江蘇2023版高三一輪總復(fù)習(xí)物理第十三章光電磁波教案

第十三章光電磁波

［高考備考指南］

高考（江蘇卷）五年命題情況對照分析

知能模

考點內(nèi)容2021年命題分

塊20172018201920202021

適應(yīng)考析

光的折射Tu:全

Tu：反射、電

第1節(jié)光的T13：光磁

光的折折射的全反波的應(yīng)光的光的

T2：T8：

射全反射定律、射、臨界用、電磁折射折射

高考對

全反射折射角波波長

本章的

率與頻率

考查以

的關(guān)系

計算題

光的干涉

為主，有

時也會

光的衍射

考選擇

光的偏振、和填空

第2節(jié)激光題。考查

T12：電

光的波電磁振蕩Ti：光的T7：光的的重點

磁波、雙

動性電磁場與偏振干涉是光的

縫干涉

電磁波電磁波折射定

律、光的

無線電波

全反射

的發(fā)射與

的綜合

接收

應(yīng)用。

電磁波譜

實驗十八測量玻璃

的折射率

實驗十九用雙縫干

涉實驗測量光的波長

物理觀念：折射率、全反射、折射、偏振、電磁振蕩。

核心素

科學(xué)思維：：光的折射定律。

養(yǎng)

科學(xué)探究：：則量玻璃的折射率、用雙縫干涉測波長。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：電磁波的應(yīng)用及危害。

篦遺光的折射全反射

［走進教材?夯實基礎(chǔ)］回顧知識?激活技能

€＞梳理?必備知識

一、折射定律及折射率

1.折射定律(如圖所示)

(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。

(2)表達式：繇=小2,式中〃12是比例常數(shù)。

⑶在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

2.折射率

(1)物理意義：折射率僅反映介質(zhì)的光學(xué)特性,折射率大，說明光從真空射

入到該介質(zhì)時偏折大，反之偏折小。

(2)定義式：〃=；加2。

⑶計算公式：?=；,因為。Vc,所以任何介質(zhì)的折射率都大于1

二、光的全反射和光的色散

1.全反射

(1)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。

⑵臨界角：折射角等于90。時的入射角，用C表示，sinC=：。

⑶應(yīng)用：

①全反射棱鏡。

②光導(dǎo)纖維，如圖所示。

2.光的色散

(1)光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象。

(2)光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長有序排列。

(3)光的色散現(xiàn)象說明：

①白光為復(fù)色光；

②同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大；

③不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長越短，波速越慢。

e＞激活?基本技能

一、易錯易誤辨析(正確的打“，錯誤的打“X”)

(1)某種玻璃對藍光的折射率比紅光大，藍光和紅光以相同的入射角從空氣

斜射入該玻璃中，藍光的折射角較大。(義)

(2)在水中，藍光的傳播速度大于紅光的傳播速度。(X)

(3)在潛水員看來，岸上的所有景物都出現(xiàn)在一個倒立的圓錐里。(J)

(4)光從空氣射入玻璃時，只要入射角足夠大就可能發(fā)生全反射。(X)

(5)光纖通信利用了全反射的原理。(V)

(6)晚上，在池水中同一深度的兩點光源分別發(fā)出紅光和藍光，水面上的人

看藍光光源淺一些。(J)

二、教材習(xí)題衍生

1.(光的折射)關(guān)于光的傳播現(xiàn)象及應(yīng)用，下列說法正確的是()

A.一束白光通過三棱鏡后形成了彩色光帶是光的色散現(xiàn)象

B.光導(dǎo)纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率小

C.海面上的海市蜃樓將呈現(xiàn)倒立的像，位置在實物的上方，又稱上現(xiàn)蜃景

D.一束色光從空氣進入水中，波長將變短，色光的顏色也將發(fā)生變化

A［一束白光通過三棱鏡后形成了彩色光帶是光的色散現(xiàn)象，A正確；由

全反射的條件可知，內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故B錯誤；

海市屢樓將呈現(xiàn)正立的像，位置在實物的上方，又稱上現(xiàn)屋景，C錯誤；色光進

入水中，光的頻率不變，顏色不變，D錯誤。］

2.(光的全反射的應(yīng)用)(2019?江蘇卷)如圖所示，某L形透明材料的折射率〃

=2o現(xiàn)沿45方向切去一角，45與水平方向的夾角為仇為使水平方向的光線

射到A5面時不會射入空氣，求〃的最大值。

［解析］要使光線不會射入空氣，即發(fā)生全反射，設(shè)臨界角為C,即有：sin

C=~n

由幾何關(guān)系得：。+。=90。

聯(lián)立解得：〃=60。o

［答案］60°

［細研考點?突破題地］重難解惑?直擊高考

考點1折射定律和折射率的理解及應(yīng)用《綜合能力提升

1.對折射率的理解

(1)公式〃=黯中，不論光是從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，仇

總是真空中的光線與法線間的夾角，Oi總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。

(2)折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對光的折射本領(lǐng)，也反映了光在介質(zhì)中傳

播速度的大小。=?

