光 电磁波（讲义）-2026年高考物理二轮复习解析版

专题14光电磁波

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第一部分思维导图

第二部分核心考点精讲

【考点01］光的折射和全反射

【考点02］光的波动性和电磁波

第三部分题海精炼

7思维导图；

单缝衍射

光

的

折射率：“磊,『端折光的衍射

射

、

全反射:sinC=J全

反

射

单色光：等宽等

亮，明暗相间

白光：中央亮纹图样特征

白色.两边彩色

双缝干涉

条纹间距AmjA光

_____________d的

干

图样特征

涉

检杳工作袤一

薄膜干涉电磁波

面平整度

应用

增透膜

r核心考点精讲；

考点01光的折射和全反射

知识积累

1.折射定律和折射率

（1）常用的三个公式

sin。1c._1

〃=碇〃=JsmC,

（2）折射率的理解

①折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关.

②光密介质指折射率较大的介质，而不是指密度大的介质.

③同一种介质中，频率越高的光折射率越大，传播速度越小.

2.求解光的折射、全反射问题的两个关键点

「从光疏一光密:一定有反射、折射光线

福凝、__从光密一光疏:如果入射角大于或等

越途/于临界角，一定发生全反射

_若研究的光线不明确,根据题意分析、

寻找.如临界光线、边界光线等

-找入射点，确认界面，并画出法线

阿光路图

_根据反射定律、折射定律作出光路图,

结合几何关系，具体求解

典例精讲＞

【典例1】（2026•江苏镇江•一模）如图所示，车载激光雷达发射的激光脉冲射入截面为等腰直角三角形的

透明介质，激光从介质的直角边48中点处垂直入射，经斜边AC全反射后从另一直角边8C射出。下列说

法正确的是（）

A.光在介质中的波长变长

B.介质对入射光的折射率小于血

C.入射光沿逆时针方向转动，AC边上可能会有光射出

D.入射光平行下移一段距离，其在介质中的传播时间变长

【答案】C

【详解】A.光从空气（或真空）进入介质时，频率保持不变，但速度会减小。根据波速公式1'=丸/,频率

,不变，速度u减小.因此波长久必然变短。A错误：

B.光在4?面上发生全反射,入射角45，临界角CW45，根据sinC=-

n

可得〃之&，B错误；

C.入射光沿逆时针方向转动，射到4C边的光线也将逆时针转动，如图所示

AC边上光线的入射角减小，当入射角小于临界角时，4C边上会有光射出，C正确；

D.入射光平行下移一段距离，光线在介质中的传播距离不变，由几何关系可知，传播距离始终等于直角边

48的长度，所以其在介质中的传播时间不变，D错误。

故选C

举一反三

【变式14】【新情景】（2026•湖南长沙•模拟预测）光学仪器口，"道威棱镜〃被广泛用来进行图形翻转。

如图所示，棱镜A8C。的横截面是高为/?,底角为45。的等腰梯形。现有与3。边平行的单色平行光从A3

边射入棱镜，已知棱镜材料对该单色光的折射率〃=加°

⑴求光线从AB边射入棱镜后的折射角；

（2）求从CO边射出棱镜的光线与CD边的夹角；

⑶为了实现图形翻转，从A8边上靠近A点的位置入射的光线，应恰能从CO边上靠近C点的位置射出，求

棱镜底边8c长度的最小值。（已知tan75o=2+x/J）

【答案】⑴30。；（2）45。；⑶（3+6）人

【详解】（1）设折射角为几根据几何关系可知入射角i=45。，根据折射定律有〃=亚

sinr

解得「=30。

（2）如图，根据几何关系，可知在8c边匕反射时入射角。=75。

设全反射临界角为。，根据sinO=:

解得6=45。

由a>〃可知光在BC界面上发生全反射

根据对称性可以求得光线在C。面上折射时的入射角为30。，所以折射角等于45。。

（3）依题意，作出光路图

根据几何关系，可得N6石=75。

则有EC=htan/CAE=(2+，~BE=hian450=h

则可得前二屉+反=（3+6”

