第46讲 光学（复习讲义）（四川专用）（教师版）

第46讲光学目录01TOC\o"1-3"\h\u考情解码·命题预警 202体系构建·思维可视 303核心突破·靶向攻坚 4考点一光的折射 4知识点光的折射 4考向光的折射 5考点二全反射 7知识点1全反射 7知识点2全反射问题的分析思路 7知识点3光路控制及色散现象 8考向全反射 9考点三光的干涉 12知识点1光的干涉 12知识点2光的干涉理解薄膜干涉洛埃镜 12考向光的干涉 14考点四光的衍射偏振 17知识点1光的衍射 17知识点2光的偏振 17考向1光的衍射 18考向2光的偏振 19考点五激光 21知识点激光 21考向激光 21考点六电磁振荡与电磁波 22知识点1电磁振荡 22知识点2电磁场与电磁波 23考向1电磁振荡 25考向2电磁波 2804真题溯源·考向感知 29考点要求考察形式2025年2024年2023年光的折射全反射选择题非选择题四川卷T9,6分全国甲卷T16,6分全国甲卷T15,6分光的干涉选择题非选择题\\\光的衍射偏振选择题非选择题\\\电磁振荡与电磁波选择题非选择题\\\考情分析：1．考查频率较高，几乎每年都会出现相关题目。2．从命题思路上看，试题情景为着重考查对光的折射、全反射等基本概念和规律的准确理解，如判断是否满足全反射条件、根据折射定律计算折射率等;而对光的干涉、衍射、偏振以及电磁振荡电磁波的考察相对较少，但也不能掉以轻心。复习目标：目标一：掌握光的折射定律，深入理解入射角、折射角与法线的关系，以及入射角正弦与折射角正弦成正比这一核心内容。目标二：把握折射率的定义，明确折射率不仅反映介质对光的折射本领，还与光在介质中的传播速度紧密相关。理解同一种介质对不同频率的光折射率不同，频率越高，折射率越大。目标三：牢记光发生明显衍射的条件，即障碍物或孔的尺寸与光的波长相差不多或更小，熟悉单缝衍射、圆孔衍射、泊松亮斑等典型衍射现象的特点；理解偏振现象是横波特有的属性，知道自然光与偏振光的区别，以及偏振片的作用和偏振现象在3D电影、摄影等领域的应用。目标四：透彻理解LC振荡电路的工作原理，清晰掌握充电、放电过程中电流、电荷量、电场能、磁场能的变化规律，能准确描述各物理量随时间的变化关系。考点一光的折射知识点光的折射1.折射定律（1）内容：如图所示，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：sinθ1sinθ2＝2.折射率（1）定义式：n＝sin（2）折射率与速度的关系式：n＝cv。因为v＜c，所以任何介质的折射率都大于13.对折射率的理解（1）折射率的大小不仅与介质有关，还与光的频率有关，在同种介质中，频率越大的光折射率越大。（2）折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小，v＝cn（3）同种色光在不同介质中的波速、波长不同，但频率相同。4.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。考向光的折射例1（2025·四川攀枝花·高三月考）小明在洗手时发现，洗手盆上有一条彩色光带，通过分析后画出了如图所示部分光路。图中P为与纸面垂直的水平线光源，发出的光照在右侧涂有反光层的平面镜上，光反射后在左侧的水平地面上形成彩色光带，则该光带远离平面镜一侧应是什么颜色（）A．红 B．黄 C．蓝 D．紫【答案】A【详解】由于不同颜色的光折射程度不同，紫光折射能力最强，红光折射能力最弱。所以在反射后，紫光的偏折程度最大，会出现在离平面镜较近的一侧，红光的偏折程度最小，会出现在离平面镜较远的一侧。因此，该光带远离平面镜一侧是红色。故选A。【变式训练1】如图所示，有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板1、2平行放置。一束由红、蓝两种色光混合而成的细光束，从空气射到玻璃板1的上表面，入射角为θ0°<θ<90°。已知玻璃板对蓝光的折射率大于对红光的折射率。下列说法正确的是（

A．在玻璃板2的下表面一定没有出射光B．对同一束光，玻璃板2下表面的出射光方向一定与其上表面的入射光方向平行C．对同一束光，玻璃板2下表面的出射光一定在其上表面的入射光延长线的左侧D．玻璃板1下表面的两束出射光中蓝光一定在红光的左侧【答案】B【详解】AB．因为光在玻璃板1的上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光路可逆性原理知，在玻璃板1下表面的折射角和在其上表面的入射角相等，即玻璃板1下表面的出射光方向一定与其上表面的入射光方向平行，同理可得，玻璃板2下表面的出射光方向一定与其上表面的入射光方向平行，故A错误，B正确；C．根据光的折射，可知玻璃板2下表面的出射光一定在其上表面的入射光延长线的右侧，故C错误；D．玻璃板对蓝光的折射率大于对红光的折射率，故蓝光的偏折程度大，玻璃板1下表面的两束出射光中蓝光在红光的右侧，故D错误。故选B。【变式训练2】如图所示的光现象中，由于光的反射形成的是（

