第29讲 光学（复习讲义）（天津专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理高考复习讲义聚焦光学核心考点，涵盖光的折射与全反射、干涉衍射偏振及电磁波谱与相对论，按命题透视、思维建模、考点精讲、真题溯源逻辑架构知识体系，通过考点梳理、方法指导、真题训练环节，帮助学生系统构建光学知识框架，突破解题难点。 资料以生活科技情境和经典模型为载体，如“猫眼”全反射计算、双缝干涉条纹分析等例题设计，培养学生科学思维与物理观念，设置基础变式与综合真题分层训练，配合即时反馈机制，保障复习效率，助力学生提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第29讲 光学 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 光的折射与全反射 知识点1 光的折射定律 知识点2 全反射重 考点二 光的干涉、衍射和偏振 知识点1 光的干涉 知识点2 光的衍射与偏振 考点三 光的电磁波谱与相对论初步 知识点1 电磁波谱 知识点2 相对论初步 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 光的折射与全反射 河南T3 河北T13 海南T4 光的干涉、衍射和偏振 —— 山东T3 浙江1月T14 光的电磁波谱与相对论初步 —— —— 浙江6月T14 考情分析 题型与考向：天津高考对本章内容的考查以选择题为主，实验题偶有涉及（如测定玻璃的折射率、双缝干涉测波长）。题目难度中等偏下，侧重考查基本概念的理解和简单公式的应用。 考情分析 情境与立意： 1.生活科技情境：如光纤通信、3D电影、增透膜、肥皂泡的彩色条纹等，考查物理知识在实际中的应用。 2.经典光学模型：如半圆形玻璃砖、三棱镜、双缝干涉装置等，考查光路作图、折射率计算、条纹间距分析。 复习目标 1.理解折射率的定义，掌握折射定律，能进行简单的计算和光路判断。 2.掌握全反射的条件，能判断是否发生全反射并计算临界角。 3.理解光的干涉、衍射、偏振现象及其产生条件，能区分不同现象。 4.熟记电磁波谱的顺序，了解各波段的特点和应用。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 光的折射与全反射 知识点1 光的折射定律 知●识●解●构 1.折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。 2.折射定律：折射光线、入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。 3.折射率： n=sini/sinr (光从真空/空气射入介质)， n=c/v。折射率由介质本身性质决定，与入射角无关。 例题1、如图所示的平面内，光束经圆心射入半圆形玻璃砖，出射光为、两束单色光。下列说法正确的是（     ） A．光束的频率小于光束的频率 B．玻璃砖对光束的折射率大于对光束的折射率 C．在真空中光束的波长大于光束的波长 D．在玻璃砖中光束的传播速度大于光束的传播速度 变式1、为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个孔。假定坦克壁厚，孔的左右两边距离，孔内安装一块折射率为的玻璃，厚度与坦克的壁厚相同。求： (1)若真空中的光速为，光在玻璃中的传播速度； (2)坦克内的人通过这块玻璃看到的外界角度的范围。 变式2、（多选）如图所示，一束复色光斜射到平行玻璃砖的左表面（入射角大于），玻璃砖的右表面为镀银反射面，从玻璃砖的左表面射出三束平行光线、、，则下列说法正确的是（　　） A．复色光中有三种单色光 B．玻璃砖对单色光的折射率小于对单色光的折射率 C．单色光、在玻璃砖中的传播时间可能相等 D．若增大入射光的入射角，、、三束光仍然平行 知识点2 全反射 重 1.条件：① 光从光密介质射入光疏介质；② 入射角大于或等于临界角 。 2.临界角公式： (光从介质射入真空/空气)。 例题2、如图，一束光由空气射向横截面为半圆的玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下列光路图可能正确的是（     ） A． B． C． D． 变式1、一束由红光和紫光组成的复色光从M点射入玻璃球中，部分光路如图所示。下列说法正确的是（     ） A．a光为红光，b光为紫光 B．a光在A点发生折射、反射，b光在B点可能发生全反射 C．该玻璃对a光的折射率比对b光的大 D．a光在MA间传播的时间等于b光在MB间传播的时间 变式2、安全防盗门上的观察孔俗称“猫眼”。