专题02 光（考点清单）-2024-2025学年高二物理下学期期末考点大串讲（上海沪科版）

专题02 光 考点清单（解析版） 【思维导图】 1 【知识讲解】 2 知识点1：光的折射与折射率 2 知识点2：全反射与临界角 3 知识点3：平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点 4 知识点4：光的衍射 5 知识点5：光的干涉 7 知识点6：光的偏振 9 知识点7：几种光学现象的对比 10 知识点1：光的折射与折射率 1. 光的折射：光由一种介质射入另一种介质时，在两种介质的界面上将发生光的传播方向改变的现象叫光的折射. 2.光的折射定律 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：（为比例常数）. 3. 折射率：光从真空射入某种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率，折射率用n表示，即. 【提分点拨】折射率的理解 1）折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关。 2）光密介质指折射率较大的介质，而不是指密度大的介质。 3）同一种介质中，频率越高的光折射率越大，传播速度越小。 【典例分析】 【例1】．（23-24高二下·上海·期末）如图，AB为一直光导纤维，A、B之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，则光脉冲在光导维中传播的速度为 (图中α未知)，光导纤维所用材料的折射率n等于 (已知光在真空中的传播速度为c) 【答案】 【详解】[1][2]光信号由A点进入光导纤维后，沿AO方向照射到O点，此时入射角恰好等于临界角。光在此介质中的速度为v，而沿水平方向的分速度为vsin，沿水平方向传播的距离为s，则 得，设介质的折射率为n，则有，，得 4. 光路的可逆性：在光的折射现象中，光路是可逆的．如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射． 知识点2：全反射与临界角 1. 全反射: 光从光密介质射入光疏介质，或光从介质射入真空（或空气）时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射. 2. 全反射的条件 1）光从光密介质射入光疏介质，或光从介质射入真空（或空气）. 2）入射角大于或等于临界角 3. 临界角:折射角等于90°时的入射角叫临界角，用C表示 【典例分析】 【例2】．（23-24高二下·上海嘉定·期末）（多选）彩虹的形成可以简化为如图所示的模型。球O是空中的球形雨滴，太阳光（复色光）从M点射入，在雨滴内经反射和折射后射出并进入地面上人的眼中，因光的折射率不同，从而形成了彩虹，其中光线a和光线b是彩虹最外侧的两束光线，则（　　） A．光线a为紫光，光线b为红光 B．两种光在P点和Q点可以发生全反射 C．人看到空中的彩虹红光在顶端，紫光在底端 D．光线a在雨滴中传播的速度小于光线b在雨滴中传播的速度 【答案】ACD 【详解】A．光线a、b入射角相同，a的折射角小，根据折射定律可得a的折射率大，所以a为紫光，b为红光，故A正确； C．如图 人观察彩虹时，红光在上、紫光在下，故C正确； B．由题图可知，光线由空气射入雨滴的折射角等于雨滴背面的入射角，所以两种光在P点和Q点不能发生全反射，故B错误； D．根据，可知，a光线在雨滴中传播的速度小于b光线在雨滴中传播的速度，故D正确。 故选ACD。 知识点3：平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球) 结构 玻璃砖上下表面是平行的 横截面为三角形的三棱镜 横截面是圆 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，光线经过两次折射后向圆心偏折 应用 测定玻璃的折射率 全反射棱镜，改变光的传播方向 改变光的传播方向 知识点4：光的衍射 1、定义：光通过很小的孔、缝或障碍物时，会在屏上出现明暗相间的条纹，且中央条纹很亮，越向边缘越暗。 2、规律 1）各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。 2）发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。（当障碍物或孔的尺寸小于0.5mm时，有明显衍射现象。） 3）在发生明显衍射的条件下当窄缝变窄时亮斑的范围变大条纹间距离变大，而亮度变暗。 【提分点拨】 1）衍射是波的特征,波长越长,衍射现象越明显.在任何情况下都可以发生衍射现象,只是明显与不明显的差别. 2）衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况,只有在光的波长比障碍物小得多时,光才可以看作是沿直线传播的 3、泊松亮斑 1）定义：当单色光照射在直径恰当的小圆板或圆珠时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑，这个亮斑就被称为泊松亮斑 2）产生原因：是由于光的衍射 【典例分析】 【例3】．（23-24高二下·上海嘉定·期末）如图所示，甲、乙两图是同一单色光分别透过孔径为d甲和d乙的两圆孔后在光屏上形成的图样，则（　　） A．d甲>d乙 B．d甲=d乙 C．d甲<d乙 D．无法判断 【答案】C 【详解】根据图样可知，图甲发生了光的衍射现象，图乙图样的形成是光的直线传播，根据发生明显衍射的条件可知，图甲中孔径的尺寸与光的波长相差不多，而图乙中光发生直线传播，孔径的尺寸比光的波长大得多，因此有d甲<d乙 故选C。 知识点5：光的干涉 1. 定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象． 2. 光的干涉的条件：两束光的频率相同、相位差恒定 3. 双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹． 4. 干涉区域内产生的亮、暗纹 条纹间距：，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大． ①亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ= nλ（n=0，1，2，……） ②暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即（n=0，1，2，……） 【技巧点拨】 相邻亮纹（暗纹）间的距离。