专题59 光学 电磁波(导学案)-【鼎力高考】2025年高三物理一轮复习多维度精讲导学与分层专练

专题59 光学 电磁波 目录 考点一 光的折射定律及折射率 1 考向1 折射定律的应用 3 考向2 全反射定律的应用 3 考点二 光的干涉 4 考向1 杨氏双缝干涉 6 考向2 薄膜干涉 7 考点三 光的衍射和偏振 7 考向1 光的衍射 8 考向2 光的偏振 9 考点四 电磁振荡与电磁波 10 考向1 电磁振荡物理量的变化 12 考向2 电磁波谱 13 考点一 光的折射定律及折射率 知识点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。 知识点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。 知识点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。 知识点4 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。 知识点5 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。 知识点6 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。 考向1 折射定律的应用 1．如图所示，圆柱形玻璃砖静止放置在水平面上，AB是截面圆的竖直直径，一束单色光从A点以与竖直方向成60°角的方向射入玻璃砖，从C点射出玻璃砖，并射在地面上的D点。已知光线CD与地面垂直，B、D间的距离为d，光在真空中的传播速度为c。则光从A点传播到C点所用时间为（　　） A． B． C． D． 2．图（a）中水晶灯上的挂坠由同材质的圆锥和半球组成，图（b）为其截面图，其中为圆锥的母线，为半径为的半球的最低点。一束单色光从的中点平行入射，折射光经过点，在点反射后从边射出。已知光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是（    ） A．水晶对该光的折射率为 B．水晶对该光的折射率为 C．该光从点射入到从边射出的时间为 D．该光从点射入到从边射出的时间为 考向2 全反射定律的应用 3．在高速公路两侧或路口路面上，一般都等间距地镶嵌一些反光板，以提醒司机注意。其中做反光板的材料中有很多小玻璃球，这是利用光的“再归反射”，它能使光线沿原来的方向反射回去，当夜间行驶的汽车的车灯照上后显得非常醒目。某同学找到半径为R的透明球体，要测其折射率，将其固定在水平桌面上，如图所示，用一束某一频率的细激光沿水平方向射入透明球体，并将激光的入射位置自b点缓慢向上移动，发现入射位置移到a点时，出现光的“再归反射”。忽略光线在球体内的多次反射，已知入射点a距b点的竖直距离为，光在真空中传播速度为c。则下列说法正确的是（　　）    A．透明球体对于该频率激光的折射率为 B．该激光束在玻璃球内传播的时间为 C．换不同的频率激光，还从a点水平入射，仍能出现光的“再归反射” D．换不同的频率激光，在某处激光射入球体后，在球内表面可能发生全反射 4．光导管作为一种高效的光传输装置，在现代科技和生活中发挥着重要作用。如图所示，一单色光在截面中心线位置以与水平中心线成45°角的方向进入光导管，恰好在MN表面发生全反射。已知光导管长度为L，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（    ） A．单色光的折射角的正弦值为 B．光导管对该单色光的折射率为 C．光在光导管中的传播速度为 D．光在光导管中的传播时间为 考点二 光的干涉 知识点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。 知识点2 杨氏双缝干涉 (1)原理如图所示。 (2)形成亮、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。 知识点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。 考向1 杨氏双缝干涉 5．双缝干涉实验装置的截面图如图。单缝S到的距离相等，O点为连线中垂线与光屏的交点。光源发出的光在真空中的波长为，经单缝S后，在经出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经出射后直接传播到O点．现在已知玻璃片的厚度为d，玻璃对该光的折射率为1.5，真空中的光速为c，不计光在玻璃片内、外的反射。以下判断正确的是（　　） A．若玻璃片的厚度，则O点处为亮条纹 B．若单缝S略微向左移动（经出射后仍可垂直穿过玻璃片），则原O点位置处的条纹位置不变 C．