专题16 光学 电磁波（讲义）-【上好课】2025年高考物理二轮复习讲练测（新高考通用）

专题16 光学 电磁波 目录 01考情透视·目标导航 3 4 5 题型一 折射定律及折射率的应用 5 5 一、 折射定律 5 二、 折射率 5 三、 应用光的折射定律解题的一般思路 5 6 7 考向一 圆形边界中折射定律的应用 7 考向二 多边形边界中折射定律的应用 7 考向三 立体空间中折射定律的应用 8 题型二 光的折射和全反射的综合应用 9 9 一、 全反射及条件 9 二、 全反射临界角 9 三、 光的折射和全反射问题的解题要点 9 10 11 考向一 全反射定律的生活中的应用 11 考向二 全反射定律的科技中的应用 12 题型三 光的波动性 电磁波 13 13 一、 光的干涉、衍射和偏振 13 二、 电磁振荡和电磁波 14 15 16 考向一 双缝干涉 17 考向二 薄膜干涉 17 考向三 光的衍射 18 考向四 电磁波 19 命题统计 命题要点 2024年 2023年 2022年 热 考 角 度 光的折射和全反射 2024·全国甲卷·T34(2) 2024·山东卷·T15 2024·贵州卷·T3 2024·重庆卷·T5 2024·海南卷·T4 2024·甘肃卷·T10 2023·江苏卷·T5 2023·湖北卷·T6 2023·浙江卷1月·T13 2023·山东卷·T16 2023·重庆卷·T5 2023·福建卷·T3 2022·山东卷·T7 2022·湖南卷·T16(2) 2022·河北卷·T16(2) 2022·广东卷·T18 2022·湖北卷·T14 光的波动性 电磁波 2024·辽宁卷·T4 2024·山东卷·T4 2024·广西卷·T9 2024·江苏卷·T2 2024·湖南卷·T9 2023·江苏卷·T6 2023·山东卷·T5 2023·北京卷·T2 2023·河北卷·T2 2022·山东卷·T10 2022·北京卷·T2 2022·天津卷·T7 命题规律 从近三年高考试题来看，对光的折射和全反射、光的干涉的考查很频繁，大多以选择题和计算题出现，题目难度要求大多不是太高，较为基础，但也不排除个别年份题目较难。 考向预测 预计在2025年高考中，对光的折射和全反射、光的干涉的考查，可能会与生活中遇到的实际现象和现代光学科技相结合。 命题情景 以生活中的实际现象和现代光学科技为命题背景 常用方法 画图法、几何法 光学 电磁波 光学 电磁波 麦克斯韦电磁理论 电磁波特点 光的折射和全反射 光的干涉 电磁波谱 变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 折射定律： 折射率： 全反射： 光的衍射和偏振 横波 传播不需要介质 传播速度等于光速 双缝干涉 薄膜干涉 题型一 折射定律及折射率的应用 1、 折射定律 1.内容：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。 2.表达式：＝n。 注意：　①在光的折射现象中，光路是可逆的。 ②当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角。 2、 折射率 1．折射率 (1)折射率是反映介质的光学性质的物理量。 (2)定义式：n＝。 (3)计算式：n＝，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1。 2．折射率的理解 (1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。 (2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质。 (3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。 3、 应用光的折射定律解题的一般思路 1.根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。 2.充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等。 3.注意在折射现象中，光路是可逆的。 1．（2024·贵州·高考真题）一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为，光在棱镜和液体中的传播速度分别为，则（　　） A． B． C． D． 【技巧点拨】 （1）根据折射定律判断折射率的大小； （2）根据表达式判断速度大小。 2．（2024·重庆·高考真题）某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度，由该方案可知（   ） A．若h = 4cm，则 B．若h = 6cm，则 C．若，则h = 10cm D．若，则h = 5cm 【技巧点拨】 （1）画出光路图，找出入射角和折射角； （2）在几何三角形中找准边角关系求入射角和折射角的正弦大小，根据折射定律求折射率。 考向一 圆形边界中折射定律的应用 3．（2024·山东潍坊·三模）水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球型物品。如图甲所示为一个质量分布均匀的透明水晶球，半径为a，过球心的截面如图乙所示，PQ为直径，一单色细光束从P点射入球内，折射光线与PQ夹角为37℃，出射光线与PQ平行。已知光在真空中的传播速度为c，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8，则（   ） A．光束在P点的入射角为53° B．“水晶球”的折射率为1.6 C．光在“水晶球”中的传播速度为 D．光在“水晶球”中的传播时间为 4．（2024·浙江金华·二模）如图所示，由a、b两种单色光组成的复色光由空气经过O点射入半径为R的半圆形玻璃砖，O点是半圆形玻璃砖的圆心，OB与AC垂直，玻璃对a光的折射率为，玻璃对b光的折射率为，且。下列叙述正确的是（　　） A．随着θ角的增大，a光比b光先在下界面AOC发生全反射 B．改变θ角，在圆弧界面ABC上可能没有光线出射 C．改变θ角，在圆弧界面ABC上与OB的夹角正弦值大于的位置一定没有光线出射 D．光从O点到圆弧界面ABC射出，a光所需时间比b光一定长 考向二 多边形边界中折射定律的应用 5．（2024·四川遂宁·模拟预测）如图所示的三角形为某透明三棱镜的横截面，其中，，一束单色光从边的点射入三棱镜，入射角为、折射角为，折射光线经过边的点，反射光线正好与边平行，已知，，光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（   ） A．光线在点的反射角为 B．光线在点的折射角 C．三棱镜对此种单色光的折射率为 D．光从到的传播时间为 6．（2025·浙江·模拟预测）如图所示为一正六边形冰晶截面，边长为l。一束紫光由AF中点处射到在冰晶上，θ1为冰晶上的入射角，θ2为经过第一个界面的折射角，θ3为光离开冰晶的折射角，其中θ1＝θ3＝60°。若将紫光改为红光，光线仍可从BC边上射出。已知光在真空中的速度为c，则下列说法中错误的是（　　） A．冰晶对紫光的折射率为 B．紫光在冰晶中传播时间为 C．在冰晶内红光的传播速度比紫光的传播速度小 D．在冰晶内红光的波长比紫光的波长长 考向三 立体空间中折射定律的应用 7．