播和接收（1）考點(diǎn)預(yù)測(cè)：電磁場(chǎng)與電磁波

電磁波譜傳感器（2024?全國甲卷，10）及各種傳感器。光的折射、全反射、

光的折射定律折射及色散（2023?全國乙卷，16）色散及干涉問題。

折射率、光導(dǎo)纖維（2）考法預(yù)測(cè)：光的折射與全反

全反射問題（2024?全國甲卷，16）

光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象射是考查的重點(diǎn)。

激光的特性及應(yīng)用

<1

重難詮釋

【情境解讀】

折射定律、折射率：”=鐘詈

sin62

插針法測(cè)玻璃折射率

1全反射）一條件:①從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)；②iNC

「條件:頻率相同，相位差恒定

「雙縫干涉T,

L條紋間距：入

光4光的干涉卜d

與

電L薄膜干涉一應(yīng)用：檢查平整度、增透膜

磁

波［光的衍射）單縫衍射，小孔衍射，圓盤衍射

1光的偏振—光是橫波

「激光）相干性好、平行度好、亮度高

「麥克斯韋電磁場(chǎng)理論

電磁振蕩+電磁振蕩：T=2TTJLC,f=~^=]

與電磁波21T辰

電磁波：橫波，真空中波速c=3xl（）Hm/s

【高分技巧】

一、電磁場(chǎng)與電磁波

i.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論

變化的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。

2.電磁振蕩中各物理量的變化

①電容器電荷量最大時(shí)，電壓最大，電場(chǎng)能最大，電流為零，磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，磁場(chǎng)能為零。

②電流最大時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，磁場(chǎng)能最大，電容器電荷量為零，電壓為零，電場(chǎng)能為零。

3.AC振蕩電路充、放電過程的判斷方法

當(dāng)電流流向帶正電的極板時(shí)，電容器的電荷量增加，磁場(chǎng)能

根據(jù)電流流向判斷向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，處于充電過程；反之，當(dāng)電流流出帶正電的

極板時(shí)，電荷量減少，電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，處于放電過程

根據(jù)物理量的變化當(dāng)電容器的帶電荷量式電壓U、電場(chǎng)強(qiáng)度均增大或電流i（磁

趨勢(shì)判斷感應(yīng)強(qiáng)度3）減小時(shí)，處于充電過程；反之，處于放電過程

根據(jù)能量判斷電場(chǎng)能增加時(shí)充電，磁場(chǎng)能增加時(shí)放電

4.不同電磁波的特點(diǎn)

①電磁波波長越長越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長越短穿透能力越強(qiáng)。

②同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中速度不同；不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越大折射

率越大，速度越小。

二、光的折射、全反射問題

1.折射率計(jì)算公式見=翳中的仇指的是真空中光線與法線的夾角，仇指的是介質(zhì)中光線與法線的夾角。

Sill（72

2.折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對(duì)光的折射本領(lǐng)，也反映了光在該介質(zhì)中傳播速度的大小。=今

3.只有從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)才能發(fā)生全反射現(xiàn)象，臨界角C滿足sinC=5

4.在光的反射、光的折射和全反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

5.光的色散問題

①同種介質(zhì)對(duì)不同頻率的光的折射率不同，頻率越高，折射率越大。

②由〃=泉片與可知，光的頻率越高，在介質(zhì)中的波速越小，波長越短。

6.分析折射和全反射題目應(yīng)注意的三個(gè)方面：

①依據(jù)題目條件，分析判斷是否發(fā)生全反射。

②通過分析、計(jì)算確定光傳播過程中可能發(fā)生的折射、反射，把握光的“多過程”現(xiàn)象，作出光路圖。

③充分考慮三角形、圓的特點(diǎn)，運(yùn)用幾何圖形中的角關(guān)系、三角函數(shù)、相似三角形、全等三角形等，仔細(xì)

分析光傳播過程中產(chǎn)生的幾何關(guān)系。

三、光的干涉、衍射和偏振

1.光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象證明了光的波動(dòng)性，光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。

2.單縫衍射與雙縫干涉的比較

種類

單縫衍射雙縫干涉

項(xiàng)目

不條紋寬度IIIIIII

m衍射條u紋干涉條紋

同

條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等

點(diǎn)

條紋間距各相鄰亮條紋間距不等各相鄰亮條紋間距相等

亮度中央條紋最亮，兩邊較暗條紋清晰，亮度基本相同

干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射

相同點(diǎn)

