5.2 第二讲 光 电磁波-（教师用书）【金版新学案】2026年高考物理大二轮专题复习与测试

第二讲　光　电磁波 学生用书⬇第84页 考点一　光的折射　全反射 1.解决光的折射和全反射的思路 2.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体对光路的控制特点 项目 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，但会发生侧移 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 (2025·广东广州三模)我国研制的某型号光刻机中光投影简化如图所示，ABOC为某种透明介质的截面图，OCA为半径为R的四分之一圆，三角形ABO为等腰直角三角形，BO与水平面MBN垂直并接触于B点。一束单色光射向圆心O，与OA的夹角为α，当α＝30°时，光线从O点射出，在水平面BM上B点左侧处形成亮斑D(图中未画出)。已知光在真空中的传播速度为c。(计算结果可以保留根号) (1)求介质对这种光的折射率n及光在该介质中的传播速度v； (2)当α＝45°时，求光线在MBN面形成的亮斑F与D间的距离x。 审题指导： 题眼 点拨 (1)α＝30°时，光线从O点射出→画出光路图，计算折射率和传播速度 (2)α＝45°时，判断是否发生全反射→画出光路图，计算F点的位置 答案：(1)　　 (2)R 解析：(1)当α＝30°时，光路图如图所示，出射光线与OB夹角为θ，由几何关系得OB＝R，tan θ＝ 解得θ＝30° 由折射定律得n＝ 解得n＝ 传播速度v＝＝。 (2)设临界角为θC，光路图如图中虚线所示，有 sin θC＝＝ 当α＝45°时，α＞θC 故在BC面发生全反射，并垂直AB出射打在F点 由几何关系得x＝OBtan 45°＋DB＝R。 (2025·山西临汾二模)光屏P竖直放置，直线OO1与光屏垂直，用激光笔沿与OO1方向成45°角的AB方向照射光屏，光屏上C处有激光亮点。此时在光屏前竖直放置厚度为d的平板玻璃，激光亮点从光屏上的C点移动到D点(未画出)，CD间距为。已知光在真空中传播的速度为c。 学生用书⬇第85页 (1)求该玻璃的折射率； (2)由于放入平板玻璃，光到达光屏的时间改变了多少？ 审题指导： 题眼 点拨 (1)放入平板玻璃后→出射光线与入射光线平行，只是发生侧移 (2)画出两种情况的光路图→利用几何知识计算光传播的距离和时间 答案：(1)　(2) 解析：(1)光通过平板玻璃折射后出射光线与入射光线平行，过D点作DM∥CN，完成光路图如图所示 由几何关系可得NE＝BE＝d，ME＝NE－MN＝NE－CD＝，BM＝＝d 所以sin ∠MBE＝＝ 根据折射定律可得n＝＝。 (2)没有平板玻璃时，从左界面到右界面所需时间为t1＝＝ 放上平板玻璃时，从左界面到右界面所需时间为t2＝，v＝＝c 解得t2＝ 所以Δt＝t2－t1＝。 预测.(2025·陕西西安模拟)如图，某透明介质的横截面由圆和直角梯形构成，半径OB＝R，OD＝2R，∠D＝60°，P点在CD上且PD＝R。一束激光从P点沿垂直CD方向射入透明介质，出射光线相对入射光线的偏转角为30°。已知光在真空中的速度大小为c。求： (1)透明介质对激光的折射率； (2)激光第一次射出介质前在介质中传播的时间。 答案：(1)　(2) 解析：(1)假设光线从OD 面射出，结合题意可知出射光线应沿水平方向，说明激光在OD面发生全发射，不从OD面射出，假设不成立。作出激光的光路图如图所示 分析可知，激光从AB面射出，结合题意可知出射光线应沿水平方向，ED＝，OE＝OD－ED 可得OE＝R 则△FOE为等腰三角形，由几何关系可知 ∠2＝∠1＝30° 根据折射定律有n＝ 出射角θ＝60°，可得n＝。 (2)由几何知识知 PE＝PDtan ∠D＝R，EF＝2Rcos ∠1＝R 激光第一次射出介质前，在介质中传播的时间t＝ 又v＝，可得t＝。 考点二　光的波动性　电磁波 1.光的波动性 2.理解光的衍射和干涉问题的几个要点 (1)光发生明显的衍射现象是有条件的。 (2)两列光波发生稳定干涉的条件：光的频率相等，相位差恒定。 (3)双缝干涉条纹间的距离公式：Δx＝λ。 (4)双缝干涉产生明、暗条纹的条件 对于两个振动情况相同的光源，在空间某点： ①产生明条纹的条件为Δx＝nλ (n＝0，1，2，…)； 学生用书⬇第86页 ②产生暗条纹的条件为Δx＝nλ＋ (n＝0，1，2，…)。 注意：对于两个振动情况相反的光源，上述条件正好相反。 (多选)(2025·陕晋青宁高考)在双缝干涉实验中，某实验小组用波长为440 nm的蓝色激光和波长为660 nm的红色激光组成的复合光垂直照射双缝，双缝间距为0.5 mm，双缝到屏的距离为500 mm，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1.32 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠 D.距中央亮条纹中心1.98 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠 答案：BC 解析：蓝光与红光频率不相等，不能发生稳定干涉形成条纹，故A错误。根据相邻干涉条纹间距公式Δx＝λ，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。蓝光的相邻干涉条纹间距为Δx1＝4.4×10－4 m，红光的相邻干涉条纹间距为Δx2＝6.6×10－4 m，要使蓝光和红光亮条纹中心重叠，可知Δx1·m＝Δx2·n(m＝0，1，2，…；n＝0，1，2，…)，可知当Δx1·m＝Δx2·n＝1.32 mm时，满足条件；当Δx1·m＝Δx2·n＝1.98 mm时，不满足条件，故C正确，D错误。故选BC。 (多选)图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为被检查其平面的物体，C为入射光，图乙和图丙分别为两次观察到的干涉条纹，下列说法正确的是(　　) A.当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹 B.