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。 【典例分析】 【例4】．（23-24高二下·上海长宁·期末）某同学用发光波长为632.8nm的氦氖激光分别照射双缝和单缝，该同学判断图b所示的光强传感器获得的图像必定是双缝干涉图样，理由是 。已知双缝间距0.2mm，图b中∆x=13mm，则双缝到光强传感器的距离是 m。 【答案】 双缝干涉图样为平行等间距的条纹 0.587 【详解】[1]图b所示的光强传感器获得的图像必定是双缝干涉图样，理由是双缝干涉图样为平行等间距的条纹； [2]根据双缝干涉条纹间距公式，可得双缝到光强传感器的距离为 5. 薄膜干涉 1)现象：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，从膜的前表面和后表面分别反射回来，形成两列频率相同的光波，相叠加，形成明暗相间的条纹． 2）应用： ①检查精密零件的表面是否平整 若被检查平面平整则干涉图样是等间距明暗相间的平行直条纹.若某处凹下,则对应亮(暗)条纹提前出现,如图甲所示;若某处凸起,则对应亮(暗)条纹延后出现, ②增透膜：在光学元件的表面镀一层特定厚度的薄膜，增加光的透射或者反射 知识点6：光的偏振 1. 自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同． 2. 偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光． 3. 偏振光的形成 1）让自然光通过偏振片形成偏振光． 2）让自然光在两种介质界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光． 4. 偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等． 【技巧点拨】 光的偏振现象说明光是一种横波 【典例分析】 【例5】．（23-24高二下·上海嘉定·期末）偏振光通过糖溶液后，迎着光看，偏振方向以传播方向为轴，旋转角θ称“旋光角”，θ与糖溶液浓度有关，θ测量值与标准值比较能确定含糖量，如图自然光源 S，偏振片 A、B，转动B使O处光最强，然后将被测样品P置于A、B间， 则O处光强 （选填“减弱”、“增强”、“不变”、“可能增强也可能减弱”）。若保持A不动，将B朝某一方向转过角度θ后发现O处光强最大；若保持B不动，将A朝 （选填“相同方向”、“相反方向”、“任意方向”）转过角度θ后O处光强也一定最大。 【答案】 减弱 相反方向 【详解】[1]由题意知，转动B使到达O处的光最强，则偏振片A、B的透振方向一致。若在A、B之间放上待检糖溶液，因糖溶液对偏振光有旋光效应，使偏振光的偏振方向发生改变，则到达O处的光强度会明显减弱。 [2]若保持A不动，向某方向转动B使O光强再次最大，则说明此时出射光振动方向与B轴平行；若反过来保持B不动，要想得到同样效果，只需将A绕“相反方向”转过相同角度，即可使经糖液转过的偏振光再次与B轴平行，从而在O处得到最大光强。 知识点7：几种光学现象的对比 1. 光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环)； 2. 光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、圆盘衍射(泊松亮斑). 3.单缝衍射与双缝干涉的比较 单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相同 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 【提分点拨】 光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的． 4. 各种色光的比较 颜色 红橙黄绿蓝靛紫 频率 低→高 同一介质中的折射率 小→大 同一介质中的速度 大→小 波长 大→小 通过棱镜的偏折角 小→大 临界角 大→小 双缝干涉时的条纹间距 大→小 9 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 光 考点清单（原卷版） 【思维导图】 1 【知识讲解】 2 知识点1：光的折射与折射率 2 知识点2：全反射与临界角 3 知识点3：平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点 4 知识点4：光的衍射 4 知识点5：光的干涉 6 知识点6：光的偏振 8 知识点7：几种光学现象的对比 9 知识点1：光的折射与折射率 1. 光的折射：光由一种介质射入另一种介质时，在两种介质的界面上将发生光的传播方向改变的现象叫光的折射. 2.光的折射定律 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：（为比例常数）. 3. 折射率：光从真空射入某种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率，折射率用n表示，即. 【提分点拨】折射率的理解 1）折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关。 2）光密介质指折射率较大的介质，而不是指密度大的介质。 3）同一种介质中，频率越高的光折射率越大，传播速度越小。 【典例分析】 【例1】．（23-24高二下·上海·期末）如图，AB为一直光导纤维，A、B之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，则光脉冲在光导维中传播的速度为 (图中α未知)，光导纤维所用材料的折射率n等于 (已知光在真空中的传播速度为c) 4. 光路的可逆性：在光的折射现象中，光路是可逆的．如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射． 知识点2：全反射与临界角 1. 全反射: 光从光密介质射入光疏介质，或光从介质射入真空（或空气）时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射. 2. 全反射的条件 1）光从光密介质射入光疏介质，或光从介质射入真空（或空气）. 2）入射角大于或等于临界角 3. 临界角:折射角等于90°时的入射角叫临界角，用C表示 【典例分析】 【例2】．（23-24高二下·上海嘉定·期末）（多选）彩虹的形成可以简化为如图所示的模型。