2025屆高中物理三輪沖刺練習(xí)：光學(xué)電磁波習(xí)題

微專題16光學(xué)電磁波

口知識(shí)聚焦

折射定律、折射率：”包空奇

sin02

插針法測(cè)玻璃折射率

［全反射)-條件:①從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)；②i'C

「條件:頻率相同，相位差恒定

「雙縫干涉J,

L條紋間距:Ax=4入

光■(光的干涉卜a

與

薄膜干涉應(yīng)用：檢查平整度、增透膜

電

磁

波■｛光的衍射卜單縫衍射,小孔衍射，圓盤衍射

■｛光的偏振＞光是橫波

T激光)相干性好、平行度好、亮度高

「麥克斯韋電磁場(chǎng)理論

電磁振蕩電磁振蕩：7=2■回戶*金

與電磁波

電磁波：橫波，真空中波速c=3x10,m/s

□核心精講

1.光的折射與全反射

(1)折射率計(jì)算公式行獨(dú)警中的仇指的是真空中光線與法線的夾角，仇指的是介質(zhì)中光線與法線的夾

sin02

角。

(2)只有從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)才能發(fā)生全反射現(xiàn)象，臨界角C滿足sinC=；。

(3)在光的反射、光的折射和全反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

(4)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由行;行勺可知，光的頻率越高，在介質(zhì)中的波速越小，波長越短。

(5)分析光的折射和全反射題目應(yīng)注意的三個(gè)方面：

①依據(jù)題目條件，分析判斷是否發(fā)生全反射。

②通過分析、計(jì)算確定光傳播過程中可能發(fā)生的折射、反射，把握光的“多過程”現(xiàn)象，作出光路圖。

③充分考慮三角形、圓的特點(diǎn)，運(yùn)用幾何圖形中的角關(guān)系、三角函數(shù)、相似三角形、全等三角形等，

仔細(xì)分析光傳播過程中產(chǎn)生的幾何關(guān)系。

2.光的干涉、衍射與偏振

(1)光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象證明了光的波動(dòng)性，光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。

⑵單縫衍射與雙縫干涉的比較

種類

單縫衍射雙縫干涉

項(xiàng)目

條紋

寬度m衍射條u紋m干涉i條n紋i

不

同條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等

點(diǎn)條紋

各相鄰亮條紋間距不等各相鄰亮條紋間距相等

間距

亮度中央條紋最亮，兩邊較暗條紋清晰，亮度基本相同

干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相

相同點(diǎn)

間的條紋

3.電磁振蕩與電磁波

(1)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論

變化的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。

(2)電磁振蕩中各物理量的變化

①電容器電荷量最大時(shí)，電壓最大，電場(chǎng)能最大，電流為零，磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，磁場(chǎng)能為零。

②電流最大時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，磁場(chǎng)能最大，電容器電荷量為零，電壓為零，電場(chǎng)能為零。

⑶不同電磁波的特點(diǎn)

①電磁波波長越長越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長越短穿透能力越強(qiáng)。

②同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中速度不同；不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越大

折射率越大，速度越小。

EI高頻考點(diǎn)練

考點(diǎn)一光的折射與全反射

1.(2024?廣東卷.6)如圖所示，紅綠兩束單色光，同時(shí)從空氣中沿同一路徑以。角從A/N面射入某長

方體透明均勻介質(zhì)。折射光束在NP面發(fā)生全反射。反射光射向PQ面。若。逐漸增大。兩束光在

NP面上的全反射現(xiàn)象會(huì)先后消失。已知在該介質(zhì)中紅光的折射率小于綠光的折射率。下列說法正

確的是：

MQ

A.在PQ面上，紅光比綠光更靠近尸點(diǎn)

逐漸增大時(shí)，紅光的全反射現(xiàn)象先消失

C.0逐漸增大時(shí)，入射光可能在MN面發(fā)生全反射

DC逐漸減小時(shí)，兩束光在“V面折射的折射角逐漸增大

2.（多選）（2024.河北省部分高中三模）如圖，由八6兩種單色光組成的細(xì)光束，以與平行玻璃磚上

表面成6=30。角射入玻璃磚，并從下表面CD射出；已知玻璃磚的厚度為小光在真空中的傳

播速度為c,a光在玻璃磚中的傳播速度6光在玻璃磚中的傳播速度%下列說法正

確的是：

30^.B

d

CD

A.玻璃磚對(duì)單色光b的折射率為四

B.單色光。射入玻璃磚上表面A3后的折射角為45°

C.細(xì)光束從玻璃磚下表面射出時(shí)兩出射點(diǎn)間的距離為生遺里

3

D.單色光b的頻率小于單色光a的頻率

3.（2024?山東濟(jì)寧市三模）某公園的湖水里安裝了一批圓形線狀光源，將該光源水平放置于湖水下方

處，該光源發(fā)出紅光時(shí)，可在水面上觀察到紅色亮環(huán)，如圖所示。已知水對(duì)紅光的折射率為半

則亮環(huán)的寬度d為:

A.0.3mB.0.4mD.0.6m

4.（2024?山東卷45）某光學(xué)組件橫截面如圖所示，半圓形玻璃磚圓心為O點(diǎn)，半徑為&直角三棱

鏡/G邊的延長線過。點(diǎn)，EG邊平行于邊且長度等于R,ZFEG=30%橫截面所在平面內(nèi)，

單色光線以。角入射到E尸邊發(fā)生折射，折射光線垂直EG邊射出。已知玻璃磚和三棱鏡對(duì)該單色

光的折射率均為1.5。

(1)(2分)求sin0；

(2)(6分)以。角入射的單色光線，若第一次到達(dá)半圓弧可以發(fā)生全反射，求光線在Eb上入射

點(diǎn)￡>(圖中未標(biāo)出)到E點(diǎn)距離的范圍。

【點(diǎn)撥?提煉】求解光的折射和全反射問題的思路

(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖，特別注意全反射的臨界光線。

(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系。

(3)利用折射定律等公式求解。

(4)注意折射現(xiàn)象中光路可逆性特點(diǎn)的應(yīng)用。

考點(diǎn)二光的干涉、衍射與偏振

5.在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，雙縫間距為d,雙縫到光強(qiáng)分布傳感器距離為心

(1)(2分)實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得N條暗條紋間距為。，則激光器發(fā)出的光波波長為。

ADdc

A.—B.--------

NL(7V-1)L

C—

Nd(N-l)d

(2)(2分)在激光器和雙縫之間加入一個(gè)與光束垂直放置的偏振片，測(cè)得的干涉條紋間距與不加偏振

片時(shí)相比。

A.增加B.不變C.減小

(3)(2分)移去偏振片，將雙縫換成單縫，能使單縫衍射中央亮紋寬度增大的操作有(多

選)。

A.減小縫寬

B.使單縫靠近傳感器

C.增大縫寬

D.使單縫遠(yuǎn)離傳感器

6.（多選）（2024?廣西卷-9）如圖，S為單色光源，S發(fā)出的光一部分直接照在光屏上，一部分通過平面

鏡反射到光屏上。從平面鏡反射的光相當(dāng)于S在平面鏡中的虛像發(fā)出的，由此形成了兩個(gè)相干光

源。設(shè)光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為a和/,a?l,鏡面與光屏垂直，單色光波長為九

下列說法正確的是：

光

屏

A.光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為4

2a

B.光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為與

a

C.若將整套裝置完全浸入折射率為”的蔗糖溶液中，此時(shí)單色光的波長變?yōu)閚A

D.若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為△無，則該液體的折射率

7.（2024?浙江湖州市二模）某同學(xué)根據(jù)光的干涉原理設(shè)計(jì)了探究不同材料熱膨脹程度的實(shí)驗(yàn)裝置，如

圖所示。材料甲置于玻璃平板之間，材料乙的上表面3與上層玻璃下表面2間形成空氣劈尖。單

色光垂直照射到玻璃平板上，就可以觀察到干涉條紋。下列說法正確的是：

A.表面3可以與表面2平行

B.該條紋是由上層玻璃上表面1與下層玻璃上表面4的反射光發(fā)生干涉形成的

C.僅溫度升高，若干涉條紋向左移動(dòng)，則材料甲膨脹程度大

D.僅換用頻率更小的單色光，干涉條紋將向左移動(dòng)

考點(diǎn)三電磁波

8.（2024?天津市河北區(qū)二模）下列說法正確的是：

A.真空中紅光的傳播速度比紫光的大

B.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象

C.用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象

D.電視機(jī)遙控器是利用發(fā)出的紫外線脈沖信號(hào)來變換頻道的

9.（2024?北京市海淀區(qū)三模）在經(jīng)典核式結(jié)構(gòu)模型中，氫原子的電子圍繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)。經(jīng)典的

電磁理論表明電子做加速運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)射電磁波，同時(shí)電子的軌道半徑逐漸減小（假設(shè)電子的每一圈運(yùn)

動(dòng)軌道可近似視為圓周），電磁波的發(fā)射功率可表示為（拉莫爾公式）：其中為電子的加

3c,3a

速度，。為真空中光速，左為靜電力常量，e為電子電荷量。根據(jù)經(jīng)典電磁場(chǎng)理論，在電子落到原

子核上之前，下列說法正確的是：

A.電磁波發(fā)射功率越來越小

B.電子的動(dòng)能增加量大于電勢(shì)能的減少量

C.電子發(fā)射的電磁波的波長越來越短

D.電子的物質(zhì)波的波長越來越長

日補(bǔ)償強(qiáng)化練

1.（多選）（2024?江西卷.9）某同學(xué)用普通光源進(jìn)行雙縫干涉測(cè)光的波長實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是：

A.光具座上依次擺放光源、透鏡、濾光片、雙縫、單縫、遮光筒、測(cè)量頭等元件

B.透鏡的作用是使光更集中

C.單縫的作用是獲得線光源

D.雙縫間距越小，測(cè)量頭中觀察到的條紋數(shù)目越多

2.（2024?重慶卷.5）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種測(cè)量液體折射率的方案。容器過中心軸線的剖面圖如圖所示，

其寬度為16cm,讓單色光在此剖面內(nèi)從空氣入射到液體表面的中心。調(diào)整入射角，當(dāng)反射光與

折射光垂直時(shí)，測(cè)出豎直器壁上的反射光點(diǎn)與液體表面的距離無，就能得到液體的折射率〃。忽略

器壁厚度，由該方案可知：

A.若/i=4cm,則n=y[3

B.若h=6cm,則n=^

C.若n=-,則/z=10cm

4

o

D.若n=-,則h=5cm

3.（2024.山東濰坊市一模）制造半導(dǎo)體元件，需要精確測(cè)定硅片上涂有的二氧化硅（SiCh）薄膜的厚度,

把左側(cè)二氧化硅薄膜腐蝕成如圖甲所示的劈尖，用波長上630nm的激光從上方照射劈尖，觀察到

在腐蝕區(qū)域內(nèi)有8條暗紋，且二氧化硅斜面轉(zhuǎn)為平面的棱處是亮紋，二氧化硅的折射率為1.5,

則二氧化硅薄膜的厚度為：

硅片

甲

A.1680nmB.1890nm

C.2520nmD.3780nm

4.（2024?湘豫名校第四次聯(lián)考）如圖，三角形玻璃磚ABC中NA=45。。用一單色光束垂直AB邊從P

點(diǎn)射入，在AC邊上〃點(diǎn)發(fā)生折射和反射，折射光線1與AC成30。角，反射光線2在邊上N

點(diǎn)恰好發(fā)生全反射。求：

（1）（3分）該玻璃磚的折射率n-,

（2）（5分）玻璃磚兩邊長之比與。

答案精析

高頻考點(diǎn)練

1.B［在MN面，入射角相同,紅光的折射率小于綠光的折射率，根據(jù)折射定律〃=包吧,可知綠光

sina

在MN面的折射角較小，由題圖可知綠光比紅光更靠近P點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；

根據(jù)發(fā)生全反射的臨界條件sin可知紅光發(fā)生全反射的臨界角較大，。逐漸增大時(shí)，折射光線

n

與NP面的交點(diǎn)左移過程中，在NP面的入射角先小于紅光發(fā)生全反射的臨界角，所以紅光的全反

射現(xiàn)象先消失，故B正確；

在面，光是從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)，無論。多大，在面都不可能發(fā)生全反射，故C錯(cuò)誤；

根據(jù)折射定律行陋可知。逐漸減小時(shí)，兩束光在面折射的折射角逐漸減小，故D錯(cuò)誤。］

sina

2.BC［玻璃磚對(duì)b光的折射率為的士，故A錯(cuò)誤；由題意知光的入射角z=60°,玻璃磚

對(duì)a光的折射率為加=￡?=*=立,根據(jù)光的折射定律有加=且尤，解得廠尸45。，故B正確；由光的

%蟲。2sin

3

折射定律有儂=3解得m=30。，光束在玻璃磚內(nèi)的光路圖如圖所示,細(xì)光束從玻璃磚下表面

sinr2

CD射出時(shí)兩出射點(diǎn)G、H間的距離為s=EH-EG=d(tann-tanr2)=d(tan45°-tan30。)=/：)"，故C正

確；根據(jù)折射率越大頻率越高，可知單色光6的頻率大于單色光。的頻率，故D錯(cuò)誤。］

3.D［光線照射到水面時(shí)臨界角滿足sin,由三角函數(shù)關(guān)系可知tanC=*,亮環(huán)的寬度

d=2/?tanC=0.6m,故選Do］

4.(l)0.75(2)0<dW手R

解析(1)由題意，設(shè)光在三棱鏡中的折射角為a,

則根據(jù)折射定律有n=—

由于折射光線垂直EG邊射出,

根據(jù)幾何關(guān)系可知a=NPEG=30。

代入數(shù)據(jù)解得sin敘0.75

(2)根據(jù)題意作出單色光第一次到達(dá)半圓弧恰好發(fā)生全反射的光路圖如圖

則根據(jù)幾何關(guān)系可知尸E上從P點(diǎn)到E點(diǎn)以。角入射的單色光線第一次到達(dá)半圓弧都可以發(fā)

生全反射，

根據(jù)全反射臨界角公式有sinC=i

n

設(shè)P點(diǎn)到FG的距離為I,則根據(jù)幾何關(guān)系有l(wèi)=RsinC

聯(lián)立解得XPE=—R

9

所以光線在E尸上的入射點(diǎn)。到E點(diǎn)的距離范圍為0<dW更R。

9

5.(1)B(2)B(3)AD

解析(1)N條暗條紋間距為D,說明條紋間距

N—1

又

Ax=-dA

解得上湍I，故選及

(2)加偏振片不會(huì)改變光的波長，因此條紋間距不變，B正確。

(3)移去偏振片，將雙縫換成單縫，則會(huì)發(fā)生單縫衍射現(xiàn)象，根據(jù)單縫衍射規(guī)律，減小縫的寬度、

增加單縫到傳感器的距離可以增大中央亮紋寬度。故選A、Do

6.AD［根據(jù)光的反射對(duì)稱性可知光源S與平面鏡中的虛像距離為2a,根據(jù)條紋間距公式可知

A%=5=4,故A正確，B錯(cuò)誤；若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中，光的頻率不變，

根據(jù)g。，V=A1^,其中。為在真空中的光速，則，故C錯(cuò)誤；若將整套裝置完全浸入某種

透明溶液中,光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Ax,根據(jù)條紋間距公式有AX=-A,可得

2a2

公*,結(jié)合C選項(xiàng)的分析可知后=竿=2,所以以=\，故D正確。］

7.C［該條紋是由上層玻璃下表面2與材料乙的上表面3的反射光發(fā)生干涉形成的，由空氣劈尖原

理可知，若表面3與表面2平行，則兩表面的反射光之間的光程差始終恒定，則不會(huì)形成明暗相

間的條紋，故A、B錯(cuò)誤；若溫度升高，干涉條紋向左移動(dòng)，則上層玻璃下表面2與材料乙的上

表面3之間的空氣膜厚度增加，即材料甲膨脹程度大，故C正確；若換用頻率更小的單色光，則

波長變長，根據(jù)條紋間距公式可知，干涉條紋間距增大，對(duì)應(yīng)空氣膜厚度符合條件的位置

a

向右移動(dòng)，故D錯(cuò)誤。］

8.B［真空中紅光和紫光的傳播速度相同，故A錯(cuò)誤；在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用了光的全

反射現(xiàn)象，故B正確；用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；電

視機(jī)遙控器是利用發(fā)出的紅外線脈沖信號(hào)來變換頻道的，故D錯(cuò)誤。］

2

9.C［根據(jù)牛頓第二定律卷=根。，可知電子落到原子核上之前，電子軌道半徑減小，則加速度增

大，根據(jù)夕=林色可知電磁波發(fā)射功率越來越大，故A錯(cuò)誤；根據(jù)塔=小日結(jié)合動(dòng)能表達(dá)式

Ek=fw2可得小=誓，電子落到原子核上之前，電子軌道半徑減小，動(dòng)能增大,電勢(shì)能減小，由于

輻射能量出去，電子總能量減小，則電子的動(dòng)能增加量小于電勢(shì)能的減少量，故B錯(cuò)誤；電磁波

發(fā)射功率越來越大，則電磁波的頻率越來越大，波長越來越短，故C正確；電子的動(dòng)能增大，則

動(dòng)量增大，根據(jù)2上可知電子的物質(zhì)波的波長越來越短，故D錯(cuò)誤。］

P

補(bǔ)償強(qiáng)化練

1.BC［進(jìn)行雙縫干涉測(cè)光的波長實(shí)驗(yàn)，光具座上依次擺放光源、透鏡、濾光片、單縫、雙縫、遮

光筒、測(cè)量頭等元件，故A錯(cuò)誤；透鏡的作用是會(huì)聚光使光更集中，故B正確；單縫的作用是獲

得線光