（2024·江西南昌·二模）如图所示，昌昌同学为了测量某溶度糖水折射率，将圆柱形透明薄桶放在水平桌面上，倒入半桶糖水；再将圆柱体竖直插入水中，圆柱体的中轴线与圆桶的中轴线重合；用刻度尺测量圆柱体在糖水中成的像的直径；已知圆柱体截面直径为，透明圆桶直径。则该糖水折射率（    ） A．1.45 B．1.72 C．2.00 D．2.50 8．（2024·河南·模拟预测）如图所示，有一边长为l的由透明材料构造的正四面体ABCD，其底面水平。一束竖直向下的蓝光照射在正四面体侧面ABC的中心O1点，光束经折射后恰好到达正四面体底面的中心O2点。已知真空中光速为c，下列说法正确的是（　　） A．蓝光在四面体内的传播速度为 B．材料的折射率为 C．蓝光进入四面体后，波长变长 D．将蓝光换成红光，光束在四面体中的传播速度不变 题型二 光的折射和全反射的综合应用 1、 全反射及条件 1．定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，只剩下反射光线的现象。 2．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质。 (2)入射角大于或等于临界角。 2、 全反射临界角 1.定义：折射角等于90°时的入射角。 2.公式：sin C＝。若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝得sin C＝。 3.大小：介质的折射率n越大，发生全反射的临界角C越小。 3、 光的折射和全反射问题的解题要点 两个技巧 四点注意 (1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件： ①光必须从光密介质射入光疏介质； ②入射角大于或等于临界角。 (2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符。 (1)明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。 (2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 (3)光的反射、折射和全反射现象，光路均是可逆的。 (4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。 9．（2024·广东·高考真题）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若逐渐增大。两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（　　） A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点 B．逐渐增大时，红光的全反射现象先消失 C．逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射 D．逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大 【技巧点拨】 （1）根据折射定律判断两种光的折射角大小，进而判断离P点的远近； （2）根据反射定律判断临界角的大小。 10．（2024·甘肃·高考真题）（多选）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（　　） A．该材料对红光的折射率为 B．若，光线c消失 C．若入射光a变为白光，光线b为白光 D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直 【技巧点拨】 （1）根据折射定律求折射率，同时根据折射率的大小，可判断a变紫光时，b和c是否垂直； （2）根据全反射定律判断是否发生全反射。 考向一 全反射定律的生活中的应用 11．（2024·广西柳州·一模）如图所示，一游泳池水面与池边相平，水深为h，池底中心一点光源发出的光线只能在其正上方半径为r的圆形区域内射出水面。一救生员坐在高椅上，他的眼睛到池边的水平和竖直距离均为l，则救生员能看到水底最近的点对应光线与左侧壁的夹角θ的正弦值为（　　） A． B． C． D． 12．（2025·浙江·模拟预测）如图所示，横截面为圆环的柱形容器由折射率为n的玻璃制成，其外径为R1，内径为R2，MN为一条直径。有两束光线，其中光线A在纸平面内传播，从M点射向容器，经一次折射后，恰好与容器内壁相切，另一束光线B平行于MN射向容器，经过一次折射后，恰好在容器内壁发生全反射，则（　　） A．光线A入射角的正弦值sini B．光线A射入柱形容器后折射出去的时间为 C．光线B的入射角的正弦值sini' D．光线B到MN的距离等于 考向二 全反射定律的科技中的应用 13．（2024·宁夏银川·模拟预测）光纤通讯已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为1km，直径为的长直光纤，一束单色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入，经过在光纤另端接收到该光束。求： （1）光在光纤中的传播速度； （2）光纤的折射率； （3）如图所示该光纤绕圆柱转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该圆柱体半径R的最小值。 14．（2024·陕西铜川·模拟预测）光刻机是半导体工业耀眼的明珠，是生产大模集成电路的核心设备。光刻机物镜投影原理简化图如图所示，其中为等腰直角玻璃三棱镜，直角边长为2R，为MP边的中点，半球形玻璃砖的半径为R，O为球心，为半球形玻璃砖的对称轴，O点到三棱镜NP边距离为3R，两条平行光线a、b间距为，从左侧垂直MN边射入三棱镜，经反射向下进入半球玻璃砖，反射光线关于轴线对称，最后聚焦到硅片上F点，已知棱镜和玻璃砖的折射率为，光在真空中的速度为c，求： （1）OF两点间距离； （2）光从进入三棱镜到聚焦点F的时间。 题型三 光的波动性 电磁波 1、 光的干涉、衍射和偏振 1.产生干涉的条件 两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。 2.杨氏双缝干涉 (1)暗条纹的条件： ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。 光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出现亮条纹。 光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)，光屏上出现暗条纹。 ②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。 ③条纹间距公式：Δx＝λ。 3.薄膜干涉的理解和应用 (1)形成：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。 (2)亮、暗条纹的判断 ①在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹。 ②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹。 (3)应用：干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。 4．发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。 