专题16 光学 电磁波（讲义）-高考物理二轮复习讲练测（新高考通用）

这是一份专题16 光学 电磁波（讲义）-高考物理二轮复习讲练测（新高考通用），文件包含专题16光学电磁波讲义原卷版docx、专题16光学电磁波讲义解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共46页， 欢迎下载使用。
01 \l "_Tc8936" 考情透视·目标导航 PAGEREF _Tc8936 \h 3
\l "_Tc31198" \l "__x0001_" 02知识导图·思维引航 PAGEREF _Tc31198 \h 4
\l "_Tc22249" \l "__x0001__1" 03核心精讲·题型突破 PAGEREF _Tc22249 \h 5
\l "_Tc20277" 题型一 折射定律及折射率的应用 PAGEREF _Tc20277 \h 5
\l "_Tc22647" \l "__x0001__3" 【核心精讲】 PAGEREF _Tc22647 \h 5
\l "_Tc17642" 一、 折射定律 PAGEREF _Tc17642 \h 5
\l "_Tc2777" 二、 折射率 PAGEREF _Tc2777 \h 5
\l "_Tc27494" 三、 应用光的折射定律解题的一般思路 PAGEREF _Tc27494 \h 5
\l "_Tc30242" \l "__x0001__2" 【真题研析】 PAGEREF _Tc30242 \h 6
\l "_Tc18040" \l "__x0001__4" 【命题预测】 PAGEREF _Tc18040 \h 7
\l "_Tc25285" 考向一 圆形边界中折射定律的应用 PAGEREF _Tc25285 \h 7
\l "_Tc2337" 考向二 多边形边界中折射定律的应用 PAGEREF _Tc2337 \h 9
\l "_Tc31412" 考向三 立体空间中折射定律的应用 PAGEREF _Tc31412 \h 10
\l "_Tc13494" 题型二 光的折射和全反射的综合应用 PAGEREF _Tc13494 \h 12
\l "_Tc25714" \l "__x0001__3" 【核心精讲】 PAGEREF _Tc25714 \h 12
\l "_Tc24100" 一、 全反射及条件 PAGEREF _Tc24100 \h 12
\l "_Tc12231" 二、 全反射临界角 PAGEREF _Tc12231 \h 12
\l "_Tc12899" 三、 光的折射和全反射问题的解题要点 PAGEREF _Tc12899 \h 12
\l "_Tc26865" \l "__x0001__2" 【真题研析】 PAGEREF _Tc26865 \h 13
\l "_Tc23376" \l "__x0001__4" 【命题预测】 PAGEREF _Tc23376 \h 14
\l "_Tc3722" 考向一 全反射定律的生活中的应用 PAGEREF _Tc3722 \h 14
\l "_Tc12423" 考向二 全反射定律的科技中的应用 PAGEREF _Tc12423 \h 16
\l "_Tc18303" 题型三 光的波动性 电磁波 PAGEREF _Tc18303 \h 18
\l "_Tc15357" \l "__x0001__3" 【核心精讲】 PAGEREF _Tc15357 \h 18
\l "_Tc25026" 一、 光的干涉、衍射和偏振 PAGEREF _Tc25026 \h 18
\l "_Tc6242" 二、 电磁振荡和电磁波 PAGEREF _Tc6242 \h 19
\l "_Tc10153" \l "__x0001__2" 【真题研析】 PAGEREF _Tc10153 \h 20
\l "_Tc8081" \l "__x0001__4" 【命题预测】 PAGEREF _Tc8081 \h 22
\l "_Tc18703" 考向一 双缝干涉 PAGEREF _Tc18703 \h 22
\l "_Tc20898" 考向二 薄膜干涉 PAGEREF _Tc20898 \h 23
\l "_Tc16052" 考向三 光的衍射 PAGEREF _Tc16052 \h 25
\l "_Tc24913" 考向四 电磁波 PAGEREF _Tc24913 \h 26
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
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(sin θ1,sin θ2) ＝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。
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(sin θ1,sin θ2) 。
(3)计算式：n＝ eq \f(c,v) ，因为vn0，vn2。下列叙述正确的是（ ）
A．随着θ角的增大，a光比b光先在下界面AOC发生全反射
B．改变θ角，在圆弧界面ABC上可能没有光线出射
C．改变θ角，在圆弧界面ABC上与OB的夹角正弦值大于1n1的位置一定没有光线出射
D．光从O点到圆弧界面ABC射出，a光所需时间比b光一定长RCn1−n2
【答案】D
【详解】A．发生全反射的条件之一是光从光密介质到光疏介质，所以在下界面AOC不可能发生全反射，故A错误；
B．光从O点折射后，沿着半径方向射到圆弧界面ABC上，在圆弧界面ABC上沿法线射出，所以改变θ角，不可能发生全反射，一定有光线射出，故B错误；
C．当θ角越大时，折射光线越远离OB，当光线临近AO时，根据折射定律n=1sinα因为n1>n2可知临界光线为b光的，则改变θ角，在圆弧界面ABC上与OB的最大夹角正弦值sinα1=1n2即改变θ角，在圆弧界面ABC上与OB的夹角正弦值大于1n2的位置一定没有光线出射故C错误；
D．光从O点到圆弧界面ABC射出，a光所需时间ta=Rva=Rcn1=n1Rcb光所需时间tb=Rvb=Rcn2=n2Rca光所需时间比b光多经过的时间t=ta−tb=n1−n2Rc故D正确。故选D。
考向二 多边形边界中折射定律的应用
5．（2024·四川遂宁·模拟预测）如图所示的三角形为某透明三棱镜的横截面，其中∠C=90°， ∠B=60°，一束单色光从BC边的D点射入三棱镜，入射角为i、折射角为r，折射光线经过AB边的E点，反射光线EF正好与BC边平行，已知BD=L，i−r=15°，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．光线DE在E点的反射角为45°B．光线在D点的折射角r=30°
C．三棱镜对此种单色光的折射率为62D．光从D到E的传播时间为2Lc
【答案】B
【详解】A．设光线DE在E点的反射角为θ，反射光线EF正好与BC边平行，由几何关系可得∠FEA=60°，θ=90°−∠FEA=30°故A错误；
B．由几何关系可得∠BED=∠FEA=60°，∠B=60°则三角形BDE是正三角形∠BDE=60°，r=90°−∠BDE=30°故B正确；
C．结合i−r=15°，可得i=45°三棱镜对此单色光的折射率为n=sinisinr=2故C错误；
D．由DE=BD=L，由折射率的定义可得n=cv光线从D到E的传播时间t=DEv综合可得t=2Lc故D错误。故选B。
6．（2025·浙江·模拟预测）如图所示为一正六边形冰晶截面，边长为l。一束紫光由AF中点处射到在冰晶上，θ1为冰晶上的入射角，θ2为经过第一个界面的折射角，θ3为光离开冰晶的折射角，其中θ1＝θ3＝60°。若将紫光改为红光，光线仍可从BC边上射出。已知光在真空中的速度为c，则下列说法中错误的是（ ）
A．冰晶对紫光的折射率为3
B．紫光在冰晶中传播时间为33l2c
C．在冰晶内红光的传播速度比紫光的传播速度小
D．在冰晶内红光的波长比紫光的波长长
【答案】C
【详解】A．由几何知识可知θ2=30冰晶对紫光的折射率为n=sinθ1sinθ2=sin60°sin30°=3212=3故A正确，与题意不符；
B．由几何知识可知紫光在冰晶中的光程为s=2l+l2=32l传播的速度为v=cn传播的时间为t=sv联立，解得t=33l2c故B正确，与题意不符；
C．根据光在介质中传播速度与折射率的关系可得v=cn红光的频率比紫光小，红光的折射率比紫光小，红光在冰晶中的传播速度比紫光大。故C错误，与题意相符；
D．根据v＝fλ，v=cn联立，可得λ=cnf红光的频率比紫光小，红光的折射率比紫光小，则在冰晶内红光的波长比紫光的波长长。故D正确，与题意不符。故选C。
考向三 立体空间中折射定律的应用
7．（2024·江西南昌·二模）如图所示，昌昌同学为了测量某溶度糖水折射率，将圆柱形透明薄桶放在水平桌面上，倒入半桶糖水；再将圆柱体竖直插入水中，圆柱体的中轴线与圆桶的中轴线重合；用刻度尺测量圆柱体在糖水中成的像的直径d2=5.80cm；已知圆柱体截面直径为d1=4.00cm，透明圆桶直径d3=10.00cm。则该糖水折射率（ ）
A．1.45B．1.72C．2.00D．2.50
【答案】A
【详解】作出对应的光路图如图所示
根据几何关系可得sini=d22d32，sinr=d12d32则该糖水折射率为n=sinisinr=d2d1=5.84=1.45故选A。
8．（2024·河南·模拟预测）如图所示，有一边长为l的由透明材料构造的正四面体ABCD，其底面水平。一束竖直向下的蓝光照射在正四面体侧面ABC的中心O1点，光束经折射后恰好到达正四面体底面的中心O2点。已知真空中光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．蓝光在四面体内的传播速度为64c
B．材料的折射率为3
C．蓝光进入四面体后，波长变长
D．将蓝光换成红光，光束在四面体中的传播速度不变
【答案】A
【详解】AB．过正四面体顶点、侧面和底面中点作出光线所在的平面三角形并标记如下，画出光路如图所示
根据几何关系有sin∠1=cs∠2=cs∠3=O1GO1F=83，sin∠5=cs∠4=cs∠A=33所以n=sin∠1sin∠5=263，v=cn=64c故A正确，B错误；
C．蓝光进入四面体后，波速变小，频率不变，波长变短，故C错误；
D．同一四面体，对不同颜色的光折射率不同，两种不同颜色光束在四面体中的速度不同，故D错误。
故选A。
题型二 光的折射和全反射的综合应用
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。
全反射临界角
1.定义：折射角等于90°时的入射角。
2.公式：sin C＝ 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(sin θ1,sin θ2) 得sin C＝ 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。
光的折射和全反射问题的解题要点
9．（2024·广东·高考真题）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若θ逐渐增大。两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（ ）
A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
【答案】B
【详解】A．红光的频率比绿光的频率小，则红光的折射率小于绿光的折射率，在MN面，入射角相同，根据折射定律n=sinθsinα可知绿光在MN面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点，故A错误；
B．根据全反射发生的条件sinC=1n可知红光发生全反射的临界角较大，θ逐渐增大时，折射光线与NP面的交点左移过程中，在NP面的入射角先小于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确；
C．在MN面，光是从光疏介质到光密介质，无论θ多大，在MN面都不可能发生全反射，故C错误；
D．根据折射定律n=sinθsinα可知θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误。故选B。
【技巧点拨】
（1）根据折射定律判断两种光的折射角大小，进而判断离P点的远近；
（2）根据反射定律判断临界角的大小。
10．（2024·甘肃·高考真题）（多选）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当θ=30°时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（ ）
A．该材料对红光的折射率为3B．若θ=45°，光线c消失
C．若入射光a变为白光，光线b为白光D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直
【答案】ABC
【详解】A．根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为60°，故折射率为 n=sin60°sin30°=3故A正确；
B．设临界角为C，得sinC=1n=13