2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)知識清單：光學(xué)（原卷版）

光學(xué)

興---------)

思維導(dǎo)圖L

冊劇

光的反射和折射

/、-折射率

I光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)

<飆

光學(xué)—三種光泡的演特點

-I卜冊折嫻翅問題的睥點

\光的色散

\1燔F涉

光的干涉、行射和雕

-粉麻

focus

L0超?？键c

常考考點真題舉例

折射和全反射的綜合問題2024?廣東?高考真題

光的折射定律、折射率2024?貴州?高考真題

光的折射定律、折射率2024?重慶?高考真題

干涉條紋間距與波長的關(guān)系2024?浙江?高考真題

哪沏閶喘1

掌握光的折射定律和折射率，并會計算相應(yīng)的習(xí)題；

掌握光的全反射現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件，并會用進行相關(guān)計算，了解光纖的工作原理;

掌握光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象和對應(yīng)的產(chǎn)生條件；

會根據(jù)干涉條紋進行簡單的計算。

核心考點01光的反射和折射

——、光的反射...............................................................................3

二、光的折射...............................................................................3

三、折射率.................................................................................3

核心考點02全反射.............................................................................5

一、光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)....................................................................5

二、全反射.................................................................................5

三、三種光學(xué)模型的光路特點................................................................6

四、光的折射和全反射問題的解題要點........................................................7

五、光的色散...............................................................................8

核心考點03光的干涉、衍射和偏振...............................................................8

一、光的干涉...............................................................................9

二、光的衍射..............................................................................11

三、光的偏振..............................................................................13

核心考點01光的反射和折射

一、光的反射

1、定義

光從第1種介質(zhì)射到它與第2種介質(zhì)的—時，一部分光會—到第1種介質(zhì)的現(xiàn)象。

分子的質(zhì)量：數(shù)量級為10-26kg。

2、反射定律

反射光線與—光線、—處在同一平面內(nèi)，反射光線與入射光線分別位于法線的—

反射角—入射角。

【注意】對于每一條入射光線，反射光線是唯一的，在反射現(xiàn)象中光路是可逆的。

3、圖像

二、光的折射

1、定義

光由一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，在兩種介質(zhì)的界面上將發(fā)生光的傳播方向—的現(xiàn)象叫光的折射。

2、折射定律

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。

sinOi

表達式：——=外2,式中〃12是比例常數(shù)。

sin%

3、光路可逆性

在光的反射和折射現(xiàn)象中，光路都是可逆的。如果讓光線逆著出射光線射到界面上，光線就會—原

來的入射光線出射。

4、圖像

三、折射率

1、定義

光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角的—與折射角的—之比，叫這種介質(zhì)的折射率。

2、定義式

sin^i

〃=——。折射率—，光從真空射入到該介質(zhì)時偏折—O

smfe

3、意義

反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量。

4、折射率的理解

某種介質(zhì)的折射率，等于光在真空中的傳播速度C跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度V之比，即〃=￡,

V

因C〉V,所以任何介質(zhì)的折射率〃都大于1。兩種介質(zhì)相比較，〃較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)，〃較小的介

質(zhì)稱為光疏介質(zhì)。在光密介質(zhì)中，光的折射率相對較大，光速相對較小。

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V=-O

n

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，頻率越大的光折射率越大，

傳播速度越?。煌环N光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率相同。

折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)。

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)。

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。

5、解題思路

根據(jù)入射角、折射角及反射角之間的關(guān)系，做出比較完整的光路圖。

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。

注意在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

如圖所示為一斜邊鍍銀的等腰直角棱鏡的截面圖.一細黃光束從直角邊N2以角度。入射，依次經(jīng)NC

和5C兩次反射，從直角邊4C出射.出射光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)了。角，則磯）

A

、小叱出射光

入射光

B

A.等于90。B.大于90。

C.小于90。D.與棱鏡的折射率有關(guān)

核心考點02全反射

一、光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)

1、介質(zhì)

光密介質(zhì)：折射率的介質(zhì)。

光疏介質(zhì)：折射率的介質(zhì)。

2、傳播速度

光在光密介質(zhì)中的傳播速度比在光疏介質(zhì)中的傳播速度小。

3、折射特點

光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時，折射角小于入射角，光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射

角。

二、全反射

1、定義

光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，若入射角增大到—，折射光線就會—，只剩下反射光線的現(xiàn)象。