都有明暗相間的條紋

<1

限時(shí)提升練

（建議用時(shí)：40分鐘）

【考向一：測(cè)介質(zhì)的折射率】

1.（2024?山西省?一模）如圖所示，在用插針法測(cè)半圓形玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，已知玻璃磚的圓心為。、

半徑為R,實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：

①將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，在白紙上作虛線把玻璃磚放在紙上，使玻璃磚的圓心。位于

上且玻璃磚的直徑邊垂直于描出玻璃磚的圓弧邊和直徑邊。

②在玻璃磚的另一側(cè)插上大頭針P3,使P3能擋住________的像。

③插上大頭針P”使能擋住P3及B、P2的像

④作與平行的直線交圓弧邊于A點(diǎn)，在直線上插上兩枚大頭針P1、P2

⑤取下玻璃磚，作過P3、的直線交玻璃磚的直徑邊于8點(diǎn)，測(cè)得A8=OB=0.60H

完成下列問題:

（1）步驟②中應(yīng)填的內(nèi)容是;

（2）以上步驟的合理順序是（填步驟前序號(hào)）；

（3）該玻璃磚材料的折射率為?

2.（2024?山西省太原市?三模）如圖所示，測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是（）

A.光線從空氣進(jìn)入玻璃，頻率發(fā)生了變化

sinq

B.測(cè)量相應(yīng)的角度，玻璃的折射率"=一^

sin6*2

C.做實(shí)驗(yàn)選取的玻璃磚兩個(gè)邊。和優(yōu)必須平行

D.測(cè)折射率實(shí)驗(yàn)中，A、B、C、。處的四個(gè)大頭針可以在同一條直線上

【考向二：光導(dǎo)纖維】

1.（2024?陜西省西安市西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)?二模）如圖所示，A5為一長L=30km的光導(dǎo)纖維，一

束光線從端面A射入，在側(cè)面發(fā)生全反射，最后從B端面射出。已知光導(dǎo)纖維的折射率〃=1.35,光線從

纖維內(nèi)側(cè)面向外射出時(shí)，臨界角的正弦值為0.9,設(shè)在側(cè)面發(fā)生全反射的光線從A端傳播到8端所需時(shí)間為

t,求f的最小值和最大值。

2.（2024?寧夏銀川市唐侏中學(xué)?一模）某物理學(xué)習(xí)興趣小組成員小張找到了一個(gè)LED燈和一段光導(dǎo)纖維

進(jìn)行研究。查閱資料發(fā)現(xiàn)，LED燈是一塊用環(huán)氧樹脂密封的發(fā)光半導(dǎo)體材料。光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套兩層

組成，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射。

（1）有一LED燈結(jié)構(gòu)如圖甲所示，發(fā)光區(qū)域?yàn)橹睆?mm（MN之間）的圓盤（厚度不計(jì)），發(fā)光面上覆蓋

折射率〃=1.6的半球形環(huán)氧樹脂，發(fā)光圓盤的圓心與球心重合。要使發(fā)光區(qū)域發(fā)出的所有光線在球面上都

不發(fā)生全反射，求環(huán)氧樹脂半徑R滿足的條件；

（2）一段長直光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套組成，其剖面如圖乙，其中內(nèi)芯的折射率々=2,外套的折射率

。已知光從折射率為々的介質(zhì)射入折射率為〃2的介質(zhì)時(shí)，入射角4與折射角。2間滿足關(guān)系

々sinq=%sin2。試通過計(jì)算說明從該光導(dǎo)纖維一端入射的光信號(hào)是否會(huì)通過外套“泄漏”出去。

3.（2024?青海省協(xié)作聯(lián)考?一模）兩完全相同的圓柱狀玻璃絲M、N,其截面圖均為矩形，如圖所示，M、

N相距為優(yōu)直徑均為2心M、N下端橫截面平齊且與被測(cè)物體表面平行。一激光在M內(nèi)的e點(diǎn)恰好發(fā)生

全反射，之后從M下端面的中點(diǎn)射向被測(cè)物體，經(jīng)被測(cè)物體表面鏡面反射至N下端面的中點(diǎn)，已知e點(diǎn)到

M下端面的距離為〃（H>a）。

（1）求玻璃絲對(duì)該激光的折射率"；

（2）求玻璃絲下端面到被測(cè)物體表面的距離瓦

【考向三：光的折射、全反射問題】

1.（2024?陜西省?二模）如圖所示,空氣中有一折射率為n=舊的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90。,半徑

1Q

H=m的扇形OAB,其中OB面不透光.一束平行光平行于橫截面以60°入射角斜射到OA面上,不考慮

5兀

反射后的折射，取4135。==巳.求AB上有光透出的部分的弧長.

