2023学年完整公开课版十

专题二十光电磁波(加试)考点基础自清考点互动探究内容索引考点基础自清答案一、光的折射定律折射率1.折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向

的现象.2.折射定律：(如图1所示)(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与

成正比.(2)表达式：

＝n12，式中n12是比例常数.(3)在光的折射现象中，光路是

的.图1改变折射角的正弦可逆3.折射率：(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与

的正弦的比值.(2)定义式：n＝

.不能说n与sinθ1成正比，与sinθ2成反比.折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定.(3)物理意义：折射率仅反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时

，反之偏折小.(4)计算公式：n＝

，因v<c，故任何介质的折射率总大于1.答案折射角偏折大二、全反射、光导纤维1.全反射：(1)条件①光从光密介质射入

.②入射角

临界角.(2)现象：折射光完全消失，只剩下

.(3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，sinC＝

.答案光疏介质大于或等于反射光2.光导纤维：(如图2所示)答案图2原理：利用

.光的全反射(2)亮、暗条纹的条件.①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为

.a.光的路程差Δr＝r2－r1＝

(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹.三、光的干涉1.产生条件两列光的

相同，振动方向

，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样.2.杨氏双缝干涉：(1)原理如图3所示答案图3频率相同亮条纹kλb.光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)，光屏上出现

.②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是

(填写颜色).(3)条纹间距公式：Δx＝

.3.薄膜干涉：(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从

反射的两列光波.(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)条纹对应薄膜的厚度

.单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时，形成彩色条纹.答案暗条纹白色薄膜的两个表面相等四、光的衍射1.发生明显衍射的条件只有当障碍物的尺寸与光的波长

，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显.答案相差不多2.衍射条纹的特点：(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较.答案

单缝衍射圆孔衍射单色光中央为亮且宽的条纹，两侧为

的条纹，且越靠外，亮条纹的亮度

，宽度

①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着

的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度

，宽度

.

②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增大而

明暗相间越弱越小明暗相间越弱越小减小答案白光中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度

、宽度

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中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的

逐渐变暗逐渐变窄同心圆环(2)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到

(选填“透明”或“不透明”)的半径很小的小圆盘上时，在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).不透明亮斑五、光的偏振现象1.偏振光波只沿

方向的振动.2.自然光太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的

都相同，这种光叫做自然光.3.偏振光在

于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光.光的偏振证明了光是

.自然光通过偏振片后，就得到了偏振光.答案某一特定强度垂直横波六、电磁场、电磁波及其传播电磁波的产生、发射和接收1.麦克斯韦电磁场理论变化的磁场产生

，

产生磁场.2.电磁场变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个

，这就是电磁场.3.电磁波电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波.(1)电磁波是

(选填“纵波”或“横波”)，在空间传播

介质.答案电场变化的电场完整的整体横波不需要(2)v＝λf对电磁波同样适用.(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象.4.发射电磁波的条件：(1)要有足够高的

.(2)电路必须

，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间.5.调制有

和

两种方法.6.电磁波的传播：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝

m/s.答案振荡频率开放调幅调频3×1087.电磁波的接收：(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率

时，激起的振荡电流最强，这就是

现象.(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做

，能够调谐的接收电路叫做

电路.(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫做

，检波是

的逆过程，也叫做

.答案相同电谐振调谐调谐检波调制解调七、电磁波谱1.定义按电磁波的波长从长到短分布是

、红外线、可见光、紫外线，

和γ射线，形成电磁波谱.2.电磁波谱的特性、应用：答案电磁波谱特性应用无线电波波动性强，易发生衍射无线电技术红外线

红外线遥感无线电波X射线热效应答案可见光引起视觉照明、摄影紫外线化学效应、

、杀菌医用消毒、防伪X射线贯穿性强检查、医用透视γ射线贯穿本领最强工业探伤、医用治疗荧光效应解析12345加试基础练1.(2016·湖州模拟)一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45°.下列光路图中，正确的是(

)√A.光是从真空射向介质B.介质的折射率为1.73C.光在介质中的传播速度为1.73×108m/sD.反射光线与折射光线成60°角123452.(多选)如图4所示，光在真空和介质的界面MN上发生偏折，那么下列说法正确的是(