）A．水中的倒影 B．墙上的手影C．太阳光色散 D．“折断”的铅笔【答案】A【详解】A．水中的“倒影”属于平面镜成像，平面镜成像是利用光的反射原理，故A正确；B．墙上的手影，影子的形成利用了光沿直线传播的原理，故B错误；C．太阳光色散是光发生折射的结果，故C错误；D．水中铅笔变弯折，这是光的折射，故D错误。故选A。【变式训练3】（多选）（2025·四川内江·高三月考）如图所示，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，在该玻璃中的传播速度分别为va、vb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为A．λa<λb，naC．va>vb，na【答案】BC【详解】由题图可知，光线从空气射入玻璃三棱镜时，a光的偏折程度小于b光的偏折程度，则玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，即na<nb，可知a光的频率小于对b光的频率，根据λ=cf可知，a光的波长大于b光的波长，即故选BC。考点二全反射知识点1全反射1.光密介质与光疏介质（1）定义：两种介质相比较，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质。（2）相对性：若n甲＞n乙，则甲相对乙是光密介质；乙相对甲是光疏介质。2.全反射（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叫作全反射。（2）临界角：折射角等于90°时的入射角。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，则sinC＝1n（3）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。3.全反射的应用（1）全反射棱镜（2）光导纤维知识点2全反射问题的分析思路（1）确定光是从光密介质进入光疏介质。（2）应用sinC＝1n确定临界角（3）根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射。（4）如果发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图。（5）运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题。知识点3光路控制及色散现象1.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体（球体）对光路的控制特点平行玻璃砖三棱镜圆柱体（球体）结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形的棱镜横截面是圆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，出射光线向棱镜底面偏折圆界面的法线是过圆心的直线，光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2.各种色光的比较与分析颜色红橙黄绿蓝靛紫频率ν低→高同一介质中的折射率小→大同一介质中的速度大→小同一介质中的波长大→小通过同一棱镜的偏折角小→大同一介质中的临界角大→小同一装置的双缝干涉条纹间距大→小分析光的折射、全反射综合问题的三点注意（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）当光照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。考向全反射例1（2025·四川眉山·高三月考）如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ=60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c，则（）A．OP之间的距离为3B．玻璃砖的折射率为2C．光在玻璃砖内的传播速度为cD．光从玻璃到空气的临界角为C，则sin【答案】D【详解】AB．作出两种情况下的光路图，如图所示设OP=x，在A处发生全反射则有sin由于出射光平行可知，在B处射出时则有sin由几何关系可知sin联立解得n=3，x=C．根据n=解得光在玻璃砖内的传播速度为v=cD．根据临界角sin解得sinC=故选D。【变式训练1】（2025·四川成都·高三月考）明代方以智在《物理小识》中记载：“凡宝石面凸则光成一条，有数棱则必有一面五色”，这描述的是光的色散现象。如图，半圆是一宝石的横截面，MN是其直径，P是圆弧上的一点。在横截面所在的平面，一束光自P点射入宝石，折射为a、b两束单色光。下列说法正确的是（）A．宝石对a光的折射率比对b光的折射率小B．在宝石中a光的传播速度比b光的传播速度小C．若仅增大光在P点的入射角，a光先在MN上发生全反射D．用同一双缝干涉装置做实验，a光的干涉条纹间距比b光的干涉条纹间距小【答案】A【详解】A．由光路可知，光线b的偏折程度大于光线a，可知宝石对a光的折射率比对b光的折射率小，故A正确；B．根据v=cn，由于宝石对a光的折射率比对b光的折射率小，则在宝石中a光的传播速度比C．若仅增大光在P点的入射角，因光线a射到MN时的入射角总小于在P点的折射角，光线a射到MN上的入射角不可能达到临界角，则光不可能在MN上发生全反射，故C错误；D．a光的折射率较小，则频率较小，波长较长，根据Δx=ldλ可知用同一双缝干涉装置做实验，故选A。