2.（2024?陜西省漢中市?二模）道威棱鏡是由H.W.Dove發(fā)明的一種棱鏡，該棱鏡是將一等腰直角棱

鏡截去棱角而得，如圖所示，一束平行于底邊的單色光從邊射入棱鏡，已知棱鏡玻璃的折射率為近，

光在真空中的速度為3x108m/s0

（1）求該單色光到達(dá)面上的入射角；

（2）若Cr>=4j§cm，光從邊射入在面上經(jīng)過一次反射從8C邊射出，求光在棱鏡內(nèi)傳播的時(shí)間。

3.（2024?陜西省商洛市?二模）某透明介質(zhì)的橫截面如圖所示，截面由半徑為2H的四分之一圓弧480

和一個(gè)長方形3CQO組成，OD:AO=（娓+叵）:2。一單色光線從圓弧AB的中點(diǎn)E沿垂直于。C邊的

方向射入，折射光線剛好到達(dá)。點(diǎn)。光在真空中的傳播速度為c,不考慮光在介質(zhì)中的反射，求：

（1）介質(zhì)對(duì)該光折射率〃；

（2）該光在介質(zhì)中傳播的時(shí)間人

4.（2024?青海省百所名校?二模）真空中一透明體的截面如圖所示，其中NABC=60°,/BCD=90。,

現(xiàn)有一束單色光從AB邊的M點(diǎn)垂直射入透明體，恰好在BC邊的中點(diǎn)處發(fā)生全反射后，從CD邊射出透明

體。已知=光在真空中的速度為c,求：

(1)透明體對(duì)單色光的折射率小

(2)該單色光在透明體中的傳播時(shí)間九

5.(2024?青海省海東市?二模)如圖所示，半徑為R的半圓柱玻璃磚的截面如圖所示，。點(diǎn)為圓心，OO'

與直徑AB垂直，一束單色光垂直半圓柱玻璃磚側(cè)面、與OO'成30°角從真空射入玻璃磚，在。點(diǎn)的反射

光線OC與折射光線恰好垂直。已知光在真空中的傳播速度為c,求：

(i)玻璃核對(duì)單色光的折射率n；

(ii)單色光從射入玻璃磚到反射出玻璃磚所用的時(shí)間t.

6.(2024?青海省西寧市?二模)有一用透明材料制成中空?qǐng)A柱體，內(nèi)徑為R,外徑為2R,其截面如圖

所示，一束細(xì)單色光從圓柱面上的A點(diǎn)與AO直徑成夾角，=45°射入，經(jīng)折射后恰好與內(nèi)柱面相切，已知

真空中光速為c,不考慮光在圓柱體內(nèi)的反射。求：

(1)單色光在該材料中的折射率〃；

(2)單色光在該材料中傳播的時(shí)間￡

7.(2024?青海省海南藏族自治州?二模)如圖所示，泳池底有一個(gè)點(diǎn)光源P,只有在錐形范圍內(nèi)的光線,

才能從水面射出，為圓錐底面的一條直徑。已知池水深1.8m,圓錐的母線與水平方向所成的角為6

（sin，=也），光在空氣中的傳播速度c=3.OxlO8m/s，則水的折射率為，點(diǎn)光源P發(fā)出的光在

4

水中傳播的最短時(shí)間為SO

光源P

8.（2024?二模）某同學(xué)學(xué)習(xí)了防溺水知識(shí)后，知道了清澈見底的池塘往往“似淺實(shí)深”，

于是他設(shè)計(jì)了一測(cè)量水深的裝置如圖所示。在一池塘邊的豎直桿上M、N處裝有兩可忽略大小的激光筆，

激光筆1、激光筆2發(fā)射出的光線與豎直方向的夾角分別固定為70.5和53.0，某次測(cè)量時(shí)，調(diào)節(jié)兩激光筆

的高度，使兩束激光均照在池塘底部的P點(diǎn)，測(cè)得兩激光筆距離水面的高度QW、ON分別為

413

%=0.5m、h,=1.5m,水的折射率為一，cos70.5=-cos53.0=—o求:

33

（1）激光筆1發(fā)射出的激光光進(jìn)入水中時(shí)的折射角;

（2）兩入射點(diǎn)QU之間的距離和尸處的水深（結(jié)果均可用根式表示）

9.（2024?寧夏銀川一中?三模）如圖，為某一扇形透明柱狀介質(zhì)的橫截面，其中/AO3=60°,OM為

的角平分線，從〃點(diǎn)發(fā)出一束平行于8。的光線，射向OA界面，在C點(diǎn)處同時(shí)發(fā)生折射和反射,

其中折射光線平行于OM,反射光線射到界面上的。點(diǎn)（圖中。點(diǎn)未畫出）。

（1）求介質(zhì)折射率的大小，并作出經(jīng)C點(diǎn)反射到。點(diǎn)的光路圖；

（2）若OC的距離為L,光在真空中的傳播速度為。，求光在介質(zhì)內(nèi)第一次從加點(diǎn)到。點(diǎn)所用的時(shí)間？

（計(jì)算結(jié)果可用根式表示）

A

c

10.（2024??一模）如圖，截面為直角三角形的玻璃棱鏡置于真空中，己知NA=60°,

ZC=90°,一束極細(xì)的光于AC邊的中點(diǎn)尸處垂直AC面入射，AC=2j《cm，玻璃的折射率為〃=后，

光在真空的速度為c=3xl（ym/s。求：

（1）光從玻璃射向真空時(shí)，發(fā)生全反射時(shí)的臨界角;

（2）從8C面射出的光在棱鏡中傳播的時(shí)間。

11.（2024?寧夏中衛(wèi)市?一模）如圖，AABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，ZA=30°,一束紅光垂直48邊射

入，從AC邊上的。點(diǎn)射出，其折射角為60。，則玻璃對(duì)紅光的折射率為=若改用藍(lán)光沿同一路徑入

射，則光線在。點(diǎn)射出時(shí)的折射射角（“小于”“等于”或“大于”）60%

12.（2024?青海省西寧市?一模）圖示為一個(gè)透明體的橫截面，透明體橫截面的右半部分為半圓形，AB

是直徑，半徑為R,左半部分為長方形，長等于2R,寬等于其中長方形的8C部分和半圓形的圓弧

2

BE部分鍍有反射膜，今有一束光沿與直線AB平行的方向從某點(diǎn)射向圓柱體，經(jīng)折射后恰好經(jīng)過B點(diǎn)，光

在透明體中的折射率為百，求：

（1）該光在圓弧AE面上的入射角；

（2）該光能否從面射出，說明理由。

【考向四：光的干涉、衍射和偏振】

1.（2024?陜西省寶雞市?二模）（多選）下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法正確的是（）

A.光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，若入射角大于臨界角，則一定發(fā)生全反射

B.做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，若只將雙縫間距變小，相鄰明條紋間距會(huì)隨之變大

C.在白光下觀察肥皂泡，其表面的相鄰明條紋間距是相等的

D.光的衍射現(xiàn)象表明光是橫波

E.在同一種透明介質(zhì)中，波長越短的光傳播速度越小

2.（2024??二模）（多選）以下光學(xué)現(xiàn)象正確是（）

A.如圖甲光導(dǎo)纖維中內(nèi)芯的折射率大于外套

B.如圖乙抽去一張紙片，劈尖干涉的條紋間距變小

C.如圖丙太陽的反射光中振動(dòng)方向垂直紙面的光較強(qiáng)

D.如圖丁，用兩根鉛筆之間的縫隙觀察衍射條紋，縫隙越窄，觀察到的中央衍射條紋越寬

E.如圖戊是圓孔衍射所形成的圖樣

3.（2024?寧夏銀川一中?三模）判斷題：判斷下列說法是否正確，正確在括號(hào)內(nèi)畫“卡，不正確的在括

號(hào)內(nèi)畫“X”。

①自然光在水面反射時(shí)，反射光和折射光都是偏振光（）

②波遇到障礙物時(shí)，一定會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象（）

③汽車鳴笛時(shí)發(fā)出頻率一定的樂音，當(dāng)汽車邊鳴笛邊駛向觀察者時(shí)，觀察者聽到這個(gè)樂音的音調(diào)比原來高

（）

④在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，只減小雙縫間的距離會(huì)使光屏上相鄰亮條紋之間的距離變小

