第1篇 专题5 第17课时 光 电磁波（Word教参）-【艺术生百日冲刺】2026高考物理艺术生基础生文化课成功方案

该高中物理讲义聚焦光现象与电磁波高考核心考点，涵盖光的折射全反射、干涉衍射、电磁振荡及电磁波谱等内容，按“基础规律-综合应用”逻辑架构知识，通过表格梳理公式结论、典例精讲方法（如折射率多法求解）、真题演练（2024-2025高考题及模拟题），形成系统复习链条。 特色在于“模型建构+科学推理”教学策略，如全反射问题中引导学生画光路图构建临界模型，结合几何关系与折射定律培养科学思维，分层设计例题（基础计算到综合范围分析）和练习，确保高效突破难点，助力学生提升物理观念应用能力，为教师把控复习节奏提供实战指导。

第17课时　光　电磁波 【目标要求】　1.能利用光的折射和全反射规律解决光的传播问题.2.理解光的干涉和衍射现象.3.会分析几何光学与物理光学的综合问题.4.了解电磁振荡规律，知道电磁波谱． 内容 重要的规律、公式和二级结论 1.光的反射、折射 (1)在反射光路中，平面镜旋转角θ，则反射光线旋转2θ角，反射光线旋转的角速度是平面镜旋转角速度的2倍． (2)折射率n12＝＝＝. (3)视深：h′＝. 2.全反射、临界角 (4)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，入射角大于临界角，折射光消失的现象，临界角：sin C＝. 3.光的色散 (5)白光经过三棱镜后可以分解为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，对同一种介质，折射率依次增大，频率依次增大，波长、光速依次减小． 4.电磁场、电磁波 (6)麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证明了电磁波的存在．均匀变化的磁场产生恒定电场，均匀变化的电场产生恒定磁场． 5.光的干涉现象、双缝干涉的条纹间距与波长的关系 (7)频率相同的光经过双缝干涉，在光屏上形成等间距的明暗相间的条纹．当光程差Δr＝2n时，明条纹；当光程差Δr＝(2n＋1)时，暗条纹．条纹间距：Δx＝λ. (8)薄膜干涉，牛顿环，三角形空气层干涉都是在空气膜的前后表面反射的光叠加形成的，条纹间距Δx＝，α为空气膜的倾角． (9)增透膜的最小厚度为绿光在膜中波长的. (10)薄膜干涉中用标准样板(空气隙干涉)检查工件表面情况：条纹向窄处弯是凹，向宽处弯是凸． 6.光的衍射现象 (11)当缝的宽度等于或小于波长时，能发生明显的衍射现象．衍射时形成的是中央宽且亮、两边逐渐变窄变暗的条纹；例：泊松亮斑． 续表 内容 重要的规律、公式和二级结论 7.光的偏振现象 (12)光有偏振现象，说明光是横波；自然光通过偏振片变成偏振光．自然光经水和玻璃反射后变成偏振光，故用偏振照相机拍摄玻璃橱窗或水下的景物会更清晰． 8.光的电磁本性、电磁波谱 (13)光的本质就是电磁波．电磁波按波长从长到短的顺序排列是无线电波→微波→红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线． 热考一　光的折射与全反射 【例1】　(2024·山东高考)某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O点，半径为R；直角三棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R，∠FEG＝30°.横截面所在平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出．已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5. (1)求sin θ； (2)以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入射点D(图中未标出)到E点距离的范围． 【解析】　(1)设光在三棱镜中的折射角为α，则根据折射定律有：n＝，根据三角形中几何关系可得：α＝30°，代入数据解得：sin θ＝0.75； (2)作出单色光线第一次到达半圆弧AMB恰好发生全反射的光路图： 如图，则由几何关系可知FE上从D点到E点以θ角入射的单色光线第一次到达半圆弧AMB都可以发生全反射，根据全反射临界角公式有：sin C＝ 根据几何关系有：OP＝R sin C＝R，又根据几何关系有：AP＝R－OP，DE＝，联立解得：DE＝R，故光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为0＜xDE≤R. 