“猫眼”是由同种透明材料的球缺和圆柱体组合在一起的复合形状，其截面图如图所示， 是半径为 的一段圆弧，圆弧的圆心为 为中心轴线， 。将一平行于 的单色光线从右侧垂直平直表面 射入该材料，经过 点后出射与 延长线交于 点，测得 。已知光在真空中传播的速度大小为 。 (1)求“猫眼”对该单色光的折射率 ； (2)若将该单色光线从圆弧上的 点射入 “猫眼”， 在 “猫眼” 内仅发生一次反射后从 点射出，且该反射恰为全反射，求该单色光从到的传播时间 。 考点二 光的干涉、衍射和偏振 知识点1 光的干涉 知●识●解●构 1.双缝干涉： (1)明条纹条件：路程差() (2)暗条纹条件：路程差() (3)条纹间距公式：(为双缝到屏距离，为双缝间距) 2.薄膜干涉：光在薄膜前后两个表面反射形成的两列光波叠加。 例题3、如图所示，一根粗细均匀的细金属丝置于两挡板之间的水平狭缝中央。其中心轴与狭缝平行，直径小于狭缝宽度。一束平行单色光垂直挡板入射，在屏幕上形成了稳定的双缝干涉图样，相邻两条亮条纹中心间距为。若金属丝经加热均匀膨胀，则（     ） A．变小 B．变大 C．双缝间的距离减小 D．双缝间的距离不变 变式1、工厂技术人员用下图所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。用单色光从标准样板上方入射后，从上往下看到部分明暗相间的条纹。下列判断正确的是（     ） A．条纹是由标准样板的上下两表面反射形成的两列光发生干涉的结果 B．若需要增大条纹间距，则应更换波长更短的单色光 C．若将图中的薄片稍微右移，条纹间距变宽 D．图中条纹弯曲处对应着被检查平面凸起 变式2、用波长为的单色平行光，以入射角斜入射到双缝间距为的双缝上，双缝到屏的垂直距离为（）。下列说法正确的是（     ） A．随着慢慢增大，条纹保持不动 B．随着慢慢增大，条纹向下移动 C．中央点上方距离处一定是亮纹 D．相邻亮纹间距会随入射角增大而变化 知识点2 光的衍射与偏振 知●识●解●构 1.衍射：光绕过障碍物偏离直线传播的现象。明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸与波长差不多或比波长更小。 2.偏振：横波特有的现象。自然光通过偏振片后成为偏振光。光的偏振证明光是横波。 例题4、下图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样（黑色部分表示亮纹），则从左往右排列依次是（     ） A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄 C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫 变式1、下列说法正确的是（     ） A．一束单色光由空气射入玻璃，光的传播速度会变慢，波长会变长 B．激光信号在光导纤维中传输时利用了光的衍射 C．日落时分，在照相机镜头前装上偏振滤光片拍摄水面下的景物，可以使影像更清晰 D．单色光照射不透明的小圆板，在板后方的屏上出现亮斑，这是光的色散现象 变式2、为半圆柱体玻璃砖的横截面，直径，一束由光和光组成的复色光，沿方向从上表面射入玻璃砖，入射角为。光和光折射后分别射到、点，如图所示，光在点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（    ） A．对玻璃的折射率光小于光 B．光由到所需时间为 C．通过同一单缝装置光的衍射现象更加明显 D．通过同一双缝干涉装置光的相邻亮条纹间距大于光 考点三 光的电磁波谱与相对论初步 知识点1 电磁波谱 知●识●解●构 1.顺序（按频率由低到高/波长由长到短）：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。 2.特性： (1)红外线：热效应显著（遥控、夜视）。 (2)紫外线：化学效应、荧光效应（杀菌、验钞）。 (3)X射线：穿透能力强（透视）。 例题5、下列说法正确的是（     ） A．第一宇宙速度是使人造卫星绕地球运动所需的最大发射速度 B．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验” C．狭义相对论认为，光在一切参考系中的速度都是不相同的 D．一根竹竿沿着竹竿方向高速运动，如果与竿相对静止的人测得竿长是，沿着竿的方向，以相对竿运动的人测得竹竿的长度小于 变式1、（多选）低轨卫星为宇宙线的研究提供了重要的平台。宇宙线中的μ子平均寿命很短，科学家发现μ子以0.99c甚至更高的速度飞行。如果不考虑相对论效应，即使以光速运动也不可能穿越大气层，但实际上地面实验室能观察到μ子。在考虑狭义相对论效应时，下列解释合理的是（     ） A．在μ子看来，大气层厚度减小了 B．