第14讲 光学 电磁波-【创新大课堂】2026年高考二轮物理专题复习

高三二轮专题复习·物理 想气体，管内水面与瓶内水面高度差h=10cm. (2)求气体在状态3的体积V3: 将瓶子放进T2=303K的恒温水中，瓶塞无摩 (3)求从状态1到状态3气体内能的改变 擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体 量△U. 达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸 走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态 3.已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02J:从 状态1到状态3，气体吸收热量4.56J,大气压强 p=1.0×103Pa,水的密度p=1.0×103kg/m3;忽 略表面张力和水蒸气对压强的影响. (1)从状态2到状态3，气体分子平均速率 (填“增大”“不变”或“减小”)，单位时间撞 击单位面积瓶壁的分子数 (填“增大” 温馨提示 完成作业专题强化练（十三） “不变”或“减小”)； 第14讲 光学 电磁波 【备考要求】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 【知识体系】+++++++++ 折射常：n=sinA 单缝衍射 sin 02 光的折射、 光的衍射 衍射光栅 全反射：sinC=n 全反射 圆盘衍射一泊松亮斑 相干光源的获得方法 -自然光 光的偏振 单色光：等宽等 偏振光 亮，明暗相间 图样 杨氏 电磁波 双缝 激光一特点 白光：中央亮纹 特征 干涉 白色，两边彩色 光的干涉 电磁波是横波 条纹间距△x=7入 电磁振荡一T=2πC 电磁波 图样特征 变化的电场产生磁场 薄膜 麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场产生电场 检查工件表面平整度 干涉 应用一 增透膜 电磁波谱 精品教辅·智慧人生 64· 专题五热学光学近代物理 考点一 光的折射与全反射 [例2](2025·山东卷·15)由透明介质制作的 1常用的三个公式：n8=nn=smC 光学功能器件截面如图所示，器件下表面圆弧 2.折射率的理解 以O点为圆心，上表面圆弧以O点为圆心，两 (1)折射率与介质和光的频率有关，与入射角的 圆弧的半径及O、O两点间距离均为R,点A、 大小无关 B、C在下表面圆弧上.左界面AF和右界面CH (2)光密介质指折射率较大的介质，而不是指密 与OO'平行，到OO平行于两界面的平面的最短 度大的介质 (3)同一种介质中，频率越高的光折射率越大， 距离均为品R。 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。 ÷E (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系 0 (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 [例1](2025·甘肃卷·13)如图，ABCD为某容 器横截面，O、O为上下底面中心，O处有一发光 点.人眼在E点沿EB方向观察，容器空置时看 3R 不到发光点.现向容器中缓慢注入某种透明液 体，当液面升高到12cm时，人眼恰好能看到发 光点.已知OO=15cm,OB=13cm,EB= 1B点与00的距离为受R,单色光线从B点 平行于OO射入介质，射出后恰好经过O点，求 5cm,EB与AB延长线的夹角为a(sina=) 介质对该单色光的折射率n; 不考虑器壁对光的反射，真空中光速c=3.0× (2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射 108m/s.求： 入介质，并垂直CH射出，出射点在GE的延长 B人a 线上，E点在00上，0，E两点间的距离为号R。 空气中的光速为c,求该光在介质中的传播时 间 12 cm 0 (1)该液体的折射率： (2)光从O点到达人眼的时间. 65 精品教辅·智慧人生 高三二轮专题复习·物理 [例3](2025·湖北卷·13)如图所示，三角形 (2)若光线从AB边折射后直接到达BC边，并 ABC是三棱镜的横截面，AC=BC,∠C=30°， 在BC边刚好发生全反射，求此时的a值. 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√2 30° 0 A (1)若a=45°，求光线从AB边射入棱镜时折射 角的正弦值； 考点二 光的干涉与衍射 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)： 屏 2.光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、 泊松亮斑。 