【答案】　(1)0.75　(2)0＜xDE≤R 【例2】　(多选)(2025·泰安一模)如图所示，足够长的光屏竖直放置，一个半径为r的半圆形透明介质水平放置．由a、b两种频率的单色光组成的光束与竖直方向成30°沿半径方向从圆周上的某点入射，光屏上出现P、Q、R三个光斑，其中Q为a光的光斑．若已知a光的折射率为，真空中光速为c，下列说法正确的是(　　 ) A.在该透明介质中，b光的光速大于a光的光速 B．若入射光线绕O点逆时针转动，则P处的光斑先消失 C．a光进入介质后经时间到达光屏上的Q点 D．a光进入介质后经时间到达光屏上的Q点 【解析】　A．由题，Q为a光的光斑，则P为b光的光斑，R为两种光的复合光斑，由图可知，透明介质对a光的折射程度较大，则a光的折射率大于b光的折射率，根据v＝可知，在该透明介质中，b光的速度大于a光的速度，故A正确；B.若入射光线绕O点逆时针转动，则入射角增大，根据折射定律可知a与b的折射角都增大，则Q处的光斑先消失，故B错误；CD.根据折射定律可知，光线a射出介质后的折射角sin θ＝n·sin 30°＝×＝ 可得θ＝60°，在介质中的速度v＝＝，a光在介质中的传播时间t1＝＝ 由几何关系可得OQ＝＝＝，a光沿OP传播所用的时间t2＝＝ 所以a光进入介质后经时间t＝t1＋t2＝＋＝到达光屏上P点，故C正确，D错误． 【答案】　AC 【例3】　(2025·湖北高考)如图所示，三角形ABC是三棱镜的横截面，AC＝BC，∠C＝30°，三棱镜放在平面镜上，AC边紧贴镜面．在纸面内，一光线入射到镜面O点，入射角为α，O点离A点足够近，已知三棱镜的折射率为. (1)若α＝45°，求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值； (2)若光线从AB边折射后直接到达BC边，并在BC边刚好发生全反射，求此时的α值． 【解析】　(1)作出光路图如图所示 由三角形内角和为180°和等腰三角形特点可知∠BAC＝75°，由几何关系可知光线从AB边射入棱镜时的入射角i＝90°－[75°－(90°－α)]＝105°－α 当α＝45°时，i＝60° 根据折射定律n＝可知光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值为sin r＝. (2)由(1)问图可知光线在BC边的入射角为β＝90°－[180°－75°－(90°－r)]＝75°－r，由于光线在BC边恰好发生全反射，由发生全反射的临界角公式有sin C0＝＝，即C0＝45° 则当光线在BC边恰好发生全反射时，β＝C0，即r＝30° 根据折射定律，该情况下光线从AB边射入棱镜时入射角的正弦值为sin i＝，即i＝45° 结合(1)问i＝105°－α可知光线在BC边恰好发生全反射时α的值为60°. 【答案】　(1)　(2)60° 【总结提升】 1．折射率的求解方法 (1)n＝ (2)n＝ (3)n＝ 2．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)光密介质指折射率大的介质，而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．求解光的折射和全反射问题的思路 (1)根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线． (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系． (3)利用折射定律等公式求解． (4)注意折射现象中光路的可逆性． 热考二　光的干涉与衍射 【例4】　(多选)(2024·广西高考)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，a≪l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ，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λ B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为λ 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nλ 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Δx，则该液体的折射率为λ 【解析】　AB.