在μ子看来，大气层厚度增大了 C．在地面观察者看来μ子的寿命变长了 D．在地面观察者看来μ子的寿命变短了 变式2、若在速度为8km/s的飞船上有一只完好的手表走过了1min，则与地面上的人认为它走过这1min“实际”上花的时间最接近的是（     ） A．略小于1min B．略大于1min C．等于1min D．1年 知识点2 相对论初步 1. 两个基本假设 (1) 相对性原理：在所有惯性参考系中，一切物理定律的形式都是相同的。 (2) 光速不变原理：真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的，与光源或观察者的运动状态无关。 2. 主要结论 (1) 时间延缓（钟慢效应）：运动的时钟走得慢。 (2) 长度收缩（尺缩效应）：运动的物体在运动方向上长度会缩短。 例题6、根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　） A．振荡的电场周围一定产生同频率变化的磁场 B．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 C．在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场 D．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场 变式1、如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，国际计量大会将铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400nm~700nm，光速为，则（　　） A．秒在国际单位制中是个导出单位 B．该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内 C．该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低 D．该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小 变式2、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下图所示。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．甲波的波长比可见光的小 B．乙波的波长比可见光的大 C．甲波的波长比乙波的小 D．乙波比甲波更容易发生衍射现象 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2025·天津·高考真题）在进行双缝干涉实验时，用光传感器测量干涉区域不同位置的光照强度，可以方便地展示干涉条纹分布。a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置后，其光照强度与位置的关系如图所示，图中光照强度极大值位置对应亮条纹中心，极小值位置对应暗条纹中心，上下两图中相同横坐标代表相同位置，则（　　） A．a、b的光子动量大小相同 B．a的光子能量小于b的光子能量 C．在真空中，a的波长大于b的波长 D．通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄 2．（2024·天津·高考真题）下列关于光的说法正确的是（    ） A．光电效应揭示了光具有波动性 B．光从真空进入介质，波长不变 C．光纤通信利用了光的全反射现象 D．油膜呈现彩色条纹是光的偏振现象 3．（2023·天津·高考真题）能说明光是横波的是（　　）    A．全反射 B．干涉 C．偏振 D．衍射 4．（2022·天津·高考真题）（多选）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（　　） A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大 B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显 C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高 D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第29讲 光学 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 光的折射与全反射 知识点1 光的折射定律 知识点2 全反射重 考点二 光的干涉、衍射和偏振 知识点1 光的干涉 知识点2 光的衍射与偏振 考点三 光的电磁波谱与相对论初步 知识点1 电磁波谱 知识点2 相对论初步 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 光的折射与全反射 河南T3 河北T13 海南T4 光的干涉、衍射和偏振 —— 山东T3 浙江1月T14 光的电磁波谱与相对论初步 —— —— 浙江6月T14 考情分析 题型与考向：天津高考对本章内容的考查以选择题为主，实验题偶有涉及（如测定玻璃的折射率、双缝干涉测波长）。