2、條件

光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。

入射角大于或等于臨界角。

3、臨界角

定義：折射角等于90。時的入射角。用字母。表示。

1

臨界角與折射率的關(guān)系：光由介質(zhì)射入空氣（或真空）時，sinC=-。

n

4、應(yīng)用

全反射棱鏡：橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。

作用：用來改變光的方向，幾種全反射方式如下表所示。

射方式

方式一方式二方式三

項目

光路圖

入射面ABACAB

全反射面ACAB、BCAC

光線方向改變角度90°180°0°（發(fā)生側(cè)移）

光導(dǎo)纖維的傳播原理：光由一端進入，在兩層的界面上經(jīng)過多次全反射，從另一端射出，如下圖所示。

光導(dǎo)纖維可以遠距離傳播光，光信號又可以轉(zhuǎn)換成電信號，進而變?yōu)槁曇?、圖像。如果把許多（上萬根）光導(dǎo)

纖維合成一束，并使兩端的纖維按嚴格相同的次序排列，就可以傳播圖像。

外套

mzzzzz內(nèi)芯

也n工

光導(dǎo)纖維折射率的計算：設(shè)光導(dǎo)纖維的折射率為"，當入射角為仇時，進入端面的折射光線傳到側(cè)面

1sin0\------

O

時恰好發(fā)生全反射，如圖所示，則有sinC=-,n=——，C+02=9O,由以上各式可得sin仇="^1。

nsin02"

當仇增大時，仇增大,而從纖維射向真空中光線的入射角。減小，當仇=90。時，若。=。，則所有進入纖

維中的光線都能發(fā)生全反射，即解得〃=血，以上是光從纖維射向真空時得到的折射率，由于光導(dǎo)纖維包

有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此光導(dǎo)纖維折射率要比0大些。

三、三種光學(xué)模型的光路特點

1、平行玻璃成

結(jié)構(gòu)：玻璃磚上下表面是平行的。

光路圖的特點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。

S

應(yīng)用：測定玻璃的折射率。

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。

柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示，OP右側(cè)是以。為圓心、半徑為夫的-圓，左側(cè)是直角梯形，/P長為

R,/C與CO夾角45。，NC中點為Ra、6兩種頻率的細激光束，垂直N5面入射，器件介質(zhì)對°、6光

的折射率分別為1.42、1.40.保持光的入射方向不變，入射點從/向8移動過程中，能在面全反射

后，從面出射的光是（不考慮三次反射以后的光）（）

A.僅有。光B.僅有6光C.0、6光都可以D.°、6光都不可以

I

J

四、光的折射和全反射問題的解題要點

1、兩個技巧

解答全反射類問題時，要抓住發(fā)生全反射的兩個條件：①光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；②入射角

大于或等于臨界角。

利用好光路圖中的臨界光線，準確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在作光路圖時

盡量與實際相符。

2、4個注意點

光的反射、折射和全反射現(xiàn)象，光路均是可逆的。

如果光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象。

明確哪種是光密介質(zhì)、哪種是光疏介質(zhì)。同一種介質(zhì)，相對于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也

可能是光疏介質(zhì)。

明確哪種是光密介質(zhì)、哪種是光疏介質(zhì)。同一種介質(zhì)，相對于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也

可能是光疏介質(zhì)。

信京修

I1|-----------------------------------------------------------------------------II

I近日，工信部披露的最新數(shù)據(jù)顯示,2023年我國光纜線路建設(shè)取得顯著成果，新建光纜線路長度達473.8；

II

：萬公里，使得全國光纜線路總長度一舉突破6432萬公里。光纜線路主要用于光信息傳輸，在鋪設(shè)的過I

II

I程中，盡量不要彎曲。如圖所示，一段折射率為小橫截面是圓面的光導(dǎo)纖維，截面半徑為心在鋪設(shè);

II

:的過程中彎曲成了一段圓弧，圓弧的圓心到光導(dǎo)纖維的中心軸線的距離為上光導(dǎo)纖維外部可認為是真:

II

!空區(qū)域。現(xiàn)有一束光垂直于光導(dǎo)纖維左端截面射入，為了保證這束光經(jīng)反射后均能從右端面射出，則光I

R+rR+2r

C.----D.-----

RR

五、光的色散

1、定義

白光通過三棱鏡后，出射光束變?yōu)榧t、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種色光的光束，這種現(xiàn)象叫做光的

色散。

2、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。

3、七色光的比較

顏色紅橙黃綠青藍紫

頻率V低一高

同一介質(zhì)中的折射率小一大

同一介質(zhì)中的速度大一小

同一介質(zhì)中的波長大一小

通過同一棱鏡的偏折角小一大

同一介質(zhì)中的臨界角大一小

同一裝置的雙縫干涉條紋間距大一小

核心考點03光的干涉、衍射和偏振

一、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)一條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)一條紋，且