【变式训练2】（2025·四川成都·高三月考）2024年12月13日晚，一道道“寒夜灯柱”在我国新疆克拉玛依市区上空闪现，与城市灯火交相辉映，美不胜收。“寒夜灯柱”是一种可与极光比肩的冰晕现象，因大气中的冰晶反射灯光而形成。简化光路如图所示，一束灯光（复色光）从左侧界面折射进入冰晶，分离成两束单色光a和b，再经右侧界面反射，又从左侧界面折射出来被游客看到。下列说法正确的是（）A．在冰晶中，a光的速度比b光大B．若在同一界面发生全反射，a光的临界角比b光大C．若在同一界面发生全反射，a光的临界角比b光小D．单色光a和b与冰晶右侧的反射是全反射【答案】C【详解】AB．根据折射率公式、折射率与光速、临界角的关系有n=由光路图可知，从空气进入介质中时，入射角相等，a的折射角小一些，则a光折射率大、临界角小、同介质中波速小，b光折射率小、临界角大、同介质中波速大，故AB错误；C．结合上述可知，a光折射率大一些，折射率越大，临界角小，故C正确；D．根据图示光路图，简化图中左右界面平行，右侧界面的入射角等于左侧界面的折射角，可知，右侧界面的入射角小于临界角，光在右侧界面没发生有全反射，所以简化光路图中“寒夜灯柱”的形成过程没有全反射，故D错误。故选C。【变式训练3】（2025·四川成都·三模）如图所示，BCD为一直角三角形棱镜的截面，∠C=60°，棱镜的折射率为3，P为垂直于直线BC的光屏，现有一激光器从A点由静止自由下落到桌面O点，整个下落过程中从激光器发出的光束始终平行于BC边，经棱镜折射后在屏P上形成一个移动的光斑，已知A点距离BC桌面高度h，若真空中光速为c，当地重力加速度为g，忽略光到屏的传播时间，则下列说法正确的是（）A．激光束在棱镜上的CD边上会发生全反射B．激光束在棱镜中传播的速度等于3C．光斑在屏P上移动的距离为1D．光斑在屏P上移动的平均速度2gℎ【答案】D【详解】A．由全反射知识可得sin由题意知，激光束从棱镜射向空气时的入射角sin可见，全反射临界角C大于入射角r，不会发生全反射，故A错误；B．由n=cv得C．设高度h对应的棱镜斜边长度为l，光斑在屏P上移动的距离为d则有数学知识可得sincos联立可得d=2D．设激光器下落时间为t则由自由落体运动知识可得ℎ=光斑在屏P上移动的平均速度v联立解得v=故选D。考点三光的干涉知识点1光的干涉1.光的干涉（1）定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹；某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。（2）条件：①两束光的频率相同；②相位差恒定。2.双缝干涉（1）图样特点①单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；②白光照射时，中央为白色条纹，其余为彩色条纹。（2）条纹间距Δx公式：Δx＝ldλ。λ为照射光的波长、d为双缝间距、l为屏到双缝间距离3.薄膜干涉利用薄膜（如肥皂液薄膜）前后表面反射的光相遇而形成的。图样中同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜的厚度相同。知识点2光的干涉理解薄膜干涉洛埃镜1、双缝干涉中亮、暗条纹的判断方法对于两个振动步调一致的光源，如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差：（1）r2－r1＝kλ（k＝0，1，2，…）时，光屏上出现亮条纹；（2）r2－r1＝（2k＋1）λ2（k＝0，1，2，…）时，光屏上出现暗条纹对于两个振动步调反相的光源，产生亮、暗条纹的条件与上面的正好相反。2、薄膜干涉的成因分析如图所示，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，叠加形成亮、暗相间条纹。3、增透膜问题Ⅰ、增透膜的原理：利用光的干涉现象来减少反射光的强度，从而增加透射光的强度。当光照射到增透膜上时，会在膜的上表面和下表面分别发生反射，形成两束反射光。这两束反射光会相互干涉，当它们的光程差为半波长的奇数倍时，就会相互抵消，从而减少反射光的强度。同时，根据能量守恒定律，反射光的能量减少，透射光的能量就会增加，从而实现增透的效果。Ⅱ、应用：应用于光学仪器、眼镜、相机镜头等。4.薄膜干涉的应用：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；若被检查平面是不平整的，则干涉条纹发生弯曲。结论：向左弯说明被检查平面下凹，向右弯说明被检查平面上凸5、洛埃镜洛埃镜是一块下表面涂黑的平玻璃片或者是金属板，从一狭缝发出的光，以入射角(近90°的入射角)入射到洛埃镜上，经反射，光的波阵面改变方向，反射光就像是光源的虚像发出的一样，两者形成一对相干光源，它们发出的光在屏上相遇，产生明暗相间的干涉条纹。由此可知，条纹间距可以直接用公式计算得:Δx=考向光的干涉例1（2025·四川成都·高三月考）劈尖干涉是一种薄膜干涉。在水平面上将一块厚度均匀的薄有机玻璃板放在另一块厚度均匀的薄有机玻璃板之上，在一端夹入两张薄纸片，上玻璃板由于重力影响微微弯曲，装置侧视图如图所示。用单色平行光竖直向下照射，则观察者观测到的干涉图样最可能的是（）A． B． C． D．