5．衍射条纹的特点 (1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较 单缝衍射 圆孔衍射 单色光 中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，且越靠近两侧，亮条纹的亮度越弱，宽度越小 ①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小 ②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而减小 白光 中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光、离中央最远的是红光 中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的同心圆环 (2)泊松亮斑(圆盘衍射) 当光照射到不透明的半径很小的圆盘上时，在圆盘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)。 6．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。 2、 电磁振荡和电磁波 1.电磁振荡物理量的变化 (1)振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像(如图所示) (2)各物理量变化情况一览表 时刻(时间) 工作过程 q E i B 能量 0～ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 ～ 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 ～ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 ～T 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 2.LC振荡电路的周期和频率 (1)明确T＝2π，即T取决于L、C，与极板所带电量、两板间电压等无关。 (2)明确电感线圈的自感系数L及电容器的电容C由哪些因素决定。L一般由线圈的大小、形状、匝数及有无铁芯决定，平行板电容器的电容C由公式C＝可知，与电介质的介电常数εr、极板正对面积S及板间距离d有关。 3.电磁波谱 (1)电磁波谱的排列 按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 (2)不同电磁波的特点及应用 特点 用途 无线电波 波动性强 通讯、广播、导航 红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导 可见光 感光性强 照明、照相等 紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等 X射线 穿透力强 检查、探测、透视、治疗 γ射线 穿透力最强 探测、治疗 15．（2024·广西·高考真题）（多选）如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，，镜面与光屏垂直，单色光波长为。下列说法正确的是（　　） A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为 B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为 C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为 D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为，则该液体的折射率为 【技巧点拨】 （1）类比成双缝干涉，找出光源的像，作为相干光源； （2）根据双缝干涉条纹间距公式求解有关问题。 16．（2024·山东·高考真题）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（　　） A．滚珠b、c均合格 B．滚珠b、c均不合格 C．滚珠b合格，滚珠c不合格 D．滚珠b不合格，滚珠c合格 【技巧点拨】 （1）明确发生干涉的是那两束光，知道两束相关光的光程差大小与两玻璃距离的关系； （2）合格与不合格判断的标准，合格必定是同一条干涉条纹位置处。 考向一 双缝干涉 17．（2024·浙江金华·三模）双缝干涉实验原理如图所示，光源S到双缝、的距离相等，、连线平行于光屏，O点为、连线的中垂线与光屏的交点。光源S发出单色光经、传播到光屏上P点的时间差为，其中垂直于光屏，P为某亮条纹中心，之间还有m条亮条纹。若紧贴放置一厚度均匀的玻璃片、光由垂直穿过玻璃片传播到P点与光由直接传播到P点时间相等。已知光在真空中的传播速度为c、玻璃对该单色光的折射率为n，不考虑光在玻璃片内的反射。则单色光在真空中的波长及玻璃片的厚度分别为（    ） A．， B．， C．， D．， 18．（2024·安徽淮南·二模）有两种透明物质甲、乙，知道其中一种为玻璃，另一种为水晶。某同学利用图示装置根据光的干涉原理对甲、乙两种物质进行鉴别，该同学上网查得水晶的折射率略大于玻璃的折射率，他先后把透明物质甲和乙放置在双缝和屏幕之间（充满之间的区域），通过单缝的某种单色光经过双缝后在屏幕上形成明暗相间的条纹，测得两相邻亮条纹的间距分别为甲和，且，已知双缝和屏幕的间距远大于双缝间的距离。下列说法正确的是（    ） A．透明物质甲为水晶 B．光在甲中的传播速度大于在乙中的传播速度 C．该单色光在透明物质甲、乙中传播时的波长之比为 D．透明物质甲、乙对该单色光的折射率之比为 考向二 薄膜干涉 19．（2024·全国·模拟预测）利用牛顿环可以测量微小位移。如图所示，将一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，入射光线分别在凸透镜下表面和平面玻璃上表面反射产生的光线发生干涉，已知在图示位置产生亮条纹，入射光线波长为，图中两次反射位置间的距离为，固定平面玻璃板，当向上平移凸透镜时，亮条纹将周期性出现，下列说法正确的是（    ） A．两次反射位置间的距离满足 B．更换形状相同、折射率更大的凸透镜，点亮条纹可能消失 C．若将入射光波长调整为，则点仍为亮条纹 D．若向上移动距离为，点相邻两次出现亮条纹时，凸透镜移动的距离 20．（2024·山东威海·二模）如图所示，将一块平板玻璃放置在另一块平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当红光从上方入射时，可以看到明暗相间的条纹。已知红光的波长为，下列说法正确的是（　　） A．暗条纹是两列反射光波谷与波谷叠加的结果 B．相邻两条亮条纹对应的空气膜厚度之差为 C．若抽去一张纸片，干涉条纹将变密 D．若将红光换为蓝光，干涉条纹将变疏 考向三 光的衍射 21．（2024·福建厦门·模拟预测）抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化（　　） A．这里应用的是光的干涉现象 B．这里应用的是光的偏振现象 C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细 D．用蓝色激光比红色激光得到的条纹更宽 22．