2026版江苏高考物理总复习讲解课件：专题十四　光

专题十四光体系透视考点透析目录考点1光的折射全反射考点2光的波动性题型透悟题型1光路分析体系透视考点1光的折射全反射一、光的折射和全反射的比较考点透析

光的折射全反射情境

概念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;入射角的正弦与折

射角的正弦成正比光从光密介质射入光疏介质,当入射

角增大到某一角度,使折射角达到90°

时,折射光完全消失,只剩下反射光规律n=

,n为介质的折射率,θ1指的是真空中的光线和法线的夹角,θ2指的

是介质中的光线和法线的夹角根据n=

,光刚发生全反射时θ1=90°、θ2=C,得n=

,所以n=

,则sinC=

对折射率的理解(1)同一种介质中,频率越大的光折射率越大,传播速度越小(2)光从一种介质进入另一种介质时频率不变,根据n=

来判断光在不同介质中的传播速度,根据v=λf来判断光在不同介质中的波长二、各种色光的比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率低→高光子的能量小→大同一介质中的折射率小→大通过同一棱镜的偏折角小→大同一介质中的传播速度大→小同一介质中的波长大→小同一介质中的临界角大→小例1如图所示,一束白光通过三棱镜折射后分为各种单色光,取其中a、b、c三种色光,

并做如下实验:①让这三种单色光分别通过同一双缝干涉实验装置在光屏上产生干涉

条纹(双缝间距和缝屏间距均不变);②让这三种单色光分别照射到某金属板表面,观察

与金属板连接的静电计指针是否转动。下列说法错误的是

()

A.在棱镜中a光的传播速度最大B.如果减小白光在左侧面的入射角,最先消失的是c光

D

C.a光形成的干涉条纹间距最大D.若c光能使该金属板发生光电效应,a光一定不能使该金属板发生光电效应解析由题图可得c光的偏折程度最大,所以棱镜对三种色光的折射率nc>nb>na;由n=

可得在棱镜中a光的传播速度最大,A正确。由n=

可得c光发生全反射的临界角最小,且由题图可知,如果减小白光在左侧面的入射角,光从棱镜右侧面射出时,c光的折射

角最大且继续变大,故最先消失的是c光,B正确。三种色光的波长λc<λb<λa,则a光形成的

干涉条纹间距最大,C正确。三种色光的频率fc>fb>fa,由于该金属的极限频率与fa的关系

未知,故若c光能使该金属板发生光电效应,a光也有可能使该金属板发生光电效应,D错

误。考点2光的波动性一、双缝干涉1.单色光照射产生明、暗条纹的条件(1)光的路程差r2-r1=±kλ(k=0,1,2,…),光屏上出现亮条纹。(2)光的路程差r2-r1=±(2k+1)

(k=0,1,2,…),光屏上出现暗条纹。2.相邻亮(暗)条纹的中心间距Δx=

λ。例2在利用双缝干涉实验测波长时,用波长为λ的单色光实验,屏上的P点为中央亮条

纹,Q点为第一级亮条纹,如图所示。则下列说法正确的是

()

A.用波长为1.5λ的单色光实验时,P、Q一定为亮条纹B.用波长为1.5λ的单色光实验时,第一级亮纹向上稍微移动一些

B

C.用波长为

的单色光实验时,Q点为暗条纹D.若将光屏向右平移一段距离,屏上干涉条纹间距将变小解析用波长为λ的单色光实验,屏上的P点为中央亮条纹,说明P点到两缝的距离差等

于0,Q为第一级亮条纹,说明Q点到a、b两缝的距离差等于λ,用波长为1.5λ的单色光实

验时,P点到两缝的距离差仍为0,所以P点还是亮条纹,Q点到两缝的距离差仍为λ,所以Q

点既不是亮条纹也不是暗条纹,在第一级暗条纹和第一级亮条纹之间,可知第一级亮条

纹向上稍微移动一些,A错误,B正确;用波长为

的单色光实验时,Q点到两缝的距离差仍为λ,且该距离差等于

的两倍,此时Q点为第二级亮条纹,所以P、Q间还有一条亮条纹,C错误;根据Δx=

λ可知,屏向右平移,L增大,可知干涉条纹间距离增大,D错误。二、薄膜干涉1.原理:薄膜上不同位置厚度一般不同,入射光照在薄膜的不同位置,来自薄膜前后两个

面的反射光的路程差不同,叠加后出现亮条纹或暗条纹。

2.应用:检测工件表面的平整度。(1)干涉条纹等间距,被检测平面平整,如图甲所示。(2)对应亮纹(或暗纹)提前出现,如图乙所示,说明某处凹陷。(3)对应条纹延后出现,如图丙所示,说明某处凸起。

例3劈尖干涉是一种薄膜干涉。如图甲所示,将一块平板玻璃a放置在另一平板玻璃b

上,在一端夹入两张纸片,当单色光从上方入射后,从上往下可以看到干涉条纹。则

()