)图4√√解析12345解析因为折射角大于入射角，所以光是从介质射向真空中，选项A错误；反射光线与折射光线成90°角，选项D错误.123453.(多选)关于光的衍射现象，下面说法正确的是(

)A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹B.白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射D.光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射√解析√解析单色光照到狭缝上产生的衍射图样是明暗相间的直条纹；白光的衍射图样是彩色条纹；光照到不透明圆盘上，在其阴影处出现亮点，是衍射现象；光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在光的衍射现象.123454.(多选)关于电磁场和电磁波，正确的说法是(

)A.只有不均匀变化的磁场，才能在其周围空间产生电场B.电磁波的频率等于激起电磁波的振荡电流的频率C.电磁波能脱离电荷而独立存在D.电磁波的传播速度一定是3×108m/s√解析√解析麦克斯韦电磁场理论：变化的电场可以产生磁场，变化的磁场可以产生电场，A错.电磁波只有在真空中其波速才为3×108m/s，D错.应选B、C.123455.(多选)(2016·台州市9月选考)如图5所示，一束白光以60°的人射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点A.现将一块上下两面平行的透明玻璃块平放在平面镜上，如图中虚线所示.当进入透明玻璃块的光线经平面镜反射后再从透明玻璃块的上表面射出，则下列说法正确的是(

)返回图5A.光屏上形成一个光点且在A点左侧B.在玻璃块的下表面最左端是紫光C.在A点的右侧光屏上出现光的色散现象D.在光屏上形成一条彩色光带，最靠近A点的是红光√√解析12345解析将一块上、下两面平行的透明玻璃块平放在平面镜上后，光进入玻璃块折射，光路图如图，又红光折射率最小，紫光折射率最大，紫光偏折最厉害，所以光屏上最靠近A的是红光，综上B、D正确.返回考点互动探究1.折射率的理解(1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关.(2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质.(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小.2.求解光的折射、全反射问题的四点提醒：(1)光密介质和光疏介质是相对而言的.同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质.

考点一光的折射全反射(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象.(3)在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的.(4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射.例1利用半圆柱形玻璃，可减小激光光束的发散程度.在如图6所示的光路中，A为激光的出射点，O为半圆柱形玻璃横截面的圆心，AO过半圆顶点.若某条从A点发出的与AO成α角的光线，以入射角i入射到半圆上，出射光线平行于AO，求此玻璃的折射率n.解析答案图6解析设光在玻璃中的折射角为r，如图，由图中几何关系可知：i＝α＋r，所以r＝i－α.规律总结应用光的折射定律解题的一般思路1.根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图.2.充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等.3.注意在折射现象中，光路是可逆的.解析123变式题组1.一束光从某介质进入真空，方向如图7所示，则下列判断中正确的是(

)图7C.该介质相对真空发生全反射的临界角是45°D.光线按如图所示的方向入射，无论怎样改变入射方向都不可能发生

全反射现象√123光由介质射入真空时，只要入射角足够大就会发生全反射现象，故选项D错误.1232.(2015·舟山模拟)如图8所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气.当出射角i′和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ.已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为(

)解析图8√123解析如图所示，设AB面上的折射角为γ，AC面上的入射角为γ′，由于i′＝i，由光的折射定律及光路可逆知γ′＝γ，又设两法线的夹角为β，则由几何关系得：γ＋γ′＋β＝180°，1233.为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如图9所示.已知水的折射率为

，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h为(

)解析图9√123解析只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，从水面上就看不到大头针，如图所示，平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制

类别项目平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形横截面是圆

考点二光路的分析与判断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，出射光线向棱镜底边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应用测定玻璃的折射率全反射棱镜，改变光的传播方向改变光的传播方向特别提醒不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同.解析例2

(多选)(2015·浙江10月选考·16)为了从坦克内部观察外部目标，在厚度为20cm的坦克壁上开了一个直径为12cm的孔，若在孔内分别安装由同一材料制成的如图10所示的三块玻璃，其中两块玻璃的厚度相同.坦克内的人在同一位置通过玻璃能看到的外界的角度范围是(