【变式1・2】（2026•山东泰安•一模）导光管采光系统是一套采臭天然光并经管道传输到室内的采光系统，

如图所示为过系统中心轴线的截面图.上面部分是某种均匀透明材料制成的半球形采光球，采光球球心为O

点，半径为R=0.3m,M、N为球面两点，下面部分是内侧涂有反光涂层的长为/=3m竖直空心导光管，导

光管上端与界面MN垂直，导光管下端水平界面与室内相连。一平行于MV的细光束，与MN相距

人=述m,从A点射入采光球,经折射恰好照射到N点,已知真空中的光速为c=3xl0'm/s。

20

P室内Q

⑴求该透明材料的折射率;

⑵若上述细光束竖直向下由8点射入采光球，与竖直方向夹角a=60，求光由8点到达导光管下端水

平界面PQ的时间。

【答案】⑴万；（2）2.1x10-%

【详解】（1）如图所示

根据几何关系知由尸=1=孝

则a=60,0=三=30

则

sin夕

由”黑得,B点的折射角』。

R

设光在采光球内传播的路程为七，由正弦定理得

sin30°sin120°

解得％=*m

由y=£得，光在采光球内的速度v=Gxl（）Xm/s

n

在界面MN由几何关系知，入射角为30。，由折射定律可知，该处的折射角为60”，由几何关系可知，光在

导光管的传播路程为行,=6m

光到达导光管下端水平界面PQ的时间，=土+五

VC

代入数据解得f=2.1xl0-8s

【变式1・3】（2026•甘肃•一模）导光管采光系统由采光装置、导光管和漫射装置组成，如图甲所示。某地

铁站导光管采光系统中的半球形采光装置和圆柱形导光管过球心的截面如图乙所示，半球的直径4=45cm,

导光管长度L=12.6m,一束平行单色光在该竖直平面内从采光装置上方以与竖直方向成45°角的方向射入,

已知采光装置对该单色光的折射率为及，导光管底面到地铁站地面的距离为3m。求:

图乙图丙

（1）/18上有光照射到的区域尺度是多少？

⑵当无采光装置和漫射装置（如图丙所示）时地面上左、右两侧光斑的最远距离是多少？

【答案】⑴9°+45夜cm；（2）6.45m

4

【详解】（1）根据题意，由折射定律画出光路图，如图所示

根据题意，由折射定律可得〃=独"，解得sinr=^

sinr2

即,=45。，由几何关系可得OC=，ABcosr=£^cm

24

则界面有光照射到的区域长度为ACMO+OU9。+45&m

4

（2）无采光装置和漫射装置时，根据题意有sinC='=42

n2

可知单色光将在导光管中发生全反射，根据题意画出光路图，可得单色光由导光管中射出时的光路图如图

所示

才艮据JL1可知识可知CD=3mxtan45°=3m

由于对称性可得，无采光装置和漫射装置时地面上左、右两侧光斑的最远距离为x=2CQ+d

解得x=6.45m

考点02光的波动性和电磁波

知识积累

1.光的双缝干涉和单缝衍射的比较

双缝干涉单缝衍射

障碍物或狭缝的尺寸足够小(明

发生条件两束光频率相同、相位差恒定

显衍射现象)

条纹

条纹宽度相等条纹宽度不等，中央最宽

宽度

条纹

图样不同点各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等

间距

亮度

清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗

情况

与光的偏

干涉、衍射都是波特有的现象；光的偏振现象说明光是横波

振的区别

2.电磁振荡和电磁波

(1)电磁振荡：T=2TV^LC,电流为0时电场能最大，电流最大时磁场能最大.

(2)麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围

空间产生磁场.

(3)电磁波传播不需要介质，在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关.

(4)电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱.按波长由

长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、y射线.