若单缝S略微向下移动（经S出射后仍可垂直穿过玻璃片），则原O点位置处的条纹也略微向下移动 D．若用该波长的光完成实验，O点处为亮条纹，保持其他条件不变的情况下，用另一种波长的光实验，O点处也一定为亮条纹 6．如图所示装置可以发生光的干涉现象，S为单色光源，M为宽度一定的单面镜。S发出的光通过单面镜反射在光屏上，与S直接发出的光在光屏上发生干涉若光源S到单面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和L，光的波长为。下列说法正确的是（   ） A．相邻两条亮条纹的中心间距 B．光屏上的条纹关于平面镜上下对称 C．若将平面镜M右移一些，亮条纹数量不变 D．若将平面镜M左移一些，相邻亮条纹间距不变 考向2 薄膜干涉 7．如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，在透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的狭缝层。单色光从上方垂直凸透镜的上表面射向凸透镜，沿光的入射方向看到明暗相间的干涉条纹，这些条纹叫作牛顿环。下列说法正确的是（    ） A．牛顿环是凸透镜上、下表面的反射光叠加形成的 B．距离中心越远，相邻亮条纹间距越小 C．同一条纹下，狭缝层的厚度不同 D．若换成波长更长的光，条纹分布更加密集 8．、为放在水平面上的高度略有差别的两个长方体，为了检查这两个长方体的上表面是否相互平行，检测员用一块标准的平行透明平板T压在、的上方，T与、支架分别形成尖劈形空气层，如图所示。、的上表面与平板的夹角分别为、，P为平板T上表面上的一点，P在两长方体之间。用单色平行光从上方照射平板T，、的上方都能观察到明显的干涉条纹，可以推知（  ） A．若，则上方的干涉条纹间距大于上方的干涉条纹间距 B．若，则上方的干涉条纹间距大于上方的干涉条纹间距 C．若将、的间距增大些，则上方的干涉条纹分布会变得更密 D．若在P处用较小的力下压平板T，则上方的干涉条纹分布会变稀疏 考点三 光的衍射和偏振 知识点1 光的衍射 1．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。 2．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)。 知识点2 光的偏振 1．偏振：光波只沿某一特定的方向振动。 2．自然光：太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫作自然光。 3．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。 4．偏振光的应用：应用于照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。 考向1 光的衍射 9．抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，根据激光束越过细丝后在光屏上产生的条纹变化判断细丝的粗细变化，下列说法正确的是（    ） A．运用了光的衍射现象，屏上条纹变宽，说明细丝变细 B．运用了光的衍射现象，屏上条纹变宽，说明细丝变粗 C．运用了光的干涉现象，屏上条纹变宽，说明细丝变细 D．运用了光的干涉现象，屏上条纹变宽，说明细丝变粗 10．如图所示，一束宽度为d的平行光沿水平方向传播，经过不透光的挡板后照射到竖直墙面上，过挡板上边缘的水平延长线与竖直墙面相交于O点，下列说法正确的是（　　） A．光线不会进入到O点下方的墙上 B．光只会沿直线前进，一定不会进入到O点下方的墙上 C．光的波长越长，光线进入到O点下方墙上的区域越大 D．光的能量越大，光线进入到O点下方墙上的区域越大 考向2 光的偏振 11．用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是（　　） A．白炽灯发出的光是纵波 B．偏振片Q起到检偏的作用 C．光束Ⅱ中光振动方向与透振方向垂直 D．将偏振片Q以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ完全消失 12．图示为通过3D眼镜看电脑显示屏的照片，下列说法正确的是（　　） A．左侧镜片上涂有增反膜 B．右侧镜片上涂有增透膜 C．两侧镜片为透振方向不同的偏振片 D．电脑显示屏发出的光为自然光 考点四 电磁振荡与电磁波 知识点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.板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图像(如图所示) u、EE规律与q－t图像相对应；EB规律与i－t图像相对应。 