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，双缝SS′之间的距离为d，则d＝2a，而光源S到光屏的距离可以看作双孔到光屏距离l；根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式Δx＝λ＝λ，故A正确，B错误；C.光从空气进入蔗糖溶液，根据折射率公式，光的传播速度v＝，光从空气中进入蔗糖溶液，光的频率不变，根据波长、频率和波速的关系，光在蔗糖溶液中的波长λ′＝＝＝，故C错误；D.单色光的频率ν＝，单色光在某种透明介质中的传播速度v′＝，光在某种透明介质中的波长λ″＝＝×＝，根据双缝公式条纹间距公式Δx＝λ″＝×，解得该透明溶液的折射率n′＝λ，故D正确． 【答案】　AD 【例5】　(多选)(2025·天津一模)光刻机又名“掩膜对准曝光机”，是制造芯片的核心装备，它是利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片．为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率，如图所示．若浸没液体的折射率为1.7，不加液体时光刻胶的曝光波长为187 nm，则加上液体后，下列说法中正确的是(　　 ) A.紫外线进入液体后光子能量增加 B．紫外线在液体中的波长为110 nm C．传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的1.7倍 D．“浸没式”光刻能提高分辨率是因为紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射 【解析】　A．紫外线进入液体后，频率不变，则光子的能量不变，故A错误；BC.由公式n＝、λ＝可得：v＝，λ液＝＝ nm＝110 nm，传播相等的距离时，紫外线在真空中传播时间为：t＝，紫外线在液体中传播时间为：t液＝＝＝＝1.7t，传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的1.7倍，故BC正确；D.紫外线在液体中波长变短，由发生明显衍射的条件可知，紫外线在液体中比在空气中更不容易发生衍射，则高光刻机的分辨率就越高，故D错误． 【答案】　BC 【例6】　(2025·山东高考)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象．狭缝S1、S2关于OO′轴对称，光屏垂直于OO′轴放置．将偏振片P1垂直于OO′轴置于双缝左侧，单色平行光沿OO′轴方向入射在屏上观察到干涉条纹，再将偏振片P2置于双缝右侧，P1、P2透振方向平行．保持P1不动，将P2绕OO′轴转动90°的过程中，关于光屏上的干涉条纹，下列说法正确的是(　　) A.条纹间距不变，亮度减小 B．条纹间距增大，亮度不变 C．条纹间距减小，亮度减小 D．条纹间距不变，亮度增大 【解析】　根据干涉条纹间距公式Δx＝λ可知当P2旋转时，L、d、λ均不变，故条纹间距不变；随着P2的旋转，透过P2的光强在减小，干涉条纹的亮度在减小，故A正确． 【答案】　A 【总结提升】 光的双缝干涉和单缝衍射的比较 双缝干涉 单缝衍射 产生条件 两束光频率相同、相位差恒定 障碍物或狭缝的尺寸足够小(明显衍射) 图样 不同 点 条纹 宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等，中央最宽 条纹 间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等 亮度 情况 清晰条纹，亮度基本相同 中央条纹最亮，两边变暗 与光的偏振的区别 干涉、衍射都是波特有的现象；光的偏振现象说明光是横波 热考三　电磁波及可见光中各种色光比较 【例7】　(2025·广西高考)如图所示，在扇形玻璃EOG中，OE⊥OF，可见光分别从E点沿EM、EN射向真空．该玻璃对可见光的折射率为，则(　　) A．沿EM的光发生全反射，沿EN的光不发生全反射 B．沿EM的光不发生全反射，沿EN的光发生全反射 C．沿EM、EN的两束光都发生全反射 D．沿EM、EN的两束光都不发生全反射 【解析】　过M点和N点分别作出两界面的法线，设EM光线的入射角为θ，EN光线的入射角为α，如图所示，则在等腰三角形OEM中，∠EOM＋2θ＝180°，又∠EOM＜90°，则θ＞45°，同理，在等腰三角形OEN中，∠EON＋2α＝180°，又∠EON＜90°，则α＞45°，根据全反射临界角公式sin C＝得C＝45°，由于α和θ均大于C，故沿EM、EN的两束光都发生全反射，C正确． 