球O是空中的球形雨滴，太阳光（复色光）从M点射入，在雨滴内经反射和折射后射出并进入地面上人的眼中，因光的折射率不同，从而形成了彩虹，其中光线a和光线b是彩虹最外侧的两束光线，则（　　） A．光线a为紫光，光线b为红光 B．两种光在P点和Q点可以发生全反射 C．人看到空中的彩虹红光在顶端，紫光在底端 D．光线a在雨滴中传播的速度小于光线b在雨滴中传播的速度 知识点3：平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球) 结构 玻璃砖上下表面是平行的 横截面为三角形的三棱镜 横截面是圆 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，光线经过两次折射后向圆心偏折 应用 测定玻璃的折射率 全反射棱镜，改变光的传播方向 改变光的传播方向 知识点4：光的衍射 1、定义：光通过很小的孔、缝或障碍物时，会在屏上出现明暗相间的条纹，且中央条纹很亮，越向边缘越暗。 2、规律 1）各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。 2）发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。（当障碍物或孔的尺寸小于0.5mm时，有明显衍射现象。） 3）在发生明显衍射的条件下当窄缝变窄时亮斑的范围变大条纹间距离变大，而亮度变暗。 【提分点拨】 1）衍射是波的特征,波长越长,衍射现象越明显.在任何情况下都可以发生衍射现象,只是明显与不明显的差别. 2）衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况,只有在光的波长比障碍物小得多时,光才可以看作是沿直线传播的 3、泊松亮斑 1）定义：当单色光照射在直径恰当的小圆板或圆珠时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑，这个亮斑就被称为泊松亮斑 2）产生原因：是由于光的衍射 【典例分析】 【例3】．（23-24高二下·上海嘉定·期末）如图所示，甲、乙两图是同一单色光分别透过孔径为d甲和d乙的两圆孔后在光屏上形成的图样，则（　　） A．d甲>d乙 B．d甲=d乙 C．d甲<d乙 D．无法判断 知识点5：光的干涉 1. 定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象． 2. 光的干涉的条件：两束光的频率相同、相位差恒定 3. 双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹． 4. 干涉区域内产生的亮、暗纹 条纹间距：，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大． ①亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ= nλ（n=0，1，2，……） ②暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即（n=0，1，2，……） 【技巧点拨】 相邻亮纹（暗纹）间的距离。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。 【典例分析】 【例4】．（23-24高二下·上海长宁·期末）某同学用发光波长为632.8nm的氦氖激光分别照射双缝和单缝，该同学判断图b所示的光强传感器获得的图像必定是双缝干涉图样，理由是 。已知双缝间距0.2mm，图b中∆x=13mm，则双缝到光强传感器的距离是 m。 5. 薄膜干涉 1)现象：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，从膜的前表面和后表面分别反射回来，形成两列频率相同的光波，相叠加，形成明暗相间的条纹． 2）应用： ①检查精密零件的表面是否平整 若被检查平面平整则干涉图样是等间距明暗相间的平行直条纹.若某处凹下,则对应亮(暗)条纹提前出现,如图甲所示;若某处凸起,则对应亮(暗)条纹延后出现, ②增透膜：在光学元件的表面镀一层特定厚度的薄膜，增加光的透射或者反射 知识点6：光的偏振 1. 自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同． 2. 偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光． 3. 偏振光的形成 1）让自然光通过偏振片形成偏振光． 2）让自然光在两种介质界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光． 4. 偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等． 【技巧点拨】 光的偏振现象说明光是一种横波 【典例分析】 【例5】．（23-24高二下·上海嘉定·期末）偏振光通过糖溶液后，迎着光看，偏振方向以传播方向为轴，旋转角θ称“旋光角”，θ与糖溶液浓度有关，θ测量值与标准值比较能确定含糖量，如图自然光源 S，偏振片 A、B，转动B使O处光最强，然后将被测样品P置于A、B间， 则O处光强 （选填“减弱”、“增强”、“不变”、“可能增强也可能减弱”）。若保持A不动，将B朝某一方向转过角度θ后发现O处光强最大；若保持B不动，将A朝 （选填“相同方向”、“相反方向”、“任意方向”）转过角度θ后O处光强也一定最大。 知识点7：几种光学现象的对比 1. 光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环)； 2. 光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、圆盘衍射(泊松亮斑). 3.单缝衍射与双缝干涉的比较 单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相同 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 【提分点拨】 光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的． 4. 各种色光的比较 颜色 红橙黄绿蓝靛紫 频率 低→高 同一介质中的折射率 小→大 同一介质中的速度 大→小 波长 大→小 通过棱镜的偏折角 小→大 临界角 大→小 双缝干涉时的条纹间距 大→小 10 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$