（）

⑤激光照射到光盤上可以讀取光盤上的數(shù)據(jù)是利用激光亮度高的特點(diǎn)（）重難點(diǎn)16光、

電磁波

語r題趨畫，

考點(diǎn)三年考情分析2025考向預(yù)測(cè)

電磁波的產(chǎn)生、電磁波的發(fā)射、傳

播和接收（1）考點(diǎn)預(yù)測(cè)：電磁場(chǎng)與電磁波

電磁波譜傳感器（2024?全國甲卷，10）及各種傳感器。光的折射、全反射、

光的折射定律折射及色散（2023?全國乙卷，16）色散及干涉問題。

折射率、光導(dǎo)纖維（）考法預(yù)測(cè)：光的折射與全反

全反射問題（2024?全國甲卷，16）2

光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象射是考查的重點(diǎn)。

激光的特性及應(yīng)用

<1

重難詮釋

【情境解讀】

折射定律、折射率：2駕1奇

sin62

插針法測(cè)玻璃折射率

［全反射）-條件:①從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)；②iNC

條件:頻率相同，相位差恒定

「雙縫干涉

條紋間距：入

光［光的干涉卜a

與「薄膜干涉一應(yīng)用：檢查平整度、增透膜

電

磁

波［光的衍射〕單縫衍射，小孔衍射，圓盤衍射

［光的偏振—光是橫波

4激光）相干性好、平行度好、亮度高

「麥克斯韋電磁場(chǎng)理論

電磁振蕩一電磁振蕩：7=2f回六科會(huì)

與電磁波

,電磁波：橫波，真空中波速c=3x］0Hm/s

【高分技巧】

一、電磁場(chǎng)與電磁波

1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論

變化的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。

2.電磁振蕩中各物理量的變化

①電容器電荷量最大時(shí)，電壓最大，電場(chǎng)能最大，電流為零，磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，磁場(chǎng)能為零。

②電流最大時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，磁場(chǎng)能最大，電容器電荷量為零，電壓為零，電場(chǎng)能為零。

3.ZC振蕩電路充、放電過程的判斷方法

當(dāng)電流流向帶正電的極板時(shí)，電容器的電荷量增加，磁場(chǎng)能

根據(jù)電流流向判斷向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，處于充電過程；反之，當(dāng)電流流出帶正電的

極板時(shí)，電荷量減少，電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，處于放電過程

根據(jù)物理量的變化當(dāng)電容器的帶電荷量式電壓U、電場(chǎng)強(qiáng)度E）增大或電流，（磁

趨勢(shì)判斷感應(yīng)強(qiáng)度8）減小時(shí)，處于充電過程；反之，處于放電過程

根據(jù)能量判斷電場(chǎng)能增加時(shí)充電，磁場(chǎng)能增加時(shí)放電

4.不同電磁波的特點(diǎn)

①電磁波波長越長越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長越短穿透能力越強(qiáng)。

②同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中速度不同；不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越大折射

率越大，速度越小。

二、光的折射、全反射問題

1.折射率計(jì)算公式〃=鬻中的仇指的是真空中光線與法線的夾角，仇指的是介質(zhì)中光線與法線的夾角。

sin（7?

2.折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對(duì)光的折射本領(lǐng)，也反映了光在該介質(zhì)中傳播速度的大小0=彳

3.只有從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)才能發(fā)生全反射現(xiàn)象，臨界角C滿足sinC=]

4.在光的反射、光的折射和全反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

5.光的色散問題

①同種介質(zhì)對(duì)不同頻率的光的折射率不同，頻率越高，折射率越大。

②由w弋，〃=今可知，光的頻率越高，在介質(zhì)中的波速越小，波長越短。

6.分析折射和全反射題目應(yīng)注意的三個(gè)方面：

①依據(jù)題目條件，分析判斷是否發(fā)生全反射。

②通過分析、計(jì)算確定光傳播過程中可能發(fā)生的折射、反射，把握光的“多過程”現(xiàn)象，作出光路圖。

③充分考慮三角形、圓的特點(diǎn)，運(yùn)用幾何圖形中的角關(guān)系、三角函數(shù)、相似三角形、全等三角形等，仔細(xì)

分析光傳播過程中產(chǎn)生的幾何關(guān)系。

三、光的干涉、衍射和偏振

1.光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象證明了光的波動(dòng)性，光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。

2.單縫衍射與雙縫干涉的比較

單縫衍射雙縫干涉

不條紋寬度IIIII

衍射條紋

同

條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等

點(diǎn)