加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互—的現(xiàn)象。

2、楊氏雙縫干涉實驗

裝置示意圖如下圖所示,

單縫的作用：獲得一個線光源，使光源有唯一的頻率和振動情況，也可用激光直接照射雙縫。

雙縫的作用：將一束光分成兩束頻率相同且振動情況完全一致的相干光。

3、條件

兩束光的頻率、相位差____、振動方向=

4、圖樣特點

若用單色光作光源，干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋；若用白光作光源，干涉條紋是彩色條紋,

且中央條紋是白色的。

5、獲得相干光源的方法

利用激光（因為激光發(fā)出的是單色性極好的光）。

設(shè)法將同一束光分為兩束（這樣兩束光都來源于同一個光源，因此頻率必然相等）。

獲得相干光源分別有雙縫、楔形薄膜、空氣膜、平面鏡等，示意圖如下所示。

如下圖所示，設(shè)屏上的一點P到雙縫的距離分別為『1和/2,路程差加=廠2—小

條紋間距：為醞=江，若滿足路程差為波長的整數(shù)倍，即加=沉_（其中左=0,1,2,3,…），則出現(xiàn)亮條紋；

2人+1

若滿足路程差為半波長的奇數(shù)倍，即甌=萬—（其中左=0,1,2,3,…），則出現(xiàn)暗條紋。

亮條紋的產(chǎn)生條件：屏上某點尸到兩條縫&和S2的路程差正好是波長的整數(shù)倍或半波長的偶數(shù)倍，即

1Psi—PS2尸&=2左3/=0,1,2,3,-）o

【注意】人=0時，PS產(chǎn)PS?,此時尸點位于屏上的。處，為亮條紋，此處的條紋叫中央亮條紋或零級

亮條紋。

暗條紋的產(chǎn)生條件：屏上某點P到兩條縫目和&的路程差正好是半波長的奇數(shù)倍，即尸Si—尸囤=（2左一

1）彳%=1,2,3,…）。左為暗條紋的級次，從第1級暗條紋開始向兩側(cè)展開。

【注意】雙縫干涉實驗中，屏幕上相鄰亮條紋和相鄰暗條紋是等間距的，這個間距與光的波長、屏幕

到雙縫的距離和雙縫的間距有關(guān)。波長越長，屏幕到雙縫的距離越大，雙縫的間距越小，干涉條紋的間距

越寬。

7、亮暗紋的時間關(guān)系

亮條紋：Af加=。/23,…）；暗條紋：-1年=?！?3,…）.式中加表示兩列光波到同

1

一點的時間差。為光波的周期。

8、對雙縫干涉的理解

在單色光的干涉條紋中，兩相鄰明紋或暗紋間的距離是相等的，不同色光的條紋間距不相等。

雙縫干涉的條件是必須有相干光源，且雙縫間的間距必須很小。

光源不同部位發(fā)出的光不一定具有相同的頻率和恒定的相位差，所以一般情況很難觀察到光的干涉現(xiàn)

象，楊氏雙縫干涉實驗采用將一束光“一分為二”的方法獲得相干光源。

9、薄膜干涉

形成原理：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8夕分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加，如下圖所示。

條紋的判斷：在為、尸2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差從等于波長的整數(shù)倍，即加=加("

=1,2,3,…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋；在。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，即加=

A

(2"+1己(〃=0,1,2,3,…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。

10、平面平整度的檢查方法

如下圖所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢測平面是光滑的，得到的

干涉圖樣必是等間距的。

如果被測表面某處凹下，則對應(yīng)亮條紋(或暗條紋)往左凸出，如下圖中P條紋所示；如果某處凸起來,

則對應(yīng)條紋往右凹下，如下圖中。所示。

11、增透膜

原理：如下圖所示，在增透膜的前后表面反射的兩列光波形成相干波，相互疊加，當路程差為半波長

的奇數(shù)倍時，在兩個表面反射的光反向，相互抵消，從而使反射的兩列光波產(chǎn)生相消干涉，反射光的能量

幾乎等于零。一般取最小厚度d滿足2d=g(此波長為光在該種介質(zhì)中的波長)，由于白光中含有多種波長的

光，所以增透膜只能使其中一定波長的光相互抵消。

如圖用頻率為/的單色光，垂直照射雙縫，在光屏上。是中央亮條紋，尸點是O上方第二條亮條紋中

心，已知雙縫間距為d,雙縫到光屏的距離為光速為C,下列說法正確的是（）

B.m=2cf

JI\

；2Lc

c.0P之間的距離為工

Idf!