【答案】D【详解】设劈尖倾角为θ，根据劈尖干涉条纹间距公式可得相邻条纹间距为Δ由于上板一端被垫高，且由于重力弯曲，从左向右，θ逐渐增大，干涉条纹间距逐渐减小，故D符合题意。故选D。【变式训练1】（2025·四川成都·高三月考）如图，由a、b两种不同颜色的单色光组成的复色光从P点始终沿半径方向射入半圆形柱状玻璃砖，在右侧竖直光屏上只观察到b光产生的光斑。下列说法正确的是（）A．玻璃砖对a光的折射率比b光大B．利用相同的双缝干涉实验装置观察干涉条纹，a光产生的干涉条纹间距比b光大C．在真空中，a光的传播速度比b光小D．若P点沿圆周向B点移动，光屏上可能会出现两种颜色的光斑【答案】A【详解】A．由题可知，a光已在玻璃砖内发生了全反射，因此a光的临界角小于b光的临界角，则naB．根据折射率大小关系可知λa<λC．所有光在真空中的传播速度均相同，故C错误；D．若P点沿圆周向B点移动，入射角变大，有可能两种单色光都会发生全反射，故D错误。故选A。【变式训练2】洛埃德（H。Lloyd）在1834年提出了一种更简单的观察干涉现象的装置。如图所示，缝光源S与光屏平行，从缝光源S发出的光，一部分入射到平面镜M后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹，缝光源S通过平面镜成的像S′相当于另一缝光源。某次实验，S发出波长为400nm的单色光，虚线OOA．若撤去平面镜M，光屏上将不再出现明暗相间的条纹B．若缝光源S发出波长为600nm的单色光，光屏上NC．若将缝光源S下移少许，光屏上的条纹间距将变小D．若将平面镜M右移少许，光屏上的条纹间距将变大【答案】B【详解】A．若撤去平面镜M，通过单缝光线会发生衍射，仍然可以观察到明暗相间的衍射条纹，故A错误；CD．缝光源S通过平面镜成的像S′相当于另一缝光源，由双缝干涉相邻两条亮间距公式其中L=l，d=2ℎ可得△x=若将缝光源S下移少许，则h变小，可知光屏上的条纹间距将变大;若将平面镜M右移少许，则不影响光源的像的位置，则光屏上的条纹间距不变，故CD错误；B．由Δx=Δ即3已知S发出波长为400nm的单色光，虚线OO'上方的第3条亮条纹出现在N处，则缝光源S发出波长为600故选B。【变式训练3】如图所示，两块玻璃板左端搭在一起，右端夹住一金属小球，使两玻璃板间形成一楔形薄空气膜。小球直径会随着温度的升高而增大，玻璃板受温度的影响忽略不计。现用激光垂直照射玻璃板的上表面，会观察到明暗相间的干涉条纹。当温度逐渐升高时（）A．干涉条纹的间距变小，条纹向左移动 B．干涉条纹的间距变小，条纹向右移动C．干涉条纹的间距变大，条纹向左移动 D．干涉条纹的间距变大，条纹向右移动【答案】A【详解】当温度逐渐升高，小球直径会随着温度的升高而增大，空气膜的劈角变大，空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变小，所以相邻亮条纹间距应变小，条纹向左移动。故选A。【变式训练4】（多选）为了降低光通过照相机镜头等光学元件表面因反射造成的光能损失，人们在这些光学元件的表面镀上透明的薄膜，即增透膜（如图甲）。增透膜上下两个表面的反射光会因发生干涉而相互抵消，增加了透射光的能量。若将照相机镜头等光学元件简化为矩形元件，真空中波长为λ的单色光垂直增透膜的上表面入射，如图乙所示，其中增透膜的厚度为d，增透膜对该单色光的折射率为n，光在真空中速度为c。下列说法正确的是（）A．该单色光由空气进入增透膜，波长变短B．该单色光通过增透膜的时间为dncC．增透膜的最小厚度为λD．增透膜的最小厚度为λ【答案】AC【详解】A．光在增透膜中的波长为λ因为n>1，所以该单色光由空气进入增透膜，波长变短，A正确；B．光通过增透膜的时间为t=光在增透膜中的速度为v=c解得t=ndCD．增透膜是膜前后反射光叠加减弱，波程差为2d=λ′2解得，厚度d最小值为d=λ故选AC。考点四光的衍射偏振知识点1光的衍射1.定义：指光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，偏离直线传播路径而绕到障碍物后面传播的现象。2.发生明显衍射的条件：在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，衍射现象十分明显。3.单缝衍射与双缝干涉的特点比较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，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹4.光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。知识点2光的偏振1.自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。2.偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。3.偏振光的形成（1）让自然光通过偏振片形成偏振光。（2）让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。4.自然光与偏振光的比较类别自然光（非偏振光）偏振光光的来源从普通光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光沿特定方向振动5.偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。考向1光的衍射例1下列现象属于光的衍射的是（）A．雨后天空出现彩虹 B．肥皂膜在日光照射下呈现彩色C．水中的气泡看上去特别明亮 D．通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹【答案】D【详解】A．雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的，属于光的色散现象，故A不符合题意；B．肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的，属于薄膜干涉，故B不符合题意；C．水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生全反射，使得更多光线进入人眼，故C不符合题意；D．通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹，是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象，故D符合题意。故选D。【变式训练1】下列四幅图中，有两幅为红、蓝两种色光经过同一套双缝干涉演示仪得到的图样，有两幅为红、蓝两种色光经过同一套单缝衍射仪所得到的图样，其中由红光形成的单缝衍射图样是（）A． B．C． D．【答案】C【详解】AB．从图像中可以看出，这两幅图的条纹间距是相等的，应该是双缝干涉图样，不是单缝衍射图样，故AB错误；CD．从图像中可以看出，这两幅图的条纹间距特点是：中间亮条纹最宽、最亮，往两边条纹宽度逐渐减小，是单缝衍射图样，且由于红光波长比蓝光长，在单缝衍射中红光的条纹间距更大，所以C应该是红光单缝衍射的图样，D应该是蓝光单缝衍射的图样。故C正确，D错误。故选C。【变式训练2】在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆板和小圆孔后，得到的四幅图样如图所示，由于操作者疏忽，打乱了图样的顺序，下列说法正确的是（）A．甲图是泊松亮斑 B．乙图是泊松亮斑C．丙图是泊松亮斑 D．丁图是泊松亮斑【答案】C【详解】AC．单色光照射小圆孔做衍射的实验时，中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，条纹间距也不等，亮度向外逐渐变暗；而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点，亮度向外逐渐变亮，可知甲图是小圆孔衍射图样，丙图是小圆板“泊松亮斑”衍射图样，故A错误，C正确；BD．单缝衍射与双缝干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，则乙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样，故BD错误。故选C。考向2光的偏振例1关于下列四幅图所涉及的物理知识的论述正确的是（）A．甲图中，水中射水鱼看到的小昆虫在昆虫实际位置的下方B．乙图中，M、N是偏振片，P是光屏，固定偏振片M，缓慢转动偏振片N时，光屏P上光的亮度发生变化，此现象说明光是纵波C．丙图中，彩色的肥皂泡是光的折射现象D．丁图中，“泊松亮斑”是光的衍射现象【答案】D【详解】A．甲图中，水中射水鱼看小昆虫时，从空气中经过水面折射进入鱼眼的光的折射角小于入射角，鱼看到的昆虫是沿折射光线的反向延长线的交点，可知，水中射水鱼看到的小昆虫在昆虫实际位置的上方，故A错误；B．M、N是偏振片，P是光屏，固定偏振片M，缓慢转动偏振片N时，光屏P上光的亮度发生变化，此现象说明光是横波，故B错误；C．彩色的肥皂泡是光的干涉现象，故C错误；D．“泊松亮斑”指光照射在直径恰当的小圆板或圆珠时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑，即“泊松亮斑”是光的衍射现象，故D正确。故选D。【变式训练1】下列实验中能反映光的干涉现象的是（）A． B．C． D．【答案】B【详解】A．该实验是单缝衍射实验，属于单缝衍射现象，故A不符合题意；B．该实验为薄膜干涉实验，属于光的干涉现象，故B符合题意；C．该实验是光的偏振实验，属于光的偏振现象，故C不符合题意；D．该实验是光的色散实验，属于光的色散现象，故D不符合题意。故选B。【变式训练2】光学知识不仅可以用来解释日常生活中的现象，在科技中也有着广泛的应用，下列关于光学知识的说法正确的是（）A．光的偏振现象说明光是纵波B．雨后路面上的油膜形成彩色的条纹，是光的衍射现象C．用标准平面来检查光学面的平整程度是利用了光的干涉现象D．验钞机发出的紫外线比电视机遥控器发出的红外线更容易绕过障碍物【答案】C【详解】A．光的偏振现象说明光是横波，因为只有横波才有偏振现象，故A错误；B．油膜上的彩色条纹是由于光在油膜上下表面反射后发生干涉形成的，属于薄膜干涉现象，而非衍射，故B错误；C．用标准平面检查光学面的平整程度利用了光的干涉（等厚干涉），通过观察干涉条纹形状判断平整度，故C正确；D．波长越长的波衍射能力越强。红外线波长比紫外线长，因此更容易绕过障碍物，故D错误。