典例精讲

【典例2】（2026•河北沧州•一模）某同学从圆柱形玻璃砖上截下图甲所示部分柱体平放在平板玻璃匕其

横截面如图乙所示，1、2分别为玻璃柱体的上、下表面，3、4分别为平板玻璃的上、下表面。现用单色光

垂直照射玻璃柱体的上表面，下列说法正确的是（）

甲乙

A.干涉图样是单色光在1界面和2界面的反射光叠加后形成的

B.从上向下，能看到明暗相间的圆环，且内环密外环疏

C.从上向下，能看到干涉图样是左右对称的

D.若干涉图样在某个位置向中间弯曲，表明平板玻璃上表面在该位置有小凸起

【答案】C

【详解】A.该情境下看到的干涉图样是薄膜干涉，是由单色光在2界面和3界面的反射光叠加后形成的，

故A错误；

B.从上向下看到的干涉图样应该是条状的，因中间圆弧面的倾角小，而两侧的倾角大，故中间稀疏，两侧

密集，故B错误；

C.左右两侧对称位置的薄膜厚度相同，条纹的明暗情况应相同，所以干涉图样是左右对称的，故C正确；

D.干涉条纹在薄膜厚度相同的地方是连续的，当干涉图样在某个位置向中间弯曲时，表明可能玻璃板上表

面在该位置有小凹陷，故D错误。

故选C。

举一反三

【变式2・1】（2025•广东•模拟预测）刷学支付相比于密码和指纹支付更安全、准确，其原理是静脉识别。

用户将手掌置于带有传感器的支付终端上方，支付终端发射近红外光对手掌进行扫描，手掌皮下的静脉血

管中的血红蛋白会吸收部分特定波长的近红外光，导致静脉血管反射的光线相比其他组织反射的光线更弱,

传感器根据检测到的反射光的强度差异，结合AI人工智能技术，提取静脉图案并生成加密模板。下列说法

正确的是（）

A.掌静脉识别技术利用了光的衍射B.该光源的波长比可见光的波长长

C.入射光经手掌反射后频率会变低D.图案中静脉血管形成的纹路比其他组织亮

【答案】B

【详解】A.衍射是光在传播过程中遇到障碍物时，光线偏离直线传播的现象，而掌静脉识别技术主要是基

于红外线反射原理，而非光的衍射，A错误：

B.近红外光的波长大于可见光的波长，B正确：

C.光的频率是由光源决定的，与反射无关，反射不会改变其频率，C错误；

D.由于静脉血管中的血红蛋白对部分特定波长的近红外光有较高的吸收率，因此反射回来的光线较少，使

得静脉血管在图像中显得比周围组织暗，D错误。

故选B。

【变式2・2】(2026•山东泰安•一模)1834年，洛埃用平面镜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S到平面镜的距离

为“、到平面镜左端点的水平距离为。，平面镜左端点到光屏的水平距离为J光在真空中的波长为4。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八丫，则该液体的折射率为

()

光

屏

单色光源S

c.b+c.-2QAX2AA.V

AA.AB.AC./>\«D.

2aAA(b+c)ACA

【答案】B

【详解】作单色光源S关于平面镜的对称点S，则5和S相当于双缝的两个缝，设该单色光在液体中的波

长为则-二一才

2a

光在液体中的频率与在真空中的频率相等，根据-=2/可知，光在液体中的波长与在真空中的波长之比等

于波速之比，即&

Xcn

得，=2

n

解得〃="义

ZZ/A.V

故选Be

【变式2・3】（多选）（2026・福建•一模）一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，在坂璃砖中传播

后分为〃、。两束从上表面射出，如图所示，下列说法正确的是（）

A.在玻璃中。光的折射率大于〃光的折射率

B.4光的频率大卜。光的频率

C.遇到障碍物时〃光更容易产生明显的衍射现象

D.增大空气一侧的入射角，。、。光线都不会消失

【答案】ABD

【详解】A.光路图如图所示

在坡璃砖上表面折射时，a光的偏折程度较大，则。光的折射率较大，故A正确;

B.由。光的折射率较大，可得a的频率较大，故B正确:

C.〃光的频率较小，则〃光的波长较长，遇到障碍物时波长较长的。光更容易产生明显的衍射现象，故C

错误：

D.两列光的折射后经反射再从玻璃进入空气折射，由几何关系可知第一次折射的折射角等于第二次折射的

入射角，根据光路的可逆性可得两列光均不能发生全反射，两列光不会消失，故D正确。

故选ABDo

7题海精炼■«

1.（2026•江苏镇江•一模）摄影师在拍摄玻璃橱窗里的陈列物时，为了消除玻璃表面反射光的干扰，可在

照相机镜头前装一片偏振滤光片，其透振方向应与玻璃表面反射光的（）

A.偏振方向平行B.偏振方向垂直C.出射方向平行D.出射方向垂育

【答案】B

【详解】玻璃表面反射的光是部分偏振光，其偏振方向平行于反射表面（即电矢量振动方向平行于界面）。

偏振滤光片的作用是只允许特定偏振方向的光通过。为了消除反射光的干扰，需阻挡反射光，因此滤光片

的透振方向应与反射光的偏振方向垂直，这样反射光被吸收或阻挡，而透射光（陈列物反射佗光）可以部

分通过，出射方向与偏振方向无关。

故选Bo

2.（2026•福建漳州•二模）光学现象在科技生产与生活中应用广泛，下列说法正确的是（）

A.全息照相主要利用了光的偏振原理

B.刀片影子边缘模糊不清是光的衍射现象

C.泊松亮斑是光经过小圆盘发生干涉形成的

D.相机镜头表面的增透膜利月了光的衍射原理

【答案】B

【详解】A.全息照相主要利用了光的干涉原理（通过记录物光与参考光的干涉条纹实现），故A错误：

B.刀片影子边缘模糊不清是由于光波绕过障碍物边缘时发生衍射，导致影子边界不锐利，故B正确；

C.泊松亮斑是光经过小圆盘时发生的衍射现象（光波绕过障碍物在阴影中心形成亮斑），故C错误；

D.相机镜头表面的增透膜利用了光的干涉原理（通过薄膜厚度设计使反射光发生相消干涉，减少反射损失）,

故D错误。

故选Bo

3.（2026•山东济南•模拟预测）透明玻璃透镜倒立在表面平整的标准板上，平行单色光从上方垂直透镜的

上表面射向玻璃体，沿光的入射方向看到如图所示的干涉条纹，条纹为明暗相间的同心圆，靠近圆心处稀

疏，远离圆心处密集。下面四幅图为过透镜中心的剖面图，则该透镜的形状可能是（）

【详解】设曲面切线与水平面间夹角为e,出现亮条纹的点上下表面厚度为“，则有2d=〃d

则〃=1时为第•条亮条纹，厚度4=日

〃=2时为第二条亮条纹，厚度4=丸

由几何关系可得相邻亮条纹间距为©=%

tan02tan0

由于圆心处稀疏，远离圆心处密集，则加•减小，可得。增大，即越往边缘处曲面切线越陡。

故选Bo

4.（2026•辽宁沈阳•一模）如图，矩形玻璃砖Med平行于光屏尸放置于其上方，两束平行的紫光A和红光

B斜射到玻璃砖的4d面，两个入射点间的距离为巧，穿过玻璃砖下表面衣后，射在光屏P上两个点间的距

离为不考虑光在玻璃砖中的反射，则射在光屏上的两个点〔）

【答案】B

【详解】作出光路图，如图所示

由题知，两束平行的紫光A和红光B斜射到玻璃砖的ad面，则两光在上表面的入射角相同，设为i,紫光

A的折射角为;；，红光B的折射角为弓，两光在下表面出射点间的距离为心，因紫光A的折射率大于红光B

的折射率，即4>外,又两光的入射角i相同，根据折射定律有〃

S1

可知sin4<sinr2,即4<4

根据几何关系可知，若4=4,则有玉=甚，现在通过分析知4〈心，故再

即两光在下表面出射点间的距离大于两光在上表面入射点间的距高，根据光路可逆原理，两光从下表面出

射后仍然平行，故玉<与-内2。

故选B。

5.（2026•河北•一模）在光学显微镜的镜头校准实验中，需使用一款定制的梯形截面玻璃砖（截面图如图

所示）。该玻璃砖A8与。C平行，A8边与A。边垂直，A8与BC夹角为105。。实验时，先将一束激光沿

纸面从A。边（足够长）上某点垂直于A。边射入玻璃砖内部，遁后将入射光束由垂直于AO边方向逆时针