当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是亮条纹 C.若所观察的条纹是图乙，被检查表面上有洞状凹陷 D.若所观察的条纹是图丙，被检查表面上有沟状凹陷 答案：BD 解析：空气层厚度相同的地方，两列光波的路程差相同，当A、B之间某处距离为入射光半波长的奇数倍时，对应条纹是亮条纹，故A错误，B正确；空气层干涉是等厚干涉，即同一条纹处空气膜的厚度相同，从题图乙中弯曲的条纹可知，弯曲处对应的表面是凸起的，故C错误；由题图丙可知，被检查平面的某一条纹位置偏左，说明被检查平面该条纹处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，所以该条纹处对应的表面是凹陷的，该条纹与其他的条纹平行，可知被检查平面上有沟状凹陷，故D正确。故选BD。 母题变式1.附有肥皂膜的铁丝圈竖直放置于单色线性光源一侧，肥皂膜的纵截面形状如图所示，则从光源一侧顺着入射光线看到的图样可能是(　　) 答案：D 解析：薄膜干涉是光照射到薄膜上时，薄膜前后表面反射的两列光相叠加，发生干涉现象，同一条亮条纹或暗条纹对应的薄膜厚度相等，所以条纹是水平的，A、B错误；从上往下，肥皂膜厚度随高度的变化率越来越大，条纹间距越来越窄，C错误，D正确。故选D。 母题变式2.为了研究光的干涉现象，某同学将弓形的玻璃柱体平放在固定的标准平板玻璃上，玻璃柱体上表面水平，如图甲所示。用波长为λ的红光垂直照射玻璃柱体上表面，从上向下看，在图乙的P点观察到亮条纹。下列说法正确的是(　　) A.从上向下看到外疏内密的明暗相间的环状条纹 B.若将玻璃柱体向上移动距离Δd＝λ，P点再次出现亮条纹 C.若更换形状相同，折射率更小的玻璃柱体，则P点亮条纹可能消失 D.若用紫色光垂直照射玻璃柱体上表面，条纹间距变宽 答案：B 解析：由于空气膜等厚处是条形的，因此形成的干涉条纹是条形的，由于空气膜的厚度越向外增加得越快，因此条纹间距越来越小，条纹越来越密，故A错误；在题图乙的P点观察到亮条纹，则路程差为Δx＝2d＝Nλ，若将玻璃柱体向上移动距离Δd＝λ，则路程差为Δx'＝2×＝2d＋λ＝λ，所以P点再次出现亮条纹，故B正确；P点是否出现亮条纹与折射率无关，故C错误；若用紫色光垂直照射玻璃柱体上表面，由于紫色光波长小于红色光波长，条纹间距变窄，故D错误。故选B。 (多选)下列说法正确的是(　　) A.根据爱因斯坦的相对论可判断物体的质量与运动快慢无关 B.在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫作调制 C.偏振光的振动方向与偏振片的透振方向的夹角从0°增大到90°的过程中，透过的光的强度越来越弱 D.赫兹在实验中发现，当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中产生火花，由此证实了电磁波的存在 答案：CD 解析：根据爱因斯坦的相对论可判断物体的质量与运动快慢有关，A错误；在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫作解调，B错误；偏振光的振动方向与偏振片的透振方向的夹角从0°增大到90°的过程中，透过的光的强度越来越弱，C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，赫兹在实验中发现，当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中产生火花，由此证实了电磁波的存在，D正确。故选CD。 学生用书⬇第87页 考点三　光的折射、全反射与波动性的综合 1.各种色光的比较 颜色 红橙黄绿青蓝紫 频率f 低→高 同一介质中的折射率 小→大 同一介质中的速度 大→小 同一介质中的波长 大→小 同一介质中临界角 大→小 通过同一棱镜的偏折角 小→大 2.对光的色散的理解 (1)在同一介质中，不同频率的光的折射率不同，频率越高，折射率越大。 (2)由n＝、n＝(λ0为光在真空中的波长)可知，光的频率越高，在介质中的波长越短，波速越小，但光的频率不变。 (多选)(2025·福建宁德三模)如图，在研究Low-e玻璃(低辐射玻璃)光学性能实验中，一束复色光以45°角入射玻璃表面，经Low-e玻璃折射后射出两条平行光a、b，下列说法中正确的是(　　) A.a光的折射率大于b光 B.a光在玻璃中的传播速度大于b光 C.a、b两束单色光通过同一单缝，a光的衍射现象更明显 D.a、b两束单色光通过同一装置发生双缝干涉时，b光产生的干涉条纹间距较大 答案：AD 解析：根据折射定律，入射角相同时，a光的折射角较小，可知a光的折射率大于b光，A正确；根据v＝可知，a光在玻璃中的传播速度小于b光，B错误；b光折射率较小，则频率较小，波长较长，则a、b两束单色光通过同一单缝，b光的衍射现象更明显，C错误；根据Δx＝λ，因b光的波长较长，可知a、b两束单色光通过同一装置发生双缝干涉时，b光产生的干涉条纹间距较大，D正确。故选AD。 预测.如图，半圆是一宝石的横截面，MN是其直径，P是圆弧上的一点。在横截面所在的平面，一束光自P点射入宝石，折射为a、b两束单色光。 下列说法正确的是(　　) A.宝石对a光的折射率比对b光的折射率大 B.在宝石中a光的传播速度比b光的传播速度大 C.若仅增大光在P点的入射角，a光先在MN上发生全反射 D.用同一双缝干涉装置做实验，a光的干涉条纹间距比b光的干涉条纹间距小 答案：B 解析：由题图可知，光线b的偏折程度大于光线a的偏折程度，可知宝石对a光的折射率比对b光的折射率小，故A错误；根据v＝，由于宝石对a光的折射率比对b光的折射率小，则在宝石中a光的传播速度比b光的传播速度大，故B正确；若仅增大光在P点的入射角，因光线a射到MN时的入射角总小于在P点的折射角，光线a射到MN上的入射角不可能达到临界角，则a光不可能在MN上发生全反射，故C错误；a光的折射率较小，则频率较小，波长较长，根据Δx＝λ，可知用同一双缝干涉装置做实验，a光的干涉条纹间距比b光的干涉条纹间距大，故D错误。故选B。 1.