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(diǎn)........................................................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

1/27

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

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命題統(tǒng)計(jì)

2024年2023年2022年

命題要點(diǎn)

2024?全國甲卷134(2)2023?江蘇卷-T52022?山東卷?T7

2024?山東卷1152023?湖北卷162022?湖南卷116(2)

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

反射2024?重慶卷?T52023?山東卷一T162022?廣東卷-T18

熱2024?海南卷142023?重慶卷152022?湖北卷-T14

考

2024?甘肅卷1102023?福建卷?T3

角

度2024?遼寧卷142023?江蘇卷162022?山東卷110

2024?山東卷?T42023?山東卷152022?北京卷?T2

光的波動性

2024?廣西卷?T92023?北京卷?T22022?天津卷?T7

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(jì)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(jì)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(shí)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(shí)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

3/27

光學(xué)電磁波變化的電場產(chǎn)生磁場

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0

盎心精潴￡題型突破

題型一折射定律及折射率的應(yīng)用

核心精講

一、MOI

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。

Si

2.表達(dá)式:^十。

sin02

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'

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。

(2)定義式：〃二四號-

sin%

(3)計(jì)算式：/,因?yàn)関<c,所以任何介質(zhì)的折射率都大于1。

V

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)用光的折射繇!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

等。

3.注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

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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沏、n,光在棱鏡和液體中的傳播速度分別為孫、v,則

A.n<n0,v>v0B-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n<g根據(jù)折射率的速度

表達(dá)式u=:可得u>見故選Ao

【技巧點(diǎn)撥】

（1）根據(jù)折射定律判斷折射率的大小;

（2）根據(jù)表達(dá)式“二￡判斷速度大小。

n

2.（2024?重慶?高考真題）某同學(xué)設(shè)計(jì)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(diǎn)與液體表面的距離肌就能得到液體的折射率〃。忽略氣壁厚度，由該方案

可知（）

B.若〃=6cm,貝!Jn=j

C-若"京貝”=10cmD.若九二萬，貝!j〃=5cm

【答案】B

6/27

【詳解】根據(jù)幾何關(guān)系畫出光路圖，如圖所示

sin^ix8cm

n=-------=——=------

sin02hh

A.若h=4cm,則幾=2,故A錯誤；

B.若h=6cm,則ri=故B正確；

C.若n=J,則=故C錯誤；

45

D.若n=g,則/i=^cm,故D錯誤。故選B。

【技巧點(diǎn)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。

命題預(yù)測

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，P0為直徑，一單色細(xì)光束從尸點(diǎn)射入球內(nèi)，

折射光線與尸0夾角為37乜出射光線與尸。平行。已知光在真空中的傳播速度為c,sin37°=0.6,cos37°=

0.8,則()

A.光束在P點(diǎn)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”中的傳播時間嵋

【答案】B

7/27

【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2a折射率九=半=2?）5。=1.6故8正確；

A.由圖￡=r=26=74。故A錯誤；

c.光在“水晶球”中的傳播速度為。=￡="故c錯誤；

n8

D.光在“水晶球”中傳播的距離l=2acos。時間1='=8=竺也帶入數(shù)據(jù)有1=磬故D錯誤。故選B。

vcc25c

4.（2024?浙江金華?二模）如圖所示，由°、6兩種單色光組成的復(fù)色光由空氣經(jīng)過。點(diǎn)射入半徑為R的

半圓形玻璃磚，O點(diǎn)是半圓形玻璃磚的圓心，。2與/C垂直，玻璃對。光的折射率為％,玻璃對6光的折

射率為踐2,且孫＞電。下列敘述正確的是（）

A.隨著6角的增大，。光比b光先在下界面/OC發(fā)生全反射

B.改變。角，在圓弧界面/8C上可能沒有光線出射

C.改變6角，在圓弧界面/8C上與的夾角正弦值大于1/%的位置一定沒有光線出射

D.光從。點(diǎn)到圓弧界面N5C射出，。光所需時間比6光一定長3％—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)，所以在下界面不可能發(fā)生全反射，

故A錯誤；

B.光從。點(diǎn)折射后，沿著半徑方向射到圓弧界面/8C上，在圓弧界面/5C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)6角越大時，折射光線越遠(yuǎn)離05,當(dāng)光線臨近/O時，根據(jù)折射定律n=工因?yàn)槊妫緦O可知臨界光

sma

線為6光的，則改變。角，在圓弧界面N8C上與05的最大夾角正弦值sin的=工即改變6角，在圓弧界面

建2

上與0B的夾角正弦值大于工的位置一定沒有光線出射故C錯誤；

?2

8/27

D.光從O點(diǎn)到圓弧界面ABC射出，a光所需時間%=*=士=凈光所需時間％=5=至=子。光所需

%711cbn2c

時間比b光多經(jīng)過的時間1=%—5=""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°,NB=60°,