3.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 知识点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。 知识点3 电磁场理论 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解 2.电磁波与机械波的比较 电　磁　波 机　械　波 产　生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生 波的特点 横波 纵波或横波 波　速 在真空中等于光速c=3×108 m/s,在介质中与频率有关 与介质有关,与频率无关 是否需要 介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 必须有介质(真空中不能传播) 能量传播 电磁能 机械能 知识点4 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 考向1 电磁振荡物理量的变化 13．如图甲所示为LC振荡电路，图乙的图像表示LC振荡电路中，电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是（　　） A．时间内，线圈中磁场能在减少 B．两时刻电路中电流最大 C．时间内，电容器内的场强在增大 D．增大电路的振荡周期，可以使该电路更有效地发射电磁波 错误。 故选A。 14．LC振荡电路中，时刻线圈L中的磁场方向和电容器C极板的带电情况如图所示。规定回路中电流顺时针方向为正，电容器极板间场强方向向下为正，则LC回路中电流i、电容器中电场强度E随时间变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 考向2 电磁波谱 15．目前，疫情防控进入新阶段，在疫情防控中有许多设备用到物理知识，下列说法错误的是（    ） A．额温枪中的红外线传感器接收人体发出的红外线，体温越高，发出的红外线波长越短 B．水银温度计利用气体的热胀冷缩现象，测量体温时，人体温度越高，水银温度计里面的气体温度越高，体积越大，温度计示数就越高 C．防疫期间经常用紫外线照射环境和设备，这是利用紫外线的消毒功能 D．病患的餐具可以在沸水中消毒，把冷水煮为沸水的过程，是水吸热，内能增加的过程 16．蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效，这种超声脉冲的频率高于20000Hz，能持续1ms或不到1ms的短促发射，且每秒重复发射数次．已知蝙蝠在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑捕食的过程中，发出的超声波频率为35000Hz，下列说法正确的是（　　） A．蝙蝠发出的超声波属于电磁波 B．超声波反射前后波速大小相等 C．结合题图可知超声波频率比无线电波频率要高 D．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收到的频率 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题59 光学 电磁波 目录 考点一 光的折射定律及折射率 1 考向1 折射定律的应用 3 考向2 全反射定律的应用 5 考点二 光的干涉 8 考向1 杨氏双缝干涉 9 考向2 薄膜干涉 11 考点三 光的衍射和偏振 13 考向1 光的衍射 13 考向2 光的偏振 15 考点四 电磁振荡与电磁波 16 考向1 电磁振荡物理量的变化 18 考向2 电磁波谱 20 考点一 光的折射定律及折射率 知识点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。 知识点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。 知识点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。 知识点4 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。 知识点5 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。 知识点6 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。 考向1 折射定律的应用 1．如图所示，圆柱形玻璃砖静止放置在水平面上，AB是截面圆的竖直直径，一束单色光从A点以与竖直方向成60°角的方向射入玻璃砖，从C点射出玻璃砖，并射在地面上的D点。