题目难度中等偏下，侧重考查基本概念的理解和简单公式的应用。 考情分析 情境与立意： 1.生活科技情境：如光纤通信、3D电影、增透膜、肥皂泡的彩色条纹等，考查物理知识在实际中的应用。 2.经典光学模型：如半圆形玻璃砖、三棱镜、双缝干涉装置等，考查光路作图、折射率计算、条纹间距分析。 复习目标 1.理解折射率的定义，掌握折射定律，能进行简单的计算和光路判断。 2.掌握全反射的条件，能判断是否发生全反射并计算临界角。 3.理解光的干涉、衍射、偏振现象及其产生条件，能区分不同现象。 4.熟记电磁波谱的顺序，了解各波段的特点和应用。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 光的折射与全反射 知识点1 光的折射定律 知●识●解●构 1.折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。 2.折射定律：折射光线、入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。 3.折射率： n=sini/sinr (光从真空/空气射入介质)， n=c/v。折射率由介质本身性质决定，与入射角无关。 例题1、如图所示的平面内，光束经圆心射入半圆形玻璃砖，出射光为、两束单色光。下列说法正确的是（     ） A．光束的频率小于光束的频率 B．玻璃砖对光束的折射率大于对光束的折射率 C．在真空中光束的波长大于光束的波长 D．在玻璃砖中光束的传播速度大于光束的传播速度 【答案】B 【详解】B．由图可知光束的折射角小于光束的折射角，入射角相同，根据折射定律可知玻璃砖对光束的折射率大于对光束的折射率，故B正确； ACD．因为，光的频率与折射率正相关，则光束的频率大于光束的频率，根据可知在真空中光束的波长小于光束的波长，根据可知在玻璃砖中光束的传播速度小于光束的传播速度，故ACD错误。 故选B。 变式1、为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个孔。假定坦克壁厚，孔的左右两边距离，孔内安装一块折射率为的玻璃，厚度与坦克的壁厚相同。求： (1)若真空中的光速为，光在玻璃中的传播速度； (2)坦克内的人通过这块玻璃看到的外界角度的范围。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据 代入折射率，真空中的光速 解得光在玻璃中的传播速度 （2）设坦克内的人通过这块玻璃能看到外界的最大角度范围为，当空气中入射光线从玻璃的边缘入射时，对应单侧最大入射角，作出光路图如下 此时玻璃内光线与法线的夹角满足 由三角函数关系可知 故根据折射定律可知，空气中入射光线与法线的夹角满足 代入数据解得 即 故人眼能观察到的范围是左、右法线两侧各，总观察角度为 变式2、（多选）如图所示，一束复色光斜射到平行玻璃砖的左表面（入射角大于），玻璃砖的右表面为镀银反射面，从玻璃砖的左表面射出三束平行光线、、，则下列说法正确的是（　　） A．复色光中有三种单色光 B．玻璃砖对单色光的折射率小于对单色光的折射率 C．单色光、在玻璃砖中的传播时间可能相等 D．若增大入射光的入射角，、、三束光仍然平行 【答案】CD 【详解】A．是反射光，是复色光，因此只有两种单色光和，故A错误； B．由题图可知玻璃砖对单色光的折射程度大于对单色光的折射程度，所以玻璃砖对单色光的折射率大于对单色光的折射率，故B错误； C．设光入射角为，折射角为，玻璃砖厚度为，根据折射定律可得 光在玻璃砖中的传播速度为 光在玻璃砖中的传播距离为 光在玻璃砖中的传播时间为 联立可得 若两种光的传播时间相等，则有 此时，即 由此可见，当单色光、的折射角之和为时传播时间相等，故C正确； D．若增大入射光的入射角，根据对称性和光路可逆可知，、、三束光仍然平行，故D正确。 故选CD。 知识点2 全反射 重 1.条件：① 光从光密介质射入光疏介质；② 入射角大于或等于临界角 。 2.临界角公式： (光从介质射入真空/空气)。 例题2、如图，一束光由空气射向横截面为半圆的玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下列光路图可能正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．