條紋間距各相鄰亮條紋間距不等各相鄰亮條紋間距相等

亮度中央條紋最亮，兩邊較暗條紋清晰，亮度基本相同

干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射

相同點(diǎn)

都有明暗相間的條紋

限時(shí)提升練

（建議用時(shí)：40分鐘）

【考向一：測(cè)介質(zhì)的折射率】

1.（2024?山西省?一模）如圖所示，在用插針法測(cè)半圓形玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，已知玻璃磚的圓心為。、

半徑為R,實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：

①將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，在白紙上作虛線MN,把玻璃放放在紙上，使玻璃磚的圓心。位于

上且玻璃磚的直徑邊垂直于MV,描出玻璃磚的圓弧邊和直徑邊。

②在玻璃磚的另一側(cè)插上大頭針P3，使P3能擋住________的像。

③插上大頭針P,，使能擋住P?及B、P2的像

④作與"N平行的直線交圓弧邊于A點(diǎn)，在直線上插上兩枚大頭針P-P2

⑤取下玻璃磚，作過P3、的直線交玻璃磚的直徑邊于8點(diǎn)，測(cè)得A8=08=0.607?

完成下列問題：

（1）步驟②中應(yīng)填的內(nèi)容是；

（2）以上步驟的合理順序是（填步驟前序號(hào)）；

（3）該玻璃磚材料的折射率為。

【答案】（1）擋住B、P2的像

（2）①④②③⑤⑶

11

【解析】【小問1詳解】

在玻璃磚的另一側(cè)插上大頭針P3,使P3能擋住B、P2的像。

【小問2詳解】

根據(jù)實(shí)驗(yàn)的操作步驟，可知該實(shí)驗(yàn)的合理操作步驟為①④②③⑤

【小問3詳解】

做出光路圖如圖所示

根據(jù)幾何關(guān)系可知.ABO為等腰三角形，過B點(diǎn)做三角形的高線，垂足為C,可得

BC=y/AB2-AC-=Jo.36R2_o.25R2=川R

10

sinZCAB^^

AB6

,inAC5

cosZCAB=----=—

AB6

AD=7?cosZDAO=ReosZCAB=-R

6

..AD5

sinAAOD=----=—

AO6

可得該玻璃的折射率

sinZAOD5VH

n---------------------

sinZCAB11

2.（2024?山西省太原市?三模）如圖所示，測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是（）

A.光線從空氣進(jìn)入玻璃，頻率發(fā)生了變化

sin4

B.測(cè)量相應(yīng)的角度，玻璃的折射率〃

sm%

C.做實(shí)驗(yàn)選取的玻璃磚兩個(gè)邊。和a'必須平行

D.測(cè)折射率實(shí)驗(yàn)中，A、B、C、。處的四個(gè)大頭針可以在同一條直線上

【答案】B

【解析】A.光線從空氣進(jìn)入玻璃，頻率保持不變，故A錯(cuò)誤；

B.測(cè)量相應(yīng)的角度，根據(jù)折射定律可知玻璃的折射率為

sin4

n-----L

sing

故B正確；

C.做實(shí)驗(yàn)選取的玻璃磚只要可以得到入射角和折射角即可，玻璃磚兩個(gè)邊。和儲(chǔ)不需要平行，故C錯(cuò)誤；

D.測(cè)折射率實(shí)驗(yàn)中，為了得到入射角和折射角，入射光線與界面不垂直入射，所以出射光線與入射光線一

定不在同一直線上，即A、B、a。處的四個(gè)大頭針不可以在同一條直線上，故D錯(cuò)誤。

故選Bo

【考向二：光導(dǎo)纖維】

1.（2024?陜西省西安市西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)?二模）如圖所示，A5為一長L=30km的光導(dǎo)纖維，一

束光線從端面A射入，在側(cè)面發(fā)生全反射，最后從2端面射出。已知光導(dǎo)纖維的折射率〃=1.35,光線從

纖維內(nèi)側(cè)面向外射出時(shí)，臨界角的正弦值為0.9,設(shè)在側(cè)面發(fā)生全反射的光線從A端傳播到B端所需時(shí)間為

3求f的最小值和最大值。

【解析】光線在光導(dǎo)纖維中傳播的時(shí)間取決于光沿方向的分速度大小，這與入射角的大小有關(guān)，設(shè)光在

光導(dǎo)纖維中傳播的速度為v,則當(dāng)入射角4=0時(shí)，光在光導(dǎo)纖維中沿A8方向直線傳播，此時(shí)間最短為

L

min

V

又

V二一

n

可得

Ln

min=1.35x10%

當(dāng)入射角恰能使光線在光導(dǎo)纖維側(cè)面發(fā)生全反射時(shí)，光在沿AB方向分速度最小，對(duì)應(yīng)時(shí)間最長為