已知光线CD与地面垂直，B、D间的距离为d，光在真空中的传播速度为c。则光从A点传播到C点所用时间为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】如图所示 根据几何关系可知，光从A点入射、从C点出射，偏向角为60°，光在A点的折射角为30°，AC间的距离为2d，折射率 光在玻璃砖中速度 则光从A传播到C所用时间 故选A。 2．图（a）中水晶灯上的挂坠由同材质的圆锥和半球组成，图（b）为其截面图，其中为圆锥的母线，为半径为的半球的最低点。一束单色光从的中点平行入射，折射光经过点，在点反射后从边射出。已知光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是（    ） A．水晶对该光的折射率为 B．水晶对该光的折射率为 C．该光从点射入到从边射出的时间为 D．该光从点射入到从边射出的时间为 【答案】C 【详解】AB．作出光在水晶中的光路如图所示 单色光从的中点平行入射，则入射角，连接，则有 解得 。 在中根据正弦定理有 可得 解得 故AB错误； CD．由对称性可知，单色光从点射入到从边射出的时间为 又光在水晶中的传播速度 解得 故C正确，D错误。 故选C。 考向2 全反射定律的应用 3．在高速公路两侧或路口路面上，一般都等间距地镶嵌一些反光板，以提醒司机注意。其中做反光板的材料中有很多小玻璃球，这是利用光的“再归反射”，它能使光线沿原来的方向反射回去，当夜间行驶的汽车的车灯照上后显得非常醒目。某同学找到半径为R的透明球体，要测其折射率，将其固定在水平桌面上，如图所示，用一束某一频率的细激光沿水平方向射入透明球体，并将激光的入射位置自b点缓慢向上移动，发现入射位置移到a点时，出现光的“再归反射”。忽略光线在球体内的多次反射，已知入射点a距b点的竖直距离为，光在真空中传播速度为c。则下列说法正确的是（　　）    A．透明球体对于该频率激光的折射率为 B．该激光束在玻璃球内传播的时间为 C．换不同的频率激光，还从a点水平入射，仍能出现光的“再归反射” D．换不同的频率激光，在某处激光射入球体后，在球内表面可能发生全反射 【答案】B 【详解】A．如图所示    根据光路的对称性可知，只有在B点反射的光才能沿原方向返回，设光线在球面上的入射角为i，折射角为r，由几何关系可得 又因为 可得 则 根据折射定律有 解得 故A错误； B．根据几何关系，光程为 在球中的光速 传播用时为 解得 故B正确； C．根据B选项分析可知换不同的频率激光，玻璃对光的折射率不同，光线折射后不能到达B点反射，则无法出现光的“再归反射”，故C错误； D．如图所示    根据几何关系可知，光线在经过折射后，在玻璃球内到玻璃球外的入射角r′始终等于从玻璃球外到玻璃球内的折射角r，因为i < 90°，由折射定律可知r′ = r < C（C为临界角），所以换不同的频率激光，在某处激光射入球体后，在球内表面不可能发生全反射，故D错误。 故选B。 4．光导管作为一种高效的光传输装置，在现代科技和生活中发挥着重要作用。如图所示，一单色光在截面中心线位置以与水平中心线成45°角的方向进入光导管，恰好在MN表面发生全反射。已知光导管长度为L，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（    ） A．单色光的折射角的正弦值为 B．光导管对该单色光的折射率为 C．光在光导管中的传播速度为 D．光在光导管中的传播时间为 【答案】D 【详解】AB．由几何关系可知 由折射定律可得 由全反射临界角公式可得 联立解得 ， 故AB错误； CD．由解得光在光导管中的传播速度为光在光导管中传播的路程为则光在光导管中的传播时间为故C错误，D正确。故选D。 考点二 光的干涉 知识点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。 知识点2 杨氏双缝干涉 (1)原理如图所示。 (2)形成亮、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。 知识点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。 考向1 杨氏双缝干涉 5．双缝干涉实验装置的截面图如图。单缝S到的距离相等，O点为连线中垂线与光屏的交点。光源发出的光在真空中的波长为，经单缝S后，在经出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经出射后直接传播到O点．现在已知玻璃片的厚度为d，玻璃对该光的折射率为1.5，真空中的光速为c，不计光在玻璃片内、外的反射。