16 专题五 第15课时 光学 电磁波（课件PPT）-【高考快车道】2026年高考物理大二轮专题复习与策略（广东专版）

专题五　振动和波　光学　热学　近代物理初步 第15课时　光学　电磁波 1 真题呈现 2022·T16——光的折射率和波速计算 2023·T11——用插针法测介质折射率 2024·T6——不同频率的电磁波在同一介质中的折射率问题 2025·T4——折射率计算 考情 分析 高考对于这部分知识点的考查，主要通过光的折射率及全反射、干涉、衍射及偏振现象进行命题设计，体现物理对光的科学技术发展所产生的指导、创新等作用。2026年备考建议，光的全反射是广东省高考重难点。 第15课时　光学　电磁波 真题情境 　　　 　　　 2022·广东卷T16 　 2024·广东卷T6　 2025·广东卷T4 第15课时　光学　电磁波 突破点一　光的折射与全反射 1．理解有关概念和规律 (1)折射率：①定义式：n＝；②计算式：n＝；③真空n＝1，空气n≈1。 (2)临界角公式：由介质射向真空或空气时，sin C＝＝。 (3)全反射的条件：①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角。 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 4 2．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体对光路的控制特点   平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球) 光路图       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，经过两次折射后向圆心偏折 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 3．求解光的折射和全反射的思路 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 [典例1]　(2025·广东卷T4)如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为α的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为β，该折射率为(　　) A．　 B． C．　 D． √ 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 A　[作出光射出玻璃时界面的法线如图所示，由几何关系可知，光射出玻璃时的折射角(在空气中的光线与法线的夹角)为α＋β，入射角(在玻璃中的光线与法线的夹角)为α，由折射定律n＝可知该折射率为n＝，A正确。] 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 [典例2]　(2024·广东卷T6)如图所示，红绿两束单色光同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质，折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是(　　) A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点 B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失 C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射 D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大 √ 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 B　[已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率，在MN面，入射角相同，根据折射定律n＝，可知绿光在MN面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点，故A错误；根据全反射发生的条件sin C＝可知红光发生全反射的临界角较大，θ逐渐增大时，折射光线与NP面的交点左移过程中，红光在NP面的入射角先小于其发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确；在MN面，光是从光疏介质到光密介质，无论θ多大，在MN面都不可能发生全反射，故C错误；根据折射定律n＝可知，θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误。故选B。] 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 [典例3]　(2025·广东深圳二模)2025年第九届亚洲冬季运动会在哈尔滨举行，开幕式上的“冰灯启梦”表演蔚为壮观。现设计了一款用某种材料制作的正方体“冰灯”，俯视图如图甲所示，是一个边长为L＝20 cm的正方形，中心O处有一点光源。对该正方形所在平面内的光线进行研究，发现每条边上只有长度d＝15 cm范围内有光线射出。sin 37°＝ 0.6，sin 8°＝，不计二次反射、折射。求： (1)该材料的折射率； (2)如图乙所示，将点光源换成圆形线光源，置于正 方形几何中心，线光源上每一点都可以看作点光源。要让四条边上各处均有光线射出，线光源的最小半径。 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 [解析]　(1)沿OA方向传播的光线在A点恰好发生全反射，如图所示。   根据几何关系可得sin C＝＝0.6 根据临界角与折射率的关系可得n＝＝。 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 (2)光线恰好沿DE方向发生全反射，正方形各边所有地方将均有光射出，如图所示。 由于α＝45°，β＝C＝37° 所以α－β＝8° 在直角三角形ODE中，有sin(α－β)＝ 解得r＝2 cm。 [答案]　(1)　(2)2 cm 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 反思感悟　解决全反射问题的常用方法 处理全反射问题常用的方法是在光密介质中取任意一条光线，作出光路图，根据入射光线、折射光线与法线的夹角找出入射角和折射角，在可能发生全反射的界面令入射角等于临界角，从而找出临界点，再根据发生全反射的临界角与介质的折射率的关系和数学知识求解。 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 【教师备选资源】 1．如图是以O为圆心、AB为直径的透明圆盘截面，一束激光从空气中平行AB由C点射入圆盘，在B点反射后从D点平行AB射出。已知圆盘半径和AC距离相等，则该圆盘对激光的折射率为(　　) A．1.5　 B．2 C．　 D． √ 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 D　[已知圆盘半径和AC距离相等，则△AOC为等边三角形，而∠ACB＝90°，由几何知识得∠ABC＝∠OCB＝30°，而入射角i与∠AOC相等，由几何知识得i＝∠AOC＝60°，由折射定律得n＝＝，故选D。] 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 2．(2025·湖北卷)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。 