（24-25高三上·山东潍坊·开学考试）线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理是。利用单缝衍射实验装置可以测量金属的线膨胀系数。右图是该实验的装置示意图，挡光片固定，挡光片放置在待测金属棒上端，让激光通过、间的平直狭缝后在光屏上形成衍射图样。已知中央亮条纹宽度、单缝宽度、光的波长、缝到屏的距离，满足关系式。关于该实验，下列说法正确的是（    ） A．激光通过狭缝后在光屏上可以形成明暗相间的等距条纹 B．其他实验条件不变，使用频率更大的激光，中央亮条纹宽度变大 C．其他实验条件不变，对金属棒加温，中央亮条纹宽度变大 D．其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距离，中央亮条纹宽度变小 考向四 电磁波 23．（2024·浙江温州·一模）图甲为智能停车位，车位地面预埋有自感线圈L和电容器C构成LC振荡电路。当车辆靠近自感线圈L时，相当于在线圈中插入铁芯，使自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率变化。智能停车位计时器根据振荡电流频率变化，进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．时刻电容器C所带电量为零 B．过程，线圈L中磁场能在增大 C．过程，线圈L的自感电动势在增大 D．由图乙可判断汽车正驶离智能停车位 24．（2024·广东广州·三模）“中国天眼”通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。关于电磁波，下列说法正确的是（  ） A．在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小 B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场 C．在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小 D．紫外线比红外线更容易发生衍射现象 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 / 35 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题16 光学 电磁波 目录 01考情透视·目标导航 3 4 5 题型一 折射定律及折射率的应用 5 5 一、 折射定律 5 二、 折射率 5 三、 应用光的折射定律解题的一般思路 5 6 7 考向一 圆形边界中折射定律的应用 7 考向二 多边形边界中折射定律的应用 9 考向三 立体空间中折射定律的应用 10 题型二 光的折射和全反射的综合应用 12 12 一、 全反射及条件 12 二、 全反射临界角 12 三、 光的折射和全反射问题的解题要点 12 13 14 考向一 全反射定律的生活中的应用 14 考向二 全反射定律的科技中的应用 16 题型三 光的波动性 电磁波 18 18 一、 光的干涉、衍射和偏振 18 二、 电磁振荡和电磁波 19 20 22 考向一 双缝干涉 22 考向二 薄膜干涉 23 考向三 光的衍射 25 考向四 电磁波 26 命题统计 命题要点 2024年 2023年 2022年 热 考 角 度 光的折射和全反射 2024·全国甲卷·T34(2) 2024·山东卷·T15 2024·贵州卷·T3 2024·重庆卷·T5 2024·海南卷·T4 2024·甘肃卷·T10 2023·江苏卷·T5 2023·湖北卷·T6 2023·浙江卷1月·T13 2023·山东卷·T16 2023·重庆卷·T5 2023·福建卷·T3 2022·山东卷·T7 2022·湖南卷·T16(2) 2022·河北卷·T16(2) 2022·广东卷·T18 2022·湖北卷·T14 光的波动性 电磁波 2024·辽宁卷·T4 2024·山东卷·T4 2024·广西卷·T9 2024·江苏卷·T2 2024·湖南卷·T9 2023·江苏卷·T6 2023·山东卷·T5 2023·北京卷·T2 2023·河北卷·T2 2022·山东卷·T10 2022·北京卷·T2 2022·天津卷·T7 命题规律 从近三年高考试题来看，对光的折射和全反射、光的干涉的考查很频繁，大多以选择题和计算题出现，题目难度要求大多不是太高，较为基础，但也不排除个别年份题目较难。 考向预测 预计在2025年高考中，对光的折射和全反射、光的干涉的考查，可能会与生活中遇到的实际现象和现代光学科技相结合。 命题情景 以生活中的实际现象和现代光学科技为命题背景 常用方法 画图法、几何法 光学 电磁波 光学 电磁波 麦克斯韦电磁理论 电磁波特点 光的折射和全反射 光的干涉 电磁波谱 变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 折射定律： 折射率： 全反射： 光的衍射和偏振 横波 传播不需要介质 传播速度等于光速 双缝干涉 薄膜干涉 题型一 折射定律及折射率的应用 1、 折射定律 1.内容：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。 2.表达式：＝n。 注意：　①在光的折射现象中，光路是可逆的。 ②当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角。 2、 折射率 1．折射率 (1)折射率是反映介质的光学性质的物理量。 (2)定义式：n＝。 (3)计算式：n＝，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1。 2．折射率的理解 (1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。 (2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质。 (3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。 3、 应用光的折射定律解题的一般思路 1.根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。 2.充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等。 3.注意在折射现象中，光路是可逆的。 1．（2024·贵州·高考真题）一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为，光在棱镜和液体中的传播速度分别为，则（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由图可知光从棱镜进入液体中时，入射角小于折射角，根据折射定律可知根据折射率的速度表达式可得故选A。 【技巧点拨】 （1）根据折射定律判断折射率的大小； （2）根据表达式判断速度大小。 2．（2024·重庆·高考真题）某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度，由该方案可知（   ） A．若h = 4cm，则 B．若h = 6cm，则 C．若，则h = 10cm D．若，则h = 5cm 【答案】B 【详解】根据几何关系画出光路图，如图所示 标注入射角θ1，折射角θ2，根据折射定律可得 A．