以下判断正确的是（　　） A．若玻璃片的厚度，则O点处为亮条纹 B．若单缝S略微向左移动（经出射后仍可垂直穿过玻璃片），则原O点位置处的条纹位置不变 C．若单缝S略微向下移动（经S出射后仍可垂直穿过玻璃片），则原O点位置处的条纹也略微向下移动 D．若用该波长的光完成实验，O点处为亮条纹，保持其他条件不变的情况下，用另一种波长的光实验，O点处也一定为亮条纹 【答案】B 【详解】A．光在玻璃片中传播速度为 若玻璃片的厚度，则光程差为 光程差是半波长的奇数倍，O点处为暗条纹，A错误； B．若单缝S略微向左移动（经出射后仍可垂直穿过玻璃片），波程差不会发生变化，则原O点位置处的条纹位置不变，B正确； C．若单缝S略微向下移动（经S出射后仍可垂直穿过玻璃片），经过分析可知，则原O点位置处的条纹也略微上移动，C错误； D．由以上分析可知，O点处是亮条纹还是暗条纹，跟玻璃片的厚度与波的波长都有关系， D错误。 故选B。 6．如图所示装置可以发生光的干涉现象，S为单色光源，M为宽度一定的单面镜。S发出的光通过单面镜反射在光屏上，与S直接发出的光在光屏上发生干涉若光源S到单面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和L，光的波长为。下列说法正确的是（   ） A．相邻两条亮条纹的中心间距 B．光屏上的条纹关于平面镜上下对称 C．若将平面镜M右移一些，亮条纹数量不变 D．若将平面镜M左移一些，相邻亮条纹间距不变 【答案】D 【详解】A．从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看作双缝干涉，所以SS′之间的距离为2a，而光源S到光屏的距离看以看作双孔屏到像屏距离L，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式可得 选项A错误； B．因光线不可能到达平面镜下方，可知光屏上的条纹只在平面镜的水平线上方，选项B错误； C．如图，若将平面镜M右移一些，从S发出的射到光屏的光的范围减小，则亮条纹数量减小，选项C错误； D．若将平面镜M左移一些，SS′之间的距离不变，L不变，则相邻亮条纹间距不变，选项D正确。 故选D。 考向2 薄膜干涉 7．如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，在透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的狭缝层。单色光从上方垂直凸透镜的上表面射向凸透镜，沿光的入射方向看到明暗相间的干涉条纹，这些条纹叫作牛顿环。下列说法正确的是（    ） A．牛顿环是凸透镜上、下表面的反射光叠加形成的 B．距离中心越远，相邻亮条纹间距越小 C．同一条纹下，狭缝层的厚度不同 D．若换成波长更长的光，条纹分布更加密集 【答案】B 【详解】A．干涉条纹是由凸透镜下表面与平面玻璃间空气隙上、下表面的反射光叠加形成的，故A错误； B．圆环状条纹的间距不相等，从中心向外条纹越来越密集，条纹间距越小，故B正确； C．同一条纹上，凸透镜下表面与平面玻璃间空气隙上、下表面反射光的光程差相同，空气隙的厚度相同，故C错误； D．若换成波长更长的光，相邻明条纹或相邻的暗条纹条纹间距变大，故条纹分布更加稀疏，故D错误。 故选B。 8．、为放在水平面上的高度略有差别的两个长方体，为了检查这两个长方体的上表面是否相互平行，检测员用一块标准的平行透明平板T压在、的上方，T与、支架分别形成尖劈形空气层，如图所示。、的上表面与平板的夹角分别为、，P为平板T上表面上的一点，P在两长方体之间。用单色平行光从上方照射平板T，、的上方都能观察到明显的干涉条纹，可以推知（  ） A．若，则上方的干涉条纹间距大于上方的干涉条纹间距 B．若，则上方的干涉条纹间距大于上方的干涉条纹间距 C．若将、的间距增大些，则上方的干涉条纹分布会变得更密 D．若在P处用较小的力下压平板T，则上方的干涉条纹分布会变稀疏 【答案】D 【详解】AB．设长方体上表面与平板的夹角为，相邻亮条纹的间距为，由空气薄膜干涉条件，有 解得 若，则上方的干涉条纹间距等于上方的干涉条纹间距，若，则上方的干涉条纹间距小于上方的干涉条纹间距，故AB错误； C．若将、的间距增大些，则减小，可知上方的干涉条纹分布变得稀疏，故C错误； D．P在两长方体之间，若在P处用较小的力下压平板T，则减小，可知上方的干涉条纹分布会变稀疏，故D正确。 故选D。 考点三 光的衍射和偏振 知识点1 光的衍射 1．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。 2．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)。 