故选C。考点五激光知识点激光1、激光和激光的产生（1）传播方向、偏振、相位等性质完全相同的光波叫作激光。激光是相干光，激光是人工产生的光。（2）在现代科学技术中用激光器产生激光。2、激光的特点及应用特点应用相干性强：激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性光纤通信平行度好：激光的平行度非常好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度激光测距，为枪械、火炮、导弹等武器提供目标指引亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”，激发核聚变等考向激光例1我国智能驾驶汽车进入快速发展期。某车载雷达系统可以发出激光和超声波（频率高于20kHz的声波）信号，下列说法正确的是（）A．激光与超声波都是横波B．激光与超声波都是纵波C．激光与超声波都能发生衍射D．激光与超声波都可在真空中传播【答案】C【详解】AB．声波是纵波，光是横波，A错误，B错误；C．衍射是波的特性，激光和超声波都可以发生衍射，C正确；D．激光可以在真空中传播，超声波的传播需要依靠介质，超声波不能在真空中传播，D错误。故选C。【变式训练1】（多选）激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空。激光火箭利用了激光的（）A．单色性好 B．方向性好C．高能量 D．相干性好【答案】BC【详解】由于激光站与卫星可能相隔很远，为了减少能量损失，必须使激光具有很好的平行度，同时使用激光的高能量特性。故选BC。考点六电磁振荡与电磁波知识点1电磁振荡1.振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流。2.振荡电路：产生振荡电流的电路。由电感线圈L和电容C组成最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。3.电磁振荡中的能量变化（1）放电过程中电容器储存的电场能逐渐转化为线圈的磁场能。（2）充电过程中线圈中的磁场能逐渐转化为电容器的电场能。（3）在电磁振荡过程中，电场能和磁场能会发生周期性的转化。4.电磁振荡的周期和频率（1）周期T＝2πLC。（2）频率f＝12π5.LC振荡过程中各物理量变化情况（从开始放电计时）时刻（时间）0→TT4→T2→3T4对应图像工作过程放电过程充电过程放电过程充电过程qqm→00→qmqm→00→qmuum→00→umum→00→umEEm→00→EmEm→00→Emi0→imim→00→imim→0B0→BmBm→00→BmBm→0能量E电→E磁E磁→E电E电→E磁E磁→E电知识点2电磁场与电磁波1.麦克斯韦电磁场理论2.电磁波（1）电磁场在空间由近及远地传播，形成电磁波。（2）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相同（都等于光速）。（3）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。（4）v＝λf，f是电磁波的频率。3.电磁波的发射（1）发射条件：开放电路和高频振荡信号。所以要对传输信号进行调制（调幅或调频）。（2）调制方式①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变。4.无线电波的接收（1）当接收电路的固有频率跟接收到无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。（2）使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路。（3）从经过调制的高频振荡信号中“检”出调制信号的过程，叫作检波。检波是调制的逆过程，也叫作解调。5.电视广播信号的发射和接收过程6.电磁波谱：按照电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成的谱叫作电磁波谱。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、γ射线。（1）电磁波谱中的各种波的特性及应用电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律无线电波＜3×1011＞10－3波动性强，易发生衍射无线电技术衍射能力减弱，直线传播能力增强红外线1011～101510－7～10－3热效应红外遥感可见光101510引起视觉照明、摄影紫外线1015～101610－8～10化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪衍射能力减弱，直线传播能力增强X射线1016～101910－11～10－8穿透本领强检查、医用透视γ射线＞1019＜10－11穿透本领更强工业探伤、医用治疗（2）各种电磁波产生机理无线电波振荡电路中电子周期性运动产生红外线、可见光和紫外线原子的外层电子受激发后产生X射线原子的内层电子受激发后产生γ射线原子核受激发后产生（3）对电磁波的两点说明①不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长，越容易产生干涉、衍射现象，波长越短，穿透能力越强。