II

iD.若換用頻率更大的單色光照射雙縫，。點上方第二條亮條紋中心在尸點上方

I

II

二、光的衍射

1、定義

光通過很小的狹縫（或圓孔）時，明顯地偏離了直線傳播的方向，在屏上應(yīng)該出現(xiàn)陰影的區(qū)域出現(xiàn)一條

紋或亮斑，應(yīng)該屬于亮區(qū)的地方也會出現(xiàn)一條紋或暗斑的現(xiàn)象。

2、條件

只有當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。

3、圖樣特點

衍射時產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)。

4、分類

單縫衍射：單色光通過狹縫時，在屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中央為亮條紋，中央條紋最寬最亮，

其余條紋變窄變暗；白光通過狹縫時，在屏上出現(xiàn)彩色條紋，中央為白條紋。

特點：①中央條紋最亮、越向兩邊越暗，條紋間距不等。越靠外，條紋間距越??；②縫變窄通過的光

變少，而光分布的范圍更寬，所以亮紋的亮度降低；③中央亮條紋的寬度及條紋間距跟入射光的波長及單

縫寬度有關(guān)。入射光波長越大，單縫越窄，中央亮條紋的寬度及條紋間距就越大；④用白光做單縫衍射時,

中央亮條紋是白色的，兩邊是彩色條紋，中央亮條紋仍然最寬最亮。

圓孔衍射：光通過小孔時（孔很?。┰谄聊簧蠒霈F(xiàn)明暗相間的圓環(huán)。

特點：①中央是大且亮的圓形亮斑，周圍分布著明暗相間的同心圓環(huán)，且越靠外，圓形亮條紋的亮度

越弱，寬度越??；②圓孔越小，中央亮斑的直徑越大，同時亮度越弱。用不同色光照射圓孔時，得到的衍

射圖樣的大小和位置不同，波長越大，中央圓形亮斑的直徑越大；③白光的圓孔衍射圖樣中，中央是大且

亮的白色光斑，周圍是彩色同心圓環(huán)；④只有圓孔足夠小時才能得到明顯的衍射圖樣，在圓孔由較大直徑

逐漸減小的過程中，光屏依次得到幾種不同的現(xiàn)象一圓形亮斑（光的直線傳播）、光源的像（小孔成像）、明

暗相間的圓環(huán)（衍射圖樣）、完全黑暗。

泊松亮斑：障礙物的衍射現(xiàn)象。在單色光傳播途中，放一個較小的圓形障礙物，會發(fā)現(xiàn)在陰影中心有

一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑。

特點：①中央是亮斑；②泊松亮斑圖樣的亮環(huán)或暗環(huán)的距離隨著圓板半徑的增大而減小，而且背景是

明亮的。

衍射光柵（結(jié)構(gòu)由許多等寬的狹縫等距離排列起來形成的光學(xué)儀器）：衍射圖樣特點與單縫衍射相比,

衍射條紋的寬度變窄，亮度增加。

特點：與單縫衍射相比，條紋的寬度變窄，亮度增加。

5、單縫衍射與雙縫干涉的比較

類型單縫衍射雙縫干涉

不產(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

同

條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等

點

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

相成因都有明暗相間的條紋，條紋都是光波疊加時加強或削弱的結(jié)果

同

意義都是波特有的現(xiàn)象，表明光是一種波

點

【注意】光波的波長變大，衍射條紋、干涉條紋的寬度都變大；單縫衍射可以理解為若干個光源的干

涉，從而理解條紋相間排列；復(fù)色光的衍射或干涉圖樣，可認為是各單色光單獨衍射或干涉所成圖樣的疊

加。

：某同學(xué)用紅光做實驗，拍攝到屏上亮條紋的照片如圖甲、乙所示，則該同學(xué)做的是（）

甲乙

單縫衍射實驗，甲圖中單縫的寬度小

A.I

B.單縫衍射實驗，乙圖中單縫的寬度小

C.用和甲圖相同裝置做實驗，僅將紅光改為綠光，中央亮紋寬度更大

iD.用和甲圖相同裝置做實驗，僅將紅光改為白光，屏上出現(xiàn)黑白相間條紋

JI

三、光的偏振

1、偏振

光波只沿某一特定的—振動。

2、自然光

由太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，它包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個

方向振動的光波的強度都相同，這樣的光叫做自然光。

3、偏振光

在—于光的傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向—