13.2 光的波动性和电磁波 学案-2026届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习学案系统覆盖光的波动性（干涉、衍射、偏振）和电磁波核心考点，按“现象-规律-应用”逻辑架构知识网络，通过课前填空题、判断题引导学生自主梳理干涉条件、条纹间距公式、衍射特点、偏振证明横波及电磁波产生传播等基础，形成层次分明的知识体系。 亮点在于诊断性自测与真题驱动设计，课前判断题帮助学生自主诊断薄弱点，课堂例题（如双缝干涉条纹变化）、变式题及课后高考真题演练，培养科学思维与模型建构能力。配套学情反馈表支持学生个性化提升，教师可据此精准指导，有效提升备考实效。

第13章 光 第2讲 光的波动性和电磁波（2026年高考） 第13章 光 第2讲 光的波动性和电磁波 课前复习 一、光的干涉 1．如果两列光的（ ）相同、相位差恒定、振动方向相同，就会发生干涉现象。 2．光的双缝干涉 (1)原理如图2所示。 (2)出现亮、暗条纹的条件 ①光的路程差r2－r1＝（ ）(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹。 ②光的路程差r2－r1＝（ ）(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹。 (3)相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距公式：（ ）。 (4)干涉条纹的特点（条纹间距相等） ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为（ ），如图3所示。 ②白光：光屏上出现（ ）条纹且中央亮条纹是（ ）(填写颜色)，即发生色散，如图4所示。 3．薄膜干涉（劈尖干涉） (1)原理：如图5所示，不同位置的薄膜，厚度不同，因此在膜上不同的位置，来自前后两个面的反射光的（ ）不同，叠加后出现明暗相间的条纹。 (2)应用 利用薄膜干涉检测平滑度：如图甲所示，两板之间形成一个空气薄层，干涉条纹是a的下表面和b的上表面的反射光波叠加而成的；用单色光从上向下照射，如果被检测表面是平滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凹下，则对应亮纹(或暗纹)向左弯曲，如图乙所示；如果某处凸起来，则对应亮条纹(或暗条纹)向右弯曲（左凹右凸），如图丙所示。；为亮条纹；相邻条纹间距为：； (3)图样特点：同一条亮(或暗)条纹对应薄膜的（ ）相等。单色光照射薄膜形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹，即薄膜干涉中的色散。 二、光的衍射 1．几种典型衍射条纹的特点 (1)单缝衍射：①单色光的衍射图样中间为（ ）(填特点)的单色条纹，两侧是（ ）的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；单色光的波长越长，单缝越窄，中央亮纹越宽。如图7所示。 ②白光的衍射图样中间为宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹。其中最靠近中央的色光是紫光，离中央最远的是红光，如图8所示，这是光在衍射时的色散。 (2)圆孔衍射：如图9所示，中央是大且亮的（ ），周围分布着明暗相间的（ ）圆环，且越靠外，亮圆环越窄越暗。 (3)圆盘衍射(泊松亮斑)：如图10所示，当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，对于一定的波长，在适当的距离上，圆盘的阴影中心出现（ ），在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。 2．发生明显衍射的条件 在障碍物的尺寸与光的波长（ ），甚至比光的波长（ ）的时候，衍射现象才会十分明显。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。 三、光的偏振　 1．偏振 在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向（ ）。不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是（ ），这个现象称为“偏振现象”。横波的振动方向称为“偏振方向”。 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（ ）振动的光，而且沿着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（ ）于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光，叫作偏振光。光的偏振证明光是（ ）自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。 偏振光并不罕见。除了从太阳、白炽灯等光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是不同程度的偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有变化。 四、电磁波的产生、发射、传播和接收　 1．麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生（ ），变化的电场产生（ ）(如图13所示)。 2．电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个（ ）统一的电磁场。 3．电磁波 (1)产生：变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 (2)电磁波是横波，在空间传播（ ）介质。 (3)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝（ ）m/s。 (4)v＝λf对电磁波（ ）。 (5)电磁波能产生反射、折射、（ ）、偏振和衍射等现象。 (6)（ ）在人类历史上首先捕捉到了电磁波，并证实了麦克斯韦的电磁场理论。 4．电磁波的发射 (1)发射电磁波的条件 ①要有足够高的（ ）； ②必须是（ ）电路，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。 (2)信号的调制：为了利用电磁波传递信号，就要对电磁波调制。有（ ）和（ ）两种调制方法。 ①（ ）：使高频电磁波的（ ）随信号的强弱而变。 ②（ ）：使高频电磁波的（ ）随信号的强弱而变。 5．电磁波的传播 三种传播方式：天波、（ ）、直线传播。 6．电磁波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率（ ）时，接收电路中产生的振荡电流（ ），这种现象叫作电谐振。 (2)使接收电路产生电谐振的过程叫作（ ）。 (3)从经过调制的高频振荡电流中还原出原来的信号的过程叫作（ ），它是（ ）的逆过程。调幅波的解调也叫（ ）。 7．电磁波的应用 电视、雷达和移动电话。 五、电磁波谱　 1．定义 按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱。 将电磁波按波长从长到短排列顺序是（ ）、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。 2．电磁波谱的特性、应用 电磁波谱 频率/Hz 真空中波长/m 特性 应用 递变规律 无线电波 小于3×1011 大于10－3 波动性强，易发生衍射 无线电技术 红外线 1011～1015 10－3～10－7 （ ） 红外线、遥感 可见光 1015 10－7 引起视觉 照明、摄影 紫外线 1015～1017 10－7～10－9 （ ）、能杀菌 医用消毒、防伪 X射线 1016～1019 10－8～10－11 穿透能力强 检查、医用、透视 γ射线 大于1019 小于10－11 穿透能力最强 工业探伤、医用治疗 六、 判断题 1．