2026年高考物理二轮复习：专题15 光学 电磁波（复习讲义）（全国适用）（原卷版）

专题15光学电磁波目录TOC\o"1-2"\h\u01析·考情精解 202构·知能架构 303破·题型攻坚 4题型一折射定律及折射率的应用 4真题动向侧重几何边界特性与折射规律的结合必备知识知识1折射定律知识2折射率知识3应用光的折射定律解题的一般思路命题预测3289考向1圆形边界中折射定律的应用考向2多边形边界中折射定律的应用考向3立体空间中折射定律的应用题型二光的折射和全反射的综合应用 8真题动向突出动态临界分析与科技场景的结合必备知识知识1全反射及条件知识2全反射临界角知识3光的折射和全反射问题的解题要点命题预测考向1全反射定律的生活中的应用考向2全反射定律的科技中的应用题型三光的波动性电磁波 12真题动向强调前沿科技与波动/电磁规律的结合必备知识知识1光的干涉、衍射和偏振知识2电磁振荡和电磁波命题预测考向1双缝干涉考向2薄膜干涉考向3光的衍射与偏振考向4电磁波命题轨迹透视从近三年高考看，此部分以选择题和计算题为主，难度中等。命题趋势清晰：从几何光学基本定律（折射、反射）→波动光学现象（干涉、衍射）→电磁波谱及其特性→与信息技术、现代科技（如光纤通信、激光应用）紧密结合。试题正从单纯知识考查，转向以真实科技情境为载体的综合分析，强调对光与电磁波本质及实际应用的理解。考点频次总结考点2025年2024年2023年光的折射和全反射2025山东卷T15,8分2025四川卷T9,4分2025广东卷T4,4分2025湖南卷T3,4分2025安徽卷T13,8分2024山东卷T15,4分2024贵州卷T3,4分2024重庆卷T5,4分2024海南卷T4,4分2024甘肃卷T10,4分2023江苏卷T5,4分2023湖北卷T6,4分2023山东卷T16,4分2023重庆卷T5,4分2023福建卷T3,4分光的波动性电磁波2025山东卷T3,3分2025天津卷T5,4分2025重庆卷T4,4分2024辽宁卷T4,4分2024山东卷T4,4分2024广西卷T9,4分2024江苏卷T2,4分2024湖南卷T9,4分2023江苏卷T6,4分2023山东卷T5,4分2023北京卷T2,4分2023河北卷T2,4分2026命题预测预计在2026年高考中，此部分将突出以折射定律、干涉衍射为核心模型，以现代光学仪器（如光纤、增透膜）与生活场景为载体，设计光路分析与现象解释问题。命题重点倾向于动态变化过程（如视深、色散）的分析，并强化与信息技术、科学前沿的结合进行综合考查，预计仍以选择题为主要呈现形式。光学电磁波光学电磁波光学电磁波麦克斯韦电磁理论电磁波特点光的折射和全反射光的干涉电磁波谱变化的电场产生磁场变化的磁场产生电场无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线折射定律：折射率：全反射：光的衍射和偏振横波传播不需要介质传播速度等于光速双缝干涉薄膜干涉题型一折射定律及折射率的应用1．（2025·河南·高考真题，2T，4分）折射率为2的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶点入射，光线与竖直方向的夹角为45°，如图所示。该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角为（不考虑光线在圆柱内的反射）（）A．0° B．15° C．30° D．45°命题解读新情境：以“玻璃圆柱水平放置，平行于横截面的光线从顶点入射”为几何光学场景，结合圆柱的圆形边界特性，构建光的折射与几何关系结合的模型。新考法：通过“光线与竖直方向夹角为45°入射，求射出时与竖直方向的夹角”，考查折射定律的双向应用（入射和出射两次折射）及几何关系推导，突破单一折射过程的分析。新角度：从“圆柱内光线的几何路径”切入，利用圆柱半径与光线传播方向的关系，推导折射角与入射角的关联，角度聚焦“圆形边界对折射光线的约束作用”。2．（2025·广东·高考真题，4T，4分）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．sin(α+β)sinα B．sin(α+β)sinβ命题解读新情境：以单色光从空气垂直射入到三棱镜折射场景，结合棱镜的平面边界特性，构建光的折射与偏转角关联的模型。新考法：通过“垂直入射的光线经棱镜折射后偏转角为β，求折射率”，考查折射定律在平面边界的应用及偏转角的几何推导，突破单一界面折射的考法。新角度：从“偏转角与折射角的几何关系”切入，推导棱镜的折射率，角度聚焦“平面边界折射中偏转角的物理意义”。知识1折射定律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；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。2.表达式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n。注意：①在光的折射现象中，光路是可逆的。②当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角。知识2折射率1．折射率(1)折射率是反映介质的光学性质的物理量。(2)定义式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)。(3)计算式：n＝eq\f(c,v)，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1。