从玻璃射向空气，从光密介质进入光疏介质，若满足入射角大于临界角的情况，则会发生全反射，故A正确。 BD．光从空气进入玻璃在分界面上会发生折射，由于从光疏介质进入光密介质，不会发生全反射，且折射角小于入射角，故BD错误； C．光从玻璃进入空气折射角应大于入射角，故C错误； 故选A。 变式1、一束由红光和紫光组成的复色光从M点射入玻璃球中，部分光路如图所示。下列说法正确的是（     ） A．a光为红光，b光为紫光 B．a光在A点发生折射、反射，b光在B点可能发生全反射 C．该玻璃对a光的折射率比对b光的大 D．a光在MA间传播的时间等于b光在MB间传播的时间 【答案】A 【详解】AC．由题可知，a光的偏转程度小于b光的偏折程度，因此a光的折射率小于b光的折射率，因此a光为红光，b光为紫光，故A正确，C错误； B．光在玻璃球内传播时，根据光路的可逆性可知，从M点入射光的折射角等于光在A点（或B点）的入射角，因此光在A（或B点）的入射角均小于临界角，不可能发生全反射，故B错误； D．设玻璃球半径为R，光在玻璃中的传播路程为 传播的速度为 传播时间 结合光的折射定律 可得 因为入射角相同，且 在(，)范围内余切函数单调递减，所以 因此，故D错误。 故选A。 变式2、安全防盗门上的观察孔俗称“猫眼”。“猫眼”是由同种透明材料的球缺和圆柱体组合在一起的复合形状，其截面图如图所示， 是半径为 的一段圆弧，圆弧的圆心为 为中心轴线， 。将一平行于 的单色光线从右侧垂直平直表面 射入该材料，经过 点后出射与 延长线交于 点，测得 。已知光在真空中传播的速度大小为 。 (1)求“猫眼”对该单色光的折射率 ； (2)若将该单色光线从圆弧上的 点射入 “猫眼”， 在 “猫眼” 内仅发生一次反射后从 点射出，且该反射恰为全反射，求该单色光从到的传播时间 。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）如图所示 ，，，根据余弦定理可得 可得折射角为，根据折射定律得“猫眼”对该单色光的折射率 （2）反射恰为全反射，如图所示，有 在中，根据正弦定理有 该单色光从到的传播时间为， 联立可得 考点二 光的干涉、衍射和偏振 知识点1 光的干涉 知●识●解●构 1.双缝干涉： (1)明条纹条件：路程差() (2)暗条纹条件：路程差() (3)条纹间距公式：(为双缝到屏距离，为双缝间距) 2.薄膜干涉：光在薄膜前后两个表面反射形成的两列光波叠加。 例题3、如图所示，一根粗细均匀的细金属丝置于两挡板之间的水平狭缝中央。其中心轴与狭缝平行，直径小于狭缝宽度。一束平行单色光垂直挡板入射，在屏幕上形成了稳定的双缝干涉图样，相邻两条亮条纹中心间距为。若金属丝经加热均匀膨胀，则（     ） A．变小 B．变大 C．双缝间的距离减小 D．双缝间的距离不变 【答案】A 【详解】CD．金属丝加热均匀膨胀，其直径D变大。该装置利用金属丝两侧的空隙形成双缝干涉，设两挡板间狭缝总宽度为W（不变），则双缝间距（即两透光狭缝中心间的距离）为 当D变大时，双缝间距d变大，故CD错误； AB．根据双缝干涉条纹间距公式（其中L为缝到屏的距离，λ为光波长），当d变大时，变小，故A正确，B错误。 故选A。 变式1、工厂技术人员用下图所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。用单色光从标准样板上方入射后，从上往下看到部分明暗相间的条纹。下列判断正确的是（     ） A．条纹是由标准样板的上下两表面反射形成的两列光发生干涉的结果 B．若需要增大条纹间距，则应更换波长更短的单色光 C．若将图中的薄片稍微右移，条纹间距变宽 D．图中条纹弯曲处对应着被检查平面凸起 【答案】D 【详解】A．空气薄膜干涉的条纹，是空气薄膜的两个表面（标准样板的下表面、被检查平面的上表面）反射的两列光干涉形成的，并非标准样板上下表面的反射光干涉，故A错误； B．劈尖干涉条纹间距满足公式（是入射光波长，是劈尖夹角），条纹间距与波长成正比；要增大条纹间距，需要更换波长更长的单色光，故B错误； C．薄片向右移动后，空气劈尖的夹角增大，根据公式，增大则条纹间距减小，条纹间距变窄，故C错误； D．劈尖干涉中，同一条干涉条纹对应相同厚度的空气薄膜。图中条纹向劈尖厚度更大的左端弯曲，说明弯曲处的空气薄膜厚度，和同条纹下平整位置的空气厚度一致，因此该处被检查平面是凸起的，故D正确。 故选D。 变式2、用波长为的单色平行光，以入射角斜入射到双缝间距为的双缝上，双缝到屏的垂直距离为（）。下列说法正确的是（     ） A．随着慢慢增大，条纹保持不动 B．随着慢慢增大，条纹向下移动 C．中央点上方距离处一定是亮纹 D．