重難點(diǎn)15 光學(xué)和電磁波-2025年高考物理二輪復(fù)習(xí)講義-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

【課標(biāo)要求】
1.能利用光的折射和全反射規(guī)律解決光的傳播問題。
2.理解光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象。
3.了解電磁振蕩規(guī)律，知道電磁波譜。
【考查方向】
本章屬于選擇性熱點(diǎn),是必考點(diǎn)。高考命題突出考查光的折射、折射率、全反射的計(jì)算。
【備考建議】
(1)重點(diǎn)理解光的折射定律和全反射的內(nèi)涵，這是考查的重點(diǎn)。
(2)平時(shí)多注重?cái)?shù)學(xué)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)，重點(diǎn)突出與數(shù)學(xué)知識(shí)中三角函數(shù)部分知識(shí)相關(guān)聯(lián)的訓(xùn)練，這往往是解決問題的關(guān)鍵所在。
(3)理解光的干涉、衍射和偏振的概念及相關(guān)現(xiàn)象的解釋。
(4)重點(diǎn)掌握測(cè)量折射率、用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，理解雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中各物理量的含義。關(guān)注前沿科技、生活實(shí)際等情境中與光學(xué)知識(shí)相聯(lián)系的部分。
【情境解讀】
1.幾何光學(xué)命題情境
光的折射與全反射：
常以玻璃磚、三棱鏡等為介質(zhì)，考查光的折射定律的應(yīng)用。例如，光線從空氣進(jìn)入玻璃磚，已知入射角，求折射角；或者已知玻璃磚的折射率和折射光線的方向，求入射角。
全反射現(xiàn)象的考查也很常見，如光纖通信的原理。給出光在某種介質(zhì)中的傳播情況，要求考生根據(jù)臨界角公式判斷是否發(fā)生全反射，并計(jì)算相關(guān)角度和光線傳播的路徑長(zhǎng)度。
光路圖的繪制與光學(xué)儀器原理：
要求考生繪制簡(jiǎn)單的光路圖，如通過透鏡的光路圖。對(duì)于凸透鏡，包括平行光會(huì)聚、物像關(guān)系等光路；對(duì)于凹透鏡，考查發(fā)散光線的光路。
結(jié)合光學(xué)儀器，如顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的原理進(jìn)行考查?？忌枰斫馕镧R和目鏡的成像特點(diǎn)，以及它們是如何組合起來(lái)放大物體的。
2.物理光學(xué)命題情境
光的干涉、衍射和偏振：
光的干涉方面，以雙縫干涉實(shí)驗(yàn)為背景，考查條紋間距公式的應(yīng)用。例如，已知雙縫間距、光屏與雙縫的距離和條紋間距，求光的波長(zhǎng)。
光的衍射情境下，考查單縫衍射和圓孔衍射的特點(diǎn)，如比較不同波長(zhǎng)的光在同一單縫或圓孔中衍射條紋的寬窄，或者根據(jù)衍射現(xiàn)象判斷光的波長(zhǎng)范圍。
偏振現(xiàn)象主要考查對(duì)自然光和偏振光的理解，以及偏振片的作用。例如，在一些利用偏振現(xiàn)象來(lái)減少反射光等實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中的考查。
3.電磁波命題情境
電磁波的產(chǎn)生與傳播：
以LC振蕩電路為背景，考查電磁波是如何產(chǎn)生的，包括電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的相互轉(zhuǎn)化。要求考生理解振蕩周期公式，并能根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算周期等相關(guān)參數(shù)。
考查電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度和頻率不變、波長(zhǎng)變化的特點(diǎn)。例如，已知電磁波在真空中的波長(zhǎng)和頻率，求在某種介質(zhì)中的波長(zhǎng)。
電磁波譜及其應(yīng)用：