②同频率的电磁波在不同介质中传播速度不同，不同频率的电磁波在同一种介质中传播时，频率越高，折射率越大，速度越小。考向1电磁振荡例1如图所示，LC电路中，电容C为0.4μF，电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态。当开关S闭合时，灰尘开始在电容器内运动（设灰尘未与极板相碰），此时开始计时，在一个振荡周期内，下列说法正确的是（）A．π×10−5s时，回路中电流变化最慢B．2π×10−5s时，灰尘的速度最大C．2π×10−5s时，线圈中磁场能最大D．2π×10−5s时，灰尘的加速度最小【答案】A【详解】A．根据电磁振荡的周期公式可得T=2π所以当t=π×10−5s时，即t=1B．t=0时，对带电灰尘受力分析有mg=Eq=0~π×10−5s之间，即0∼14T随着电容器放电，灰尘合力向下，开始加速运动；π×10−5s~2π×10−5s之间，即14T∼12C．2π×10−5s时，即t=1D．2π×10−5s时，即t=12T，振荡电路中电流为零，电容器场强和即此时加速度大小为2g，后电容器又开始放电，可得加速度减小，所以可得在2π×10−5s时，灰尘的加速度最大为2g，故D错误。故选A。【变式训练1】在学校饭堂就餐刷卡时，当听到“嘀”的声音，表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡内部有由电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路。刷卡时，读卡机向外发射某一特定频率的电磁波，IC卡内的LC振荡电路产生电谐振，此时线圈L中产生的感应电流最大，给电容器C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。若某时刻线圈中电流产生的磁场方向和电容器内的电场方向如图，下列说法错误的是（）A．若增大电容器两板距离，LC振荡频率增大B．该时刻电容器正处于充电过程，电路中电流在减小C．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能D．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则IC卡内不会产生感应电流【答案】D【详解】A．若增大电容器两板距离，根据C=则C减小，根据f=可知，LC振荡频率增大，选项A正确，不符合题意；B．该时刻线圈中的电流由上到下，电容器下极板带正电，可知电容器正处于充电过程，电路中电流在减小，选项B正确，不符合题意；C．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能，选项C正确，不符合题意；D．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则IC卡内仍会产生感应电流，选项D错误，符合题意。故选D。【变式训练2】如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t=0时开关S打到b端，t=0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。若以顺时针电流为正方向，则LCA． B．C． D．【答案】C【详解】AB．单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t=0时开关S打到b端，在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，t=0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，此时经历了充放电各一次，故LC回路的周期为T=0.04CD．t=0时回路中电流方向为逆时针，若以顺时针电流为正方向，电流为负，故C正确，D错误。故选C。【变式训练3】（多选）不久前，某移动公司与华为合作，成功实现该地商用手机下行速率达到5.4Gbps，创下业界最高记录，接近理论极限。产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（）A．线圈储存的磁场能正在减少B．电容器两极板间电场强度正在变大C．电容器正在放电D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反【答案】AB【详解】A．根据图示可知，电容器下极板带正电，下极板失电子，则电容器极板所带电荷量增大，即电容器处于充电状态，电场能增大，则线圈储存的磁场能正在减少，故A正确；B．结合上述，电容器电荷量增大，根据C=QU可知，电容器两极板间电场强度正在变大，故B正确；C．结合上述可知，电容器正在充电，故C错误；D．结合上述，线圈储存的磁场能正在减少，则线路中的电流正在减小，根据楞次定律可知，线路中的电流方向与线圈中感应电流的方向相同，故D错误。故选AB。考向2电磁波例1手机是当下使用最广泛的通讯工具。人们在使用手机时，经常通过Wi-Fi联网，有时也会通过蓝牙传输数据。Wi-Fi技术与蓝牙技术同属于短距离无线电技术，所使用的无线电波频率一般在2.4GHz附近。由此可知（）A．