若，则，故A错误； B．若，则，故B正确； C．若，则，故C错误； D．若，则，故D错误。故选B。 【技巧点拨】 （1）画出光路图，找出入射角和折射角； （2）在几何三角形中找准边角关系求入射角和折射角的正弦大小，根据折射定律求折射率。 考向一 圆形边界中折射定律的应用 3．（2024·山东潍坊·三模）水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球型物品。如图甲所示为一个质量分布均匀的透明水晶球，半径为a，过球心的截面如图乙所示，PQ为直径，一单色细光束从P点射入球内，折射光线与PQ夹角为37℃，出射光线与PQ平行。已知光在真空中的传播速度为c，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8，则（   ） A．光束在P点的入射角为53° B．“水晶球”的折射率为1.6 C．光在“水晶球”中的传播速度为 D．光在“水晶球”中的传播时间为 【答案】B 【详解】B．根据题意作出光路图如图 由几何关系可知，光线射出时的折射角r为2θ，折射率故B正确； A．由图β = r = 2θ = 74°故A错误； C．光在“水晶球”中的传播速度为故C错误； D．光在“水晶球”中传播的距离时间带入数据有故D错误。故选B。 4．（2024·浙江金华·二模）如图所示，由a、b两种单色光组成的复色光由空气经过O点射入半径为R的半圆形玻璃砖，O点是半圆形玻璃砖的圆心，OB与AC垂直，玻璃对a光的折射率为，玻璃对b光的折射率为，且。下列叙述正确的是（　　） A．随着θ角的增大，a光比b光先在下界面AOC发生全反射 B．改变θ角，在圆弧界面ABC上可能没有光线出射 C．改变θ角，在圆弧界面ABC上与OB的夹角正弦值大于的位置一定没有光线出射 D．光从O点到圆弧界面ABC射出，a光所需时间比b光一定长 【答案】D 【详解】A．发生全反射的条件之一是光从光密介质到光疏介质，所以在下界面AOC不可能发生全反射，故A错误； B．光从O点折射后，沿着半径方向射到圆弧界面ABC上，在圆弧界面ABC上沿法线射出，所以改变θ角，不可能发生全反射，一定有光线射出，故B错误； C．当θ角越大时，折射光线越远离OB，当光线临近AO时，根据折射定律因为可知临界光线为b光的，则改变θ角，在圆弧界面ABC上与OB的最大夹角正弦值即改变θ角，在圆弧界面ABC上与OB的夹角正弦值大于的位置一定没有光线出射故C错误； D．光从O点到圆弧界面ABC射出，a光所需时间b光所需时间a光所需时间比b光多经过的时间故D正确。故选D。 考向二 多边形边界中折射定律的应用 5．（2024·四川遂宁·模拟预测）如图所示的三角形为某透明三棱镜的横截面，其中，，一束单色光从边的点射入三棱镜，入射角为、折射角为，折射光线经过边的点，反射光线正好与边平行，已知，，光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（   ） A．光线在点的反射角为 B．光线在点的折射角 C．三棱镜对此种单色光的折射率为 D．光从到的传播时间为 【答案】B 【详解】A．设光线在点的反射角为，反射光线正好与边平行，由几何关系可得，故A错误； B．由几何关系可得，则三角形是正三角形，故B正确； C．结合，可得三棱镜对此单色光的折射率为故C错误； D．由，由折射率的定义可得光线从到的传播时间综合可得故D错误。故选B。 6．（2025·浙江·模拟预测）如图所示为一正六边形冰晶截面，边长为l。一束紫光由AF中点处射到在冰晶上，θ1为冰晶上的入射角，θ2为经过第一个界面的折射角，θ3为光离开冰晶的折射角，其中θ1＝θ3＝60°。若将紫光改为红光，光线仍可从BC边上射出。已知光在真空中的速度为c，则下列说法中错误的是（　　） A．冰晶对紫光的折射率为 B．紫光在冰晶中传播时间为 C．在冰晶内红光的传播速度比紫光的传播速度小 D．在冰晶内红光的波长比紫光的波长长 【答案】C 【详解】A．由几何知识可知冰晶对紫光的折射率为故A正确，与题意不符； B．由几何知识可知紫光在冰晶中的光程为传播的速度为传播的时间为联立，解得t故B正确，与题意不符； C．根据光在介质中传播速度与折射率的关系可得红光的频率比紫光小，红光的折射率比紫光小，红光在冰晶中的传播速度比紫光大。故C错误，与题意相符； D．根据v＝fλ，联立，可得红光的频率比紫光小，红光的折射率比紫光小，则在冰晶内红光的波长比紫光的波长长。故D正确，与题意不符。故选C。 考向三 立体空间中折射定律的应用 7．（2024·江西南昌·二模）如图所示，昌昌同学为了测量某溶度糖水折射率，将圆柱形透明薄桶放在水平桌面上，倒入半桶糖水；再将圆柱体竖直插入水中，圆柱体的中轴线与圆桶的中轴线重合；用刻度尺测量圆柱体在糖水中成的像的直径；已知圆柱体截面直径为，透明圆桶直径。则该糖水折射率（    ） A．1.45 B．1.72 C．2.00 D．2.50 【答案】A 【详解】作出对应的光路图如图所示 根据几何关系可得，则该糖水折射率为故选A。 8．（2024·河南·模拟预测）如图所示，有一边长为l的由透明材料构造的正四面体ABCD，其底面水平。一束竖直向下的蓝光照射在正四面体侧面ABC的中心O1点，光束经折射后恰好到达正四面体底面的中心O2点。已知真空中光速为c，下列说法正确的是（　　） A．蓝光在四面体内的传播速度为 B．材料的折射率为 C．蓝光进入四面体后，波长变长 D．将蓝光换成红光，光束在四面体中的传播速度不变 【答案】A 【详解】AB．过正四面体顶点、侧面和底面中点作出光线所在的平面三角形并标记如下，画出光路如图所示 根据几何关系有，所以，故A正确，B错误； C．蓝光进入四面体后，波速变小，频率不变，波长变短，故C错误； D．同一四面体，对不同颜色的光折射率不同，两种不同颜色光束在四面体中的速度不同，故D错误。 故选A。 题型二 光的折射和全反射的综合应用 1、 全反射及条件 1．定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，只剩下反射光线的现象。 2．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质。 (2)入射角大于或等于临界角。 2、 全反射临界角 1.定义：折射角等于90°时的入射角。 2.公式：sin C＝。若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝得sin C＝。 3.大小：介质的折射率n越大，发生全反射的临界角C越小。 3、 光的折射和全反射问题的解题要点 两个技巧 四点注意 (1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件： ①光必须从光密介质射入光疏介质； ②入射角大于或等于临界角。 (2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符。 (1)明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。 (2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 (3)光的反射、折射和全反射现象，光路均是可逆的。 (4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。 9．（2024·广东·高考真题）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若逐渐增大。