(3)折射率與入射角的大小無關(guān)，與介質(zhì)的密度無關(guān)，光密介質(zhì)不是指密度

大的介質(zhì)。

(4)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)。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。

⑸同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率不變。

2.光路的可逆性：在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。如果讓光線逆著原

來的折射光線射到界面上，光線就會逆著原來的入射光線發(fā)生折射。

［典例］(折射定律的應(yīng)用)如圖所示，在注滿水的游泳池的池底有一點光源

A,它到池邊的水平距離為3.0mo從點光源A射向池邊的光線A5與豎直方向

(1)求池內(nèi)的水深；

(2)一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上，他的眼睛到池面的高度為2.0mo

當(dāng)他看到正前下方的點光源4時，他的眼睛所接收的光線與豎直方向的夾角恰

好為45。。求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。

思路點撥：解此題的關(guān)鍵是根據(jù)題意畫出光路圖，并結(jié)合幾何關(guān)系分析計

算。

［解析］(1)光由A射向5恰好發(fā)生全反射，光路如圖甲所示。

13

則sin〃=］得sin

又|AO|=3m,由幾何關(guān)系可得：|AB|=4m,\BO\=yfim,所以水深Sm。

(2)光由A點射入救生員眼中光路圖如圖乙所示。

乙

由折射定律有〃s=in七4詈50

可知sin

33亞

tan。=而=23

設(shè)|5E|=x,由幾何關(guān)系得

|A0|3m—x

tana=|QE|=^T°

代入數(shù)據(jù)得x=(3—%粵Bm^l.3m,

由幾何關(guān)系得，救生員到池邊的水平距離為\BC\=2m-x^0.7m?

［答案］(1)由m(2)0.7m

畬規(guī)律總結(jié)解決光的折射問題的思路

(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖。

(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均以法

線為標(biāo)準(zhǔn)。

(3)利用折射定律、折射率公式求解。

(4)注意：在折射現(xiàn)象中光路是可逆的。

角度1折射現(xiàn)象分析

1.如圖所示，MN是介質(zhì)1和介質(zhì)2的分界面，介質(zhì)1、2的絕對折射率分

別為〃卜〃2,一束細光束從介質(zhì)1射向介質(zhì)2中，測得〃1=60。，%=30。，根據(jù)

你所學(xué)的光學(xué)知識判斷下列說法不正確的是()

A.介質(zhì)2相對介質(zhì)1的相對折射率為由

B.光在介質(zhì)2中的傳播速度小于光在介質(zhì)1中的傳播速度

C.光從介質(zhì)1進入介質(zhì)2可能發(fā)生全反射現(xiàn)象

D.光從介質(zhì)1進入介質(zhì)2,光的波長變短

C［光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2時，入射角與折射角的正弦之比叫作介質(zhì)2相

對介質(zhì)1的相對折射率，所以有〃21=黑果=小，選項A正確；因介質(zhì)2相對

介質(zhì)1的相對折射率為小，可以得出介質(zhì)2的絕對折射率大，因〃=泉所以光

在介質(zhì)2中的傳播速度小于光在介質(zhì)1中的傳播速度，選項B正確；光從光密

介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象，選項C錯誤；光從介質(zhì)1進入

介質(zhì)2,光的頻率不變，速度變小，由可知，光的波長變短，選項D正確。］

?角度2折射率的計算

2.（2021?江蘇卷）某種材料制成的半圓形透明磚平放在方格紙上，將激光束

垂直于AC面射入，可以看到光束從圓弧面48c出射，沿4C方向緩慢平移該

磚，在如圖所示位置時，出射光束恰好消失，該材料的折射率為（）

A

激光束

0B

透明旅

C

A.1.2B.1.4C.1.6D.1.8

A［畫出激光束從玻璃轉(zhuǎn)射出時恰好發(fā)生全反射的入射角如圖所示

A

激光束;

,0B

透明,

全反射的條件

sinJ

由幾何關(guān)系知

sin〃='