)图10A.甲的大于乙的B.甲的小于丙的C.乙的小于丙的D.乙的等于丙的√√解析当入射光线经玻璃的折射后恰好达到孔的上、下边界时，入射光线具有最大入射角度，画出光路图如图所示，图中粗细两边界分别为厚度相同的两块玻璃砖在孔内的两个位置，由于玻璃的折射率一定，玻璃的厚度相同，玻璃的两边界平行，故光线经玻璃折射前后是平行的，玻璃移动前后光线偏折的角度和距离也是相等的，可知乙能看到的外界的角度范围等于丙的，C错误，D正确；玻璃的折射率一定，光线以同一角度入射时，偏折的程度一定，玻璃越厚时，光线经玻璃偏折的距离越大，故可知甲中光线可以以更大的入射角射入，甲能看到的外界的角度范围大于乙和丙的，A正确，B错误.1.光线射到介质的界面上时，要注意对产生的现象进行分析：(1)若光线从光疏介质斜射入光密介质，不会发生全反射，而同时发生反射和折射现象，不同色光偏折不同.(2)若光线从光密介质射向光疏介质，是否发生全反射，要根据计算判断，要注意不同色光临界角不同.2.作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线.3.解答时注意利用光路可逆性、对称性和几何知识.规律总结解析45变式题组4.如图11，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则(

)图11A.λa<λb，na>nb B.λa>λb，na<nbC.λa<λb，na<nb D.λa>λb，na>nb√解析根据图象，在入射角相同的情况下，单色光a的折射角大于b的折射角，由n＝

可得na<nb，又因为在同种介质中，折射率越大，波长越小，所以λa>λb，选项B正确.解析455.虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图12所示，M、N、P、Q点的颜色分别为(

)图12A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红√45解析已知红光的折射率小于紫光的折射率，由图可知：白光照射到玻璃球表面时，打在M点的光所对应折射角小，折射率较大，故为紫光；打在N点的光所对应折射角大，折射率较小，故为红光；打在P点的光所对应折射角大，折射率较小，故为红光；打在Q点的光所对应折射角小，折射率较大，故为紫光，选项A正确，选项B、C、D错误.1.单缝衍射与双缝干涉的比较：

两种现象比较项目单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹

考点三光的干涉、衍射和偏振2.自然光和偏振光的比较：

自然光(非偏振光)偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏振器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光波的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向例3

(2016·浙江10月学考·14)用a、b两种不同波长的光，先后用同一装置做双缝干涉实验，得到两种干涉条纹，其中a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距，则(

)A.a光的波长大于b光的波长B.a光的频率大于b光的频率C.在玻璃中，a光的速度等于b光的速度D.从玻璃射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角√√解析解析根据双缝干涉的条纹间距Δx＝

可知，同一实验装置，条纹间距越大，说明波长越长，即频率越小.根据题意，a光的波长长，频率小，所以A正确，B错误.频率越小，介质对它的折射率越小，根据n＝

可知，在介质中的传播速度越大，即a光在介质中的传播速度要大，所以C错误.根据sinC＝

可知，介质的折射率越小，则全反射的临界角越大，所以a光的全反射临界角要大，选项D正确.规律总结区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉条纹的宽度相同，而单缝衍射的中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄.(2)根据条纹的间距区分：双缝干涉条纹的间距是相等的，而单缝衍射的条纹越向两侧条纹间距越窄.(3)根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮条纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗.解析67变式题组6.某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图14甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示.他改变的实验条件可能是(

)图14A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源√67解析由公式Δx＝

λ知，光源到单缝的距离不影响条纹宽度，选项A错误；d减小时，Δx增大，选项B正确；l减小时，Δx减小，选项C错误；光的频率变高，波长变小，Δx变小，选项D错误.A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮解析677.(多选)如图15所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则(

)√图15√67解析自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光.从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光亮，C错；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对.1.电磁波的传播及波长、频率、波速：(1)电磁波本身是一种物质，电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速).(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小.(3)三者关系v＝λf，f是电磁波的频率，即为发射电磁波的LC振荡电路的频率f＝

，改变L或C即可改变f，从而改变电磁波的波长λ.

考点四电磁波2.对电磁波谱的四点说明：(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性.其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力较强.(