平面镜 3.光的双缝干涉和单缝衍射的比较 双缝干涉 单缝衍射 A光屏上相邻两条充条纹的中心间距为会 B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为二入 障碍物或狭缝 两束光频率相 的尺寸足够小 C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶 发生条件 同、相位差恒定 (明显衍射现 液中此时单色光的波长变为n入 象) D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光 条纹 条纹宽度不 屏上相邻两条亮条纹的中心间距为△x,则该 条纹宽度相等 宽度 等，中央最宽 图样 液体的折射率为 条纹 各相邻条纹间距 各相邻条纹间 不同 [例5](2025·辽宁一模)唐人张志和在《玄真子 间距 相等 距不等 点 ·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹…背日 亮度 清晰条纹，亮度 中央条纹最 喷乎水，成虹霓之状.”从物理学的角度来看，彩 情况 基本相等 亮，两边变暗 虹是因阳光照射到空中的小水滴，发生折射、色 散及反射形成的.如图所示，一细束太阳光从P 与光的偏 干涉、衍射都是波特有的现象；光 点射入球形水滴后，经一次反射有M、N两条出 振的区别 的偏振现象说明光是横波 射光线.下列说法正确的是 () [例4]（多选)(2024·广西卷·9)如图，S为单 色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上， : 部分通过平面镜反射到光屏上.从平面镜反射 0● 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<1,镜面与光屏垂 直，单色光波长为入.下列说法正确的是( 精品教辅·智慧人生 66 专题五热学光学近代物理 A.从P点射入时M光的折射角比N光的大 这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫作 B.在水滴中，M光的传播速度小于N光的传播 牛顿环.对于图甲所示的装置，下列做法中能使 速度 得同一级牛顿环的半径变大的是 () C.M光的波动性较V光更显著 入射光 牛顿环 D.用同一装置做双缝干涉实验，M光相邻干涉 亮条纹间距比N光的大 变式训练 变式1(2025·山东省潍坊市高三二模)歼-20 的光学着陆系统中用到了双缝干涉的知识.某 甲 物理兴趣小组用如图甲所示的装置做双缝干涉 A.增大人射光的光强 实验，通过目镜观察到屏上的条纹如图乙所示 B.将平凸透镜缓慢地向上提起 只改变一个条件，使观察到的条纹如图丙所示， C.使用波长更长的单色光照射平凸透镜 则改变的条件是 ( D.对平凸透镜施加一向下的压力使圆弧面曲率 红 半径增大 滤光片单缝双缝拨杆遮光筒 【迁移归纳】 光源回 目镜 图样 测量头 干涉装置 甲 乙 丙 A.换用长度更长的遮光筒 B.增大单缝到双缝的距离 肥皂液膜 C.换用间距更小的双缝 D.红色滤光片换成紫色滤光片 变式2（多选）(2025·晋、陕、宁、青卷·9)在双 缝干涉实验中，某实验小组用波长为440nm的 蓝色激光和波长为660nm的红色激光组成的 . 复合光垂直照射双缝，双缝间距为0.5mm,双 缝到屏的距离为500mm,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1.32mm处蓝光和红光 四 亮条纹中心重叠 D.距中央亮条纹中心1.98mm处蓝光和红光 距 亮条纹中心重叠 变式3（多选）(2025·四川省成都七中高三期 中)如图甲所示，将一个平凸透镜放置在另一个 薄膜 玻璃平面上，让单色光从上方竖直向下射入，这 时可以看到如图乙所示的亮暗相间的同心圆， 67 精品教辅·智慧人生 高三二轮专题复习·物理 考点三 电磁振荡与电磁波 电磁振荡和电磁波 (1)电磁振荡：T=2π√C,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、Y射线 [例6](2025·江苏卷·5)如图所示，将开关S 由a拨到b,使电容器C与线圈L构成回路.以 电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电 路中电流讠随时间：变化关系的图像是( 温馨提示 完成作业专题强化练（十四） 第15讲 近代物理 【备考要求】1.理解光电效应的规律并能应用其计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.2.理解玻 尔理论及能级跃迁规律.3.理解原子核的衰变、人工转变以及核能计算的知识. 【知识体系】 光子能量 原 一α粒子散射实验一原子核式结构 8=hv 构 能级 截止频率 玻尔理论 跃迁，hv=Em-En(m>n) 遏止电压。 