聯(lián)立解得

故A正確，B、C、D錯誤。故選A。］

角度3折射定律與反射定律的綜合應(yīng)用

3.如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，。點為球心；下半部

是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸

。。的光線從半球面射入，該光線與0C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。

［解析］如圖，根據(jù)光路的對稱性和光路可逆性，與入射光線相對于0。軸

對稱的出射光線一定與入射光線平行。這樣，從半球面射入的折射光線，將從

圓柱體底面中心C點反射。設(shè)光線在半球面的入射角為i,折射角為r。

c：

由折射定律有

sini

①

smr

__________^sinrsin(i-r)

由正弦定理有五=—%一-②

由幾何關(guān)系，入射點的法線與0C的夾角為i。

由題設(shè)條件和幾何關(guān)系有sin③

式中L是入射光線與0C的距離。

由②③式和題給數(shù)據(jù)得sinr=q=

由①③④式和題給數(shù)據(jù)得前和1.43。

［答案］1.43

考點2光的折射、全反射的綜合《綜合能力提升

1.分析綜合問題的基本思路

(1)判斷光線是從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)還是從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)。

(2)判斷入射角是否大于等于臨界角，明確是否發(fā)生全反射現(xiàn)象。

(3)畫出反射、折射或全反射的光路圖，必要時還可應(yīng)用光路的可逆原理畫

出光路圖，然后結(jié)合幾何知識進行推斷和求解相關(guān)問題。

(4)折射率〃是討論折射和全反射問題的重要物理量，是聯(lián)系各物理量的橋

梁，應(yīng)熟練掌握跟折射率有關(guān)的所有關(guān)系式。

2.求光的傳播時間的一般思路

(1)全反射現(xiàn)象中，光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變化，即。=余

(2)全反射現(xiàn)象中，光的傳播路程應(yīng)結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進行確定。

(3)利用求解光的傳播時間。

角度1全反射現(xiàn)象的應(yīng)用

1.一光纖通信中信號傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，可

看成一段直線，其內(nèi)芯和外套的材料不同，光在內(nèi)芯中傳播，下列關(guān)于光導(dǎo)纖

維的說法不正確的是()

///，//外套

A.內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射

B.內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在外套與外界的界面上發(fā)生全反射

C.波長越長的光在光纖中傳播的速度越大

D.若紫光以如圖所示角度入射時，恰能在光纖中發(fā)生全反射，則改用紅光

以同樣角度入射時，不能在光纖中發(fā)生全反射

B［當(dāng)內(nèi)芯的折射率比外套的大時，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上才能

發(fā)生全反射，故選項A正確，B錯誤；波長越長的光，頻率越小，介質(zhì)對它的

折射率〃越小，根據(jù)公式。=宗光在光纖中傳播的速度越大，故選項C正確；

根據(jù)sin知，折射率越大，全反射臨界角越小，紅光的折射率小，則全反射

臨界角大，若紫光恰能發(fā)生全反射，則紅光不能發(fā)生全反射，故選項D正確。］

角度2光的折射和全反射的綜合計算

2.(矩形玻璃磚)(2021?廣東卷)如圖所示，一種光學(xué)傳感器是通過接收器。

接收到光的強度變化而觸發(fā)工作的。光從擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)P點射向外側(cè)M點再折

射到空氣中，測得入射角為a,折射角為色光從P點射向外側(cè)N點，剛好發(fā)生

全反射并被Q接收，求光從玻璃射向空氣時臨界角〃的正弦值表達式。

光從P點射向外側(cè)N點時，剛好發(fā)生全反射，則有sin〃=:=需^。

［答案］行

3.(三角形玻璃磚)如圖所示，△ABC是一直角三棱鏡的橫截面，ZA=90°,

ZB=60%一細光束從5C邊的。點折射后，射到AC邊的E點，發(fā)生全反射

后經(jīng)46邊的F點射出。EG垂直于AC交5c于G,。恰好是CG的中點。不

計多次反射。

(1)求出射光相對于D點的入射光的偏角；

(2)為實現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍？

思路點撥：(1)根據(jù)題設(shè)條件，判定光在傳播時是否發(fā)生全反射，畫出入射

角等于臨界角時的臨界光路圖。

(2)運用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進行分析、判斷、運算，

從而解決問題。

［解析］(1)光線在5C面上折射，由折射定律有sinii=〃sinn①

B

式中，〃為棱鏡的折射率，ii和ri分別是該光線在BC面上的入射角和折射

角。光線在AC面上發(fā)生全反射，由反射定律有

，2=「2②

式中i2和，2分別是該光線在4C面上的入射角和反射角。

光線在A5面上發(fā)生折射，由折射定律有

“sin13=sinh③

式中和r3分別是該光線在A5面上的入射角和折射角。

由幾何關(guān)系得

，2=r2=60°,ri=，3=30°④

F點的出射光相對于D點的入射光的偏角為

<5=(ri-ii)+(180°—<2—r2)+(r3~?3)⑤

由①②③④⑤式得

5=60。。(6)