考查電磁波譜（無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線）中各頻段的特點(diǎn)和主要應(yīng)用。如紅外線的熱效應(yīng)在遙感中的應(yīng)用，紫外線的殺菌消毒作用，X射線在醫(yī)療透視中的應(yīng)用等。
【高分技巧】
一、三種光學(xué)模型的光路特點(diǎn)
1、平行玻璃磚
結(jié)構(gòu)：玻璃磚上下表面是平行的。
光路圖的特點(diǎn)為通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移，如下圖所示。
應(yīng)用：測(cè)定玻璃的折射率。
2、三棱鏡
結(jié)構(gòu)：橫截面為三角形的三棱鏡。
光路圖的特點(diǎn)為通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折，如下圖所示。
應(yīng)用：全反射棱鏡，改變光的傳播方向。
3、圓柱體(球)
結(jié)構(gòu)：橫截面是圓。
光路圖的特點(diǎn)為圓界面的法線是過圓心的直線，光線經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折，如下圖所示。
應(yīng)用：改變光的傳播方向。
二、七色光的比較
三、單縫衍射與雙縫干涉的比較
一、單選題
1．（2024·福建·一模）肥皂膜看起來(lái)常常是彩色的，雨后公路積水上漂浮的油膜，也經(jīng)常顯現(xiàn)出彩色條紋。下列現(xiàn)象的原理與之相同的是（）
A．楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)
B．影子的形成
C．利用光導(dǎo)纖維傳遞信息，實(shí)現(xiàn)光纖通信
D．泊松亮斑
2．（2024·貴州遵義·一模）某勻質(zhì)透明材料的橫截面為半圓形，圓心為O。一激光束沿方向從空氣中射入該材料，B為出射點(diǎn)。與界面夾角為，與法線夾角為，光在真空中傳播速度為c，部分光路如圖所示。則（）
A．該材料的折射率為
B．該材料的折射率為
C．若改變角，光可能在B點(diǎn)發(fā)生全反射
D．光束在該材料中的傳播速度為
3．（2023·河北·三模）牛頓在劍橋大學(xué)讀書時(shí)，對(duì)光的顏色問題頗感興趣，于是在1664年初做了一個(gè)三角形玻璃棱鏡，對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。牛頓的實(shí)驗(yàn)如圖甲所示，太陽(yáng)光通過三角形玻璃棱鏡后，在光屏上形成一條彩色的光帶。圖乙為其中一種單色光在三角形玻璃棱鏡中傳播的情況，角A為棱鏡頂角，θ稱為偏向角。下列說法正確的是（）
A．根據(jù)牛頓的實(shí)驗(yàn)可知，同種介質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光的折射率不同
B．折射率越大，偏向角θ越小
C．偏向角θ與棱鏡頂角A無(wú)關(guān)
D．入射角i3越大，折射角i4越大，所以光一定能夠在圖乙中棱鏡右側(cè)表面發(fā)生全反射
4．（2024·浙江紹興·一模）為模擬光在光導(dǎo)纖維中的傳播原理，取一圓柱形長(zhǎng)直玻璃絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如圖所示，紙面內(nèi)有一束激光由空氣中以的入射角射向玻璃絲的AB端面圓心O，恰好在玻璃絲的內(nèi)側(cè)面發(fā)生全反射，此時(shí)內(nèi)側(cè)面入射角為θ。下列說法正確的是（）
A．
B．玻璃絲只能傳播特定頻率的光
C．激光由空氣中進(jìn)入玻璃絲后，其波長(zhǎng)不變
D．減小入射角α，激光在玻璃絲中仍能發(fā)生全反射
5．（2024·河北·模擬預(yù)測(cè)）把鍍過增透膜的玻璃作為墻面來(lái)代替有色玻璃，黃綠光能暢通無(wú)阻地進(jìn)入室內(nèi)，使得建筑物內(nèi)的人可對(duì)外面景物一覽無(wú)余，而外面的人只能從藍(lán)紫色的反射光看到天光云影，對(duì)建筑物內(nèi)部的情況卻難窺一斑。關(guān)于此現(xiàn)象，下列說法正確的是（）
A．該現(xiàn)象與光的干涉有關(guān)B．該現(xiàn)象與海市蜃樓的成因相同
C．該現(xiàn)象是由于藍(lán)紫色的光發(fā)生了全反射D．該現(xiàn)象與泊松亮斑的成因相同