A.干涉条纹是由甲图中a、b上表面的反射光叠加产生的B.相邻的暗条纹对应位置下方的空气膜厚度差相同C.若抽去一张纸片,条纹变密

B

D.若观察到的条纹如图乙所示,则厚玻璃板上表面有上凸的位置模型建构

a下表面和b上表面反射光的路程差Δs=2d,即路程差为空气薄膜厚度的2倍,

每当空气薄膜厚度增加

,路程差增加λ,故相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差Δd=

,相邻亮条纹间距为Δx=

=

。解析干涉条纹是由a下表面和b上表面的反射光叠加产生的,A错误;薄膜干涉中任意

一条亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度相等,任意相邻的亮条纹或者暗条纹对应的薄

膜厚度差恒定,B正确;抽去一张纸,倾角θ减小,亮条纹之间距离增大,干涉条纹变疏,C错

误;若观察到的条纹如题图乙所示,可知被检查平面左边处的空气膜厚度与右边的空气

膜厚度相同,则玻璃板b上表面有下凹的位置,D错误。

单缝衍射双缝干涉图样(阴影部分表示亮条纹)

不同点条纹宽度条纹宽度不相等,中央的最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹中心间距不相等各相邻条纹中心间距相等亮度中央条纹最亮,两边较暗清晰条纹,亮度基本相同相同点干涉、衍射都是波特有的现象,属于波的叠加;光的干涉

与衍射都有明暗相间的条纹三、单缝衍射和双缝干涉的比较例4

如图所示,a、b、c、d四个图是使用相同的双缝干涉装置或单缝衍射装置得到

的,不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。分析各图样的特点可以得出的正

确结论是()

A.a、b是光的干涉图样B.c、d是光的干涉图样C.形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短

A

D.形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短解析干涉图样的条纹间距相等,衍射图样的中央条纹最宽,所以a、b是光的干涉图样,

c、d是光的衍射图样,A正确,B错误;a图样条纹间距比b图样条纹间距大,根据Δx=

λ可知形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长长,C错误;c图样的中央条纹比d图样

的中央条纹宽,即前者衍射现象更明显,所以形成c图样的光的波长比形成d图样的光的

波长长,D错误。题型24光路分析一、几种常见的对光路控制的光学器材题型透悟1.平行玻璃砖(如图所示)

(1)通过平行玻璃砖的光不改变传播方向,但会发生侧移。(2)不同频率的单色光通过相同的玻璃砖,频率越高,侧移量越大,反之越小。(3)光不可能在玻璃砖下界面发生全反射。2.三棱镜(如图所示)

(1)在以上两图中,①②两条入射光线的入射角∠1相等,出射光线的出射角∠4也相等,

光线的偏折角δ相同[δ=(∠1-∠2)+(∠4-∠3)]。(2)若入射角∠1逐渐减小,则第二次折射的入射角∠3逐渐增大,当增大到临界角C时恰

好发生全反射。3.圆柱体(或球体)玻璃(如图所示)

(1)光路图具有对称性,入射角等于出射角且光线向圆心偏折。(2)对着圆心入射的光传播方向不变。

知识拓展平行光第二次折射时,若入射角≥发生全反射时的临界角C,则会发生全反射,临界情况

的光路图如图所示,在图中可以得到发生全反射的入射点范围。4.半圆柱体(或半球体)玻璃(1)如图甲所示,半圆柱体(或半球体)玻璃左侧垂直于直径入射的光传播方向不变,部分

光经右侧弧面折射后射出,部分光会发生全反射。

(2)在右侧弧面发生全反射的临界光线如图乙所示,在上下两条临界光线外侧的光线均发生全反射,在图中可得到发生全反射的在圆弧面上入射点范围。5.光导纤维(如图所示)

(1)折射率n1>n2。(2)随着入射角从0逐渐增大到i,折射角逐渐增大到r,α逐渐减小,此时若α刚好减小到发

生全反射的临界角C,则恰好发生全反射。为保证入射的光线都能发生全反射,则入射

角的最大值为i。二、解题关键1.根据光的折射定律和全反射规律作出正确的光路图是光路分析的基础。2.在一系列的平行入射光线中找到发生全反射的临界光线、利用数学中的几何关系求

出角度,均为处理光路问题的难点。通常假设在一系列光线中的某条光线恰好发生全

反射,作出光路图,然后结合sinC=

即可找到临界光线。典例

(2024苏北七市三模)如图所示,三棱镜ABC的AC面与BC面垂直,∠A=60°,BC面镀

银。一束单色光从AB面上的D点射入,入射角为45°,光恰好沿原路返回,已知A、D间距

离为L,真空中光速为c。

(1)求三棱镜对该单色光的折射率n;(2)将入射光线绕D点逆时针旋转一定角度,光线射入三棱镜后,经BC面反射到AC面上E

点时恰好发生全反射,DE平行于BC,求光从D点传到E点的时间t。审题指导

(1)“BC面镀银”→光射到BC面上发生反射。“光恰好沿原路返回”→光

垂直射到BC面上。(2)“恰好发生全反射”→入射角恰好等于临界角。解析

(1)根据题意,画出光路图如图1所示

由几何关系得折射角θ2=30°根据折射定律可得n=

解得n=

(2)光