---------=1.5X10-4S

maxv-sina

2.（2024?寧夏銀川市唐徐中學(xué)?一模）某物理學(xué)習(xí)興趣小組成員小張找到了一個(gè)LED燈和一段光導(dǎo)纖維

進(jìn)行研究。查閱資料發(fā)現(xiàn)，LED燈是一塊用環(huán)氧樹脂密封的發(fā)光半導(dǎo)體材料。光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套兩層

組成，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射。

（1）有一LED燈結(jié)構(gòu)如圖甲所示，發(fā)光區(qū)域?yàn)橹睆?mm（MN之間）的圓盤（厚度不計(jì)），發(fā)光面上覆蓋

折射率〃=1.6的半球形環(huán)氧樹脂，發(fā)光圓盤的圓心與球心重合。要使發(fā)光區(qū)域發(fā)出的所有光線在球面上都

不發(fā)生全反射，求環(huán)氧樹脂半徑R滿足的條件；

（2）一段長直光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套組成，其剖面如圖乙，其中內(nèi)芯的折射率4=2,外套的折射率

%=6。已知光從折射率為々的介質(zhì)射入折射率為〃2的介質(zhì)時(shí)，入射角a與折射角。2間滿足關(guān)系

%sin4=%sina。試通過計(jì)算說明從該光導(dǎo)纖維一端入射的光信號(hào)是否會(huì)通過外套“泄漏”出去。

甲

【答案】(1)!?>2.4mm；(2)不會(huì)

【解析】(1)如圖所示，從半圓弧上任取一點(diǎn)P,

從M、N兩端發(fā)出的光入射角最大，取N點(diǎn)光線，連接OP,NP,則入射角為8,

在△CWP中

R_r

sinasin0

即

sin6>=—sin?,

R

當(dāng)a=90°時(shí)。取最大值，

由題意

sin<sinC=—

n

解得

R>nr=—nd=2.4mm

2

(2)如圖所示，作出光路圖。

由

4sinsin02

得

“sinC=n,sin90°

解得

C=60°

由折射定律得

sin。

n=------

sina

由幾何關(guān)系得

a+，=90。

e越大，a越大，尸越小,

當(dāng)。=90°時(shí)

c=30°,篇/60。

說明光信號(hào)不會(huì)通過外套“泄漏”出去。

3.（2024?青海省協(xié)作聯(lián)考?一模）兩完全相同的圓柱狀玻璃絲M、N,其截面圖均為矩形，如圖所示，M、

N相距為d,直徑均為2a。M、N下端橫截面平齊且與被測(cè)物體表面平行。一激光在M內(nèi)的e點(diǎn)恰好發(fā)生

全反射，之后從M下端面的中點(diǎn)射向被測(cè)物體，經(jīng)被測(cè)物體表面鏡面反射至N下端面的中點(diǎn)，已知e點(diǎn)到

M下端面的距離為＞a）。

（1）求玻璃絲對(duì)該激光的折射率n；

（2）求玻璃絲下端面到被測(cè)物體表面的距離瓦

72a+d

b=--------

H2a

【解析】（1）玻璃絲發(fā)生全反射的臨界角為

H1

sinC=

加+工n

玻璃絲對(duì)該激光的折射率為

22

+Q

n=-----------

H

（2）設(shè)入射角為折射角為夕，根據(jù)折射定律有

sinB

n--------

sma

根據(jù)幾何關(guān)系有

。=90-C

解得

sin/?=-

H

則

a

tanP二

經(jīng)被測(cè)物體表面鏡面反射至N下端面的中點(diǎn)，根據(jù)幾何關(guān)系有

d+2a

tan/3--京

玻璃絲下端面到被測(cè)物體表面的距離為

72a+d

b=--------

2a

【考向三：光的折射、全反射問題】

1.（2024?陜西省?二模）如圖所示,空氣中有一折射率為n=、可的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90。,半徑

1Q

H=——m的扇形OAB,其中OB面不透光.一束平行光平行于橫截面以60°入射角斜射到OA面上,不考慮

5兀

反射后的折射，取sin35o=@.求AB上有光透出的部分的弧長.