两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（　　） A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点 B．逐渐增大时，红光的全反射现象先消失 C．逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射 D．逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大 【答案】B 【详解】A．红光的频率比绿光的频率小，则红光的折射率小于绿光的折射率，在面，入射角相同，根据折射定律可知绿光在面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点，故A错误； B．根据全反射发生的条件可知红光发生全反射的临界角较大，逐渐增大时，折射光线与面的交点左移过程中，在面的入射角先小于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确； C．在面，光是从光疏介质到光密介质，无论多大，在MN面都不可能发生全反射，故C错误； D．根据折射定律可知逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误。故选B。 【技巧点拨】 （1）根据折射定律判断两种光的折射角大小，进而判断离P点的远近； （2）根据反射定律判断临界角的大小。 10．（2024·甘肃·高考真题）（多选）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（　　） A．该材料对红光的折射率为 B．若，光线c消失 C．若入射光a变为白光，光线b为白光 D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直 【答案】ABC 【详解】A．根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为，故折射率为    故A正确； B．设临界角为C，得故，故若，会发生全反射，光线c消失，故B正确； C．由于光线b为反射光线，反射角等于入射角，故当入射光a变为白光，光线b为白光，故C正确； D．对同种介质，紫光的折射率比红光大，故若入射光a变为紫光，折射角将变大，光线b和c不会垂直，故D错误。故选ABC。 【技巧点拨】 （1）根据折射定律求折射率，同时根据折射率的大小，可判断a变紫光时，b和c是否垂直； （2）根据全反射定律判断是否发生全反射。 考向一 全反射定律的生活中的应用 11．（2024·广西柳州·一模）如图所示，一游泳池水面与池边相平，水深为h，池底中心一点光源发出的光线只能在其正上方半径为r的圆形区域内射出水面。一救生员坐在高椅上，他的眼睛到池边的水平和竖直距离均为l，则救生员能看到水底最近的点对应光线与左侧壁的夹角θ的正弦值为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据折射定律根据临界角与折射率的关系有解得故选A。 12．（2025·浙江·模拟预测）如图所示，横截面为圆环的柱形容器由折射率为n的玻璃制成，其外径为R1，内径为R2，MN为一条直径。有两束光线，其中光线A在纸平面内传播，从M点射向容器，经一次折射后，恰好与容器内壁相切，另一束光线B平行于MN射向容器，经过一次折射后，恰好在容器内壁发生全反射，则（　　） A．光线A入射角的正弦值sini B．光线A射入柱形容器后折射出去的时间为 C．光线B的入射角的正弦值sini' D．光线B到MN的距离等于 【答案】C 【详解】A．光线与容器内壁相切，光路图如图1所示，设光线在M点的入射角为i，折射角为r，由折射定律得： n由几何关系得sinr解得 sini故A错误； B．光线A在柱形容器中通过的距离为s＝2光线A在柱形容器中传播速度为v则光线A射入柱形容器后折射出去的时间为t故B错误； C．平行于MN的光线射向容器，在容器外壁的入射角为，折射角为，如图2所示，由折射定律得： 光线恰好在容器内壁发生全反射，入射角等于临界角C，则sinC根据正弦定理可得nR1解得而即故C正确； D．设光线B到MN的距离为d，根据几何关系可得故D错误。故选C。 考向二 全反射定律的科技中的应用 13．（2024·宁夏银川·模拟预测）光纤通讯已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为1km，直径为的长直光纤，一束单色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入，经过在光纤另端接收到该光束。求： （1）光在光纤中的传播速度； （2）光纤的折射率； （3）如图所示该光纤绕圆柱转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该圆柱体半径R的最小值。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）光在长直光纤中传输解得 （2）光纤的折射率解得 （3）如图所示 当光纤中最下面的光线发生全反射，则平行光在弯曲处全部发生全反射，由几何关系可知又解得 14．（2024·陕西铜川·模拟预测）光刻机是半导体工业耀眼的明珠，是生产大模集成电路的核心设备。光刻机物镜投影原理简化图如图所示，其中为等腰直角玻璃三棱镜，直角边长为2R，为MP边的中点，半球形玻璃砖的半径为R，O为球心，为半球形玻璃砖的对称轴，O点到三棱镜NP边距离为3R，两条平行光线a、b间距为，从左侧垂直MN边射入三棱镜，经反射向下进入半球玻璃砖，反射光线关于轴线对称，最后聚焦到硅片上F点，已知棱镜和玻璃砖的折射率为，光在真空中的速度为c，求： （1）OF两点间距离； （2）光从进入三棱镜到聚焦点F的时间。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）光在三棱镜发生全反射的临界角为C，由可得光在三棱镜中发生全反射。由几何关系得光射入半球玻璃砖的入射角α，由几何关系得得由折射定律，有得由几何关系得光线在出射面的入射角，出射角为γ，由折射定律得可得， （2）光在三棱镜及半球内的速度光线在三棱镜的传播路程在半球内传播路程光线在空气中传播路程光从进入棱镜到聚焦点F的时间 题型三 光的波动性 电磁波 1、 光的干涉、衍射和偏振 1.产生干涉的条件 两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。 2.杨氏双缝干涉 (1)暗条纹的条件： ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。 光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出现亮条纹。 光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)，光屏上出现暗条纹。 ②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。 ③条纹间距公式：Δx＝λ。 3.薄膜干涉的理解和应用 (1)形成：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。 (2)亮、暗条纹的判断 ①在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹。 ②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹。 (3)应用：干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。 4．发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。 5．衍射条纹的特点 (1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较 单缝衍射 圆孔衍射 单色光 中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，且越靠近两侧，亮条纹的亮度越弱，宽度越小 ①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小 ②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而减小 白光 中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光、离中央最远的是红光 中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的同心圆环 (2)泊松亮斑(圆盘衍射) 当光照射到不透明的半径很小的圆盘上时，在圆盘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)。 6．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。 2、 电磁振荡和电磁波 1.电磁振荡物理量的变化 (1)振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像(如图所示) (2)各物理量变化情况一览表 时刻(时间) 工作过程 q E i B 能量 0～ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 ～ 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 ～ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 ～T 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 2.LC振荡电路的周期和频率 (1)明确T＝2π，即T取决于L、C，与极板所带电量、两板间电压等无关。 (2)明确电感线圈的自感系数L及电容器的电容C由哪些因素决定。L一般由线圈的大小、形状、匝数及有无铁芯决定，平行板电容器的电容C由公式C＝可知，与电介质的介电常数εr、极板正对面积S及板间距离d有关。 3.电磁波谱 (1)电磁波谱的排列 按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 (2)不同电磁波的特点及应用 特点 用途 无线电波 波动性强 通讯、广播、导航 红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导 可见光 感光性强 照明、照相等 紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等 X射线 穿透力强 检查、探测、透视、治疗 γ射线 穿透力最强 探测、治疗 15．（2024·广西·高考真题）（多选）如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，，镜面与光屏垂直，单色光波长为。下列说法正确的是（　　） A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为 B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为 C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为 D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为，则该液体的折射率为 【答案】AD 【详解】AB．根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a，根据条纹间距公式可知故A正确，B错误； C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，光的频率不变，根据其中c为在真空中的光速，则故C错误； D．若将整套装置完全没入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为，根据条纹间距公式有 可得结合C选项的分析可知所以故D正确。故选AD。 【技巧点拨】 （1）类比成双缝干涉，找出光源的像，作为相干光源； （2）根据双缝干涉条纹间距公式求解有关问题。 16．（2024·山东·高考真题）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（　　） A．滚珠b、c均合格 B．滚珠b、c均不合格 C．滚珠b合格，滚珠c不合格 D．滚珠b不合格，滚珠c合格 【答案】C 【详解】单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的波程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的直径相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠c不合格。故选C。 【技巧点拨】 （1）明确发生干涉的是那两束光，知道两束相关光的光程差大小与两玻璃距离的关系； （2）合格与不合格判断的标准，合格必定是同一条干涉条纹位置处。 考向一 双缝干涉 17．（2024·浙江金华·三模）双缝干涉实验原理如图所示，光源S到双缝、的距离相等，、连线平行于光屏，O点为、连线的中垂线与光屏的交点。光源S发出单色光经、传播到光屏上P点的时间差为，其中垂直于光屏，P为某亮条纹中心，之间还有m条亮条纹。若紧贴放置一厚度均匀的玻璃片、光由垂直穿过玻璃片传播到P点与光由直接传播到P点时间相等。已知光在真空中的传播速度为c、玻璃对该单色光的折射率为n，不考虑光在玻璃片内的反射。则单色光在真空中的波长及玻璃片的厚度分别为（    ） A．， B．， C．， D．， 【答案】B 【详解】光在介质中的传播速度为根据题意，有联立可得单色光在真空中的波长若紧贴S1放置一厚度均匀的玻璃片，光由S1垂直穿过玻璃片传播到P点与光由S2直接传播到P点时间相等，则解得玻璃片的厚度为故选B。 18．（2024·安徽淮南·二模）有两种透明物质甲、乙，知道其中一种为玻璃，另一种为水晶。某同学利用图示装置根据光的干涉原理对甲、乙两种物质进行鉴别，该同学上网查得水晶的折射率略大于玻璃的折射率，他先后把透明物质甲和乙放置在双缝和屏幕之间（充满之间的区域），通过单缝的某种单色光经过双缝后在屏幕上形成明暗相间的条纹，测得两相邻亮条纹的间距分别为甲和，且，已知双缝和屏幕的间距远大于双缝间的距离。下列说法正确的是（    ） A．透明物质甲为水晶 B．