高考物理二輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)題型歸納專題15 光與電磁波原卷版

專題15：光與電磁波考點(diǎn)01光的折射與全反射 1考點(diǎn)02光的波動(dòng)性、電磁波、相對(duì)論 5考點(diǎn)03電磁波相對(duì)論基礎(chǔ) 9考點(diǎn)01光的折射與全反射【考點(diǎn)詮釋】1．折射率(1)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)。(2)n＝eq\f(c,v)。2．全反射的條件(1)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。(2)入射角大于或等于臨界角。(3)sinC＝eq\f(1,n)。3．光的色散問題(1)同種介質(zhì)對(duì)不同頻率的光的折射率不同，頻率越高，折射率越大。(2)由n＝eq\f(c,v)，n＝eq\f(λ0,λ)可知，光的頻率越高，在介質(zhì)中的波速越小，波長越長。4．平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體對(duì)光路的控制平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)光路圖對(duì)光線的作用通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過圓心的直線，經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折【典例1】我國古代著作《墨經(jīng)》中記載了小孔成倒像的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到光沿直線傳播。身高SKIPIF1<0的人站在水平地面上，其正前方SKIPIF1<0處的豎直木板墻上有一個(gè)圓柱形孔洞，直徑為SKIPIF1<0、深度為SKIPIF1<0，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此時(shí)，由于孔洞深度過大，使得成像不完整，如圖所示?，F(xiàn)在孔洞中填充厚度等于洞深的某種均勻透明介質(zhì)，不考慮光在透明介質(zhì)中的反射。（i）若該人通過小孔能成完整的像，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？（ii）若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能成功出射，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？【答案】（i）1.38；（ii）1.7【解析】（i）根據(jù)題意作出如下光路圖

當(dāng)孔在人身高一半時(shí)有：tanθ=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0≈SKIPIF1<0，sinθ=0.8，tanα=SKIPIF1<0，sinα=SKIPIF1<0由折射定律有：n=SKIPIF1<0（ii）若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能成功出射，則可畫出如下光路圖根據(jù)幾何關(guān)系有：SKIPIF1<0【變式1-1】用激光筆照射透明塑料制成的光盤邊緣時(shí)觀察到的現(xiàn)象如圖所示。入射點(diǎn)O和兩出射點(diǎn)P、Q恰好位于光盤邊緣等間隔的三點(diǎn)處，空氣中的四條細(xì)光束分別為入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b間的夾角為SKIPIF1<0，則（）

A．光盤材料的折射率SKIPIF1<0B．光在光盤內(nèi)的速度為真空中光速的三分之二C．光束b、c和d的強(qiáng)度之和等于光束a的強(qiáng)度D．光束c的強(qiáng)度小于O點(diǎn)處折射光束SKIPIF1<0的強(qiáng)度【變式1-2】如圖，單色光從折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速為SKIPIF1<0m/s，則該單色光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為___________m/s；對(duì)于所有可能的入射角，該單色光通過玻璃板所用時(shí)間t的取值范圍是___________s≤t<___________s（不考慮反射）?！咀兪?-3】如圖，一折射率為SKIPIF1<0的材料制作的三棱鏡，其橫截面為直角三角形ABC，∠A=90°，∠B=30°。一束平行光平行于BC邊從AB邊射入棱鏡，不計(jì)光線在棱鏡內(nèi)的多次反射，求AC邊與BC邊上有光出射區(qū)域的長度的比值。考點(diǎn)02光的波動(dòng)性、電磁波、相對(duì)論1．機(jī)械波和光波都能發(fā)生干涉、衍射、多普勒效應(yīng)等現(xiàn)象，這些都是波特有的現(xiàn)象。偏振現(xiàn)象是橫波的特有現(xiàn)象。要觀察到穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象和明顯的衍射現(xiàn)象需要一定的條件。2．波的干涉現(xiàn)象中加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的判斷方法：(1)公式法某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱，取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δr。①當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí)。若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)加強(qiáng)；若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)減弱。②當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí)。若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)加強(qiáng)；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)減弱。(2)圖象法在某時(shí)刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點(diǎn)，一定是加強(qiáng)點(diǎn)，而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是減弱點(diǎn)，各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強(qiáng)線和減弱線，兩種線互相間隔，加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間。3．電磁振蕩與電磁波(1)變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場；(2)電磁波是橫波，在空間傳播不需要介質(zhì)，真空中電磁波的速度為3×108m/s(3)v＝λf對(duì)電磁波同樣適用；(4)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象。