专题5.2 光 电磁波（Word讲义）-【金版新学案】2024高考物理大二轮专题复习与测试（新教材，A版）

第二讲　光　电磁波 命题角度　高考对本讲知识常考查光的折射、全反射、光的干涉及衍射等基本概念的理解，还有对光的折射定律、全反射规律、光的干涉图样及规律等的理解及应用问题，有时会涉及电磁波的知识考查。 命题形式　高考中本部分内容常联系生产、生活、科技等实际情景命题，常以选择题形式呈现，有的省份会以计算题的形式呈现。 考点一　光的折射和全反射 1．解决光的折射和全反射的思路 2．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体对光路的控制特点 项目 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球) 光 路 图 对光 线的 作用 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移 通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折 (2023·河南安阳二模 )如图是一横截面为三角形的玻璃三棱柱，∠A＝45°，∠C＝30°。现有一束光线沿着截面从AC边上的O点以45°的入射角射入，折射后到达斜边BC发生反射，最后又垂直AC边射出，求： (1)该玻璃的折射率； (2)判断在AB边、BC边是否有光线射出。 答案：(1)　(2)都没有光线射出 解析：(1)画出光路图如图所示，由几何关系可知，光在AB界面处的入射角为∠2＝45°，光在BC界面处的入射角∠1＝60°，光在AC界面处的入射角r＝30°，由折射定律可知玻璃的折射率n＝＝＝。 (2)玻璃材料的全反射临界角为sin C＝ 解得C＝45° 由以上的分析可知，光在BC界面处的入射角大于玻璃材料的全反射临界角，光在AB界面处的入射角等于玻璃材料的全反射临界角，所以在AB边、BC边都无光线射出。 特别提醒 解答几何光学计算题的注意事项 几何光学计算题往往是光的反射、折射、全反射(临界点)及几何图形关系的综合问题。解决此类问题应注意以下四个方面： 1．依据题目条件，正确分析可能的全反射及临界角。 2．通过分析、计算确定光传播过程中可能发生的折射、反射，把握光的“多过程”现象。 3．准确作出光路图。 4．充分考虑三角形、圆的特点，运用几何图形中的边角关系、三角函数、相似三角形、全等三角形等，仔细分析光传播过程中产生的几何关系。 学生用书↓第85页 针对练1．(2023·湖北高考)如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为( ) A．d B．d C．d D．d 答案：C 解析：入射光线SN的入射角为30°，折射角为45°，则楔形玻璃对光线的折射率n＝＝，设光在楔形玻璃中发生全反射的临界角为C，则有sin C＝＝，所以C＝ 45°，当光从S射到OQ边的入射角小于45°时光都可射出，则OQ边上有光射出部分的长度L＝2＝d，C正确，A、B、D错误。 针对练2．(2022·河北高考)如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ ＝30°。光在真空中的传播速度为c。求： (1)玻璃的折射率； (2)从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。 答案：(1)　(2) 解析：(1)根据题意将光路图补充完整，如图所示。 根据几何关系可知i1＝θ＝30°，i2＝60° 根据折射定律有n＝ 解得n＝。 (2)设全反射的临界角为C，则sin C＝＝ 光在玻璃球内的传播速度v＝ 根据几何关系可知当θ＝45°时，即光路为圆的内接正方形，从S发出的光线经多次全反射回到S点的时间最短，则正方形的边长x＝R 则最短时间为t＝＝。 考点二　光的波动性　电磁波　相对论 1．光的波动性 2．电磁波与相对论 3．理解光的衍射和干涉问题的几个要点 (1)光的衍射是无条件的，但发生明显的衍射现象是有条件的。 (2)两列光波发生稳定干涉的条件：光的频率相等，相位差恒定。 (3)双缝干涉条纹间的距离公式：Δx＝λ。 (4)双缝干涉产生明条纹、暗条纹的条件 对于两个振动情况相同的光源，在空间某点： ①产生明条纹的条件为Δx＝nλ(n＝0，1，2，…) ②产生暗条纹的条件为Δx＝nλ＋ (n＝0，1，2，…) 注意：对于两个振动情况相反的光源上述条件正好相反。 针对练1．(2020·北京卷)随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网 学生用书↓第86页 络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波( ) A．光子能量更大 B．衍射更明显 C．传播速度更大 D．波长更长 答案：A 解析：因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据ε＝hν，可知5