缓慢转动，当入射光束的入射角增大到45。时，从8c界面射出的光恰好完全消失。已知4川5。=历史

4

315。="+小。该玻璃砖的折射率为（）

4

A,显

2

【答案】C

【详解】由光的折射定律可知〃=则竺

sinr

光线在8c面发生全反射，贝i]sinC=，

n

其中105+/+（90-。）-180

联立解得〃=&,r=30

故选C。

6.（多选）（2026•陕西西安•三模）彩虹是阳光经水珠两次折射、一次反射形成的。如图所示为一束白光

从A点射入水珠（看成球形），其中。、。两种单色光经水珠反射分别从E、。两点折射射出，对4、力两

种单色光的折射与反射，下列判断正确的是（）

A.水珠对。光的折射率更大

B.8点是单色光。的反射点

C.改变光在A点的入射角，其中某个单色光可能会在水珠内发生全反射

D.a光从A点传播到E点所用时间比。光从A点传播到。点所用时间长

【答案】AD

【详解】A.光路图如下所示

由图可知，水珠对。光的折射率大，故A正确：

B.由图可知，8点是单色光。的反射点，故B错误；

C.由几何关系可知，因为光线从E、Q点射出时的入射角总等于从A点射入时的折射角，此角总是小于临

界角，则即使改变复色光从A点的入射角，也不可能发生全反射现象，故C错误；

D.由几何关系可知，。光传播距离长，根据^=二可知，。光传播速度小，由，=二可知，。光的传播时间

nv

长，故D正确。

故选ADo

7.（2026•湖南•一模）如图所示，某柱状透明工艺品的截面形状是圆心角为60。、半径为R的扇形，一束单

色平行光沿与0A面成45。角的方向射向Q4面，经04面折射进入该柱状介质内，已知折射光线均平行于03

面。

⑴求该柱状介质的折射率；

⑵求弧面A5有光线射出的部分对应的弧长（不考虑二次反射）。

【答案】（1）&:（2）^^

【详解】（1）对光线进入介质时，由折射定律知的=〃

sinr

其中i=45。,r=30°

可得〃=及

（2）进入介质内光线，在A8弧面上恰发生全反射时，设临界角为C,可知sinC=，

n

可得C=45。

光路如图所示

射到AB弧面上的光线入射角为々，可知a=60。-〃

可知折射进入的光线在48弧面1：到达位置越向左入射角越大，设恰好射到P点的光线为对应临界角时的光

线，可得尸=15。

故射出光线的圆弧部分对应圆心角为NPOB=45。

对应的弧长为s=gx2乃R二孚

8.(2026•广西贵港•一模)某手机防窥膜的结构如图所示，在透明介质中等距排列有相互平行的吸光屏障。

屏障的高度与防兢膜厚度均为〃，相邻屏障的间距为2L、透明介质的折射率为光线从手机屏幕两屏障

间的中点〃向四周发出，经过屏障之间的间隙，从防窥膜上表面射出，其最大折射角〃称为防窥膜的可视角

度，可视角度越小，防窥效果越好。

空气

明介质|ItI

I口lhI防窥膜

屏障2L手机屏幕

E手机水平放置时的纵切面图

._nL

(1)证明：最大可视角。满足关系式sin，=/；

+h~

(2)当/?=6乙〃=近时，求可视角度。；

⑶实际上，手机屏幕上的发光点可位于两屏障之间的任意位置。设发光点距离左屏障的距离为

x(O«x«2L)。为使所有发光点的最大出射角均不超过60",且〃=血，求防窥膜厚度力至少应为多少(用L

表示)。

【答案】⑴见解析；⑵45;⑶叫

【详解】(1)光路如图所示

由折射定律得〃=理

sinr

又叱舟

nL

联立方程解得sin®=〃sinr=

\!l:+h2

所以关系式$也6=五+/1成立

（2）当人=J5乙〃=及时，代入第（1）问关系式得

.幻nL丘L42

sint/=j---=.==—

22

M（网

可得。=45

（3）根据题意，当光线从x=0或x=2L处发出11从右屏障边界或左屏障边界出射时，有城大出射角，由折

.