光在甲中的传播速度大于在乙中的传播速度 C．该单色光在透明物质甲、乙中传播时的波长之比为 D．透明物质甲、乙对该单色光的折射率之比为 【答案】A 【详解】AB．双缝干涉时，相邻两亮条纹的间距，为光在介质中传播时的波长，介质对光的折射率其中为光在介质中传播时的速度，为光在真空中传播时的波长，因，故有，进而可知即透明物质甲为水晶，A正确，B错误； CD．再据，可知故C错误；据，可有故D错误。故选A。 考向二 薄膜干涉 19．（2024·全国·模拟预测）利用牛顿环可以测量微小位移。如图所示，将一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，入射光线分别在凸透镜下表面和平面玻璃上表面反射产生的光线发生干涉，已知在图示位置产生亮条纹，入射光线波长为，图中两次反射位置间的距离为，固定平面玻璃板，当向上平移凸透镜时，亮条纹将周期性出现，下列说法正确的是（    ） A．两次反射位置间的距离满足 B．更换形状相同、折射率更大的凸透镜，点亮条纹可能消失 C．若将入射光波长调整为，则点仍为亮条纹 D．若向上移动距离为，点相邻两次出现亮条纹时，凸透镜移动的距离 【答案】C 【详解】A．两束光发生干涉，在位置产生亮条纹时，光程差为，满足（）解得（）故A错误； B．根据A选项推导出的公式可知，光程差与凸透镜的折射率无关，故B错误； C．当入射光波长调整为（）时（；）依然满足产生亮条纹的条件，故C正确； D．再次出现亮条纹时，光程差增大，移动距离满足解得故D错误。故选C。 20．（2024·山东威海·二模）如图所示，将一块平板玻璃放置在另一块平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当红光从上方入射时，可以看到明暗相间的条纹。已知红光的波长为，下列说法正确的是（　　） A．暗条纹是两列反射光波谷与波谷叠加的结果 B．相邻两条亮条纹对应的空气膜厚度之差为 C．若抽去一张纸片，干涉条纹将变密 D．若将红光换为蓝光，干涉条纹将变疏 【答案】B 【详解】A．根据波的干涉规律，暗条纹是两列反射光波峰与波谷叠加的结果，故A错误； B．如图所示为相邻两亮条纹的截面图 处薄膜厚度为，处薄膜厚度为，则对应的光程差为薄膜该处厚度的2倍，则相邻两条亮条纹对应的空气膜厚度之差为故B正确； CD．相邻亮条纹间距若抽去一张纸片，减小，干涉条纹间距变大，则干涉条纹将变疏；若将红光换为蓝光，光的波长变短，干涉条纹间距变小，则干涉条纹将变密；故CD错误。故选B。 考向三 光的衍射 21．（2024·福建厦门·模拟预测）抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化（　　） A．这里应用的是光的干涉现象 B．这里应用的是光的偏振现象 C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细 D．用蓝色激光比红色激光得到的条纹更宽 【答案】C 【详解】AB．当障碍物的尺寸与波的波长相差不多或比波长更小时，会产生明显的衍射现象，该装置由于是激光束越过细丝即绕过障碍物在光屏上所产生的条纹，所以应用的是光的衍射现象，故AB错误； C．当抽制的丝直径接近激光的波长时，屏上条纹间距随抽制丝的直径变粗而变窄，随抽制丝的直径变细而条纹间距变宽，故C正确； D．由于蓝光的波长小于红光的波长，所以红光的衍射现象更明显，用红色激光比蓝色激光得到的条纹更宽，故D错误。故选C。 22．（24-25高三上·山东潍坊·开学考试）线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理是。利用单缝衍射实验装置可以测量金属的线膨胀系数。右图是该实验的装置示意图，挡光片固定，挡光片放置在待测金属棒上端，让激光通过、间的平直狭缝后在光屏上形成衍射图样。已知中央亮条纹宽度、单缝宽度、光的波长、缝到屏的距离，满足关系式。关于该实验，下列说法正确的是（    ） A．激光通过狭缝后在光屏上可以形成明暗相间的等距条纹 B．其他实验条件不变，使用频率更大的激光，中央亮条纹宽度变大 C．其他实验条件不变，对金属棒加温，中央亮条纹宽度变大 D．其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距离，中央亮条纹宽度变小 【答案】C 【详解】A．激光通过狭缝后在光屏上得到的是中间宽、两侧窄的明暗相间的条纹，故A错误； B．根据其他实验条件不变，使用频率更大的激光，则激光的波长更小，中央亮条纹宽度变小，故B错误； C．根据其他实验条件不变，对金属棒加温，则单缝宽度变小，中央亮条纹宽度变大，故C正确； D．根据其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距离，则中央亮条纹宽度变大，故D错误。故选C。 考向四 电磁波 23．（2024·浙江温州·一模）图甲为智能停车位，车位地面预埋有自感线圈L和电容器C构成LC振荡电路。当车辆靠近自感线圈L时，相当于在线圈中插入铁芯，使自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率变化。智能停车位计时器根据振荡电流频率变化，进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．时刻电容器C所带电量为零 B．过程，线圈L中磁场能在增大 C．过程，线圈L的自感电动势在增大 D．由图乙可判断汽车正驶离智能停车位 【答案】C 【详解】A．时刻电流为零，此时电容器C所带电量最大，故A错误； B．过程，电流逐渐减小，电容器充电，磁场能向电场能转化，线圈Ｌ中磁场能在减小，故B错误； C．过程，电流变化的速率越来越大，线圈L的自感电动势在增大，故C正确； D．由图乙可知，震荡电路的周期变大，根据可知线圈自感系数变大，则汽车正驶入智能停车位，故D错误。故选C。 24．（2024·广东广州·三模）“中国天眼”通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。关于电磁波，下列说法正确的是（  ） A．在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小 B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场 C．在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小 D．紫外线比红外线更容易发生衍射现象 【答案】A 【详解】A．在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时，电容器的电场能最大，则线圈产生的磁场能最小，磁场能大小与电流大小变化同步，所以电路中的电流最小，故A正确； B．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，故B错误； C．在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度相同，故C错误； D．紫外线波长比红外线短，紫外线比红外线更不容易发生衍射现象，故D错误。 故选A。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 / 35 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$