2．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。知识3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。考向1圆形边界中折射定律的应用1．（2025·浙江·一模）如图所示，由某种新型材料制成的截面为半圆形的透明材料板。若用激光（光束a）从底面中心O点垂直底面射入材料板，将从Q点射出；若将该激光以与AP成37°角从P点射入材料板（光束b），恰好也从Q点射出。已知OP=13OA，光在真空中传播的速度为c，则以下说法正确的是（）A．该材料对光束a的折射率为1B．该材料对光束b的折射率为5C．光束a在材料板中的传播速度为4D．光束b从Q点射出后的光线与光束b平行2．（2025·辽宁鞍山·一模）如图所示，圆形透明介质半径为R、折射率为n。O为圆形介质的圆心，P为边界上的一点，S、Q为同一条直径上的两个点，PS长度为L。一束光线沿PQ方向从真空照射到边界的P点上，折射后折射光线经过S点，∠PQS等于∠OPS，则OS长度为（）A．Ln B．Rn C．Ln考向2多边形边界中折射定律的应用3．（2025·江苏南京·模拟预测）三棱镜底面镀有反射膜，其截面图如图所示，∠A=15°。一束单色光由AC边上的K点射入棱镜，入射角为60°，光线折射后射向AB边，反射后垂直于AC射出。下列说法正确的是（）A．三棱镜对该光的折射率为2B．三棱镜对该光的折射率为3C．增大入射角，单色光可能在AC边发生全反射D．单色光垂直入射AC后，可从AC边原路返回4．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图所示为一横截面为等腰梯形的玻璃砖，侧面倾角为α，一束平行光照射到玻璃砖上表面，折射光线与反射光线恰好垂直，该平行光与上表面的夹角θ=37°，已知sin37°=0.6，则（

A．玻璃砖对该光的折射率为5B．若改变入射光线方向，使cosθ=23，A点入射的光恰好能照到玻璃砖底角C．减小θ角大小，光从AD面折射后直接照到BC面后可能发生全反射D．保持θ角不变，将玻璃砖底面按照图中虚线CB考向3立体空间中折射定律的应用5．（2025·广东惠州·模拟预测）如图所示，一块镶嵌在展示柜里装饰用的长方体玻璃砖，其ABCD面露于柜外，玻璃砖厚度AA′=8cm，左下侧A′B′棱上安装一条双色细灯带，能发出a、b两种颜色的光，在ABCD面上能观察到a、bA．a光的折射率为43 B．a光在此玻璃中传播速度为C．b光折射率小于a光折射率 D．a、b光折射率差值越大，单色光区域宽度越窄6．（2024·山东聊城·三模）哈尔滨是中国著名的冰雪旅游城市，每年冬季都会举办盛大的冰雪节。冰雕展则成为了人们探访冬季梦幻之旅的最佳选择，冰雕展上有一块底边长为2L，宽为L，高为L的长方体冰块，冰块内上下底面中心连线为OO′，在O′处安装了一盏可视为点光源的黄灯，已知冰对黄光的折射率为2A．由灯直接发出的光照射到冰块上表面时都能从上表面射出B．由灯直接发出的光照射到冰块四个侧面时都能从侧面射出C．未经反射直接从玻璃砖中射出的黄光在玻璃砖中传播的最长时间为2LD．未经反射直接从玻璃砖中射出的黄光在玻璃砖中传播的最长时间为2题型二光的折射和全反射的综合应用1．（2025·湖南·高考真题，3T，4分）如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为ABC的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是（）A．入射角θ小于45°B．该介质折射率大于2C．增大入射角，该单色光在BC上可能发生全反射D．减小入射角，该单色光在AB上可能发生全反射命题解读新情境：以“半圆柱体透明介质横截面ABC，AC为直径，B为中点，光线从AC边A点入射，折射光由B点出射”为半圆形边界场景，结合全反射临界角分析，构建折射与全反射的综合模型。新考法：通过“分析入射角与折射角的关系，判断增大/减小入射角时是否发生全反射”，考查折射定律与全反射条件的结合应用，突破单一折射或全反射的考法。新角度：从“半圆形边界的法线方向”切入，推导临界角与入射角的关联，角度聚焦“圆形边界对全反射条件的影响”。2．（2025·浙江·高考真题，10T，3分）测量透明溶液折射率的装置如图1所示。在转盘上共轴放置一圆柱形容器，容器被透明隔板平分为两部分，一半充满待测溶液，另一半是空气。一束激光从左侧沿直径方向入射，右侧放置足够大的观测屏。在某次实验中，容器从图2（俯视图）所示位置开始逆时针匀速旋转，此时观测屏上无亮点；随着继续转动，亮点突然出现，并开始计时，经Δt后亮点消失。已知转盘转动角速度为ω，空气折射率为1，隔板折射率为n，则待测溶液折射率nx为（