【解析】注意兩條特殊光線，一是從O點(diǎn)沿半徑方向進(jìn)入玻璃柱體的光線，在AO面上折射后傳播入方向

不變，二是在AB面上發(fā)生全反射的光線，有光透出的部分在這兩條光線之間，然后根據(jù)幾何關(guān)系求解.

【詳解】根據(jù)折射定律有：〃=竺酗，可得光進(jìn)入玻璃后光線與豎直方向的夾角為30。.

sinr

過0的光線垂直入射到AB界面上點(diǎn)C射出，C到B之間沒有光線射出；越接近A的光線入射到AB界面

上時(shí)的入射角越大，發(fā)生全反射的可能性越大.

根據(jù)臨界角公式：sinC=1^,得臨界角為35°,如果AB界面上的臨界點(diǎn)為D,此光線在A0界面上點(diǎn)E

入射，在三角形ODE中可求得OD與水平方向的夾角為180。-（120°+35°）=25°,所以A到D之間沒有光

線射出.由此可得沒有光線射出的圓弧對(duì)應(yīng)圓心角為90。-（30。+15。）=350所以有光透出的部分的弧長為

s=[go。TTXR=0.7m

【點(diǎn)睛】解決本題關(guān)鍵根據(jù)光的折射、全反射原理在AB弧面上找到有光線透出的范圍，然后依據(jù)幾何關(guān)

系求解.

2.（2024?陜西省漢中市?二模）道威棱鏡是由H.W.Dove發(fā)明的一種棱鏡，該棱鏡是將一等腰直角棱

鏡截去棱角而得，如圖所示，一束平行于底邊O的單色光從邊射入棱鏡，已知棱鏡玻璃的折射率為夜，

光在真空中的速度為3x108m/s=

（1）求該單色光到達(dá)8面上的入射角；

（2）若CD=4j§cm，光從邊射入在。面上經(jīng)過一次反射從8c邊射出，求光在棱鏡內(nèi)傳播的時(shí)間。

【解析】（1）光在棱鏡中傳播光路如圖所示.

AB

由折射定律

sin45°

n=---------

sinr

解得

r=30°

所以

。二75。

（2）光線在棱鏡內(nèi)傳播

c

v=—=----C

n2

在三角形MQP中，由正弦定理

MP_DP

sin45°-sin120。

解得

MP=—DP

3

在三角形NCP中，由正弦定理

NP_CP

sin45°-sin120。

解得

NP^—CP

3

光在棱鏡內(nèi)部傳播的路程

s=MP+PN=—CD^

由

V

解得

?=-xlO-los

3

3.（2024?陜西省商洛市?二模）某透明介質(zhì)的橫截面如圖所示，截面由半徑為2火的四分之一圓弧A3。

和一個(gè)長方形組成，OD:AO=（?>+叵）:2。一單色光線從圓弧AB的中點(diǎn)E沿垂直于。C邊的

方向射入，折射光線剛好到達(dá)。點(diǎn)。光在真空中的傳播速度為c,不考慮光在介質(zhì)中的反射，求：

（1）介質(zhì)對(duì)該光折射率〃；

（2）該光在介質(zhì)中傳播的時(shí)間建

【答案】（1）〃=后；（2）”4‘2+可

c

【解析】如圖所示

根據(jù)幾何關(guān)系可知，入射角

a=45°

DE=J(27?cos450)2+[(#+垃)R+2Rsin45。,=2,4+26-

則有

sinl35°_sin「

DEOD

聯(lián)立可得介質(zhì)對(duì)該光的折射率

sma=V2

n二-----------

sin(3

(2)光在介質(zhì)中速度

c

v=一

n

則傳播時(shí)間為

DE

4.(2024?青海省百所名校?二模)真空中一透明體的截面如圖所示，其中NABC=60。，ZBCD=90°,

現(xiàn)有一束單色光從A3邊的M點(diǎn)垂直射入透明體，恰好在邊的中點(diǎn)處發(fā)生全反射后，從CD邊射出透明

體。已知=光在真空中的速度為c,求：

(1)透明體對(duì)單色光的折射率九；

(2)該單色光在透明體中的傳播時(shí)間人

【答案】⑴手⑵龍

【解析】(1)畫出光路圖如圖所示

根據(jù)幾何關(guān)系可得臨界角為