6．（24-25高三上·廣東·開學(xué)考試）某同學(xué)用紅色光從真空對(duì)著一正方體透明玻璃磚的AB邊似與法線成角入射，在玻璃磚內(nèi)AD邊的中點(diǎn)發(fā)生全反射，如圖所示，下列說法正確的是（）
A．該光線還會(huì)在CD邊全反射
B．該光線不會(huì)在CD邊全反射，出射光線與開始入射的光線平行
C．若角度增大到一定程度，則會(huì)在AB邊全反射
D．若角不變，換用折射率大一點(diǎn)的紫色光入射，則在AD邊全反射點(diǎn)下移靠近D點(diǎn)
7．（2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè)）利用牛頓環(huán)可以測(cè)量微小位移。如圖所示，將一個(gè)曲率半徑很大的凸透鏡的凸面和一平面玻璃接觸，入射光線分別在凸透鏡下表面和平面玻璃上表面反射產(chǎn)生的光線發(fā)生干涉，已知在圖示位置產(chǎn)生亮條紋，入射光線波長(zhǎng)為，圖中兩次反射位置間的距離為，固定平面玻璃板，當(dāng)向上平移凸透鏡時(shí)，亮條紋將周期性出現(xiàn)，下列說法正確的是（）
A．兩次反射位置間的距離滿足
B．更換形狀相同、折射率更大的凸透鏡，點(diǎn)亮條紋可能消失
C．若將入射光波長(zhǎng)調(diào)整為，則點(diǎn)仍為亮條紋
D．若向上移動(dòng)距離為，點(diǎn)相鄰兩次出現(xiàn)亮條紋時(shí)，凸透鏡移動(dòng)的距離
8．（2022·浙江臺(tái)州·模擬預(yù)測(cè)）下列說法錯(cuò)誤的是（）
A．用偏振鏡頭拍攝水面下游魚與觀看立體電影的原理相同
B．應(yīng)用超聲波多普勒效應(yīng)可測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波頻率
C．筷子豎直插入裝有水的薄圓柱形玻璃杯中，筷子發(fā)生了側(cè)移是光的折射現(xiàn)象
D．收音機(jī)LC接收電路的固有頻率與某信號(hào)電磁波頻率不相等時(shí)，也會(huì)接收該電磁波
二、多選題
9．（2024·四川德陽(yáng)·模擬預(yù)測(cè)）如圖為一折射率的玻璃磚截面示意圖，其截面一側(cè)是以O(shè)點(diǎn)為圓心、半徑為R的四分之一圓弧，其余兩側(cè)為直面AC與BC，且。僅靠O點(diǎn)下方有一單色激光發(fā)射器S，能在玻璃磚截面所在的平面內(nèi)發(fā)出過O點(diǎn)的光束，現(xiàn)讓激光發(fā)射器S繞過O點(diǎn)垂直于紙面的軸開始順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T，觀察到玻璃磚AC面和BC面上有光斑移動(dòng)，光在真空中速度大小為c，不考慮光線的多次反射，下列說法正確的是（）
A．光線透過玻璃磚最長(zhǎng)時(shí)間為
B．光斑從玻璃磚AC面消失到BC面出現(xiàn)的時(shí)間間隔為
C．光斑在玻璃磚AC面上剛要消失的瞬時(shí)速度為
D．在發(fā)射器S開始轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，能觀察到AC面和BC面上有光斑的時(shí)間為
10．（2024·山東·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，A、B兩束不同顏色的光在同一平面內(nèi)以相同入射角射入厚度為L(zhǎng)的玻璃磚，入射點(diǎn)間的距離為d，兩束光恰好在玻璃磚下邊沿交于一點(diǎn)，現(xiàn)增加玻璃磚厚度，使兩束光在下邊沿的出射位置間的距離等于。則（）

A．A光的頻率較大
B．B光在玻璃磚中傳播的速度小
C．兩束光能在交點(diǎn)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象
D．玻璃磚厚度增加了
11．（2024·海南省直轄縣級(jí)單位·模擬預(yù)測(cè)）以下四幅圖中，相關(guān)敘述正確的是（）
A．圖甲是雜技演員在表演“水流星”節(jié)目，杯子經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)繩子最容易斷裂
B．圖乙是光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，其中驗(yàn)電器兩箔片起電的方式是感應(yīng)起電