薄膜干涉是薄膜前、后表面的反射光叠加产生的，所以要观察薄膜干涉条纹，应该从光源一侧观察。(　　) 2．在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂一层薄膜，当薄膜的厚度是光在空气中波长的时，可起到减小反射光强度、增大透射光强度的作用。(　　) 3．太阳、白炽灯等普通光源发出的光都是自然光。(　　) 4．当光照到不透明的半径很小的圆盘上时也会产生衍射现象。(　　) 5．电磁波的传播需要介质。(　　) 6．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。(　　) 7．无线电波不能发生干涉和衍射现象。(　　) 8．波长不同的电磁波在本质上完全相同。(　　) 课堂讲解 例1、（2022·浙江6月卷·T4）关于双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ） A. 用复色光投射就看不到条纹 B. 明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果 C. 把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹 D. 蓝光干涉条纹的间距比红光的大 变式1、（2024·辽宁·高考真题）某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（　　） A．换用更粗的头发丝 B．换用红色激光照双缝 C．增大纸板与墙面的距离 D．减小光源与纸板的距离 变式2、（多选）（2022·山东卷·T10）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝，的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是（　　） A. 图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射 B. 遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大 C. 照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D. 照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹 例3、（2025·北京·高考真题）下列现象属于光的衍射的是（　　） A．雨后天空出现彩虹 B．通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹 C．肥皂膜在日光照射下呈现彩色 D．水中的气泡看上去特别明亮 变式3、（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 例4、（2023·山东·高考真题）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（   ）      A．劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动 B．劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动 C．劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动 D．劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动 变式4、（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 例5、（2023·江苏·高考真题）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（   ）    A．倍 B．倍 C．2倍 D．3倍 变式5、（2020·天津卷）新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航。红外线和紫外线相比较（ ） A．红外线的光子能量比紫外线的大 B．真空中红外线的波长比紫外线的长 C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大 D．红外线能发生偏振现象，而紫外线不能 课后巩固 1、（2025·山东·高考真题）用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝关于轴对称，光屏垂直于轴放置。将偏振片垂直于轴置于双缝左侧，单色平行光沿轴方向入射，在屏上观察到干涉条纹，再将偏振片置于双缝右侧，透振方向平行。保持不动，将绕轴转动的过程中，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 2、（多选）（2025·陕晋青宁卷·高考真题）在双缝干涉实验中，某实验小组用波长为的蓝色激光和波长为的红色激光组成的复合光垂直照射双缝，双缝间距为，双缝到屏的距离为，则屏上（    ） A．蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹 B．蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小 C．距中央亮条纹中心处蓝光和红光亮条纹中心重叠 D．距中央亮条纹中心处蓝光和红光亮条纹中心重叠 3、（2021·江苏·高考真题）铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是（　　） A．   B．   C．   D．   4、（多选）（2024·湖南·高考真题）1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜沿放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是（　　） A．沿向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 B．沿向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小 C．若，沿向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 D．若，沿向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动 5、（2022·浙江6月卷·T8）如图所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，往大水球中央注入空气，形成了一个空气泡，气泡看起来很明亮，其主要原因是（　　） A. 气泡表面有折射没有全反射 B. 光射入气泡衍射形成“亮斑” C. 气泡表面有折射和全反射 D. 光射入气泡干涉形成“亮斑” 6、（多选）（2024·广西·高考真题）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 本节课反馈（学生填写建议并反馈本节课掌握情况）： 参考答案 课前复习 1、 频率 ±kλ ±(2k＋1) Δx＝λ 亮条纹 彩色 白色 路程差 厚度 2、 宽且亮 明暗相间 圆形光斑 不等距 亮斑 相当 还小 3、 垂直 不同的 一切方向 垂直 横波 4、 电场 磁场 不可分割的 不需要 3.0×108 同样适用 干涉 赫兹 振荡频率 开放 调幅 调频 调幅 振幅 调频 频率 地波 相同 最强 调谐 解调 调制 检波 5、 无线电波 热效应 荧光效应 6、 判断题 答案　1.