相邻亮纹间距会随入射角增大而变化 【答案】B 【详解】如图所示 斜入射时，入射光到达双缝时已存在光程差，时出射光到屏上位置处的额外光程差可近似为 总光程差为 亮纹满足（为整数） 可得级亮纹位置 A．由亮纹位置公式，变化时所有亮纹位置均改变，条纹会发生平移，故A错误； B．中央亮纹对应，位置，增大时的绝对值增大，负号表示位置在初始中央点下方，即条纹整体向下移动，故B正确； C．处总光程差，由于不确定，不一定为的整数倍，不满足亮纹的必然条件，故C错误； D．相邻亮纹间距，与入射角无关，故D错误。 故选B。 知识点2 光的衍射与偏振 知●识●解●构 1.衍射：光绕过障碍物偏离直线传播的现象。明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸与波长差不多或比波长更小。 2.偏振：横波特有的现象。自然光通过偏振片后成为偏振光。光的偏振证明光是横波。 例题4、下图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样（黑色部分表示亮纹），则从左往右排列依次是（     ） A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄 C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫 【答案】B 【详解】干涉条纹的特征是条纹宽度相等，衍射条纹的特征是中央最宽、两侧渐窄，所以a、c为干涉条纹；b、d为衍射条纹；根据双缝干涉条纹间距公式 因红光波长大于蓝光波长，易知若通过相同的干涉仪器则红光干涉条纹宽度大于蓝光干涉条纹宽度；又根据黄光波长大于紫光波长，易知若通过相同的衍射装置则黄光衍射图样的中央亮条纹宽度大于紫光衍射图样的中央亮条纹宽度，所以从左往右排列依次是红紫蓝黄。 故选B。 变式1、下列说法正确的是（     ） A．一束单色光由空气射入玻璃，光的传播速度会变慢，波长会变长 B．激光信号在光导纤维中传输时利用了光的衍射 C．日落时分，在照相机镜头前装上偏振滤光片拍摄水面下的景物，可以使影像更清晰 D．单色光照射不透明的小圆板，在板后方的屏上出现亮斑，这是光的色散现象 【答案】C 【详解】A．单色光由空气射入玻璃时，频率保持不变，波速满足（为玻璃的折射率），因此传播速度变慢；再由波长公式可知，波长会变短，故A错误； B．激光信号在光导纤维中传输利用的是光的全反射原理，而非光的衍射，故B错误； C．水面的反射光为偏振光，在照相机镜头前加装偏振滤光片，可过滤掉水面的反射偏振光，减少反射光的干扰，使水面下景物的影像更清晰，故C正确； D．单色光照射不透明小圆板，板后方屏上出现的亮斑为泊松亮斑，属于光的衍射现象，色散是复色光分解为单色光的现象，故D错误。 故选C。 变式2、为半圆柱体玻璃砖的横截面，直径，一束由光和光组成的复色光，沿方向从上表面射入玻璃砖，入射角为。光和光折射后分别射到、点，如图所示，光在点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（    ） A．对玻璃的折射率光小于光 B．光由到所需时间为 C．通过同一单缝装置光的衍射现象更加明显 D．通过同一双缝干涉装置光的相邻亮条纹间距大于光 【答案】B 【详解】A．a光的偏转角度比b光大，所以对玻璃的折射率a光大于b光，故A错误； B．如图所示 在O点根据折射定律得 在B点发生全反射 根据几何知识 解得 a光由O到B所需时间为 解得 故B正确； C．a光的折射率大于b光，则a光频率大于b光频率，由 a光波长小于b光波长。通过同一单缝装置b光的衍射现象更加明显，故C错误； D．由双缝干涉条纹间距 a光波长小于b光波长，通过同一双缝干涉装置光的相邻亮条纹间距小于光，故D错误。 故选B。 考点三 光的电磁波谱与相对论初步 知识点1 电磁波谱 知●识●解●构 1.顺序（按频率由低到高/波长由长到短）：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。 2.特性： (1)红外线：热效应显著（遥控、夜视）。 (2)紫外线：化学效应、荧光效应（杀菌、验钞）。 (3)X射线：穿透能力强（透视）。 例题5、下列说法正确的是（     ） A．第一宇宙速度是使人造卫星绕地球运动所需的最大发射速度 B．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验” C．狭义相对论认为，光在一切参考系中的速度都是不相同的 D．一根竹竿沿着竹竿方向高速运动，如果与竿相对静止的人测得竿长是，沿着竿的方向，以相对竿运动的人测得竹竿的长度小于 【答案】D 【详解】A．