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 [解析]　光的折射＋全反射 (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＝。 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 (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° 突破点一 突破点二 课后限时练 第15课时　光学　电磁波 突破点二　光的波动性　电磁波　相对论 1．光的衍射和干涉、偏振问题 (1)光的衍射是无条件的，但发生明显的衍射现象是有条件的，即：障碍物(或孔)的尺寸跟波长相差不多，甚至比波长还小。 (2)两列光波发生稳定干涉现象时，光的频率相等，相位差恒定，条纹间距Δx＝λ，当L、d不变时，Δx∝λ，可见光中的红光条纹间距最大，紫光最小。 (3)光的干涉现象和光的衍射现象证明了光具有波动性，光的偏振现象说明光为横波。 突破点二 课后限时练 突破点一 第15课时　光学　电磁波 20 2．单缝衍射和圆盘衍射现象 (1)单缝衍射 ①单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗。 ②白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹，两侧是窄且渐暗的彩色条纹。 (2)圆盘衍射与泊松亮斑 当光照到不透明的小圆板上，在圆板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)。 3．电磁波是横波，其传播不需要介质，不同频率的电磁波具有不同的特性，有不同的用途。 突破点二 课后限时练 突破点一 第15课时　光学　电磁波 [典例4]　(2025·广东广州三模)彩虹是由太阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的。如图为彩虹形成的示意图，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光线。则(　　) A．a光的频率小于b光的频率 B．a、b光在由空气进入水滴后波长变长 C．从同一介质射向空气，a光比b光容易发生全反射 D．通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距比b光的大 √ 突破点二 课后限时练 突破点一 第15课时　光学　电磁波 C　[由光路图可知，a光的偏折程度大于b光，可知水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a光的频率大于b光的频率，故A错误；a、b光在由空气进入水滴后波速变小，频率不变，根据λ＝可知波长变短，故B错误；根据sin C＝可知，a光的临界角小于b光的临界角，即a光比b光容易发生全反射，故C正确；由于a光的频率大于b光的频率，所以a光的波长小于b光的波长，根据Δx＝λ可知，通过同一双缝干涉装置，a光干涉的相邻亮条纹间距比b光的小，故D错误。故选C。] 突破点二 课后限时练 突破点一 第15课时　光学　电磁波 [典例5]　(2024·广东汕头二模)电磁波的发现和使用极大地改变了人类的生活。下列说法中正确的是(　　) A．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场 B．蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度比手机通信的电磁波速度小 C．盒装牛奶内壁有铝箔，不能放入微波炉中加热 D．某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调制 √ 突破点二 课后限时练 突破点一 第15课时　光学　电磁波 C　[根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，A错误；蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度等于手机通信的电磁波速度，B错误；盒装牛奶内壁有铝箔，这属于金属材料，金属能聚集能量产生高频电流，进而出现发热产生电火花的现象，不能放入微波炉中加热，C正确；某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调谐，D错误。故选C。] 突破点二 课后限时练 突破点一 第15课时　光学　电磁波 【教师备选资源】 1．随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则以下说法正确的是(　　) A．甲、乙波的频率都比可见光的频率大 B．真空中甲波的传播速度比乙波慢 C．真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物 D．甲波与乙波有可能发生干涉 √ 突破点二 课后限时练 突破点一 第15课时　光学　电磁波 C　[由题图可知甲、乙波的波长都比可见光的波长大，根据波长、波速和频率的关系式c＝λf 可知，甲、乙波的频率都比可见光的频率小，故A错误； 电磁波在真空中传播速度相同，则真空中甲、乙波速度相同，故B错误；由题图可知甲波长大于乙波长，则甲的波动性更明显，更容易发生衍射，故C正确；两列波发生干涉的条件是：频率相同、振动方向相同、相位差恒定，甲、乙波的频率不同，不能发生干涉现象，故D错误。故选C。] 突破点二 课后限时练 突破点一 第15课时　光学　电磁波 2．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．　B．C．2倍　D．3倍 √ B　[由题图可知，改变双缝间的距离后，两相邻亮条纹之间的距离变为原来的2倍，由公式Δx＝λ可知，双缝之间的距离d变为原来的，B正确。] 突破点二 课后限时练 突破点一 第15课时　光学　电磁波 3．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 √ 突破点二 课后限时练 突破点一 第15课时　光学　电磁波 A　[当温度升高时，由于C的膨胀系数小于G的膨胀系数，所以标准平面石英板被顶起，劈形空气层的厚度变大，B、D错误；经待测柱形样品上表面反射后透过石英板的光线与直接经石英板下表面反射的光线的路程差变大，干涉条纹将提前出现，条纹向左移动，A正确，C错误。] 突破点二 课后限时练 突破点一 第15课时　光学　电磁波 4．(多选)光的干涉现象在技术中有重要应用。一顶角极大的圆锥形玻璃体倒立在表面平整的标准板上，其截面如图甲所示。单色光从上方垂直玻璃的上表面射向玻璃体，沿光的入射方向看到明暗相间的干涉条纹。下列说法正确的是(　　) A．条纹是以顶点为圆心的同心圆，且疏密均匀 B．条纹是以顶点为圆心的同心圆，且中间疏，边缘密 C．产生干涉的两束光是来自玻璃体上表面和侧面的反射光 D．若出现乙图所示条纹，则说明玻璃体侧面上有凸起 √ √ 突破点二 课后限时练 突破点一 第15课时　光学　电磁波 AD　[空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，依据光程差是光的半个波长的偶数倍即为明条纹，是光的半个波长的奇数倍即为暗条纹，因圆锥形玻璃体压在平面标准板上，以顶点为圆心的各点空气薄膜间距相等且随半径的方向均匀变化，因此可以看到条纹是以顶点为圆心的同心圆，且疏密均匀，故A正确，B错误；产生干涉的两束光是来自玻璃体的下表面和平面标准板上表面的反射光，选项C错误；空气薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，若出现乙图所示条纹，说明该处光的路程差与内侧的路程差相等，即该处出现凸起，选项D正确。故选AD。] 突破点二 课后限时练 突破点一 第15课时　光学　电磁波 $