Wi-Fi使用的无线电波是纵波，蓝牙使用的无线电波是横波B．无论Wi-Fi还是蓝牙使用的无线电波都具有能量，都是一种客观存在的物质C．蓝牙技术属于短距离无线电技术，其无线电波波长比可见光波长短D．Wi-Fi使用的无线电波不会发生多普勒效应【答案】B【详解】A．无线电波属于电磁波，电磁波均为横波（电场与磁场方向垂直于传播方向），故Wi-Fi和蓝牙使用的无线电波均为横波，A错误。B．电磁波具有能量，且电磁场是物质存在的一种形式。无论Wi-Fi还是蓝牙的无线电波均携带能量，属于客观物质，B正确。C．无线电波频率为2.4GHz，波长计算为λ=可见光波长范围为400~700nm（4×10D．多普勒效应是波的普遍现象，只要波源与接收者有相对运动，频率就会变化。Wi-Fi的无线电波同样会发生多普勒效应，D错误。故选B。【变式训练1】（2025·四川南充·高三月考）下列关于电磁波的说法正确的是（）A．γ射线波长比X射线长，可用于探测金属构件内部的缺陷B．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场C．无线电波的接收过程中，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐D．频率越高的电磁波，在真空中传播的速度越大【答案】C【详解】A．γ射线的频率比X射线更大，根据c=λf可知γ射线波长比X射线更短，且X射线用于探测金属内部缺陷，故A错误；B．均匀变化的电场产生恒定磁场，只有非均匀变化的电场才会产生变化的磁场，故B错误；C．调谐是使接收电路与电磁波频率谐振的过程，故C正确；D．所有电磁波在真空中速度均为光速，与频率无关，故D错误。故选C。【变式训练2】（2025·四川攀枝花·高三月考）下列关于电磁波的说法中正确的是（）A．不同电磁波的产生机理并不一致 B．紫外线能用来高效的加热食物C．真空中的红光比蓝光的速度大 D．电磁波就是无线电波【答案】A【详解】A．不同电磁波的产生机理不同，例如无线电波由振荡电路产生，X射线由原子内层电子跃迁产生，故A正确；B．紫外线具有荧光效应和杀菌作用，而加热食物主要利用微波，故B错误；C．所有电磁波在真空中的速度均为光速c，即红光与蓝光在真空中的速度相同，故C错误；D．电磁波包含无线电波、可见光、X射线等，无线电波只是其中一部分，故D错误。故选A。【变式训练3】（多选）关于电磁波的下列说法，正确的是（）A．可见光实质上也是一种电磁波，红光波长最短B．红外遥感是利用了所有物体都发射红外线的特点C．验钞机检验钞票真伪体现了紫外线的荧光作用D．X射线可深入人的骨骼，杀死病变细胞【答案】BC【详解】A．可见光实质上也是一种电磁波，红光波长最长，故A错误；B．所有物体都发射红外线，红外线波长较长，能够发生明显衍射，红外遥感是利用了红外线波长较长的特点，故B正确；C．钞票上有荧光物质，验钞机发出的紫外线具有荧光作用，可以使荧光物质发光，故C正确；D．在人体内杀死病变细胞是利用了γ射线的放射作用，X射线可用来检查人体器官，故D错误；故选BC。1.（2025·广东·高考真题）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【答案】A【详解】光路图如图所示则有折射定律可得n=故选A。2.（2025·湖南·高考真题）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【答案】D【详解】AB．根据题意，画出光路图，如图所示由几何关系可知，折射角为45°，则由折射定律有n=则有sinθ>2解得θ>45°故AB错误；C．根据题意，由sin可知sin即C>45°增大入射角，光路图如图所示由几何关系可知，光在BC上的入射角小于45°，则该单色光在BC上不可能发生全反射，故C错误；D．减小入射角，光路图如图所示由几何关系可知，光在AB上的入射角大于45°，可能大于临界角，则该单色光在AB上可能发生全反射，故D正确。故选D。3.（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v=λf，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。4.（2025·北京·高考真题）“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。”除了夜深人静的原因，从波传播的角度分析，特定的空气温度分布也可能使声波传播清明致远。声波传播规律与光波在介质中传播规律类似。类比光线，用“声线”来描述声波的传播路径。地面上方一定高度S处有一个声源，发出的声波在空气中向周围传播，声线示意如图（不考虑地面的反射）。已知气温越高的地方，声波传播速度越大。下列说法正确的是（）A．从M点到N点声波波长变长B．S点气温低于地面C．忽略传播过程中空气对声波的吸收，则从M点到N点声音不减弱D．若将同一声源移至N点，发出的声波传播到S点一定沿图中声线NMS【答案】D【详解】声音的传播类比光线传播，即类比光线的折射率；若空气中的温度均匀，从S发出的光线应该向四周沿直线传播，题目中“声线”向地面传播的过程中，越来越靠近法线，即θ1>θ2，因此越靠近地面空气对声音的折射率A．从M点到N点靠近地面，声音频率f不变，声速减小，根据v=λf可知波长变短，A错误；B．声源S