C．圖丙是α粒子散射實(shí)驗(yàn)，當(dāng)顯微鏡在放射源的后面E處時(shí)也能觀察到閃光
D．圖丁是用單色光檢查平面的平整度，這利用了光的衍射
三、解答題
12．（2024·廣東湛江·模擬預(yù)測(cè)）如圖為空氣中兩個(gè)完全相同的透明半球體介質(zhì)，半徑均為R，底面水平平行錯(cuò)開放置且豎直間距為，其折射率未知。一束單色光與豎直方向成角沿半球體甲的半徑射入，射出后恰好射向另一半球體乙底面的圓心處，并從半球體乙射出；當(dāng)該單色光與豎直方向成角同樣沿半球體甲的半徑射入時(shí)，光線恰好未從半球體甲的底面射出。，，求：
(1)該介質(zhì)的折射率n；
(2)兩半球體球心錯(cuò)開的水平距離s。
13．（2024·山東·高考真題）某光學(xué)組件橫截面如圖所示，半圓形玻璃磚圓心為O點(diǎn)，半徑為R；直角三棱鏡FG邊的延長(zhǎng)線過O點(diǎn)，EG邊平行于AB邊且長(zhǎng)度等于R，∠FEG=30°。橫截面所在平面內(nèi)，單色光線以θ角入射到EF邊發(fā)生折射，折射光線垂直EG邊射出。已知玻璃磚和三棱鏡對(duì)該單色光的折射率均為1.5。
（1）求sinθ；
（2）以θ角入射的單色光線，若第一次到達(dá)半圓弧AMB可以發(fā)生全反射，求光線在EF上入射點(diǎn)D（圖中未標(biāo)出）到E點(diǎn)距離的范圍。
14．（2024·山東煙臺(tái)·二模）光導(dǎo)纖維是一種利用全反射規(guī)律使光線沿著彎曲路徑傳播的光學(xué)元件。如圖所示為某一光導(dǎo)纖維（可簡(jiǎn)化為圓柱形長(zhǎng)玻璃絲）的示意圖，玻璃絲長(zhǎng)度，直徑為，折射率為。已知光在真空中的傳播速度為，，則
（1）欲使從玻璃絲左側(cè)橫截面圓心O射入的激光在玻璃絲中發(fā)生全發(fā)射，求入射角的正弦值取值范圍；
（2）若從玻璃絲左側(cè)橫截面圓心O射入的激光在玻璃絲中恰好發(fā)生全發(fā)射，求激光在玻璃絲中傳播所用的時(shí)間及發(fā)生反射的次數(shù)（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）。
15．（2024·四川成都·三模）某小區(qū)在景觀水池底部安裝了一個(gè)景觀燈，為了實(shí)現(xiàn)燈光管理，在燈S（點(diǎn)光源）的正上方安裝了一個(gè)可以上下調(diào)節(jié)的半徑為R的圓形遮光罩，當(dāng)遮光罩距池底高為R時(shí)，恰沒有燈光射出水面，當(dāng)遮光罩與水面齊平時(shí)，恰能照亮樓房A點(diǎn)，樓房A點(diǎn)距燈S的水平距離為51R，已知水深，光在空氣中速度為c，求：
（1）水的折射率；
（2）光由S到A的時(shí)間。
考點(diǎn)分析
三年考情分析
2025命題熱點(diǎn)
光的折射和全反射
2024：廣東卷、甘肅卷、江蘇卷、全國(guó)甲卷
2023：江蘇卷、湖南卷、湖北卷、山東卷、浙江6月選考卷
2022：山東卷、廣東卷、湖南卷、河北卷、江蘇卷、遼寧卷
光的折射和全反射
光的干涉、衍射和偏振
光的波動(dòng)性
2024：江西卷、山東卷、黑吉遼卷、廣西卷、湖南卷
2023：江蘇卷、山東卷
2022：山東卷、浙江卷
電磁波
僅在21年出現(xiàn)過
顏色
紅橙黃綠青藍(lán)紫
頻率ν
低→高
同一介質(zhì)中的折射率
小→大
同一介質(zhì)中的速度
大→小
同一介質(zhì)中的波長(zhǎng)
大→小
通過同一棱鏡的偏折角
小→大
同一介質(zhì)中的臨界角
大→小
同一裝置的雙縫干涉條紋間距
大→小
類型
單縫衍射
雙縫干涉
不同點(diǎn)
產(chǎn)生條件
只要狹縫足夠窄，任何光都能發(fā)生
頻率相同的兩列光波相遇疊加
條紋寬度
條紋寬度不等，中央最寬
條紋寬度相等
條紋間距
各相鄰條紋間距不等
各相鄰條紋等間距
亮度
中央條紋最亮，兩邊最暗
條紋清晰，亮度基本相等
相同點(diǎn)
成因
都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時(shí)加強(qiáng)或削弱的結(jié)果
意義
都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波

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