最大初动能 E=hv-w。 光电效应 波 近 原 天然放射现象、三种射线、原子核的组成 饱和光电流·一 光的强度 鑫 原子物理 核 一衰变 理 人工核转变 核反应 质量数守恒 电子的干涉和衍射一 裂变 电荷数守恒 物质波 聚变 A=h p 核力→（比）结合能→ 质量亏损，核能，△E=△mc2 精品教辅·智慧人生 68例5解(1)竖直放置时里面气体的压强为：1=p0十Pgh, 水平放置时里面气体的压强：2=0，由等温变化与玻意 耳定律可得：p1LS=pL2S,代入解得：g=L二L) Lioh (②)旅指等容变化与查理定律可得：只-会号，共中：A=0 十Pgh;p2=p0;T1=305.7K;T2=300.0K,代入数据可 得：g=9.5m/s2. 例6解(1)气室内金属液上升到铸型室，满足体积关系V! =S=8气宝内孩面下华高度：-是-品器× 0.2m=0.05m,根据平衡条件，气室内气体的压强p1=0 +Pg(h1+H+h2),代入数据可得p1=1.2×105Pa: (2)初始时，上方铸型室气体的压强为p0,体积V=S11, 当上方铸型室液面高为h3=0.04m时，体积为V'=S1(h1 一3)，温度不变，根据玻意耳定律oV=b'V,气体的压强 Sih 0.2 b=p0=s=h=0.2-0.04X1.0X109Pa 1.25×105Pa 设下方气室金属液面下降的高度为h4,根据体积关系S2h4 =S3,代入数据A4=S=0.2X0.04m=0.01m,根据 S2 0.8 平衡条件，气室内气体的压强p2=p'十pg(H十3十h4), 代入数据可得2=1.35×105Pa 例7ACDA→B过程中，气体的体积不变，则气体做功为 零.气体的温度升高，内能增加，根据热力学第一定律△U =W+Q可知，气体吸收热量，故A正确；B→C过程中，气 体体积减小，外界对气体做功，气体温度不变，内能不变， 根据热力学第一定律△U=W十Q可知，气体放出热量，故 1→B过程中为等容变化，根据查理定律 =,所以状态A的压强比状态B小，故C正确：由于一 定质量的理想气体内能仅与温度有关，而状态A的温度小 于状态C的温度，所以状态A的内能小于状态C的内能， 故D正确， 例8解(1)从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的 内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外 做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的 分子数减小； 《②)气体从状态1到状态？的过程，由盖吕萨克定律骨 壳·共中V11X103cm3,T,=300K,工2=303K,解得 V2=1.01×103cm3,此时气体压强为2=p1=0十Pgh= 1.01×10°P,气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定 律2V2=pV3,其中=po,代入数据解得，气体在状态 3的体积为V3=1.0201×103cm3; (3)气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为W, =p1(V2-V1)=1.01J 由热力学第一定律△J=Q一(W1+W2),其中Q=4.56J,· W,=1.02J,代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变 量为△U=2.53J. 第14讲光学电磁波 例1解(1)当液面升高到12cm时，人眼恰好能看到发光· 点，入射点为O1,光路图如图所示： ·23 空气 E人眼 A FB人a G 液体 12 cm i D 0' 光源 由于sina= 3 ，则a=37”,折射角r=90°-a=90°-37°= 53°：根据题意O1F=OG=00-0G=15cm-12cm= 3cm,在直角△BF0中，根据数学知识BF=OF=3 tan a3 cm= 4 O1F_3 4 cm,BO= cm=5cm,根据数学知识GO=OF sin a 3 5 =OB-BF=13cm一4cm=9cm,在直角△OGO1中，根据 勾股定理O01=√/OG2+OG=√122+92cm=15cm,根据 数学知识sm记=是=马根据折射定律，折射率1 sinr_sin53°_0.8_4 sin i 3 0.639 6 (2)根据折射率公式，光在透明液体中的传播速度=C= n 3X10×子m/s=2.25×103m/s,光从0点到达人眼的 时间t= O01+OB+BE」 -,代入数据解得t=1.0×109s. 