2023版高三一轮总复习物理（新教材新高考）第十三章光电磁波教案

1、 高考备考指南命题分析核心素养1.从近两年新高考命题特点分析可以看出：多以三棱镜、玻璃半球、球冠玻璃砖、游泳池等为设题情境，考查光线在介质中的传播光路图，以双缝干涉、单缝衍射、电磁波为载体考查光的干涉、衍射等知识。题型既有选择题也有计算题。2.高考对本专题的考查以光的折射、全反射等光的传播规律作为主要命题方向，利用三角函数、正弦定理、勾股定理、相似三角形等数学知识分析各种边角关系，并关注光学、电磁波与实际生活、科技前沿的结合。物理观念：折射率、全反射、折射、偏振、电磁振荡。科学思维：光的折射定律。科学探究：测定玻璃的折射率、用双缝干涉测波长。科学态度与责任：电磁波的应用及危害。光的折射全反射一

2、、光的折射定律折射率1折射定律(如图所示)(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 1,sin 2)n12，式中n12是比例常数。(3)在光的折射现象中，光路是可逆的。2折射率(1)物理意义：折射率仅反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小。(2)定义式：neq f(sin 1,sin 2)。(3)计算公式：neq f(c,v)，因为vc，所以任何介质的折射率都大于1。二、全反射光导纤维1光密介质与光疏介质介质光密介质光疏介质折射率较大较小光在介质

3、中的传播速度小大相对性若n甲n乙，则甲是光密介质若n甲1，解得i1r1，所以折射光线向右偏折；根据折射定律有neq f(sin i2,sin r2)，r1r2，解得i1i2，所以出射光线与入射光线平行，C项正确。2(玻璃三棱镜中的色散)如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为a、b、c三束单色光。如果b光是绿光，则以下说法正确的是()Aa光可能是蓝光Bc光可能是红光Ca光的频率小于b光的频率Dc光的波长大于b光的波长C红光的折射率最小，通过三棱镜后偏折角最小，紫光的折射率最大，偏折角最大，如果b光是绿光，则c光可能是紫光或蓝光，a光可能是红光，故A、B错误；根据折射率与频率的关系可知，a的折

4、射率最小，则频率最小，所以a光的频率小于b光的频率，故C正确；根据公式eq f(c,)可知，c光的频率最大，则波长最短，故D错误。光的波动性电磁波相对论一、光的干涉、衍射和偏振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：两束光的频率相同、相位差恒定。(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹。2光的衍射发生明显衍射的条件：只有当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，衍射现象才会明显。3光的偏振(1

5、)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a让自然光通过偏振片形成偏振光。b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)光的偏振现象说明光是一种横波。二、电磁波1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。2电磁波(1)电磁场在空间由近及远的传播，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的传播速度相同(都等于光速)。(3

6、)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)vf，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a调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。b调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。4无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的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。(3)从经过调制的高频振荡中“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电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排

7、列起来就是电磁波谱。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、射线。三、相对论1狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速和光源、观测者间的相对运动没有关系。2质速关系(1)物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系：meq f(m0,r(1blc(rc)(avs4alco1(f(v,c)eq sup12(2)。(2)物体运动时的质量总要大于静止时的质量m0。3质能关系用m表示物体的质量，E表示它

8、具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：Emc2。一、易错易误辨析(正确的打“”，错误的打“”)(1)只有横波才能产生干涉和衍射现象。()(2)太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果。()(3)光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象。()(4)光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小。()(5)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，电场向外传播便形成了电磁波。()(6)在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短。()二、教材习题衍生1(人教版选择性必修第一册P94T4改编)劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平

9、板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示。甲乙现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹()A变疏 B变密 C不变 D消失A如图所示，若抽去一张纸片，则三角截面空气层的倾角变小，则干涉条纹变疏，A正确。2(人教版选择性必修第一册P100“科学漫步”改编)如图，A、B两图是由单色光分别入射到A圆孔和B圆孔形成的图像，由两图可以得出()ABAA图是衍射图像，A孔直径小于B孔直径BA图是干涉图像，A孔直径大于B孔直径CB图是衍射图像，A孔直径小于B孔直径DB图是干涉图像，

10、A孔直径大于B孔直径A干涉出现的明暗相间条纹宽度是均匀的，而A图中出现明暗相间，间隔不均匀的条纹，所以A图为衍射图样，小孔越小，衍射越明显；B图是光沿直线传播的图样，所以A孔直径小于B孔直径，A正确，B、C、D错误。 光的干涉1双缝干涉(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同。(2)明暗条纹的判断方法：如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上P点的路程差为rr2r1。当rk(k0,1,2)时，光屏上P处出现明条纹。当r(2k1)eq f(,2)(k0,1,2)时，光屏上P处出现暗条纹。(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白色条纹，两侧为彩色条纹。(4)双缝干涉形成

11、的条纹是等间距的，两个相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即xeq f(l,d)。2薄膜干涉(1)形成原因：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，并且叠加。(2)明暗条纹的判断方法：两个表面反射回来的两列光波的路程差r，等于薄膜厚度的2倍。在P1、P2处，rn(n1,2,3)，薄膜上出现明条纹。在Q处，r(2n1)eq f(,2)(n0,1,2,3)，薄膜上出现暗条纹。(3)条纹特点：单色光：明暗相间的水平条纹；白光：彩色水平条纹。(4)薄膜干涉的应用。干涉法检查平面：如图所示，两

12、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；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。被检查平面典例(2020山东卷)双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为t。玻璃片厚度为10，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是()Ateq f(5,c) Bteq f(15,2c) Cteq

13、f(10,c) Dteq f(15,c)A波长为的光在玻璃片中的传播速度veq f(c,n)，通过10的距离，光传播的时间差teq f(10n,c)eq f(10,c)eq f(5,c)，选项A正确。跟进训练1(双缝干涉中亮、暗条纹的判断)如图所示，用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差|r1r2|应为()Aeq f(c,2f) Beq f(3c,2f) Ceq f(3c,f) Deq f(5c,2f)D在P点出现第3条暗条纹，说明S1、S2到P点距离之差为eq f(,2)(2n1)eq f(5,2)，而eq f(c,

14、f)，所以|r1r2|eq f(5,2)eq f(5c,2f)，因此D是正确的。2(多选)(薄膜干涉) (2021浙江6月选考)肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是()A过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形B肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹C肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化D将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90，条纹也会跟着转动90AB由于表面张力的作用，过肥皂膜最高点和最低点的截面会有凹或者凸现象，A项正确；薄膜前后两个表面的反射光频率相同，发生了干涉现象，形成干涉条纹，B项正确；从形成到破裂，由于重力的影响，肥皂膜会上薄下厚，且

15、厚度会改变，故条纹会改变，C项错误；由于重力作用，当把柄向上转动90时，条纹不会随之转动，D项错误。 光的衍射及偏振现象1三种不同的衍射现象的特点(1)单缝衍射图样的四个特点：中央条纹亮而宽；两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱；波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大，单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大；白光的单缝衍射条纹中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近白色亮条纹的内侧为紫色。(2)圆孔衍射图样的两个特点：单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环。越向外，圆环亮度越低。白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色，周围是彩色圆

16、环。(3)泊松亮斑图样的特点：圆形阴影中心有一亮斑，圆形阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。与小孔衍射图样有明显区别。2光的偏振(1)自然光与偏振光的比较：自然光偏振光成因从光源(如太阳、电灯等)直接发出的光自然光通过偏振片后就变成了偏振光，反射光、折射光均为偏振光振动方向在垂直于传播方向的平面内，沿着各个方向振动在垂直于传播方向的平面内，有且只有一个振动方向经偏振片后现象比较如图所示，通过偏振片后，自然光就变成了偏振光，转动偏振片，偏振光的亮度不变，但偏振方向随之变化如图所示，偏振光经偏振片后，若偏振方向与透振方向平行，屏亮；若垂直，则屏暗；若介于两者之间，则屏上亮度介

17、于两者之间并随偏振方向与透振方向夹角的增大而变暗(2)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。题组突破1(光的衍射)如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。在下面的4幅图中(从左往右排列)，亮条纹的颜色依次是()图1图2图3图4A红黄蓝紫 B红紫蓝黄 C蓝紫红黄 D蓝黄红紫B双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此图1、3为双缝干涉条纹，图2、4为单缝衍射条纹。双缝干涉条纹的宽度(即相

18、邻亮、暗条纹间距)xeq f(l,d)，红光波长大于蓝光波长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应于红光和蓝光。而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，2、4分别对应于紫光和黄光。综上所述，1、2、3、4四幅图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B项正确。2(多选)(光的偏振)奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度，这一角度称为“旋光度”，的值只与糖溶液的浓度有关，将的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含

19、糖量。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间。以下说法中正确的是()自然光源偏振片 被测样品 偏振片A到达O处光的强度会明显减弱B到达O处光的强度不会明显减弱C将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于D将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于ACD因为A、B的透振方向一致，故A、B间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后变成偏振光，通过B后到O处。当在A、B间加上糖溶液时，由于糖溶液的旋光作用，使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度，使通过B到达O处的光的强度不是最大，但当B转过一个角

20、度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即糖溶液的旋光度。若偏振片B不动而将A旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致，则A转过的角度也为，故A、C、D三项正确。 电磁振荡电磁波相对论1对麦克斯韦电磁场理论的理解2电磁波的四大特点(1)电磁波是横波，在空间传播不需要介质。(2)在真空中电磁波的传播速度为3108 m/s。(3)vf对电磁波同样适用。(4)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。3电磁波谱的特性及应用电磁波谱特性应用递变规律无线电波容易发生衍射通信和广播红外线热效应红外线遥感可见光引起视觉照明等紫外线荧光效

21、应，能杀菌灭菌消毒、防伪X射线穿透能力强医用透视、安检射线穿透能力很强工业探伤、医用治疗4狭义相对论(1)狭义相对论的两个基本假设狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。(2)狭义相对论的质能关系用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：Emc2。(3)狭义相对论的三个有用的结论：运动的时钟变慢了。运动的尺子长度缩短了。运动的物体质量增大了。题组突破1(电磁振荡)近场通信是一种短距高频的无线电技术，其主要结构就是线圈和电容器组成的类似LC振荡电路的并联谐振

22、电路，其终端有主动、被动和双向三种模式，最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通等，刷卡时，电路发生电谐振，给电容器充电，达到一定电压后，在读卡设备发出的射频场中响应，被读或写入信息。下列说法正确的是()ALC电路的电容器在充电时，电流增大B如果增大LC电路中电容器两极板间距离，振荡周期将增大CLC电路中，电容器充电时，线圈中自感电动势增大D电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫电谐振CLC电路的电容器在充电时，电流减小，故A错误；根据T2eq r(LC)可知，因为两极板间距离d增大时C减小，所以T减小，故B错误；电容器充电时，电流减小得越来越快，线圈中自感电动势增大，故C

23、正确；电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，故D错误。故选C。2(电磁波的特性)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它是我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在110 m范围内，则对该无线电波的判断正确的是()A米波的频率比厘米波频率高B和机械波一样需要在介质中传播C同光波一样会发生反射现象D不可能产生干涉和衍射现象C由feq f(v,)可知，波长越长，频率越低，故米波的频率比厘米波频率低，选项A错误；无线电波是电磁波，它的传播不需要介质，选项B错误；无线电波与光波一样具有波的特性，会发生反射、折射、干涉和衍射现象，选项C正确，选项D错误。3(狭义

24、相对论)一艘太空飞船静止时的长度为30 m，他以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是()A飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 mB地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 mC飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于cB飞船上的观测者相对飞船静止，测得的长度仍为30 m，而地球上的观测者观测高速飞行的飞船，长度缩短了，故A错误，B正确；根据狭义相对论的基本假设可知，飞船和地球上的观测者测得光信号的速度均为c，C、D均错误。测定玻璃的折射率 教材原型实验实验原理与操作典例1某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有

25、：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。(1)下列措施能够提高实验准确程度的是_(填选项前的字母)。A选用两光学表面间距大的玻璃砖B选用两光学表面平行的玻璃砖C选用粗的大头针完成实验D插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是_(填选项字母)。ABCD(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n_。(用图中线段的字母表示)解析(1)为

26、了提高实验准确程度，在实验过程中应选用两光学表面间距大的玻璃砖，选用细的大头针且插在玻璃砖同侧的大头针的间距尽量大些，所以A、D正确。(2)入射光线和出射光线应平行且不在一条直线上，D正确。(3)根据折射率公式得neq f(sin i,sin r)eq f(f(AC,R),f(BD,R)eq f(AC,BD)。答案(1)AD(2)D(3)eq f(AC,BD)本实验的两个关键点(1)光线：通过入射点和出射点确定折射光线，从而找出入射角与折射角。(2)误差：主要取决于出射点的精确。出射点是两条线直接相交而得：一是边界线，二是出射光线。数据处理与误差分析典例2(2021贵州贵阳模拟)如图所示，某同

27、学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D两点。(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_，则玻璃砖的折射率可表示为n_。(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_(选填“

28、偏大”“偏小”或“不变”)。解析(1)sin 1eq f(l1,BO)，sin 2eq f(l3,CO)，玻璃砖的折射率neq f(sin 1,sin 2)eq f(f(l1,BO),f(l3,CO)eq f(l1,l3)，因此只需测量l1和l3即可。(2)玻璃砖顺时针转过一个小角度，在处理数据时，认为l1是不变的，即入射角不变，而l3较实际值减小，所以测量值neq f(l1,l3)将偏大。答案(1)l1和l3eq f(l1,l3)(2)偏大跟进训练1如图甲所示，某同学用“插针法”测定一块两面不平行的玻璃砖的折射率，以下是几个主要操作步骤：甲乙a在水平木板上固定白纸，将玻璃砖放在白纸上；b用笔

29、沿玻璃砖的边缘画界面AA和BB(如图甲所示)；c在AA上方竖直插入大头针P1、P2；d在BB下方竖直插入大头针P3、P4，使P1、P2、P3、P4在一条直线上(如图甲所示)。(1)以上步骤有错误的是_(填步骤前的字母)。(2)改正了错误操作并进行正确的操作和作图后，该同学作出的光路图如图乙所示，其中P1P2垂直于AA，测量出了、的角度，则该玻璃砖的折射率n_。解析(1)由用“插针法”测定玻璃砖的折射率实验中的注意事项可知，不能用玻璃砖的光学边界(即边缘)代替直尺，可知b步骤错误；在BB下方竖直插针P3、P4时，应使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3本身及P1、P2的像，由于AA与BB不平行，

30、可知P3、P4所在直线与P1、P2所在直线不平行，且不在同一直线上，故d步骤错误。(2)neq f(sin90,sin90)eq f(cos ,cos )。答案(1)bd(2)eq f(cos ,cos )2做测量玻璃折射率实验时，同学们被分成若干实验小组，以下是其中两个实验小组的实验情况：(1)甲组同学在实验时，用他们测得的多组入射角i与折射角r作出sin isin r图像如图1所示，则下列判断正确的是_。图1图2A光线是从空气射入玻璃的B该玻璃的折射率约为0.67C该玻璃的折射率约为1.5D该玻璃置于空气中时临界角约为45(2)乙组同学先画出图2所示的坐标系，再在y0区域放入某介质(以x轴

31、为界面)，并通过实验分别标记了折射光线、入射光线、反射光线通过的一个点，它们的坐标分别为A(8,3)、B(1，4)、C(7，4)，则：入射点O(图中未标出)的坐标为_。通过图中数据可以求得该介质的折射率n_。解析(1)由图可知，入射角大于折射角，故可知光线是从空气射入玻璃的，A项正确；由neq f(sin i,sin r)可知，玻璃的折射率neq f(1,0.67)1.5，B项错误，C项正确；由sin Ceq f(1,n)可知，临界角的正弦值为0.67，D项错误。(2)画出三条光线如图所示根据反射光线与入射光线的对称性可知，入射点O的横坐标xeq f(17,2) cm4 cm，故入射点O的坐标

32、为(4,0)。设入射角为i，折射角为r。根据数学知识得sin ieq f(3,r(3242)0.6sin req f(4,r(4232)0.8所以该介质的折射率neq f(sin r,sin i)eq f(0.8,0.6)eq f(4,3)。答案(1)AC(2)(4,0)eq f(4,3) 拓展创新实验实验原理的创新典例3某同学为测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖。如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上的O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00 cm，AB间的距离为6.00 cm，测得

33、图中直尺到玻璃砖上表面距离d110.00 cm，玻璃砖厚度d24.00 cm。(1)请在图中作出到达B点光线的光路图。(2)玻璃的折射率n_(结果保留2位有效数字)。解析(1)作出光路图如图所示。(2)根据几何知识可知tan ieq f(f(OA,2),d1)eq f(10 cm,10 cm)1，所以i45，DEAB6 cm且有tan req f(f(DE,2),d2)eq f(f(1,2)6 cm,4 cm)eq f(3,4)，则得r37所以玻璃的折射率neq f(sin i,sin r)1.2。答案(1)见解析图(2)1.2(1)利用反射现象来测定折射率。(2)利用反射光线与折射光线的几何

34、特点。实验过程的创新典例4如图所示，光沿AO从空气射入折射率为n的介质中，以O点为圆心、R为半径画圆，与折射光线的交点为B，过B点向两介质的交界面作垂线，交点为N，BN与AO的延长线的交点为M。以O点为圆心、OM(设为r)为半径画另一圆，则折射率n为()Aeq f(R,r) Beq f(r(r2R2),R) Ceq f(r,R) Deq f(R,r(R2r2)A折射率为neq f(sin 1,sin 2)，入射角1OMN，在RtOMN中，sin 1eq f(ON,r)；折射角2OBN，在RtOBN中，sin 2eq f(ON,R)，故neq f(R,r)，选项A正确。本实验的创新之处：把常见的

35、“单位圆”法中半径不变改为入射角、折射角对应的直角三角形的边不变，半径的反比为介质的折射率。跟进训练1小李同学利用激光笔和角度圆盘测一半圆形玻璃砖的折射率，他用手机拍摄的某次实验现象照片如图所示，图中有三条明亮的光线，固定好激光笔，然后将圆盘和玻璃砖一起绕圆心_(选填“顺时针”或“逆时针”)缓慢转动了5，发现光线恰好消失了，那么这次他所测得的半圆形玻璃砖的折射率n_。解析圆盘和玻璃砖一起顺时针绕圆心缓慢转动，入射角逐渐增大，当入射角等于临界角时发生全反射，折射光线消失，由题得全反射临界角C45，由sin Ceq f(1,n)得neq r(2)。答案顺时针eq r(2)2某校开展研究性学习，某研

36、究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器。如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在半径OA上，垂直于盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2，在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像。同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。(1)若AOF30，OP3与OC之间的夹角为30，则P3处刻的折射率的值为_。(2)图中P3、P4两处，对应折射率大的是_。(3)作AO

37、的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为_。解析(1)根据折射定律neq f(sin 1,sin 2)，题中160，2AOF30，所以neq f(sin 60,sin 30)1.73。(2)在入射角相同的情况下，图中P4对应的折射角大于P3所对应的折射角，所以P4对应的折射率大。(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率为1。答案(1)1.73(2)P4(3)1用双缝干涉实验测量光的波长 教材原型实验实验原理与操作典例1在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点，正确的是_

38、。A灯丝与单缝和双缝必须平行放置B干涉条纹与双缝垂直C干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D干涉条纹的间距与光的波长有关 (2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图甲所示，该读数为_ mm。甲乙(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距x时，测量值_(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。解析(1)为了获得清晰的干涉条纹，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，A正确；干涉条纹与双缝平行，B错误；由干涉条纹的间距xeq f(l,d)可知，干涉条纹的间距与单缝宽度无关，与光的波长有关，C错误，D正确。(2)手轮的读数为0

39、.5 mm20.00.01 mm0.700 mm。(3)条纹与分划板中心刻线不平行时，有x实x测cos ，为条纹与分划板中心刻线间的夹角，故x实x测。答案(1)AD(2)0.700(3)大于数据处理与误差分析典例2(2021北京四中质检)某同学用如图甲所示的实验装置做“用双缝干涉测光的波长”的实验，他用带有游标尺的测量头(如图乙所示)测量相邻两条亮条纹间的距离，转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条纹确定为第一亮条纹)的中心，此时游标尺上的示数情况如图丙所示；转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第六亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丁所示。则：(1)图丙的读数

40、x1_ mm；甲乙丙丁(2)图丁的读数x2_ mm。(3)实验中所用的双缝间的距离d0.20 mm，双缝到屏的距离L60 cm，则实验中计算波长的表达式_(用题目中给出的已知量和直接测量量的符号表示)。(4)根据以上数据，可得实验中测出的光的波长_ nm。解析(1)题图丙中的主尺读数为1 mm，游标尺读数为0.053 mm0.15 mm，所以图丙的读数x11 mm0.053 mm1.15 mm。(2)题图丁中的主尺读数为8 mm，游标尺读数为0.0519 mm0.95 mm，所以图丁的读数x28 mm0.0519 mm8.95 mm。(3)相邻两个亮条纹的距离xeq f(x2x1,5)实验中计

41、算波长的表达式：eq f(d,L)xeq f(dx2x1,5L)。(4)把数据代入公式，得eq f(dx2x1,5L)5.20107 m520 nm。答案(1)1.15(2)8.95(3)eq f(dx2x1,5L)(4)520跟进训练1(2021四川绵阳模拟)如图，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：光源、遮光筒、毛玻璃。(1)、三个光学元件依次为_(填正确答案的标号)。A滤光片、单缝、双缝 B单缝、滤光片、双缝C单缝、双缝、滤光片 D滤光片、双缝、单缝(2)如果实验时将红色滤光片换为绿色滤光片，则相邻亮条纹(暗条纹)间的距离_(填“变大”或“变小”)。解析(1)

42、为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，故A正确。(2)当将红色滤光片换为绿色滤光片，即波长减小，根据xeq f(l,d)可知，相邻亮条纹(暗条纹)间的距离变小。答案(1)A(2)变小2某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可_；A将单缝向双缝靠近B将屏向靠近双缝的方向移动C将屏向远离双缝的方向移动D使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x，则单色光的波长_；(3)某次测量时，选

43、用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为_ nm(结果保留3位有效数字)。解析(1)相邻明(暗)干涉条纹的宽度xeq f(l,d)，要增加观察到的条纹个数，即减小x，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动或使用间距更大的双缝，选项B正确。(2)第1条暗条纹到第n条暗条纹间的距离为x，则相邻暗条纹间的距离xeq f(x,n1)，又xeq f(l,d)，解得eq f(xd,n1l)。(3)由eq f(xd,n1l)，代入数据解得630 nm。答案(1)B(2)eq f(xd,n1l)(

44、3)630 拓展创新实验实验原理的创新典例3在观察光的双缝干涉现象的实验中，(1)将激光束照在如图2所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图1中的_。(选填选项字母)图1图2(2)换用两缝间距离更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将_；保持双缝间距离不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将_。(均选填“变宽”“变窄”或“不变”)解析(1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确。激光的频率更稳定，激光束相当于单缝，仍是干涉实验。(2)根据xeq f(l,d)知，双缝间的距离d减小时，条纹间距变宽；双缝到屏的距离l减小时，条纹间距变窄。答案(1)A

45、(2)变宽变窄本实验的创新之处：原实验是由一个灯泡发光，经单缝衍射后，射向双缝；本实验将激光灯作为光源，因激光的高度相关性，无需单缝，可直接射向双缝。实验原理与装置的创新典例4洛埃德(HLloyd)在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，从单缝S发出的光，一部分入射到平面镜后反射到屏上，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。单缝S通过平面镜成的像是S。(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，_相当于另一个“缝”；(2)实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射时，在入射角接近