一束單色光從8C邊的。點(diǎn)射入三棱鏡，入射角為i、折射角為r,折射光線經(jīng)過AB邊的E點(diǎn)，反射光線EF正好

與BC邊平行，已知BD=L,i-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(diǎn)的反射角為45°B.光線在D點(diǎn)的折射角r=30°

C.三棱鏡對此種單色光的折射率為浮D.光從。到E的傳播時間為三

2c

【答案】B

【詳解】A.設(shè)光線DE在E點(diǎn)的反射角為仇反射光線EF正好與BC邊平行，由幾何關(guān)系可得4/應(yīng)4=60°,0=

90°-Z.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°-

乙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幾=理=a故C錯誤；

smr

D.由DE=BD=L,由折射率的定義可得幾=￡光線從。到E的傳播時間t=絲綜合可得t=?故D錯誤。故

VVC

選B。

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/尸中點(diǎn)處射到在冰晶

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

若將紫光改為紅光，光線仍可從3C邊上射出。已知光在真空中的速度為c,則下列說法中錯誤的是（）

D

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A.冰晶對紫光的折射率為百

B.紫光在冰晶中傳播時間為等

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/=30。冰晶對紫光的折射率為n=吟=嗯=率=舊故A正確，與題意

sin02sin3001

不符；

B.由幾何知識可知紫光在冰晶中的光程為》傳播的速度為u=。專播的時間為t=三聯(lián)立，解得

22nv

仁等故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u=￡紅光的頻率比紫光小，紅光的折射率比紫光小，紅光

n

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)v=",u=￡聯(lián)立，可得4=2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

"九nf

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42=5.80cm；已知圓柱體截面直徑為四=4.00cm,透明圓桶直徑=

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

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根據(jù)幾何關(guān)系可得sini=/，sinr=言則該糖水折射率為九=黑=華=}=>45故選A。

~2~1

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/BCD,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/2C的中心。/點(diǎn)，光束經(jīng)折射后恰好到達(dá)正四面體底面的中心O：

點(diǎn)。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)的傳播速度為半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(diǎn)、側(cè)面和底面中點(diǎn)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sinzl=cosz.2=cosz.3=,sinz.5=cosz.4=cos乙4=3所以九=空白=—,v-

。1尸33sinZ53

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￡=2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

核心精講飛

一、

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、aotiffiwg

1.定義：折射角等于90。時的入射角。

2.公式:sinC=~。若光從光密介質(zhì)(折射率為”)射向真空或空氣時，發(fā)生全反射的臨界角為C,由〃=血0

nsin仇

得sinC=~o

n

3.大小：介質(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(diǎn)

兩個技巧四點(diǎn)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(shí)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。

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真題研析

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。角從面射入某長

方體透明均勻介質(zhì)。折射光束在橋面發(fā)生全反射。反射光射向面。若。逐漸增大。兩束光在酒面上

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.在尸0面上，紅光比綠光更靠近P點(diǎn)

B.8逐漸增大時，紅光的全反射現(xiàn)象先消失

C.8逐漸增大時，入射光可能在VN面發(fā)生全反射

D.8逐漸減小時，兩束光在"N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71=理可知綠光在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(diǎn)，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，9逐漸增大時，折射光線與NP面的

n

交點(diǎn)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,在九W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(diǎn)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(diǎn)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O,當(dāng)6=30。時，反射光6和折射光c剛好垂直。下列說法正確的是（）

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A.該材料對紅光的折射率為gB.若8=45。，光線c消失

C.若入射光。變?yōu)榘坠猓饩€6為白光D.若入射光a變?yōu)樽瞎猓饩€6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=粵=國故A

sm30°

正確；

B.設(shè)臨界角為C,得sinC=L=5<3故C<45。，故若0=45。，會發(fā)生全反射，光線c消失，故B正確；

nV3V2

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a變?yōu)榘坠猓饩€b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)樽瞎猓凵浣菍⒆兇螅饩€6和。不會垂直，

故D錯誤。故選ABC。

【技巧點(diǎn)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，水深為人，池底中心一點(diǎn)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(diǎn)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=吟根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系有n=4=」解得sin。=手音故選A。

Sln0smc2五而

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，其外徑為處,

內(nèi)徑為此，為一條直徑。有兩束光線，其中光線”在紙平面內(nèi)傳播，從M點(diǎn)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3平行于九W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,

則（）

14/27

B.光線/射入柱形容器后折射出去的時間為色n-R-]-—-1-?2-

C

C.光線B的入射角的正弦值sim'=整

Ri

D.光線2到的距離等于也

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"點(diǎn)的入射角為3折射角為廠，由折射

定律得：

"=典由幾何關(guān)系得sinr=某解得sinz=等故A錯誤；

sinrRiRi

B.光線A在柱形容器中通過的距離為s=2]用-耳光線A在柱形容器中傳播速度為v=:則光線A射入柱

形容器后折射出去的時間為t=-=故B錯誤；

VC

C.平行于的光線射向容器，在容器外壁的入射角為一，折射角為“，如圖2所示，由折射定律得：

-N

圖2

n=辿光線恰好在容器內(nèi)壁發(fā)生全反射,入射角等于臨界角C,則sinC=工根據(jù)正弦定理可得與==

sinrnsinrsm(n—C)