）（光从折射率n1的介质射入折射率n2的介质，入射角与折射角分别为θ1A．1sinωΔC．nsinωΔ命题解读新情境：以“转盘上共轴放置圆柱形容器，一半充待测溶液、一半为空气，容器旋转时观测屏亮点出现与消失”为动态实验场景，结合转盘旋转的周期性，构建全反射临界角与折射率的关联模型。新考法：通过“亮点出现到消失的时间与转盘角速度，求待测溶液折射率”，考查全反射临界角的动态分析及折射率的间接计算，突破静态全反射的考法。新角度：从“转盘旋转角度与临界角的几何关系”切入，推导折射率的表达式，角度聚焦“动态场景中全反射临界角的应用”。知识1全反射及条件1．定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，只剩下反射光线的现象。2．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。知识2全反射临界角1.定义：折射角等于90°时的入射角。2.公式：sinC＝eq\f(1,n)。若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)得sinC＝eq\f(1,n)。3.大小：介质的折射率n越大，发生全反射的临界角C越小。知识3光的折射和全反射问题的解题要点两个技巧四点注意(1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：①光必须从光密介质射入光疏介质；②入射角大于或等于临界角。(2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符。(1)明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质。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。(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)光的反射、折射和全反射现象，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。考向1全反射定律的生活中的应用1．（2025·云南楚雄·模拟预测）“水下世界国际摄影大赛”的作品一般是由摄影师在水下对景物进行拍摄而成的，获得了令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，光的传播路径如图所示，进入镜头的光线与竖直方向的最大夹角θ=48.6°，已知sin48.6°=0.75，空气中的光速c=3.0×A．光线射入水中后频率增大 B．摄影师看到的水上景物的位置比实际位置偏低C．水的折射率为43 D．光线射入水中后速度变为2．（2025·浙江·一模）一半径为R的球形薄壁玻璃鱼缸内充满水，水中有一条可视为质点的小鱼。玻璃和水的折射率都是n=4A．3748πR3 B．916π考向2全反射定律的科技中的应用3．（2025·河北秦皇岛·模拟预测）现在许多家庭及单位接入的网络信号都是用光纤传输的，光纤主要材料为高纯度石英玻璃。如图为一长度为L=30m的直光纤AB的示意图，该光纤对某光的折射率n=2，光在真空中的传播速度c=3×108m/s，有折射光时不考虑反射光，则该光从A端传播到BA．4×10-8s B．4×10-7s C．6×10-8s D．6×10-7s4．（2025·湖北武汉·一模）某增强现实型头盔可将计算机生成的实时虚拟影像与现实场景影像进行无缝融合，其光学系统设计如图所示。虚拟影像光线由微型显示器发出，先由S1面入射到棱镜2，接着由S2面反射后经过S3面、S4面进入棱镜1，在S5面发生全反射后又经过S6面（S6面镀有半反半透膜）的反射，再次通过SA．为使现实场景光进出光学系统前后不发生偏折，棱镜3材料的折射率应大于棱镜1材料的折射率B．经棱镜的多次折射与反射后，由微型显示器发出的光的能量会减弱，其本质是光子的频率降低C．在S5D．若选用折射率n=1.48的材料制作棱镜1，光线在S5面的入射角大于45题型三光的波动性电磁波1．（2025·天津·高考真题，5T，5分）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的中央亮条纹窄命题解读新情境：以“a、b两束单色光经过同一双缝干涉装置后，光照强度与位置的关系图”为波动光学场景，结合光传感器的测量数据，构建干涉条纹与光子特性关联的模型。新考法：通过“干涉条纹间距与光照强度分布，分析光子动量、能量、波长及衍射特性”，考查双缝干涉与光子特性的综合应用，突破单一干涉条纹的考法。新角度：从“干涉条纹间距与波长的关联”切入，推导光子的动量与能量，角度聚焦“波动光学与粒子光学的交叉分析”。2．（2025·江苏·高考真题，5T，4分）如图所示．将开关S由a拔到b，使电容器C与线圈L构成回路。以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图象是（

）A． B．C． D．命题解读新情境：以“开关S由a拔到b，电容器C与线圈L构成回路，分析电流随时间变化关系”为电磁振荡场景，结合电容器充放电的周期性，构建LC振荡电路的电流变化模型。新考法：通过“电容器开始放电时的电流方向与大小变化，判断电流随时间变化的图像”，考查LC振荡电路的充放电过程及电流变化规律，突破单一振荡周期的考法。新角度：从“电场能与磁场能的转化过程”切入，推导电流的变化趋势，角度聚焦“电磁振荡中能量转化与电流的关联”。知识1光的干涉、衍射和偏振1.产生干涉的条件两列光的频率相同，振动方向相同，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)暗条纹的条件：①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出现亮条纹。光的路程差r2－r1＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0，1，2，…)，光屏上出现暗条纹。②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。③条纹间距公式：Δx＝eq\f(l,d)λ。