知识点2 光的偏振 1．偏振：光波只沿某一特定的方向振动。 2．自然光：太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫作自然光。 3．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。 4．偏振光的应用：应用于照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。 考向1 光的衍射 9．抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，根据激光束越过细丝后在光屏上产生的条纹变化判断细丝的粗细变化，下列说法正确的是（    ） A．运用了光的衍射现象，屏上条纹变宽，说明细丝变细 B．运用了光的衍射现象，屏上条纹变宽，说明细丝变粗 C．运用了光的干涉现象，屏上条纹变宽，说明细丝变细 D．运用了光的干涉现象，屏上条纹变宽，说明细丝变粗 【答案】A 【详解】当障碍物的尺寸与波的波长相当或小于波的波长，会发生明显的衍射现象，该装置的原理是光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则细丝变细，故BCD错误，A正确。 故选A。 10．如图所示，一束宽度为d的平行光沿水平方向传播，经过不透光的挡板后照射到竖直墙面上，过挡板上边缘的水平延长线与竖直墙面相交于O点，下列说法正确的是（　　） A．光线不会进入到O点下方的墙上 B．光只会沿直线前进，一定不会进入到O点下方的墙上 C．光的波长越长，光线进入到O点下方墙上的区域越大 D．光的能量越大，光线进入到O点下方墙上的区域越大 【答案】C 【详解】AB．由于光的衍射，光线可能会进入到O点下方的墙上，故A、B错误； C．光的波长越长，则衍射现象越明显，则光线进入到O点下方墙上的区域越大，故C正确； D．光的能量越大，则光子的频率越高，光的波长越小，则衍射现象越不明显，则光线进入到O点下方墙上的区域越小，故D错误。 故选C。 考向2 光的偏振 11．用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是（　　） A．白炽灯发出的光是纵波 B．偏振片Q起到检偏的作用 C．光束Ⅱ中光振动方向与透振方向垂直 D．将偏振片Q以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ完全消失 【答案】B 【详解】A．白炽灯的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，不能说明白炽灯的光是纵波，A错误； B．当白炽灯光经偏振片P后就成为偏振光，又经与P平行的偏振片Q照到光屏上，所以偏振片Q起到检偏的作用，B正确； C．光束Ⅱ中的光是经偏振片P透射来的，所以光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行，C错误； D．将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将会减弱，但不会完全消失，D错误； 故选B。 12．图示为通过3D眼镜看电脑显示屏的照片，下列说法正确的是（　　） A．左侧镜片上涂有增反膜 B．右侧镜片上涂有增透膜 C．两侧镜片为透振方向不同的偏振片 D．电脑显示屏发出的光为自然光 【答案】C 【详解】D．手机、电脑、电视等电子显示设备发出的光是偏振光，D错误； ABC．3D眼镜的2个镜片是两个透振方向互相垂直的偏振片，图中电脑显示屏发出的偏振光的透振方向与左侧眼镜垂直，没有光穿过左侧眼镜，左侧眼镜看不见电脑显示屏，电脑显示屏发出的偏振光的透振方向与右侧眼镜平行，有光穿过右侧眼镜，右侧眼镜看得见电脑显示屏，AB错误，C正确。 故选C。 考点四 电磁振荡与电磁波 知识点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.板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图像(如图所示) u、EE规律与q－t图像相对应；EB规律与i－t图像相对应。 3.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 知识点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。 知识点3 电磁场理论 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解 2.