【答案】　C 【总结提升】 可见光中各种色光特征比较 项目 红→紫 频率 越来越高 波长 越来越短 折射率 越来越大 介质中传播速度 越来越小 发生全反射时的临界角 越来越小 光子能量 越来越大 【例8】　(2025·浙江1月选考)有关下列四幅图的描述，正确的是(　　) A．图1中，U1∶ U2＝n2∶n1 B．图2中，匀速转动的线圈电动势正在增大 C．图3中，电容器中电场的能量正在增大 D．图4中，增大电容C，调谐频率增大 【解析】　若图1中变压器为理想变压器，由理想变压器的工作原理可知，原、副线圈的电压与匝数的关系为＝，若变压器为非理想变压器，该关系不成立，A错误；图2中所示的位置线圈平面与磁感线的夹角为30°，沿图示方向转动的过程中，穿过线圈的磁通量正在增大，当穿过线圈的磁通量最大时，线圈中的感应电动势最小，所以图2中，线圈中的感应电动势正在减小，B错误；电容器中电场强度方向竖直向上，因此下极板带正电，上极板带负电，由图3中磁感线方向及安培定则可知，线圈中的电流沿逆时针方向(俯视)，即电流流向带正电的下极板，因此电容器正在充电，电容器中电场的能量正在增大，C正确，LC振荡电路的频率为f＝，增大电容器的电容C，则LC振荡电路的调谐频率减小，D错误． 【答案】　C 【总结提升】 电磁振荡和电磁波 　(1)电磁振荡：T＝2π，电流为0时电场能最大，电流最大时磁场能最大． (2)麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场． (3)电磁波传播不需要介质，在介质中传播时，速度与介质材料和电磁波频率有关． (4)电磁波谱：按照电磁波的频率高低或波长大小的顺序把它们排列成的谱叫作电磁波谱．按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线． [高考模拟冲关] 1．(2025·聊城一模)如图甲所示为某同学收集的一个“足球”玻璃球，他学习了光的折射后想用激光对该球进行研究．某次实验过程中他将激光水平向右照射且过球心所在的竖直截面，其正视图如乙所示，AB是沿水平方向的直径，当光束从C点射入时，能从右侧B点射出，已知真空中的光速为c，点C到AB竖直距离h＝R，玻璃球的半径为R，且球内的足球是不透光体，不考虑反射光的情况下，下列说法正确的是(　　 ) A．B点的出射光相对C点入射光方向偏折了30° B．该“足球”的直径最大是R C．继续增加h(h＜R)则光将会在右侧发生全反射 D．该激光在玻璃球中的传播时间为 【解析】　A．光束从C点射入玻璃球的光路图如下图所示，设入射角为i，折射角为r，法线与直径AB的夹角为θ，由几何关系可知 θ＝i，θ＝2r，则有sin θ＝＝，联立解得入射角和折射角为i＝60°，r＝30° 可知光束进入玻璃时，光沿顺时针偏折了30°，由光的折射定律可知，从B点射出时，光束沿顺时针又偏折了30°，因此B点的出射光相对C点入射光方向偏折了60°，故A错误；B.由几何关系可知，“足球”的直径最大满足：d＝2R sin r＝R，故B错误；C.由于光束从C点射入玻璃球中的折射角等于从B点射出时的入射角，离开玻璃球的折射角等于射入玻璃球时的入射角，因此继续增加h(h＜R)则光不会在右侧发生全反射，故C错误；D.由折射定律可得玻璃球的折射率为n＝＝＝＝，光束从C点射入玻璃球中，从B点射出，在玻璃球中传播的距离为x＝2R cos r＝2R·＝R，光束在玻璃球中传播的速度为v＝＝，该激光在玻璃球中的传播时间为t＝＝＝，故D正确． 【答案】　D 2．(2025·成都一诊)某广场有一个喷泉，喷泉底部装有五颜六色的彩灯．如图所示，如果彩灯为一个长MN＝a、宽NP＝b的矩形水平光带MNPQ(PQ未标注)，放置在水池底部，灯带离水面的高度差为h，水池面积足够大，灯带发出的绿光在水中的折射率为n，真空中的光速为c，求： (1)灯带发出的绿光能射出水面的最短时间； (2)灯带发出绿光时有绿光直接射出的水面的面积． 【解析】　(1)从灯带发出的竖直向上的光垂直穿出水面，所用路程最短为h，用时最短． 又n＝，则最短时间t＝，解得：t＝； (2)如图1所示： 图1 设N端绿光在水面上的A点发生全反射，则n＝，NB＝h tan C，解得：NB＝，能射出绿光的水面形状如图2所示： 图2 扇形的半径为R＝NB，总面积为S＝πR2＋2Ra＋ab＋2Rb，代入数据解得：S＝ab＋＋2(a＋b). 【答案】　(1)　(2)ab＋＋2(a＋b) 学科网（北京）股份有限公司 $