例2解(1)连接BO,则BO为入射光线的法线，光路图如 图所示： 0 H G E 3R 在直角△BDO中，根据数学知识，入射角的正弦sin01= BD 2 BO R- 二，解得入射角=60°，迪于B0=00=R 因比△0B0为学腰三角形，则折射角=4= 2=30% 根据折射定律，介质对该单色光的折射率n=血8 sin 02 sin60° sin 303=3: (2)根据临界角公式，临界角nC=】=5<马，因此临 n 32 界角C<45 从G,点射入的光线在孤FOH的入射角为0，光路图如图所 示： 若该单色光线从G,点沿GE方向垂直AF射入介质，在孤 FOH的入射点为M:在直角△MEO中，根据数学知识sin a装梁9.解得0=C无数在上来司M志 OE 2 发生全反射，轨迹如上图所示，根据几何关系有则光在介 质中传语的距病为L=2(R+品R)=号R,光在介质中传 播的速度为0三二=.所以光在介质中的传播时间口 9尽 .5 195R U 3c 5c 例3解（1)光路图如图甲所示： B 3 70070% 甲 ∠C=30°，AC=BC,则∠BAC=∠B=75°，当a=45°时，由 几何关系得，光线在AB边上的入射角i=90°一（∠BAC ∠)=60，由折射定律得n=册解得smr=册- n sin60°_6 41 (2)光在BC边上恰好发生全反射时，入射角等于临界角， 光路图如图乙所示： 3 30° 6 A m0=sinC=-号则0=45，由几何关系知光在AB 边上的折射角为i2=180°-(180°-∠B)-0=30°，由折射 定律得n= n店，解得1=45°，由几何关系得a=60, sin i2 例4AD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2，根据条纹间矩公式可知A=合=品会，故 A正确，B错误；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，根据入f=c,u=1∫=C,其中c为 在真空中的光速，则=产，故C错误；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△，根据条钱间距公式有aA=会，可得-2a,皓 合C选项的分新可知=色=产，所以=，故 D正确. 2 例5B由题意，可画出光路图如 、P 图所示：由图可知光从P点射入 时，从M点射出的光折射角比从 0 N射出的光折射角小，故A错误； 入射角相同，根据折射定律n= M 品可如，新射肩小的折粉车大： 可知在水滴中M光的折射率大， 根据U=C可知在水滴中，M光的传播速度小于N光的传 播速度，故B正确：根据折射率大的频率大，波长短，可知 M光的波长较短，则V光的波动性较M光更显著，故C错 误：光M的波长短，根据△x=子入可知，同样的双缝千涉 装置条件下，产生的千涉条纹间距M光比N光窄，故D 错误， 变式1D双缝千涉的条纹间距表达式：Ax=X入，可知 单缝到双缝的距离对间距无影响，故B错误；由图可知，丙 图的双缝间距更小，结合双缝间距表达式，可知减小双缝 到屏的距离、波长，增大双缝间距，即可减小双缝间距，故 AC错误，D正确. 变式2BC蓝光与红光波长不同，频率不等，则不能发生稳 定的干涉形成条纹，故A错误：根据双缝干涉相邻亮纹的 间距公式△虹=子，蓝光泼长短，则条纹间距小，故B正 确：由双缝千涉相年完纹的间距公式4虹=宁入，代入数据 计算，则蓝光相邻亮纹之间的间距△x1=0.44mm,红光相 邻亮纹之间的间距△x2=0.66mm,距中央亮条纹中心 1,32mm=3Ax1=2Ax2,此处是蓝光的第3亮纹中心和红 光的第2亮纹中心对应的位置，而1.98mm=4.5△x1= 3Ax2,故C正确，D错误， 变式3CD增大入射光的光强没有改变光程差，无法改变 牛顿环的半径，将平凸透镜缓慢地向上提起，干涉条纹会 向中心收缩，同时环心处呈现明暗交替变化，这一现象源 于空气薄膜厚度增加导致光程差增大，原干涉级次对应的 条纹需向更小半径处移动以满足新的光程条件，条纹间隔 (相邻条纹的间距)会逐渐变小，随着透镜上移，同一级次 条纹对应的半径减小，导致条纹分布更密集，故AB错误； 将凸透镜的曲率半径变大，与透镜中心等距离位置的空气 层厚度变小，出现同一亮条纹的厚度由中心向外偏移，同 一级圆环的半径变大；相反，凸透镜的曲率半径变小，同一 级圆环的半径变小，改用波长更长的单色光照射，出现同 一级亮纹的光程差变大，空气层厚度应变大，所以，同一级 圆环的半径变大，因此要使半径变大，则可以改用波长更 长的单色光照射，故C、D正确. 例6A根据题意可知，将开关由a调到b时，电容器和自 感线图组成闭合回路，此回路为振荡电路，产生周期性迅 速变化的振荡电流，电容器开始放电，由于电容器上极板 带正电，所以回路中电流为逆时针电流，电场能向磁场能 转化，电流越来越大，当电容电量为0时，电流达到最大，其 后磁场能向电场能转化，电容器充电，电流越来越小，电流 为0时，充电完成，此时，电容器下极板带正电，之后开始反 向放电，回路中电流为顺时针电流，电场能向磁场能转化， 电流越来越大，当电容电量为0时，电流达到最大，其后磁 场能向电场能转化，电容器充电，电流越来越小，电流为0 时，充电完成，电场能转化为磁场能以及磁场能又再次转 化为电场能的过程中，电路向外辐射电磁波，电路中的能 量在耗散，最大电流越来越小，故A正确，BCD错误.