按電磁波的波長從長到短分布是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線。4．狹義相對(duì)論的重要結(jié)論(1)在任何慣性系中觀察光速均為c。(2)相對(duì)觀測者運(yùn)動(dòng)的物體長度變短。(3)相對(duì)觀測者運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢。【典例2】肥皂膜的干涉條紋如圖所示，條紋間距上面寬、下面窄。下列說法正確的是（）A．過肥皂膜最高和最低點(diǎn)的截面一定不是梯形B．肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋C．肥皂膜從形成到破裂，條紋的寬度和間距不會(huì)發(fā)生變化D．將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動(dòng)SKIPIF1<0，條紋也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)SKIPIF1<0【答案】AB【解析】A．肥皂膜因?yàn)樽灾貢?huì)上面薄而下面厚，因表面張力的原因其截面應(yīng)是一個(gè)圓滑的曲面而不是梯形，A正確；B．薄膜干涉是等厚干涉，其原因?yàn)榉试砟ど系臈l紋是前后表面反射光形成的干涉條紋，B正確；C．形成條紋的原因是前后表面的反射光疊加出現(xiàn)了振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)，形成到破裂的過程上面越來越薄，下面越來越厚，因此出現(xiàn)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置發(fā)生了變化，條紋寬度和間距發(fā)生變化，C錯(cuò)誤；D．將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動(dòng)SKIPIF1<0，由于重力，表面張力和粘滯力等的作用，肥皂膜的形狀和厚度會(huì)重新分布，因此并不會(huì)跟著旋轉(zhuǎn)90°；D錯(cuò)誤。故選AB?！咀兪?-1】利用圖1所示的裝置(示意圖)，觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖2中甲和乙兩種圖樣。下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說法正確的是()圖1甲乙圖2A．甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫B．甲對(duì)應(yīng)雙縫，乙對(duì)應(yīng)單縫C．都是單縫，甲對(duì)應(yīng)的縫寬較大D．都是雙縫，甲對(duì)應(yīng)的雙縫間距較大【變式2-2】用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋。下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是（）A．B．C．D．

【變式2-3】奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個(gè)重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量。偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會(huì)相對(duì)于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測樣品的含糖量了。如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測樣品P置于A、B之間。(1)偏振片A的作用是_________________________________________。(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種________。(3)以下說法中正確的是________。A．到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱B．到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱C．將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于αD．將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光強(qiáng)度最強(qiáng)，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于α考點(diǎn)03電磁波相對(duì)論基礎(chǔ)1．對(duì)麥克斯韋電磁場理論的理解2．電磁波與機(jī)械波的比較名稱項(xiàng)目電磁波機(jī)械波產(chǎn)生由周期性變化的電場、磁場產(chǎn)生由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生波的特點(diǎn)橫波縱波或橫波波速在真空中等于光速c＝3×108m/s在空氣中不大(如聲波波速在空氣中一般為340m/s)是否需要介質(zhì)不需要介質(zhì)(在真空中仍可傳播)必須有介質(zhì)(真空中不能傳播)能量傳播電磁能機(jī)械能3．狹義相對(duì)論的重要結(jié)論(1)在任何慣性系中觀察光速均為c。(2)相對(duì)觀測者運(yùn)動(dòng)的物體長度變短。(3)相對(duì)觀測者運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢。【典例3】隨著通信技術(shù)的更新?lián)Q代，無線通信使用的電磁波頻率更高，頻率資源更豐富，在相同時(shí)間內(nèi)能夠傳輸?shù)男畔⒘扛?。?代移動(dòng)通信技術(shù)(簡稱5G)意味著更快的網(wǎng)速和更大的網(wǎng)絡(luò)容載能力，“4G改變生活，5G改變社會(huì)”。與4G相比，5G使用的電磁波（）A．光子能量更大 B．衍射更明顯C．傳播速度更大 D．波長更長【答案】A【解析】A．因?yàn)?G使用的電磁波頻率比4G高，根據(jù)SKIPIF1<0可知5G使用的電磁波比4G光子能量更大，故A正確；B．發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物（或孔）的尺寸可以跟波長相比，甚至比波長還??；因5G使用的電磁波頻率更高，即波長更短，故5G越不容易發(fā)生明顯衍射，故B錯(cuò)誤；C．光在真空中的傳播速度都是相同的；光在介質(zhì)中的傳播速度為：SKIPIF1<05G的頻率比4G高，而頻率越大折射率越大，光在介質(zhì)中的傳播速度越小，故C錯(cuò)誤；D．因5G使用的電磁波頻率更高，根據(jù)SKIPIF1<0，可知波長更短，故D錯(cuò)誤。故選A?！咀兪?-1】新冠肺炎疫情突發(fā)，中華兒女風(fēng)雨同舟、守望相助，筑起了抗擊疫情的巍峨長城。志愿者用非接觸式體溫測量儀，通過人體輻射的紅外線測量體溫，防控人員用紫外線燈在無人的環(huán)境下消殺病毒，為人民健康保駕護(hù)航。紅外線和紫外線相比較（）A．紅外線的光子能量比紫外線的大B．