电磁波与机械波的比较 电　磁　波 机　械　波 产　生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生 波的特点 横波 纵波或横波 波　速 在真空中等于光速c=3×108 m/s,在介质中与频率有关 与介质有关,与频率无关 是否需要 介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 必须有介质(真空中不能传播) 能量传播 电磁能 机械能 知识点4 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 考向1 电磁振荡物理量的变化 13．如图甲所示为LC振荡电路，图乙的图像表示LC振荡电路中，电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是（　　） A．时间内，线圈中磁场能在减少 B．两时刻电路中电流最大 C．时间内，电容器内的场强在增大 D．增大电路的振荡周期，可以使该电路更有效地发射电磁波 【答案】A 【详解】A．从图像可知，时间内，电容器的电荷量在增大，故电容器的电场能在增大，线圈中的磁场能在减少，故A正确； B．从图像可知，两时刻电容器的电荷量最大，故电场能最大，磁场能最小，电路中的电流最小，故B错误； C．从图像可知，时间内，电容器的电荷量在减少，电容器内的场强在减小，故C错误； D．根据电磁波发射的特点可知，要有效地发射电磁波，振荡电路必须要有足够高的振荡频率，需要减小电路的振荡周期，故D错误。 故选A。 14．LC振荡电路中，时刻线圈L中的磁场方向和电容器C极板的带电情况如图所示。规定回路中电流顺时针方向为正，电容器极板间场强方向向下为正，则LC回路中电流i、电容器中电场强度E随时间变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AB．时刻线圈L中的磁场方向向上，根据安培定则，电流方向为逆时针方向（电流方向为负方向），由于电容器下极板带正电，则此时电容器在充电，磁场能向电场能转化，电流越来越小，当电容器充电完成时，电流为0，然后放电，电流方向为顺时针方向（电流方向为正方向），电场能向磁场能转化，电流越来越大，当电容电量为0时，电流最大，其后磁场能向电场能转化，电流越来越小，当电容器充电完成时，电流为0，然后电路进行电磁振荡，故A错误，B正确； C．时电容器C下极板带正电，极板间场强方向向上，场强为负，故C错误； D．时电容器C下极板带正电，极板间场强方向向上，此时电容器在充电，极板间场强会增大而不是减小，故D错误。 故选B。 考向2 电磁波谱 15．目前，疫情防控进入新阶段，在疫情防控中有许多设备用到物理知识，下列说法错误的是（    ） A．额温枪中的红外线传感器接收人体发出的红外线，体温越高，发出的红外线波长越短 B．水银温度计利用气体的热胀冷缩现象，测量体温时，人体温度越高，水银温度计里面的气体温度越高，体积越大，温度计示数就越高 C．防疫期间经常用紫外线照射环境和设备，这是利用紫外线的消毒功能 D．病患的餐具可以在沸水中消毒，把冷水煮为沸水的过程，是水吸热，内能增加的过程 【答案】B 【详解】A．额温枪是接收人体发出的红外线，任何物体温度越高，发出的红外线波长越短，故A正确； B．水银温度计利用水银的热胀冷缩现象，测量体温时，人体温度越高，水银温度计里面的水银泡温度就越高，体积越大，温度计示数就越高，故B错误； C．紫外线具有消毒功能，故C正确； D．把水煮沸的过程，是水吸热，内能增加的过程，故D正确。 本题选择错误的答案，故选B。 16．蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效，这种超声脉冲的频率高于20000Hz，能持续1ms或不到1ms的短促发射，且每秒重复发射数次．已知蝙蝠在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑捕食的过程中，发出的超声波频率为35000Hz，下列说法正确的是（　　） A．蝙蝠发出的超声波属于电磁波 B．超声波反射前后波速大小相等 C．结合题图可知超声波频率比无线电波频率要高 D．蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收到的频率 【答案】B 【详解】A．蝙蝠发出的超声波不属于电磁波，选项A错误； B．超声波反射前后波速大小相等，选项B正确； C．由图可知无线电波的频率 可知超声波频率比无线电波频率要低，选项C错误； D．蝙蝠向墙壁靠近时，根据多普勒效应可知，蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率，故D错误。 故选B。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$