生活情境类 (2025·北京高考)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 学生用书⬇第88页 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 答案：B 解析：雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射形成的，属于光的色散现象，故A不符合题意；通过一条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；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；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。 2.科技情境类 (多选)(2025·四川高考)某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平行(θ＜45°)的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。则(　　) A.可以选用折射率为1.4的光学玻璃 B.若选用折射率为1.6的光学玻璃，θ可以设定为30° C.若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为70° D.若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动 答案：CD 解析：因为1.4＜，故当选用折射率为1.4的光学玻璃时，根据sin C＝，可知sin C＞，即C＞45°，根据几何知识可知光线第一次发生全反射时的入射角θ＜45°＜C，故选用折射率为1.4的光学玻璃时不会发生全反射，故A错误；当θ＝30°时，此时入射角为30°，选用折射率为1.6的光学玻璃时，此时的临界角为sin C＝＝0.625＞0.5＝sin 30°，故C＞30°，故此时不会发生全反射，故B错误；若选用折射率为2的光学玻璃，此时临界角为sin C＝，即C＝30°，此时光线第一次要发生全反射，入射角一定大于30°，即第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角一定大于60°，根据几何关系可知第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角等于第二次全反射入射角，故可能为70°，故C正确；若入射光线向左移动，可知第一次全反射时的反射光线向左移动，第二次全反射时的反射光线向左移动，同理，第三次全反射时的反射光线向左移动，即出射光线向左移动，故D正确。故选CD。 3.实验探究类 (多选)(2024·湖南高考)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OA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θ，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是(　　) A.沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 B.沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小 C.若θ＝0°，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 D.若θ＝0°，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动 答案：BC 解析：若θ＝0°，根据题意画出光路图，如图甲所示，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＝2a，S到光屏的距离为l，代入双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，可得Δx＝，则沿OA向右或沿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；再次画出光路图如图乙，沿OA向右略微平移平面镜，即图乙中从①位置→②位置，由图乙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，即图乙中从②位置→①位置，由图乙可看出干涉条纹向上移动，故A错误，B正确。故选BC。 4.科技情境类 (2025·云南高考)用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5，盖玻片厚度d＝2.0 mm，盖玻片与物镜的间距h＝0.20 mm，不考虑光在盖玻片中的多次反射，取真空中光速c＝3.0×108 m/s，π＝3.14。 (1)求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积(结果保留2位有效数字)； (2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为t1、t2，求t2－t1(结果保留2位有效数字)。 答案：(1)1.0×10－5 m2　(2)3.3×10－13 s 解析：(1)全反射的临界角满足sin C＝＝ 设未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光圆的半径为r，由几何关系可知sin C＝ 代入数据解得r＝ mm 所以未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积为S＝πr2≈1.0×10－5 m2。 (2)当光从O点垂直于盖玻片的上表面入射时，传播到物镜的时间最短，则滴油前，光从O点传播到物镜的最短时间为t1＝＋＝＋＝ 滴油后，光从O点传播到物镜的最短时间为 t2＝＋＝＋＝ 故t2－t1＝＝ s ≈3.3×10－13 s。 学科网（北京）股份有限公司 $