真空中紅外線的波長比紫外線的長C．真空中紅外線的傳播速度比紫外線的大D．紅外線能發(fā)生偏振現(xiàn)象，而紫外線不能1、（2022·山東卷·T10）某同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫SKIPIF1<0，SKIPIF1<0的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫，實(shí)驗(yàn)中分別在屏上得到了圖乙，圖丙所示圖樣。下列描述正確的是（）A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時(shí)，也發(fā)生了衍射B.遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大C.照射兩條狹縫時(shí)，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大D.照射兩條狹縫時(shí)，若光從狹縫SKIPIF1<0、SKIPIF1<0到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋2、（2022·山東卷·T7）柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示，SKIPIF1<0右側(cè)是以O(shè)為圓心、半徑為R的SKIPIF1<0圓，左則是直角梯形，SKIPIF1<0長為R，SKIPIF1<0與SKIPIF1<0夾角SKIPIF1<0，SKIPIF1<0中點(diǎn)為B。a、b兩種頻率的細(xì)激光束，垂直SKIPIF1<0面入射，器件介質(zhì)對(duì)a，b光的折射率分別為1.42、1.40。保持光的入射方向不變，入射點(diǎn)從A向B移動(dòng)過程中，能在SKIPIF1<0面全反射后，從SKIPIF1<0面射出的光是（不考慮三次反射以后的光）（）A.僅有a光 B.僅有b光 C.a、b光都可以 D.a、b光都不可以3、（2022·全國乙卷·T17）一點(diǎn)光源以113W的功率向周圍所有方向均勻地輻射波長約為6×10-7m的光，在離點(diǎn)光源距離為R處每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為3×1014個(gè)。普朗克常量為h=6.63×10-34Js。R約為（）A.1×102m B.3×102m C.6×102m D.9×102m4、（2022·浙江6月卷·T8）如圖所示，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)，在失重環(huán)境下，往大水球中央注入空氣，形成了一個(gè)空氣泡，氣泡看起來很明亮，其主要原因是（）A.氣泡表面有折射沒有全反射B.光射入氣泡衍射形成“亮斑”C.氣泡表面有折射和全反射D.光射入氣泡干涉形成“亮斑”5、（2022·浙江6月卷·T4）關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）A.用復(fù)色光投射就看不到條紋B.明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果C.把光屏前移或后移，不能看到明暗相間條紋D.藍(lán)光干涉條紋的間距比紅光的大1、（2021·福建省南平市二檢）關(guān)于物理知識(shí)在科技和生活中的應(yīng)用，下列各圖對(duì)應(yīng)的說法正確的是（）A.圖甲中行李安檢儀采用α射線來透視安檢物品B.圖乙中肥皂泡上不同的顏色是光的衍射造成的C.圖丙中測溫儀是利用紅外線來感應(yīng)物體表面溫度D.圖丁中紫外線驗(yàn)鈔機(jī)是利用紫外線的化學(xué)作用2、（2021·北京市海淀區(qū)期末反饋）下列說法中正確的是（）A.電磁波在真空中以光速c傳播B.在空氣中傳播的聲波是橫波C.聲波只能在空氣中傳播D.聲波不會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象E.光需要介質(zhì)才能傳播3.(多選)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是()A．改用紅色激光B．改用藍(lán)色激光C．減小雙縫間距D．將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)E．將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)4.劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示，干涉條紋有如下特點(diǎn)：(1)任意一條亮條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相鄰亮條紋和暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定?，F(xiàn)若在圖甲的裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋()A．變疏 B．變密C．不變 D．消失5.如圖所示，我國成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機(jī)的克星，它標(biāo)志著我國雷達(dá)研究又創(chuàng)新的里程碑。米波雷達(dá)發(fā)射無線電波的波長在1～10m范圍內(nèi)，則對(duì)該無線電波的判斷正確的是()A．米波的頻率比厘米波頻率高B．和機(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播C．同光波一樣會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象D．不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象6.(2021·湖北部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)以下物理學(xué)知識(shí)的相關(guān)敘述中，正確的是()A．交警通過發(fā)射超聲波測量車速是利用了波的多普勒效應(yīng)B．用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振C．通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，說明光具有波動(dòng)性D．紅外線的顯著作用是熱作用，溫度較低的物體不能輻射紅外線E．在“用單擺測重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，為了減小測量單擺周期的誤差，應(yīng)選小球運(yùn)動(dòng)中的最低點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，測其n次全振動(dòng)的時(shí)間7.(2021·衡水模擬)如圖所示，三棱鏡的橫截面ABC為直角三角形，∠B＝90°，∠A＝30°。一束復(fù)色光從空氣射向BC上的E點(diǎn)，分成兩束光a、b后分別偏折到AB上的F、G點(diǎn)，光線EF平行于底邊AC。已知入射光與BC的夾角為θ＝45°，下列說法正確的是()A．三棱鏡對(duì)a光的折射率為eq\r(2)B．a(chǎn)光在F點(diǎn)能發(fā)生全反射C．b光發(fā)生全反射的臨界角比a光的小D．a(chǎn)、b光用同一種