√　2.×　3.√　4.√　5.×　6.×　7.× 8．√ 课堂讲解 例1、答案 B 解析 A．用复色光投射同样能看到条纹，A错误； B．双缝干涉实验中，明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果，B正确； C．由条纹间知，把光屏前移或后移，改变了L，从而改变了条纹间距，但还可能看到明暗相间条纹，C错误； D．由条纹间知，且λ蓝 < λ红，则蓝光干涉条纹的间距比红光的小，D错误。 故选B。 变式1、【答案】A 【难度】0.65 【知识点】Δx=Lλ /d公式简单计算 【详解】由于干涉条纹间距，可知： A．换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹中央间距变小，故A正确； B．换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮纹中央间距变大，故B错误； C．增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮纹中央间距变大，故C错误； D．减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮纹中央间距，故D错误。 故选A。 例2、（教材选择性必修一P94页第3题）在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7 m，如果用频率6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，试通过计算分析P点出现的是亮条纹还是暗条纹。 例2、 答案 暗条纹 解析 由， m=5×107m ，路程差与半波长的关系=3 ，故P点出现暗条纹。 变式2、答案 ACD 解析 A．由图可知，图乙中间部分等间距条纹，所以图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故A正确； B．狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故B错误； C．根据条纹间距公式可知照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确； D．照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正确。 故选ACD。 例3、 【答案】B 【详解】A．雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的，属于光的色散现象，故A不符合题意； B．通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹，是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象，故B符合题意； C．肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的，属于薄膜干涉，故C不符合题意； D．水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生全反射，使得更多光线进入人眼，故D不符合题意。 故选B。 变式3、【答案】C 【详解】b与a位于同一条干涉条纹上，说明两处空气膜的厚度相同，则滚珠b与标准滚珠a直径相等，所以合格；c与a位于不同干涉条纹上，说明两处空气膜的厚度不同，则滚珠c与标准滚珠a直径不相等，所以不合格。 故选C。 【答案】A 例4、 【详解】由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。 故选A。 变式4、答案 A 解析 A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据可知5G使用的电磁波比4G光子能量更大，故A正确； B．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；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，故B错误； C．光在真空中的传播速度都是相同的；光在介质中的传播速度为 5G的频率比4G高，而频率越大折射率越大，光在介质中的传播速度越小，故C错误； D．因5G使用的电磁波频率更高，根据 可知波长更短，故D错误。 故选A。 例5、 【答案】B 【详解】根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有 由题图知 x乙 = 2x甲 则 故选B。 变式5、答案 B 解析 A．因为红外线的频率小于紫外线，根据 可知红外线的光子能量比紫外线的低，故A错误； B．根据 可知红外线的波长比紫外线的波长长，故B正确； C．真空中红外线和紫外线的传播速度是一样的，故C错误； D．光都具有偏振现象，故D错误。 故选B。 课后巩固 1、 【答案】A 【详解】根据干涉条纹间距公式可知当P2旋转时，，，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。 故选A。 2、【答案】BC 【详解】A．蓝光与红光频率不等，不能发生稳定干涉形成条纹，故A错误； B．根据相邻干涉条纹间距公式，由于蓝光的波长较短，故蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小，故B正确； CD．蓝光的相邻干涉条纹间距为 红光的相邻干涉条纹间距为 要使蓝光和红光亮条纹中心重叠，可知，， 可知当时，满足条件；当，不满足条件； 故C正确，D错误。 故选BC。 3、【答案】C 【详解】如图所示    干涉加强时 根据几何关系 联立可得 根据几何关系可知为宽度随高度的变化率不变，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，则宽度随高度的变化率变大： AB．当如AB形状时，宽度随高度的变化率不变，薄膜干涉形成的彩色条纹为等间距条纹，故AB错误； CD．根据题意可知肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，可知宽度随高度的变化率变大，故C正确，D错误。 故选C。 4、【答案】BC 【详解】CD．根据题意画出光路图 如图所示，S发出的光与通过平面镜反射光（可以等效成虚像S′发出的光）是同一列光分成的，满足相干光条件。所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，且该干涉可看成双缝干涉，设S与S′的距离为d，则 d = 2aS到光屏的距离为l，代入双缝干涉公式 可得 则若θ = 0°，沿OA向右（沿AO向左）略微平移平面镜，对l和d均没有影响，则干涉条纹间距不变，也不会移动，故C正确，D错误； AB．同理再次画出光路图有 沿OA向右略微平移平面镜，即图中从①位置→②位置，由图可看出双缝的间距增大，则干涉条纹间距减小，沿AO向左略微平移平面镜，即图中从②位置→①位置，由图可看出干涉条纹向上移动，故A错误，B正确。 故选BC。 5、答案 C 解析 当光从水中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射角大于或等于临界角，发生了全反射现象；还有一部分光折射到内壁然后再折射出去，所以水中的空气泡看起来比较亮。 故选C。 6、【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。 第 1 页 共 3页 学科网（北京）股份有限公司 $