专题16 光学 电磁波 相对论-三年（2020-2022）高考真题物理分项汇编（山东专用）

2020-22年三年年山东卷高考汇编 专题16 光学 电磁波 相对论 【考纲定位】 高考命题点 考纲要求 高考真题 1.光的折射和全反射 通过实验，理解光的折射定律，会测量材料的折射率；知道光的全反射现象及其产生的条件，初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用. 2022·山东·高考T7 2021·山东·高考T15 2020·山东·高考T3 2020·山东·高考T9 2.光的干涉、衍射和偏振 观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用；知道光是横波，会用双缝干涉实验测量光的波长. 2022·山东·高考T10 2021·山东·高考T7 【知识重现】 一、光的折射定律　折射率 1．折射定律 折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．在光的折射现象中，光路是可逆的． 2．折射率 (1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角θ1的正弦与折射角θ2的正弦之比，叫这种介质的折射率． (2)定义式：n＝.不能说n与sin θ1成正比、与sin θ2成反比．折射率是由介质本身的光学性质和光的频率决定的． (3)折射率与光速的关系：n＝.因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1. 二、全反射　色散 1．全反射和临界角 (1)条件：光从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角． (2)临界角：sin C＝，C为折射角等于90°时所对应的入射角． (3)应用：全反射棱镜；光导纤维． 2．光的色散 (1)定义：复色光被分解为单色光的现象叫光的色散． (2)白光的色散说明白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种单色光组成的复色光．其中红光的折射率最小，紫光的折射率最大． 三、光的干涉 1．定义：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象． 2．条件：两光源发出的光频率相同，相位差恒定． 3．双缝干涉 (1)产生明暗条纹的条件：光屏上某点与两个狭缝的路程差是光波波长的整数倍处出现亮条纹；与两个狭缝的路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹． (2)条纹的特点：相邻明条纹(或暗条纹)的间距相等，且Δx＝λ，其中λ为波长，d为双缝间距，l为双缝到屏的距离．实验装置不变的条件下，红光的干涉条纹间距最大，紫光的干涉条纹间距最小；若换用白光，在屏上得到彩色条纹，且中央为白色． 4．薄膜干涉 (1)薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂膜)前后两表面的反射光波相遇而形成的干涉． (2)图样特点：同一条亮(或暗)条纹对应薄膜的厚度相等，单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成水平状的明暗相间的条纹，白光入射时形成彩色条纹． 四、光的衍射 1．光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的 现象． 2．发生明显衍射的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波波长小，或者跟光波波长相差不多时，光才能发生明显的衍射现象． 3．单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同．白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光． 4．泊松亮斑：当光照到不透明的小圆板上，在圆板的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)． 5．双缝干涉与单缝衍射的比较 内容 干涉 衍射 现象 光重叠区域出现加强或减弱的现象 光绕过障碍物偏离直线传播的现象 条件 两束光频率相同、相位差恒定 无条件；但要观察到明显衍射现象，则需要障碍物或孔的尺寸与波长差不多或小得多 典型实验 杨氏双缝实验 单缝衍射(圆孔衍射、不透明圆盘衍射) 图样 特点 不同 ①条纹宽度相等； ②各相邻条纹等间距； ③清晰条纹，亮度基本相等 ①条纹宽度不等，中央最宽； ②各相邻条纹间距不等； ③中央条纹最亮，两边变暗 相同 干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 注意：(1)白光发生光的干涉、衍射和色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同． (2)区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分． 五、光的偏振 1．偏振光：在与光的传播方向垂直的平面内，只沿着某个特定方向振动的光叫做偏振光，如自然光通过偏振片后即为偏振光． 2．偏振光的理论意义和应用 (1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波，光的偏振现象说明光波是横波． (2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光，等等． 六、电磁场和电磁波 1．电磁场和电磁波的产生 (1)麦克斯韦电磁场理论的要点 (2)电磁场和电磁波：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，即为电磁场．电磁场