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=〃以解得sinr=紅而?i=典-即sini'=nsinr="故C正確；

sinenRisinrRi

D.設(shè)光線3到的距離為d,根據(jù)幾何關(guān)系可得d=&sini'=R2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)光纖通訊已成為現(xiàn)代主要的有線通信方式。現(xiàn)有一長為1km,直徑為d=

6

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-S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】(1)光在長直光纖中傳輸解得v=2xl08m/s

(2)光纖的折射率n=￡解得兀=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sinC=at又

Rmin+d

sinf=-=3解得Rmin=0.4mm

n1.5

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(diǎn),

半球形玻璃磚的半徑為凡。為球心，。。為半球形玻璃磚的對稱軸，。點(diǎn)到三棱鏡NP邊距離為3R,兩條

平行光線。、6間距為百心從左側(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

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線。。對稱，最后聚焦到硅片上尸點(diǎn)，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)。尸兩點(diǎn)間距離；

(2)光從進(jìn)入三棱鏡到聚焦點(diǎn)下的時間。

【答案】(1)9；(2)(25+12'⑶R

36c

【詳解】(1)光在三棱鏡發(fā)生全反射的臨界角為C,由sinC=L=當(dāng)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=繆="得a=60。由折射定律，有n=當(dāng)

2R2sinp

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

—R,OF=OEtan30。=N

33

(2)光在三棱鏡及半球內(nèi)的速度v=：=^c光線在三棱鏡的傳播路程Si=2R在半球內(nèi)傳播路程S2=DE=

OE=日R光線在空氣中傳播路程si=CD+EF=(3R-Rcos60。)+懸;=等光從進(jìn)入棱鏡到聚焦點(diǎn)F的

時間t=山+包=(25+12向R

vc6c

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題型三光的波動性電磁波

［核心精講工

一、

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—n=M6=O,1,2,…)，光屏上出現(xiàn)亮條紋。

光的路程差廠2—九=(2左+1耳(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=/\

d

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44'和后表面38'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B、尸2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差加等于波長的整數(shù)倍，即△尸加(〃=1,2,3,…)，薄

膜上出現(xiàn)亮條紋。

②在0處，兩列反射回來的光波的路程差加等于半波長的奇數(shù)倍，即甌=(2"+1)3〃=0,1,2,3,…)，薄膜

上出現(xiàn)暗條紋。

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

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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(diǎn)

（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

度越小②亮環(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、

i.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）

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(2)各物理量變化情況一覽表

時刻(時間)工作過程qEiB能量

T

0--放電過程qm—0Em—>00—>im0—>BE電—E磁

4m

I?I>>

充電過程0—0--Emim—>0-0E磁一￡電

42

I?紅

放電過程0m—0Em—>00—>Zm0—>BmE電―￡磁

24

紅?7

4?充電過程0—0—im—>0Bm—>0E磁一E電

2.LC振蕩電路的周期和頻率

(1)明確r=2?r質(zhì)，即7取決于￡、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)乙及電容器的電容C由哪些因素決定。￡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=3可知，與電介質(zhì)的介電常數(shù)&、極板正對面積S及板間

4jikd

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(diǎn)及應(yīng)用

特點(diǎn)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

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。和/,a?l,鏡面與光屏垂直，單色光波長為九下列說法正確

的是()

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光

屏

土.s

77777

平面鏡

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《4

a

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

率為六，

【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△%=5%=

a

54故A正確，B錯誤；

C.若將整套裝置完全浸入折射率為，7的蔗糖溶液中，光的頻率不變，根據(jù)酎="=幾"=5其中'為在真

空中的光速，則％=（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△%,根據(jù)條紋間距公式有

△x=5心可得也=罕結(jié)合c選項(xiàng)的分析可知而=竿=4所以n=故D正確。故選ADo

2aIIn2aAx

【技巧點(diǎn)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a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（）

A.滾珠6、c均合格

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B.滾珠6、c均不合格

C.滾珠6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6的直徑相等，即滾珠6合格，不同的干涉條紋位置處光的波程差不同，則滾珠。

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(diǎn)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

考向一雙縫干涉

17.(2024?浙江金華?三模)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(diǎn)為Si、S2連線的中垂線與光屏的交點(diǎn)。光源S發(fā)出單色光經(jīng)Si、S2傳播到光屏上尸點(diǎn)的時間

差為工，其中S]P垂直于光屏，P為某亮條紋中心，OP之間還有羽條亮條紋。若緊貼Si放置一厚度均勻的玻

璃片、光由Si垂直穿過玻璃片傳播到P點(diǎn)與光由S2直接傳播到P點(diǎn)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()

【答案】B

【詳解】光在