17 专题五 第二讲 光 电磁波（Word教参）-【优化指导】2024高考物理二轮复习高中总复习·第2轮（新教材）

第二讲　光　电磁波 ◎高考命题分析 高考命题研究 四年考向分析 命题主线之 价值引领 1.科学本质、科学态度：以防窥屏、超强超短光脉冲、电磁波在现代医疗中的应用、干涉热膨胀仪、水族馆训练海豚、太阳光在大气中弯曲的自然信息为试题情境，培养学生学以致用的科学态度 2．社会责任：以我国天宫课堂的水球光学实验、5G信息技术为试题情境，培养学生的民族自信，爱国情怀 1.光的折射、全反射： 全国乙卷(2023)，湖南卷(2023、2022)，江苏卷(2023)，湖北卷(2023、2022)，浙江卷(2022)，山东卷(2021) 2．光的波动性： 山东卷(2023、2022)，江苏卷(2023)，浙江卷(2022、2021) 3．几何光学和物理光学的综合： 河北卷(2022)，全国甲卷(2023、2021)，浙江卷(2020)，山东卷(2020) 4．电磁波： 北京卷(2020)，江苏卷(2020) 命题主线之 能力引领 1.物理观念：在对光的波动性、电磁波的理解中，在光的折射、全反射规律的应用中提升物理的观念 2．科学思维：掌握过程分析法、几何作图法的应用，能解决几何光学及其与物理光学的综合问题、临界极值问题，提升空间思维、推理论证的能力 [对应学生用书P84]   1．同一介质对不同频率光的折射率不同，频率越高，介质对它的折射率越大。 2．由n＝、n＝可知，光的频率越高，光在介质中的波速越小、波长越小。 [诠释题1]　(2021·全国甲卷)如图所示，单色光从折射率n＝1.5、厚度d＝10.0 cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为3×108 m/s，则该单色光在玻璃板内传播的速度为________m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是______s≤t<________s(不考虑反射)。 答案：2×108　5×10-10　3×10-10 解析：该单色光在玻璃板内传播的速度为v＝＝ m/s＝2×108 m/s。当光垂直于玻璃板上表面射入时，光不发生偏折，该单色光通过玻璃板所用时间最短，最短时间t1＝＝ s＝5×10-10 s；当光的入射角是90°时，该单色光通过玻璃板所用时间最长，设光在玻璃板上表面的折射角为θ，由折射定律可知n＝，最长时间t2＝＝＝3×10-10s(实际上由于光的入射角不能达到90°，则最长时间只能无限趋近t2而不能达到)，即该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是5×10-10 s≤t<3×10-10 s。   1．发生干涉的条件：两光源(或波源)频率相等，振动方向相同，相位差恒定。 2．发生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小。 3．光的干涉现象和衍射现象中，屏上出现的都是明暗相间的条纹，但双缝干涉时条纹间隔均匀；而单缝衍射的条纹间隔不均匀，中央明纹又宽又亮，从中央向两侧，条纹宽度减小，明纹亮度显著减弱。 [诠释题2]　(2023·江苏卷)用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的(　　) A．　　　　　　　　 B． C．2倍 D．3倍 B　解析：由题图可知Δx乙＝2Δx甲，根据双缝干涉的条纹间距与波长关系Δx＝λ可得d乙＝d甲，B正确。 [对应学生用书P85] 解答光的折射和全反射问题的思路 (1)确定要研究的光线(如临界光线、边界光线等)。 (2)找准入射点，画出光路图，注意判断是否发生全反射。 (3)根据反射定律、折射定律、临界角公式、几何关系等列出关系式，具体求解。 [例1]　(2022·湖南卷)如图所示，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度θ的控制(可视角度θ定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍)。透明介质的折射率n＝2，屏障间隙L＝0.8 mm。发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间。不考虑光的衍射。 (1)若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度θ控制为60°，求屏障的高度d； (2)若屏障高度d＝1.0 mm，且发光像素单元的宽度不能忽略，求像素单元宽度x最小为多少时，其可视角度θ刚好被扩为180°(只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素单元)。 ► 解题指导　两个临界光线的光路如图所示。 答案：(1)1.55 mm　(2)0.35 mm 解析：(1)发光像素单元射到屏障上的光被完全吸收，考虑射到屏障顶端的光射到透明介质和空气界面，折射后从界面射向空气，由题意可知θ＝60°，则r＝＝30° 在介质中的入射角为i，则＝n 解得sin i＝ 由几何关系sin i＝ 解得d＝ mm≈1.