第一宇宙速度是人造卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，同时是最小发射速度，发射速度大于第一宇宙速度才能进入更高轨道，故A错误； B．牛顿的“月地检验”是比较月球公转的向心加速度与地球表面物体的重力加速度，验证两者均符合万有引力的平方反比规律，并非和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度比较，故B错误； C．狭义相对论的光速不变原理指出，光在所有惯性参考系中的传播速度均为恒定值，与光源、观察者的相对运动无关，故C错误； D．根据狭义相对论的长度收缩效应，沿杆方向相对杆运动的观察者测得的杆长为 显然，故D正确。 故选D。 变式1、（多选）低轨卫星为宇宙线的研究提供了重要的平台。宇宙线中的μ子平均寿命很短，科学家发现μ子以0.99c甚至更高的速度飞行。如果不考虑相对论效应，即使以光速运动也不可能穿越大气层，但实际上地面实验室能观察到μ子。在考虑狭义相对论效应时，下列解释合理的是（     ） A．在μ子看来，大气层厚度减小了 B．在μ子看来，大气层厚度增大了 C．在地面观察者看来μ子的寿命变长了 D．在地面观察者看来μ子的寿命变短了 【答案】AC 【详解】AB．以μ子自身为参考系：μ子相对自身静止，大气层相对μ子高速运动，沿运动方向会发生长度收缩，因此在μ子看来，大气层厚度减小，μ子可以在衰变前穿越大气层，故A正确，B错误； CD．以地面观察者为参考系：μ子相对地面高速运动，根据相对论时间膨胀效应，地面观察者看到μ子的寿命比其固有寿命变长，因此μ子有足够时间穿越大气层到达地面，故C正确，D错误。 故选AC。 变式2、若在速度为8km/s的飞船上有一只完好的手表走过了1min，则与地面上的人认为它走过这1min“实际”上花的时间最接近的是（     ） A．略小于1min B．略大于1min C．等于1min D．1年 【答案】B 【详解】根据狭义相对论的钟慢效应（时间延缓效应），对应公式为 其中是相对事件发生地静止的参考系测得的固有时，本题中飞船上的手表相对飞船静止，测得的即为固有时；是地面参考系测得的对应时间，是飞船相对地面的速度，为光速。 代入数据，，得 因此分母，可得 且由于极小，仅比略大一点。 故选B。 知识点2 相对论初步 1. 两个基本假设 (1) 相对性原理：在所有惯性参考系中，一切物理定律的形式都是相同的。 (2) 光速不变原理：真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的，与光源或观察者的运动状态无关。 2. 主要结论 (1) 时间延缓（钟慢效应）：运动的时钟走得慢。 (2) 长度收缩（尺缩效应）：运动的物体在运动方向上长度会缩短。 例题6、根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（　　） A．振荡的电场周围一定产生同频率变化的磁场 B．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 C．在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场 D．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场 【答案】A 【详解】A．振荡电场周围一定产生同频率的振荡磁场，振荡磁场周围一定产生同频率的振荡电场。故A正确； BCD．均匀变化的电场产生恒定的磁场，若非均匀变化的电场，则产生非均匀变化的磁场。同样，均匀变化的磁场产生恒定的电场。故BCD错误。 故选A。 变式1、如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，国际计量大会将铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400nm~700nm，光速为，则（　　） A．秒在国际单位制中是个导出单位 B．该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内 C．该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低 D．该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小 【答案】C 【详解】A．秒在国际单位中是基本单位，故A错误； BC．铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的频率约为，根据 可得其波长约为 = 波长大于可见光波长，频率低于可见光的频率，故B错误，C正确； D．电磁波在真空中传播速度等于光速，故D错误。 故选C。 