3.薄膜干涉的理解和应用(1)形成：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。(2)亮、暗条纹的判断①在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹。②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹。(3)应用：干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。4．发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。5．衍射条纹的特点(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较单缝衍射圆孔衍射单色光中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条纹，且越靠近两侧，亮条纹的亮度越弱，宽度越小①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而减小白光中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹，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同心圆环(2)泊松亮斑(圆盘衍射)当光照射到不透明的半径很小的圆盘上时，在圆盘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)。6．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。知识2电磁振荡和电磁波1.电磁振荡物理量的变化(1)振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像(如图所示)(2)各物理量变化情况一览表时刻(时间)工作过程qEiB能量0～eq\f(T,4)放电过程qm→0Em→00→im0→BmE电→E磁eq\f(T,4)～eq\f(T,2)充电过程0→qm0→Emim→0Bm→0E磁→E电eq\f(T,2)～eq\f(3T,4)放电过程qm→0Em→00→im0→BmE电→E磁eq\f(3T,4)～T充电过程0→qm0→Emim→0Bm→0E磁→E电2.LC振荡电路的周期和频率(1)明确T＝2πeq\r(LC)，即T取决于L、C，与极板所带电量、两板间电压等无关。(2)明确电感线圈的自感系数L及电容器的电容C由哪些因素决定。L一般由线圈的大小、形状、匝数及有无铁芯决定，平行板电容器的电容C由公式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，与电介质的介电常数εr、极板正对面积S及板间距离d有关。3.电磁波谱(1)电磁波谱的排列按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。(2)不同电磁波的特点及应用特点用途无线电波波动性强通讯、广播、导航红外线热作用强加热、遥测、遥感、红外线制导可见光感光性强照明、照相等紫外线化学作用荧光效应杀菌消毒、治疗皮肤病等X射线穿透力强检查、探测、透视、治疗γ射线穿透力最强探测、治疗考向1双缝干涉1．（2025·山东泰安·模拟预测）如图所示的双缝干涉实验装置中，S到S1、S2的距离相等，P点为S1S2中垂线与光屏的交点。现将S2竖直向上平移逐渐远离S1，观察到P点干涉条纹经过了强→弱→强→弱→强的变化过程。关于该变化过程，下列说法中正确的是（）A．光屏上干涉条纹间距变大B．光屏上干涉条纹间距不变C．从S经双缝S1、S2到达P点的两束光路程差从0变为波长的2倍D．从S经双缝S1、S2到达P点的两束光路程差从0变为波长的2.5倍2．（2025·安徽安庆·模拟预测）1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一水平放置的平面镜。S发出的光一部分直接照在竖直光屏上，另一部分通过平面镜反射在光屏上，这样在屏上可以看到明暗相间的条纹。设光源S到平面镜和光屏的距离分别为a和l，光在真空中的波长为λ，若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，测得光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为ΔxA．2lΔxaλ B．l2aΔx考向2薄膜干涉3．（2025·江西新余·模拟预测）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，在右端夹入薄垫片，当波长为λ的单色光从上方入射后，从上往下可以看到如图乙所示的干涉条纹。则（）A．干涉条纹是由a、b玻璃板的上表面反射的光干涉而成B．若干涉条纹从左向右越来越密，说明被检板b放置不水平C．图乙中P左凸位置，说明被检板该处有约λ高度凸起D．图乙中Q右凸位置，说明被检板该处有约λ44．（2025·山东·模拟预测）在很多游乐场都设有"声控万花筒"游戏装置，该装置结构剖面图如图所示，在一个不透明圆筒内置有一个右端面为圆锥面的圆柱体，圆锥面的顶角接近180°，锥面反光性能良好，柱体直径略小于圆筒内径，圆筒右端装有玻璃，圆锥面与右侧玻璃间有微小间隙。在阳光明媚的天气，当游客对着圆筒左端大声喊叫时