(2)光線在4C面上發(fā)生全反射，光線在A5面上不發(fā)生全反射，有

nsin12^/isinC>nsinZ3⑦

式中。是全反射臨界角，滿足

nsinC=1⑧

由④⑦⑧式知，棱鏡的折射率〃的取值范圍應(yīng)為

［答案］(1)60°⑵苧W〃<2

~~畬規(guī)律總結(jié)求解全反射預(yù)象中光的傳播時間的技巧

(1)準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的臨界光線是解題的關(guān)鍵。

(2)光的傳播路程應(yīng)結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進行確定，所以作光路圖時應(yīng)盡

量與實際相符。

(3)光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變化，即。=余

(4)利用，=/求解光的傳播時間。

-4.(圓形玻璃磚)(2021?浙江6月選考)用激光筆照射透明塑料制成的光盤邊

緣時觀察到的現(xiàn)象如圖所示。入射點。和兩出射點P、Q恰好位于光盤邊緣等

間隔的三點處，空氣中的四條細光束分別為入射光束。、反射光束仄出射光束

c和d。已知光束a和8間的夾角為90。，貝?。?)

A.光盤材料的折射率〃=2

B.光在光盤內(nèi)的速度為真空中光速的三分之二

C.光束仄c?和d的強度之和等于光束a的強度

D.光束c的強度小于。點處折射光束。尸的強度

D［依題意的光路圖如圖所示，

由題意可知：ZOO'P=120°,可得在。點處的折射角：

尸30°

由題意可知：a+/?=90°,由反射定律得：a=B，解得：

a=0=45°

rsinasin45°r-

由折射定律得：n=~=~-=#2

sinysin30v

光在光盤內(nèi)的速度：。=康=乎。

即光盤材料的折射率〃=也，光在光盤內(nèi)的速度為真空中光速的噂，故A、

B錯誤;

由能量守恒定律可知：若忽略光在傳播過程的能量衰減，則光束a的強度

應(yīng)等于光束從c、d和e的強度之和，若考慮光在傳播過程的能量衰減，則光束

。的強度應(yīng)大于光束氏c、d和e的強度之和，總之光束。的強度應(yīng)一定大于光

束從c和d的強度之和，故C錯誤；

在尸點處光束0P為入射光束，而光束c和光束PQ分別為折射和反射光束,

由能量守恒定律可知：在P點處光束0P的強度等于光束c和光束P。的強度之

和，因此無論是否考慮傳播過程能量衰減，光束c的強度一定小于0點處折射

光束。尸的強度，故D正確。］

5.如圖，一半徑為R的玻璃半球，。點是半球的球心，虛線00,表示光

軸(過球心。與半球底面垂直的直線)。已知玻璃的折射率為1.5o現(xiàn)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(nèi)表面反

射后的光線)。求：

(1)從球面射出的光線對應(yīng)的入射光線與光軸距離的最大值；

(2)距光軸。的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點到0點的距離。

［解析］(1)如圖，從底面上A處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時的入射

角為i,當(dāng)i等于全反射臨界角ic時，對應(yīng)入射光線到光軸的距離最大，設(shè)最大

距離為

i=ic①

設(shè)〃是玻璃的折射率，由全反射臨界角的定義有〃=焉②

由幾何關(guān)系有

③

聯(lián)立①②③式并利用題給條件，得

Z=|JRO

④

(2)設(shè)與光軸相距號的光線在球面B點發(fā)生折射時的入射角和折射角分別為

ii和小，由折射定律有

=sinn

n~smn~⑤

設(shè)折射光線與光軸的交點為C,在△05。中，由正弦定理有

sinNCsin(180。一n)

-R-=OC⑥

由幾何關(guān)系有

ZC=n-/1⑦

..1

sinti=2⑧

聯(lián)立⑤⑥⑦⑧式及題給條件得

3(272+73)

V

OC=~57?^2.74/?.⑨

［答案］⑴京(2)2.747?

6.如圖所示，405是由某種透明物質(zhì)制成的半徑為R的:圓柱體橫截面(0

為圓心)，透明物質(zhì)折射率為啦。今有一束平行光以45。的入射角從真空射向柱

體的。4平面，這些光線中有一部分不能從柱體的45面上射出，設(shè)凡射到05

面的光線全部被吸收，也不考慮04面的反射。求：

⑴從A0面射入透明物質(zhì)的折射角；

⑵光線從透明物質(zhì)射向真空時發(fā)生全反射的臨界角;

⑶從圓柱AB面上能射出光線的部分的弧長。

［解析］(1)光路如圖所示，

\AQ

I擋光板

設(shè)從。點射入光線的折射角為r,根據(jù)折射定律有：

sin45。

n=.

sinr

解得：r=30。。

(2)由公式sinC=：=好得：

臨界角為：C=45。。

(3)設(shè)光線從某位置尸點入射的光線，折射到AB菰面上Q點時，入射角恰

等于臨界角C,△P。。中：

a=180°-90°-C-r=15°

所以能射出的光線區(qū)域?qū)?yīng)的圓心角為：

n

夕=90。一〃-30。=彳

45面上能射出光線的部分的弧長：s=m?=苧。

［答案］(1)30°(2)45°⑶苧

7.(其他類型玻璃磚)如圖所示，某透明介質(zhì)的截面由直角三角形40。和圓

心為0、半徑為R的四分之一圓50C組成，其中NOAC=53。?，F(xiàn)讓一束平行

光由45邊上0。部分垂直射入介質(zhì)。已知該介質(zhì)的折射率〃=小，光在真空中

的傳播速度為c,sin53°=0.8,cos53°=0.60

B

D

(1)若讓這束平行光均能從邊出射，求這束平行光的最大寬度；

(2)若00=0.6/?,由。點入射的光線將途經(jīng)AC邊上E點(未畫出)，且AE

=0.65R,求該光線在介質(zhì)中的傳播時間。(結(jié)果可用根號表示)

［解析］(1)設(shè)臨界角為C,則有：sinC=：=坐

由D點入射的光線至BC邊的01處入射角h=C時，恰好發(fā)生全反射，則

這束平行光的最大寬度為：

d=Rsinii=/?sin。=卓/?。

(2)依題意，由。點入射的光線至5C邊的處入射角為*,則有：sini］

=0.6,n=37o

可知，ii>C

光線在Oi處發(fā)生全反射至AC邊上E點處，由幾何關(guān)系易知OOi〃AC,

則有辦=90。-37。=53。>。，再次發(fā)生全反射至。4邊垂直出射，由幾何關(guān)

系可得OiE=R,則光線在介質(zhì)中的路程為：s=Rcos37°+R+AEcos37°=2.32R

CC

光線在介質(zhì)中的傳播速度為:片中

..,3,as2.32小R

故傳播時間為：/=-=---：-0

［答案J⑴凈⑵232*

考點3光的色散和光路控制《基本考點通關(guān)

1.光的色散

⑴成因：棱鏡材料對不同色光的折射率不同，對紅光的折射率最小，紅光

通過棱鏡后的偏折程度最小，對紫光的折射率最大，紫光通過棱鏡后的偏折程

度最大，從而產(chǎn)生色散現(xiàn)象。

⑵現(xiàn)象：一束白光通過三棱鏡后在屏上會形成彩色光帶。

普通玻璃棱鏡光線通過棱鏡的光路

2.平行玻璃磚'三棱鏡和圓柱體（球）對光路的控制

別

平行玻璃磚三棱鏡圓柱體（球）

玻璃磚上下表面是

結(jié)構(gòu)橫截面為三角形橫截面是圓

平行的

A

h%、

ABL---------圓界面的法線

對光線的作

通過三棱鏡的光線是過圓心的直

用通過平行玻璃磚的

經(jīng)兩次折射后，出線，經(jīng)過兩次

光線不改變傳播方

射光線向棱鏡底邊折射后向圓心

向，但要發(fā)生側(cè)移

偏折偏折

角度1三節(jié)隹鏡的色散

1.如圖所示，從點光源S發(fā)出的一細束白光以一定的角度入射到三棱鏡的

表面，經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的外間形成一條彩色光帶。

下列說法中不正確的是（）

A.。側(cè)是紅光，〃側(cè)是紫光

B.在真空中a側(cè)光的波長小于b側(cè)光的波長

C.三棱鏡對。側(cè)光的折射率大于對。側(cè)光的折射率

D.在三棱鏡中a側(cè)光的速率比b側(cè)光小

A［由題圖可以看出，a側(cè)光偏折得較厲害，三棱鏡對a側(cè)光的折射率較大，

所以“側(cè)光是紫光，波長較短，方側(cè)光是紅光，波長較長，A錯誤，B、C正確；

又。=今所以三棱鏡中a側(cè)光的傳播速率小于方側(cè)光的傳播速率，D正確。］

角度2平行玻璃磚的色散

2.如圖所示，一束由兩種單色光混合的復(fù)色光沿P0方向射向一上、下表

面平行的厚玻璃平面鏡的上表面，得到三束光I、II、m?下列有關(guān)這三束光

的判斷不正確的是（）

p，iim

a

A.光束i仍為復(fù)色光，光束n、in為單色光

B.光束ii在玻璃中的傳播速度比光束in小

C.增大a角且a<90。，光束H、ID會遠離光束I

D.改變a角且a<90。，光束H、IH一定與光束I平行

C［由題意畫出如圖所示的光路圖，可知光束I是反射\P111nl

光線，所以仍是復(fù)色光，而光束n、m由于折射率的不同導(dǎo)

致偏折分離，所以光束n、ni是單色光，故A正確；由于光1M

束ii的偏折程度大于光束m,所以玻璃對光束n的折射率大

于對光束m的折射率，根據(jù)可知，光束II在玻璃中的傳播速度比光束m小，

故B正確；當(dāng)增大a角且a<90。，即入射角減小時，光束H、III會靠近光束I,

故C錯誤；因為厚玻璃平面鏡的上下表面是平行的，根據(jù)光的入射角與反射角

相等以及光的可逆性，可知改變a角且a<90。，光束n、m一定與光束I平行，

故D正確。］

3.（球形玻璃的色散）虹和霓是太陽光在水柱內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后

出射形成的，可用白光照射玻璃球來說明，兩束平行白光照射到透明玻璃球后,

在水平的白色桌面上會形成MN和尸。兩條彩色光帶，光路如圖所示，下列說法

中正確的是（）

白光……-

A.紫、紅、紅、紫B.紅、紫、紅、紫

C.紅、紫、紫、紅D.紫、紅、紫、紅

A［白光中含有七種單色光，其中紅光的折射率最小，紫光的折射率最大,

故進入玻璃球時紅光的偏折角最小，紫光的偏折角最大；由玻璃球出來后將形

成光帶，而兩端分別是紅光和紫光；根據(jù)光路圖可知說明M、。點為紫光；N、

P點為紅光；故A正確，B、C、D錯誤。］

段孤光的波動性電磁波

［走進教材?夯實基礎(chǔ)］回顧知識?激活技能

€＞梳理?必備知識

一、光的干涉、衍射及偏振

1.光的干涉

(1)定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強，出現(xiàn)亮條紋，某些

區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)喑條紋，且加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。

(2)條件：兩束光的頻率相圓、相位差恒定。

⑶雙縫干涉圖樣特點：單色光照射時，形成明暗相間的等間距的干涉條紋；

白光照射時，中央為白色條紋,其余為彩色條紋。

2.光的衍射

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丕多，甚至比

光的波長還小的時候,衍射現(xiàn)象才會明顯。

3.光的偏振

(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光,而且沿著各

個方向振動的光波的強度都相同。

(2)偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動

的光。

(3)偏振光的形成

①讓自然光通過偏振片形成偏振光。

②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和折射，反射光和折射光可以成為

部分偏振光或完全偏振光。

(4)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波。

二、電磁場電磁波

1.麥克斯韋電磁場理論

變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生曳場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁

場。

2.電磁波

(1)定義：電磁場在空間由近及遠地向周圍傳播，形成電磁波。

(2)特點：①電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播，在真空中不同頻

率的電磁波傳播速度相同且最大，c=3Xl()8m/s。(都等于光速)。

②不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，

波速越小，0=必，/是電磁波的頻率。

③電磁波是橫波,電場強度E和磁感應(yīng)強度B的方向都與傳播方向垂直。

④電磁波本身是一種物質(zhì)，它具有能量。

⑤具有波的特征，能產(chǎn)生反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)象。

3.電磁波的發(fā)射與接收

(1)發(fā)射電磁波需要開放的高頻振蕩電路，并對電磁波根據(jù)信號的強弱進行

調(diào)制(兩種方式:調(diào)幅、調(diào)頻)。

(2)接收電磁波需要能夠產(chǎn)生電諧振的調(diào)諧電路，再把信號從高頻電流中解

調(diào)出來，調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢源。

4.電磁波譜

按照電磁波的頻率或波長的大小順序把它們排列成譜。按波長由長到短排

列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、丫射線。

黔激活?基本技能

一、易錯易誤辨析(正確的打“，錯誤的打“義”)

(1)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉。(J)

(2)在雙縫干涉實驗中，雙縫的作用是使白光變成單色光。(X)

(3)陽光下茂密的樹蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的。(X)

(4)自然光是偏振光。(X)

(5)均勻變化的磁場產(chǎn)生均勻變化的電場向外傳播便形成了電磁波。(X)

(6)在真空中傳播的電磁波，當(dāng)它的頻率增加時，它的傳播速度不變，波長

變短。(J)

二'教材習(xí)題衍生

L(光的干涉)在五彩繽紛的大自然中，我們常常會見到一些彩色光的現(xiàn)象,

下列現(xiàn)象中不屬于光的干涉的是()

A.灑水車噴出的水珠在陽光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象

B.小孩兒吹出的肥皂泡在陽光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象

C.雨后天晴馬路上油膜在陽光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象

D.實驗室用雙縫實驗得到的彩色條紋

A［A屬于光的色散現(xiàn)象；B、C屬于光的薄膜干涉現(xiàn)象；D屬于光的雙縫

干涉現(xiàn)象。］

2.（光的衍射和偏振）（2021?南京模擬）下列說法正確的是（）

A.光不能像無線電波那樣，作為載體來傳遞信息

B.攝影師為更清晰地拍攝玻璃櫥窗里的陳列物，需在照相機鏡頭前裝一特

殊鏡片，是利用了光的衍射現(xiàn)象

C.觀看立體電影（3D電影）時，觀眾需戴上一副特殊的眼鏡，是利用了光的

干涉現(xiàn)象

D.激光精準(zhǔn)測距，是利用了激光的平行度較高，且在傳播很遠的距離后仍

能保持一定的強度的特點

D［根據(jù)麥克斯韋的理論知：光也是一種電磁波，它可以像無線電波那樣，

作為載體傳遞信息，故A錯誤；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在照相機鏡頭前加

偏振片可以減小玻璃表面反射光的強度，從而使玻璃后的影像清晰，是利用了

光的偏振現(xiàn)象，故B錯誤；3D電源的屏幕上發(fā)出兩種相互垂直的偏振光，所以

觀看3D電影時戴上特制的帶偏振片的眼鏡，才會產(chǎn)生立體感覺，這是利用了光

的偏振現(xiàn)象，故C錯誤；激光精準(zhǔn)測距，也就是平行度好，可以用來精確地測

量較遠的距離，因此在傳播很遠的距離后仍能保持一定的強度，是利用了激光

平行度好的特點，故D正確。］

3.（電磁波）（2018?江蘇卷）梳子在梳頭后帶上電荷，搖動這把梳子在空中產(chǎn)

生電磁波。該電磁波（）

A.是縱波

B.不能在真空中傳播

C.只能沿著梳子搖動的方向傳播

D.在空氣中的傳播速度約為3X108m/s

D［電磁波是橫波，傳播方向與振動方向垂直，可以沿任意方向傳播，既

能在真空中傳播，也能在介質(zhì)中傳播。電磁波在空氣中的傳播速度約為3X108

m/s,故選項D正確。］

［細研考點?突破題型］重難解惑?直擊高考

f八''1光的干涉，熱門考點突破

1.雙縫干涉中亮、暗條紋的確定

雙縫干涉實驗中，光屏上某點到相干光源Si、S2的路程之差為光程差，記

為演如圖所示。

(1)若光程差3是波長7的整數(shù)倍，即d=〃2(〃=l,2,3,…)，P點將出現(xiàn)亮

條紋；

(2)若光程差d是半波長的奇數(shù)倍，即3=(2〃+1)§(〃=0,1,2,3,…)，尸點將

出現(xiàn)暗條紋；

(3)光屏上到雙縫Si、S2距離相等的點為加強點，故雙縫干涉中央條紋為亮

條紋。

2.薄膜干涉的理解

(1)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。

(2)光照射到薄膜上時，在膜的前表面和后表面55,分別反射回來，形成

兩列頻率相同的光波，并且疊加，兩列光波同相疊加，出現(xiàn)亮條紋；反相疊加,

出現(xiàn)暗條紋。

(3)原理分析

單色光：

①在P］(或P2)處，兩個表面反射回來的兩列光波的光程差3等于波長的整

數(shù)倍，即3=成(〃=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光程差6等于半波長的奇數(shù)倍，即3=巾?

+l)4(n=0,l,2,3,…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。

白光：薄膜上出現(xiàn)水平彩色條紋。

角度1光的雙縫干涉

1.(雙縫干涉的條紋間距公式的應(yīng)用)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，不可選用的方法是()

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

B［在雙縫干涉實驗中相鄰亮條紋的間距Ax="因此要增大干涉圖樣中

兩相鄰亮條紋的間距，可減小雙縫間的距離，增大屏幕與雙縫的距離，換用波

長更長或頻率更小的光作光源。故選B。］

2.(雙縫干涉中亮、暗條紋的判斷)如圖所示，在雙縫干涉實驗中，Si和S2

為雙縫，P是光屏上的一點，已知P點與&和S2距離之差為2.1X10-6皿，今

分別用4、5兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗，問尸點是亮條紋還是暗條紋？

S2z

(1)已知A光在折射率為〃=1.5的介質(zhì)中波長為4X10-7m；

(2)已知5光在某種介質(zhì)中波長為3.15X10-7m,當(dāng)5光從這種介質(zhì)射向空

氣時，臨界角為37。缶加37。=0.6,cos37°=0.8)?