变式2、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下图所示。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．甲波的波长比可见光的小 B．乙波的波长比可见光的大 C．甲波的波长比乙波的小 D．乙波比甲波更容易发生衍射现象 【答案】B 【详解】ABC．由图可知，甲波和乙波的波长都比可见光的大，甲波的波长比乙波的大，选项AC错误，B正确； D．甲波长较大，则甲波比乙波更容易发生衍射现象，选项D错误。 故选B。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2025·天津·高考真题）在进行双缝干涉实验时，用光传感器测量干涉区域不同位置的光照强度，可以方便地展示干涉条纹分布。a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置后，其光照强度与位置的关系如图所示，图中光照强度极大值位置对应亮条纹中心，极小值位置对应暗条纹中心，上下两图中相同横坐标代表相同位置，则（　　） A．a、b的光子动量大小相同 B．a的光子能量小于b的光子能量 C．在真空中，a的波长大于b的波长 D．通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄 【答案】D 【详解】C．由图可知，光干涉条纹间距小于光干涉条纹间距，根据条纹间距公式可知光的波长小于光的波长，故C错误： A．根据光子动量公式可知光光子动量大于光光子动量，故A错误； B．根据可知a光光子能量大于b光光子能量，故B错误； D．波长越长，通过单缝衍射装置，中央亮条纹越宽，则通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄，故D正确。 故选D。 2．（2024·天津·高考真题）下列关于光的说法正确的是（    ） A．光电效应揭示了光具有波动性 B．光从真空进入介质，波长不变 C．光纤通信利用了光的全反射现象 D．油膜呈现彩色条纹是光的偏振现象 【答案】C 【详解】A．光电效应揭示了光具有粒子性，故A错误； B．光从真空进入介质，频率不变，波速减小，根据，可知波长变短，故B错误； C．光纤通信利用了光的全反射现象，故C正确； D．油膜呈现彩色条纹是光的薄膜干涉现象，故D错误。 故选C。 3．（2023·天津·高考真题）能说明光是横波的是（　　）    A．全反射 B．干涉 C．偏振 D．衍射 【答案】C 【详解】A．根据光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现象，不能因此确定是横波还是纵波，故A错误； BD．干涉和衍射是所有波的特性，不能因此确定是横波还是纵波；根据光能发生干涉和衍射现象，说明光是一种波，具有波动性，故BD错误； C．光的偏振现象说明振动方向与光的传播方向垂直，即说明光是横波，故C正确； 故选C。 4．（2022·天津·高考真题）（多选）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（　　） A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大 B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显 C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高 D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大 【答案】BD 【详解】由图中a、b两单色光在电磁波谱中的位置，判断出a光的波长大于b光的波长，a光的频率小于b光的频率。 A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔原子理论的频率条件 可知产生a光的能级能量差小，故A错误； B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条件，a光的衍射现象更明显，故B正确； C．在分别照射同一光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程 可知a光的遏止电压低，故C错误； D．a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，相邻两条亮纹或暗纹的中心间距 可知a光的干涉条纹间距大，故D正确。 故选BD。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $