江苏2023版高三一轮总复习物理第十三章光电磁波教案

第十三章光电磁波

［高考备考指南］

高考（江苏卷）五年命题情况对照分析

知能模

考点内容2021年命题分

块20172018201920202021

适应考析

光的折射Tu:全

Tu：反射、电

第1节光的T13：光磁

光的折折射的全反波的应光的光的

T2：T8：

射全反射定律、射、临界用、电磁折射折射

高考对

全反射折射角波波长

本章的

率与频率

考查以

的关系

计算题

光的干涉

为主，有

时也会

光的衍射

考选择

光的偏振、和填空

第2节激光题。考查

T12：电

光的波电磁振荡Ti：光的T7：光的的重点

磁波、双

动性电磁场与偏振干涉是光的

缝干涉

电磁波电磁波折射定

律、光的

无线电波

全反射

的发射与

的综合

接收

应用。

电磁波谱

实验十八测量玻璃

的折射率

实验十九用双缝干

涉实验测量光的波长

物理观念：折射率、全反射、折射、偏振、电磁振荡。

核心素

科学思维：：光的折射定律。

养

科学探究：：则量玻璃的折射率、用双缝干涉测波长。

科学态度与责任：电磁波的应用及危害。

篦遗光的折射全反射

［走进教材•夯实基础］回顾知识•激活技能

€＞梳理•必备知识

一、折射定律及折射率

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：繇=小2,式中〃12是比例常数。

⑶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：〃=；加2。

⑶计算公式：»=；,因为。Vc,所以任何介质的折射率都大于1

二、光的全反射和光的色散

1.全反射

(1)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。

⑵临界角：折射角等于90。时的入射角，用C表示，sinC=：。

⑶应用：

①全反射棱镜。

②光导纤维，如图所示。

2.光的色散

(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。

(2)光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长有序排列。

(3)光的色散现象说明：

①白光为复色光；

②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大；

③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢。

e＞激活•基本技能

一、易错易误辨析(正确的打“，错误的打“X”)

(1)某种玻璃对蓝光的折射率比红光大，蓝光和红光以相同的入射角从空气

斜射入该玻璃中，蓝光的折射角较大。(义)

(2)在水中，蓝光的传播速度大于红光的传播速度。(X)

(3)在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。(J)

(4)光从空气射入玻璃时，只要入射角足够大就可能发生全反射。(X)

(5)光纤通信利用了全反射的原理。(V)

(6)晚上，在池水中同一深度的两点光源分别发出红光和蓝光，水面上的人

看蓝光光源浅一些。(J)

二、教材习题衍生

1.(光的折射)关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是()

A.一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象

B.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率小

C.海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景

D.一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化

A［一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象，A正确；由

全反射的条件可知，内芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故B错误；

海市屡楼将呈现正立的像，位置在实物的上方，又称上现屋景，C错误；色光进

入水中，光的频率不变，颜色不变，D错误。］

2.(光的全反射的应用)(2019•江苏卷)如图所示，某L形透明材料的折射率〃

=2o现沿45方向切去一角，45与水平方向的夹角为仇为使水平方向的光线

射到A5面时不会射入空气，求〃的最大值。

［解析］要使光线不会射入空气，即发生全反射，设临界角为C,即有：sin

C=~n

由几何关系得：。+。=90。

联立解得：〃=60。o

［答案］60°

［细研考点•突破题地］重难解惑•直击高考

考点1折射定律和折射率的理解及应用《综合能力提升

1.对折射率的理解

(1)公式〃=黯中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，仇

总是真空中的光线与法线间的夹角，Oi总是介质中的光线与法线间的夹角。

(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。=?

(3)折射率与入射角的大小无关，与介质的密度无关，光密介质不是指密度

大的介质。

(4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中,

频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。

⑸同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变。

2.光路的可逆性：在光的折射现象中，光路是可逆的。如果让光线逆着原

来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射。

［典例］(折射定律的应用)如图所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源

A,它到池边的水平距离为3.0mo从点光源A射向池边的光线A5与竖直方向

(1)求池内的水深；

(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0mo

当他看到正前下方的点光源4时，他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰

好为45。。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。

思路点拨：解此题的关键是根据题意画出光路图，并结合几何关系分析计

算。

［解析］(1)光由A射向5恰好发生全反射，光路如图甲所示。

13

则sin〃=］得sin

又|AO|=3m,由几何关系可得：|AB|=4m,\BO\=yfim,所以水深Sm。

(2)光由A点射入救生员眼中光路图如图乙所示。

乙

由折射定律有〃s=in七4詈50

可知sin

33亚

tan。=而=23

设|5E|=x,由几何关系得

|A0|3m—x

tana=|QE|=^T°

代入数据得x=(3—%粤Bm^l.3m,

由几何关系得，救生员到池边的水平距离为\BC\=2m-x^0.7m«

［答案］(1)由m(2)0.7m

畲规律总结解决光的折射问题的思路

(1)根据题意画出正确的光路图。

(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法

线为标准。

(3)利用折射定律、折射率公式求解。

(4)注意：在折射现象中光路是可逆的。

角度1折射现象分析

1.如图所示，MN是介质1和介质2的分界面，介质1、2的绝对折射率分

别为〃卜〃2,一束细光束从介质1射向介质2中，测得〃1=60。，%=30。，根据

你所学的光学知识判断下列说法不正确的是()

A.介质2相对介质1的相对折射率为由

B.光在介质2中的传播速度小于光在介质1中的传播速度

C.光从介质1进入介质2可能发生全反射现象

D.光从介质1进入介质2,光的波长变短

C［光从介质1射入介质2时，入射角与折射角的正弦之比叫作介质2相

对介质1的相对折射率，所以有〃21=黑果=小，选项A正确；因介质2相对

介质1的相对折射率为小，可以得出介质2的绝对折射率大，因〃=泉所以光

在介质2中的传播速度小于光在介质1中的传播速度，选项B正确；光从光密

介质射入光疏介质时，有可能发生全反射现象，选项C错误；光从介质1进入

介质2,光的频率不变，速度变小，由可知，光的波长变短，选项D正确。］

►角度2折射率的计算

2.（2021•江苏卷）某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束

垂直于AC面射入，可以看到光束从圆弧面48c出射，沿4C方向缓慢平移该

砖，在如图所示位置时，出射光束恰好消失，该材料的折射率为（）

A

激光束

0B

透明旅

C

A.1.2B.1.4C.1.6D.1.8

A［画出激光束从玻璃转射出时恰好发生全反射的入射角如图所示

A

激光束;

,0B

透明,

全反射的条件

sinJ

由几何关系知

sin〃='

联立解得

故A正确，B、C、D错误。故选A。］

角度3折射定律与反射定律的综合应用

3.如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，。点为球心；下半部

是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴

。。的光线从半球面射入，该光线与0C之间的距离为0.6R。已知最后从半球面

射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。

［解析］如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于0。轴

对称的出射光线一定与入射光线平行。这样，从半球面射入的折射光线，将从

圆柱体底面中心C点反射。设光线在半球面的入射角为i,折射角为r。

c：

由折射定律有

sini

①

smr

__________^sinrsin(i-r)

由正弦定理有五=—%一-②

由几何关系，入射点的法线与0C的夹角为i。

由题设条件和几何关系有sin③

式中L是入射光线与0C的距离。

由②③式和题给数据得sinr=q=

由①③④式和题给数据得前和1.43。

［答案］1.43

考点2光的折射、全反射的综合《综合能力提升

1.分析综合问题的基本思路

(1)判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质。

(2)判断入射角是否大于等于临界角，明确是否发生全反射现象。

(3)画出反射、折射或全反射的光路图，必要时还可应用光路的可逆原理画

出光路图，然后结合几何知识进行推断和求解相关问题。

(4)折射率〃是讨论折射和全反射问题的重要物理量，是联系各物理量的桥

梁，应熟练掌握跟折射率有关的所有关系式。

2.求光的传播时间的一般思路

(1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即。=余

(2)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定。

(3)利用求解光的传播时间。

角度1全反射现象的应用

1.一光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可

看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤

维的说法不正确的是()

///，//外套

A.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

B.内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射

C.波长越长的光在光纤中传播的速度越大

D.若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光

以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射

B［当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能

发生全反射，故选项A正确，B错误；波长越长的光，频率越小，介质对它的

折射率〃越小，根据公式。=宗光在光纤中传播的速度越大，故选项C正确；

根据sin知，折射率越大，全反射临界角越小，红光的折射率小，则全反射

临界角大，若紫光恰能发生全反射，则红光不能发生全反射，故选项D正确。］

角度2光的折射和全反射的综合计算

2.(矩形玻璃砖)(2021•广东卷)如图所示，一种光学传感器是通过接收器。

接收到光的强度变化而触发工作的。光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折

射到空气中，测得入射角为a,折射角为色光从P点射向外侧N点，刚好发生

全反射并被Q接收，求光从玻璃射向空气时临界角〃的正弦值表达式。

光从P点射向外侧N点时，刚好发生全反射，则有sin〃=:=需^。

［答案］行

3.(三角形玻璃砖)如图所示，△ABC是一直角三棱镜的横截面，ZA=90°,

ZB=60%一细光束从5C边的。点折射后，射到AC边的E点，发生全反射

后经46边的F点射出。EG垂直于AC交5c于G,。恰好是CG的中点。不

计多次反射。

(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；

(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？

思路点拨：(1)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射，画出入射

角等于临界角时的临界光路图。

(2)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，

从而解决问题。

［解析］(1)光线在5C面上折射，由折射定律有sinii=〃sinn①

B

式中，〃为棱镜的折射率，ii和ri分别是该光线在BC面上的入射角和折射

角。光线在AC面上发生全反射，由反射定律有

，2=「2②

式中i2和，2分别是该光线在4C面上的入射角和反射角。

光线在A5面上发生折射，由折射定律有

“sin13=sinh③

式中和r3分别是该光线在A5面上的入射角和折射角。

由几何关系得

，2=r2=60°,ri=，3=30°④

F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为

<5=(ri-ii)+(180°—<2—r2)+(r3~«3)⑤

由①②③④⑤式得

5=60。。(6)

(2)光线在4C面上发生全反射，光线在A5面上不发生全反射，有

nsin12^/isinC>nsinZ3⑦

式中。是全反射临界角，满足

nsinC=1⑧

由④⑦⑧式知，棱镜的折射率〃的取值范围应为

［答案］(1)60°⑵苧W〃<2

~~畲规律总结求解全反射预象中光的传播时间的技巧

(1)准确地判断出恰好发生全反射的临界光线是解题的关键。

(2)光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定，所以作光路图时应尽

量与实际相符。

(3)光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即。=余

(4)利用，=/求解光的传播时间。

-4.(圆形玻璃砖)(2021•浙江6月选考)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边

缘时观察到的现象如图所示。入射点。和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等

间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束。、反射光束仄出射光束

c和d。已知光束a和8间的夹角为90。，贝！］()

A.光盘材料的折射率〃=2

B.光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二

C.光束仄c•和d的强度之和等于光束a的强度

D.光束c的强度小于。点处折射光束。尸的强度

D［依题意的光路图如图所示，

由题意可知：ZOO'P=120°,可得在。点处的折射角：

尸30°

由题意可知：a+/?=90°,由反射定律得：a=B，解得：

a=0=45°

rsinasin45°r-

由折射定律得：n=~=~­=#2

sinysin30v

光在光盘内的速度：。=康=乎。

即光盘材料的折射率〃=也，光在光盘内的速度为真空中光速的噂，故A、

B错误;

由能量守恒定律可知：若忽略光在传播过程的能量衰减，则光束a的强度

应等于光束从c、d和e的强度之和，若考虑光在传播过程的能量衰减，则光束

。的强度应大于光束氏c、d和e的强度之和，总之光束。的强度应一定大于光

束从c和d的强度之和，故C错误；

在尸点处光束0P为入射光束，而光束c和光束PQ分别为折射和反射光束,

由能量守恒定律可知：在P点处光束0P的强度等于光束c和光束P。的强度之

和，因此无论是否考虑传播过程能量衰减，光束c的强度一定小于0点处折射

光束。尸的强度，故D正确。］

5.如图，一半径为R的玻璃半球，。点是半球的球心，虚线00,表示光

轴(过球心。与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5o现有一束平行

光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反

射后的光线)。求：

(1)从球面射出的光线对应的入射光线与光轴距离的最大值；

(2)距光轴。的入射光线经球面折射后与光轴的交点到0点的距离。

［解析］(1)如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射

角为i,当i等于全反射临界角ic时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大

距离为

i=ic①

设〃是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有〃=焉②

由几何关系有

③

联立①②③式并利用题给条件，得

Z=|JRO

④

(2)设与光轴相距号的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为

ii和小，由折射定律有

=sinn

n~smn~⑤

设折射光线与光轴的交点为C,在△05。中，由正弦定理有

sinNCsin(180。一n)

-R-=OC⑥

由几何关系有

ZC=n-/1⑦

..1

sinti=2⑧

联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得

3(272+73)

V

OC=~57?^2.74/?.⑨

［答案］⑴京(2)2.747?

6.如图所示，405是由某种透明物质制成的半径为R的:圆柱体横截面(0

为圆心)，透明物质折射率为啦。今有一束平行光以45。的入射角从真空射向柱

体的。4平面，这些光线中有一部分不能从柱体的45面上射出，设凡射到05

面的光线全部被吸收，也不考虑04面的反射。求：

⑴从A0面射入透明物质的折射角；

⑵光线从透明物质射向真空时发生全反射的临界角;

⑶从圆柱AB面上能射出光线的部分的弧长。

［解析］(1)光路如图所示，

\AQ

I挡光板

设从。点射入光线的折射角为r,根据折射定律有：

sin45。

n=.

sinr

解得：r=30。。

(2)由公式sinC=：=好得：

临界角为：C=45。。

(3)设光线从某位置尸点入射的光线，折射到AB菰面上Q点时，入射角恰

等于临界角C,△P。。中：

a=180°-90°-C-r=15°

所以能射出的光线区域对应的圆心角为：

n

夕=90。一〃-30。=彳

45面上能射出光线的部分的弧长：s=m?=苧。

［答案］(1)30°(2)45°⑶苧

7.(其他类型玻璃砖)如图所示，某透明介质的截面由直角三角形40。和圆

心为0、半径为R的四分之一圆50C组成，其中NOAC=53。。现让一束平行

光由45边上0。部分垂直射入介质。已知该介质的折射率〃=小，光在真空中

的传播速度为c,sin53°=0.8,cos53°=0.60

B

D

(1)若让这束平行光均能从边出射，求这束平行光的最大宽度；

(2)若00=0.6/?,由。点入射的光线将途经AC边上E点(未画出)，且AE

=0.65R,求该光线在介质中的传播时间。(结果可用根号表示)

［解析］(1)设临界角为C,则有：sinC=：=坐

由D点入射的光线至BC边的01处入射角h=C时，恰好发生全反射，则

这束平行光的最大宽度为：

d=Rsinii=/?sin。=卓/?。

(2)依题意，由。点入射的光线至5C边的处入射角为*,则有：sini］

=0.6,n=37o

可知，ii>C

光线在Oi处发生全反射至AC边上E点处，由几何关系易知OOi〃AC,

则有办=90。-37。=53。>。，再次发生全反射至。4边垂直出射，由几何关

系可得OiE=R,则光线在介质中的路程为：s=Rcos37°+R+AEcos37°=2.32R

CC

光线在介质中的传播速度为:片中

..,3,as2.32小R

故传播时间为：/=-=---：-0

［答案J⑴净⑵232*

考点3光的色散和光路控制《基本考点通关

1.光的色散

⑴成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光

通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程

度最大，从而产生色散现象。

⑵现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带。

普通玻璃棱镜光线通过棱镜的光路

2.平行玻璃砖'三棱镜和圆柱体（球）对光路的控制

别

平行玻璃砖三棱镜圆柱体（球）

玻璃砖上下表面是

结构横截面为三角形横截面是圆

平行的

A

h%、

ABL---------圆界面的法线

对光线的作

通过三棱镜的光线是过圆心的直

用通过平行玻璃砖的

经两次折射后，出线，经过两次

光线不改变传播方

射光线向棱镜底边折射后向圆心

向，但要发生侧移

偏折偏折

角度1三节隹镜的色散

1.如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的

表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的外间形成一条彩色光带。

下列说法中不正确的是（）

A.。侧是红光，〃侧是紫光

B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长

C.三棱镜对。侧光的折射率大于对。侧光的折射率

D.在三棱镜中a侧光的速率比b侧光小

A［由题图可以看出，a侧光偏折得较厉害，三棱镜对a侧光的折射率较大，

所以“侧光是紫光，波长较短，方侧光是红光，波长较长，A错误，B、C正确；

又。=今所以三棱镜中a侧光的传播速率小于方侧光的传播速率，D正确。］

角度2平行玻璃砖的色散

2.如图所示，一束由两种单色光混合的复色光沿P0方向射向一上、下表

面平行的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束光I、II、m»下列有关这三束光

的判断不正确的是（）

p，iim

a

A.光束i仍为复色光，光束n、in为单色光

B.光束ii在玻璃中的传播速度比光束in小

C.增大a角且a<90。，光束H、ID会远离光束I

D.改变a角且a<90。，光束H、IH一定与光束I平行

C［由题意画出如图所示的光路图，可知光束I是反射\P111nl

光线，所以仍是复色光，而光束n、m由于折射率的不同导

致偏折分离，所以光束n、ni是单色光，故A正确；由于光1M

束ii的偏折程度大于光束m,所以玻璃对光束n的折射率大

于对光束m的折射率，根据可知，光束II在玻璃中的传播速度比光束m小，

故B正确；当增大a角且a<90。，即入射角减小时，光束H、III会靠近光束I,

故C错误；因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的，根据光的入射角与反射角

相等以及光的可逆性，可知改变a角且a<90。，光束n、m一定与光束I平行，

故D正确。］

3.（球形玻璃的色散）虹和霓是太阳光在水柱内分别经过一次和两次反射后

出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明，两束平行白光照射到透明玻璃球后,

在水平的白色桌面上会形成MN和尸。两条彩色光带，光路如图所示，下列说法

中正确的是（）

白光……-

A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫

C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红

A［白光中含有七种单色光，其中红光的折射率最小，紫光的折射率最大,

故进入玻璃球时红光的偏折角最小，紫光的偏折角最大；由玻璃球出来后将形

成光带，而两端分别是红光和紫光；根据光路图可知说明M、。点为紫光；N、

P点为红光；故A正确，B、C、D错误。］

段孤光的波动性电磁波

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€＞梳理•必备知识

一、光的干涉、衍射及偏振

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，出现喑条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。

(2)条件：两束光的频率相圆、相位差恒定。

⑶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丕多，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)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)光的偏振现象说明光是一种横波。

二、电磁场电磁波

1.麦克斯韦电磁场理论

变化的磁场能够在周围空间产生曳场，变化的电场能够在周围空间产生磁

场。

2.电磁波

(1)定义：电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成电磁波。

(2)特点：①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且最大，c=3Xl()8m/s。(都等于光速)。

②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，0=必，/是电磁波的频率。

③电磁波是横波,电场强度E和磁感应强度B的方向都与传播方向垂直。

④电磁波本身是一种物质，它具有能量。

⑤具有波的特征，能产生反射、折射、衍射、干涉等现象。

3.电磁波的发射与接收

(1)发射电磁波需要开放的高频振荡电路，并对电磁波根据信号的强弱进行

调制(两种方式:调幅、调频)。

(2)接收电磁波需要能够产生电谐振的调谐电路，再把信号从高频电流中解

调出来，调幅波的解调也叫检源。

4.电磁波谱

按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱。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、丫射线。

黔激活•基本技能

一、易错易误辨析(正确的打“，错误的打“义”)

(1)只有频率相同的两列光波才能产生干涉。(J)

(2)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。(X)

(3)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。(X)

(4)自然光是偏振光。(X)

(5)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播便形成了电磁波。(X)

(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。(J)

二'教材习题衍生

L(光的干涉)在五彩缤纷的大自然中，我们常常会见到一些彩色光的现象,

下列现象中不属于光的干涉的是()

A.洒水车喷出的水珠在阳光照耀下出现的彩色现象

B.小孩儿吹出的肥皂泡在阳光照耀下出现的彩色现象

C.雨后天晴马路上油膜在阳光照耀下出现的彩色现象

D.实验室用双缝实验得到的彩色条纹

A［A属于光的色散现象；B、C属于光的薄膜干涉现象；D属于光的双缝

干涉现象。］

2.（光的衍射和偏振）（2021•南京模拟）下列说法正确的是（）

A.光不能像无线电波那样，作为载体来传递信息

B.摄影师为更清晰地拍摄玻璃橱窗里的陈列物，需在照相机镜头前装一特

殊镜片，是利用了光的衍射现象

C.观看立体电影（3D电影）时，观众需戴上一副特殊的眼镜，是利用了光的

干涉现象

D.激光精准测距，是利用了激光的平行度较高，且在传播很远的距离后仍

能保持一定的强度的特点

D［根据麦克斯韦的理论知：光也是一种电磁波，它可以像无线电波那样，

作为载体传递信息，故A错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，在照相机镜头前加

偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度，从而使玻璃后的影像清晰，是利用了

光的偏振现象，故B错误；3D电源的屏幕上发出两种相互垂直的偏振光，所以

观看3D电影时戴上特制的带偏振片的眼镜，才会产生立体感觉，这是利用了光

的偏振现象，故C错误；激光精准测距，也就是平行度好，可以用来精确地测

量较远的距离，因此在传播很远的距离后仍能保持一定的强度，是利用了激光

平行度好的特点，故D正确。］

3.（电磁波）（2018•江苏卷）梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产

生电磁波。该电磁波（）

A.是纵波

B.不能在真空中传播

C.只能沿着梳子摇动的方向传播

D.在空气中的传播速度约为3X108m/s

D［电磁波是横波，传播方向与振动方向垂直，可以沿任意方向传播，既

能在真空中传播，也能在介质中传播。电磁波在空气中的传播速度约为3X108

m/s,故选项D正确。］

［细研考点•突破题型］重难解惑•直击高考

f八''1光的干涉，热门考点突破

1.双缝干涉中亮、暗条纹的确定

双缝干涉实验中，光屏上某点到相干光源Si、S2的路程之差为光程差，记

为演如图所示。

(1)若光程差3是波长7的整数倍，即d=〃2(〃=l,2,3,…)，P点将出现亮

条纹；

(2)若光程差d是半波长的奇数倍，即3=(2〃+1)§(〃=0,1,2,3,…)，尸点将

出现暗条纹；

(3)光屏上到双缝Si、S2距离相等的点为加强点，故双缝干涉中央条纹为亮

条纹。

2.薄膜干涉的理解

(1)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。

(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面和后表面55,分别反射回来，形成

两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现亮条纹；反相叠加,

出现暗条纹。

(3)原理分析

单色光：

①在P］(或P2)处，两个表面反射回来的两列光波的光程差3等于波长的整

数倍，即3=成(〃=1,2,3,…)，薄膜上出现亮条纹;

②在。处,两列反射回来的光波的光程差6等于半波长的奇数倍，即3=巾?

+l)4(n=0,l,2,3,…)，薄膜上出现暗条纹。

白光：薄膜上出现水平彩色条纹。

角度1光的双缝干涉

1.(双缝干涉的条纹间距公式的应用)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射

在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条

纹的间距，不可选用的方法是()

A.改用红色激光

B.改用蓝色激光

C.减小双缝间距

D.将屏幕向远离双缝的位置移动

B［在双缝干涉实验中相邻亮条纹的间距Ax="因此要增大干涉图样中

两相邻亮条纹的间距，可减小双缝间的距离，增大屏幕与双缝的距离，换用波

长更长或频率更小的光作光源。故选B。］

2.(双缝干涉中亮、暗条纹的判断)如图所示，在双缝干涉实验中，Si和S2

为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与&和S2距离之差为2.1X10-6皿，今

分别用4、5两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问尸点是亮条纹还是暗条纹？

S2z

(1)已知A光在折射率为〃=1.5的介质中波长为4X10-7m；

(2)已知5光在某种介质中波长为3.15X10-7m,当5光从这种介质射向空

气时，临界角为37。缶加37。=0.6,cos37°=0.8)»

［解析］(1)设A光在空气中波长为九，在介质中波长为幺2,

由〃子=卷得

-7

九=，"2=L5X4Xl()-7m=6X10m

根据路程差Ax=2.1XIO-6m

2.1X10-6m

所以M=i;=6X10-7m

由此可知，从S］和S2到尸点的路程差Ax是波长九的3・5倍，所以产点为

暗条纹。

(2)根据临界角与折射率的关系sinC=J得

_____1____5

"-sin37°~3

由此可知，5光在空气中波长船为

h=n'X^=|x3.15XIO_7m=5.25X10-7m

2.1义IO"m

所以'2=77=5.25XKT7m=4

可见，用B光作光源，尸点为亮条纹。

［答案］(1)暗条纹(2)亮条纹

角度2薄膜干涉现象

3.把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气

劈尖，让单色光从上方射入，如图所示，这时可以看到明暗相间的条纹。下面

关于条纹的说法中正确的是()

薄片

A.干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的上下两面反射形成的两列光叠

加的结果

B.干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果

C.将上玻璃板平行上移，条纹远离劈尖移动

D.观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧

A［根据薄膜干涉的产生原理可知，题述现象是由空气劈尖膜上下两面反

射的两列光叠加而成的，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，

形成亮条纹，所以A项正确，B项错误；因相干光是反射光，故观察薄膜干涉

时，应在入射光的一侧，故D项错误；条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，

当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖“移

动”，故C项错误。］

4.（2021•江苏卷）铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹

上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是（）

ABCD

C［薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，在复色

光时，出现彩色条纹，由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增

大，从而使干涉条纹的间距上密下疏，由于表面张力的作用，使得肥皂膜向内

凹陷，故C正确，A、B、D错误。］

5.如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚

度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观

察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法不

正确的是（）

人射光

甲乙

A.干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的

B.干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的

C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的

D.若使用半径大一些的凸薄透镜，则干涉条纹的间距要变大

B［由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反

射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错误；由于凸透镜

的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干

涉条纹，故C正确；若使用半径大一些的凸薄透镜，则空气薄膜上的厚度变化

更慢，则形成的干涉条纹的间距要变大，故D正确。］

考点

2光的衍射和偏振现象《基本考点通关

1.光的干涉和衍射的比较

⑴干涉和衍射的比较

干涉衍射

光在重叠区域出现加强或减弱光绕过障碍物偏离直线传播的现

现象

的现象象

障碍物或孔的尺寸与波长差不多

产生条件两束光频率相同、相位差恒定

或更小

典型实验杨氏双缝实验单缝衍射、圆孔衍射和圆盘衍射

条纹

图条纹宽度相等条纹宽度不等，中央最宽

宽度

样

条纹

不各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等

间距

同

亮度

点清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗

情况

干涉、衍射都是波特有的现象：干涉、衍射图样都有明暗相间的

相同点

条纹

⑵对光的衍射的理解

①干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和衍射现象越明显。在任何情

况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。

②衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比

障碍物小得多时，光才可以看成是沿直线传播的。

2.自然光和偏振光的比较

自然光（非偏振光）偏振光

光的来源直接从光源发出的光自然光通过偏振片后的光

在垂直于光的传播方向的平

光的振动面内，光振动沿任意方向，且在垂直于光的传播方向的平

方向沿各个方向振动的光的强度