［解析］(1)設(shè)A光在空氣中波長為九，在介質(zhì)中波長為幺2,

由〃子=卷得

-7

九=，"2=L5X4Xl()-7m=6X10m

根據(jù)路程差A(yù)x=2.1XIO-6m

2.1X10-6m

所以M=i;=6X10-7m

由此可知，從S］和S2到尸點的路程差A(yù)x是波長九的3?5倍，所以產(chǎn)點為

暗條紋。

(2)根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC=J得

_____1____5

"-sin37°~3

由此可知，5光在空氣中波長船為

h=n'X^=|x3.15XIO_7m=5.25X10-7m

2.1義IO"m

所以'2=77=5.25XKT7m=4

可見，用B光作光源，尸點為亮條紋。

［答案］(1)暗條紋(2)亮條紋

角度2薄膜干涉現(xiàn)象

3.把一平行玻璃板壓在另一個平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構(gòu)成空氣

劈尖，讓單色光從上方射入，如圖所示，這時可以看到明暗相間的條紋。下面

關(guān)于條紋的說法中正確的是()

薄片

A.干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在空氣劈尖膜的上下兩面反射形成的兩列光疊

加的結(jié)果

B.干涉條紋中的暗紋是由于上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果

C.將上玻璃板平行上移，條紋遠離劈尖移動

D.觀察薄膜干涉條紋時，應(yīng)在入射光的另一側(cè)

A［根據(jù)薄膜干涉的產(chǎn)生原理可知，題述現(xiàn)象是由空氣劈尖膜上下兩面反

射的兩列光疊加而成的，當(dāng)波峰與波峰、波谷與波谷相遇疊加時，振動加強，

形成亮條紋，所以A項正確，B項錯誤；因相干光是反射光，故觀察薄膜干涉

時，應(yīng)在入射光的一側(cè)，故D項錯誤；條紋的位置與空氣膜的厚度是對應(yīng)的，

當(dāng)上玻璃板平行上移時，同一厚度的空氣膜向劈尖移動，故條紋向著劈尖“移

動”，故C項錯誤。］

4.（2021?江蘇卷）鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時，肥皂膜上的彩色條紋

上疏下密，由此推測肥皂膜前后兩個面的側(cè)視形狀應(yīng)當(dāng)是（）

ABCD

C［薄膜干涉為前后兩個面反射回來的光發(fā)生干涉形成干涉條紋，在復(fù)色

光時，出現(xiàn)彩色條紋，由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度從上到下逐漸增

大，從而使干涉條紋的間距上密下疏，由于表面張力的作用，使得肥皂膜向內(nèi)

凹陷，故C正確，A、B、D錯誤。］

5.如圖甲所示，在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡，在兩者之間形成厚

度不均勻的空氣膜，讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上，結(jié)果在上方觀

察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋，稱為牛頓環(huán)，以下說法不

正確的是（）

人射光

甲乙

A.干涉現(xiàn)象是由凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的

B.干涉現(xiàn)象是由凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的

C.干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是均勻變化的

D.若使用半徑大一些的凸薄透鏡，則干涉條紋的間距要變大

B［由于在凸透鏡和平板玻璃之間的空氣形成薄膜，所以形成相干光的反

射面是凸透鏡的下表面和平板玻璃的上表面，故A正確，B錯誤；由于凸透鏡

的下表面是圓弧面，所以形成的薄膜厚度不是均勻變化的，形成不等間距的干

涉條紋，故C正確；若使用半徑大一些的凸薄透鏡，則空氣薄膜上的厚度變化

更慢，則形成的干涉條紋的間距要變大，故D正確。］

考點

2光的衍射和偏振現(xiàn)象《基本考點通關(guān)

1.光的干涉和衍射的比較

⑴干涉和衍射的比較

干涉衍射

光在重疊區(qū)域出現(xiàn)加強或減弱光繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)

現(xiàn)象

的現(xiàn)象象

障礙物或孔的尺寸與波長差不多

產(chǎn)生條件兩束光頻率相同、相位差恒定

或更小

典型實驗楊氏雙縫實驗單縫衍射、圓孔衍射和圓盤衍射

條紋

圖條紋寬度相等條紋寬度不等，中央最寬

寬度

樣

條紋

不各相鄰條紋間距相等各相鄰條紋間距不等

間距

同

亮度

點清晰條紋，亮度基本相等中央條紋最亮，兩邊變暗

情況

干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象：干涉、衍射圖樣都有明暗相間的

相同點

條紋

⑵對光的衍射的理解

①干涉和衍射是波的特征，波長越長，干涉和衍射現(xiàn)象越明顯。在任何情

況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別。

②衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長比

障礙物小得多時，光才可以看成是沿直線傳播的。

2.自然光和偏振光的比較

自然光（非偏振光）偏振光

光的來源直接從光源發(fā)出的光自然光通過偏振片后的光

在垂直于光的傳播方向的平

光的振動面內(nèi)，光振動沿任意方向，且在垂直于光的傳播方向的平

方向沿各個方向振動的光的強度