專題15-光學-電磁波-高三物理二輪復習(原卷版)

2022年高三物理二輪復習資料（命題規(guī)律+知識薈萃+經典例題+精選習題）（江蘇專用）專題15光學電磁波【命題規(guī)律】1、命題角度：（1）光的折射與全反射；（2）光的干涉和衍射；（3）電磁波；（4）幾何光學與物理光學的綜合分析.2、?？碱}型：選擇題、計算題【知識薈萃】★考向一、光的折射與全反射1．常用的三個公式eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n，n＝eq\f(c,v)，sinC＝eq\f(1,n).2．折射率的理解（1）折射率與介質和光的頻率有關，與入射角的大小無關．（2）光密介質指折射率大的介質，而不是指密度大的介質．（3）同一種介質中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越?。?．求解光的折射和全反射問題的思路（1）根據題意畫出正確的光路圖，特別注意全反射的臨界光線．（2）利用幾何關系確定光路中的邊、角關系．（3）利用折射定律等公式求解．（4）注意折射現(xiàn)象中光路的可逆性．4．解題關鍵：準確作出光路圖，充分運用幾何圖形中的邊角關系、三角函數(shù)、相似三角形等.★考向二、光的干涉與衍射1.光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象證明了光的波動性，光的偏振現(xiàn)象說明光為橫波.2.光的干涉和光的衍射產生的條件：發(fā)生干涉的條件是兩光源頻率相等，相位差恒定；發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或小孔的尺寸跟光的波長相差不多或比光的波長小.3.光的干涉現(xiàn)象：雙縫干涉、薄膜干涉（油膜、空氣膜、增透膜、牛頓環(huán)）；光的衍射現(xiàn)象：單縫衍射、圓孔衍射、光柵衍射、泊松亮斑.4.光的雙縫干涉（1）條紋間距Δx＝eq\f(l,d)λ.（2）單色光條紋間隔均勻，亮度均勻，中央為亮條紋.5.單縫衍射與雙縫干涉的比較光的雙縫干涉和單縫衍射的比較雙縫干涉單縫衍射產生條件兩束光頻率相同、相位差恒定障礙物或狹縫的尺寸足夠?。黠@衍射）圖樣不同點條紋寬度條紋寬度相等條紋寬度不等，中央最寬條紋間距各相鄰條紋間距相等各相鄰條紋間距不等亮度情況清晰條紋，亮度基本相等中央條紋最亮，兩邊變暗與光的偏振的區(qū)別干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波★考向三、幾何光學與物理光學的綜合應用電磁波1、各種色光特征比較項目紅→紫頻率越來越高波長越來越短折射率越來越大介質中傳播速度越來越小發(fā)生全反射時的臨界角越來越小光子能量越來越大2、電磁波譜：按照電磁波的頻率或波長的大小順序把它們排列成譜叫作電磁波譜．按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．3、電磁波傳播不需要介質，在介質中傳播時速度與介質材料和電磁波頻率有關．【特別提醒】1.電磁振蕩：T＝2πeq\r(LC)，電流為0時電場能最大，電壓為0時磁場能最大.2.電磁波和電磁波譜（1）麥克斯韋電磁場理論變化的磁場能夠在周圍空間產生電場，變化的電場能夠在周圍空間產生磁場.（2）電磁波與機械波的主要區(qū)別①電磁波傳播不需要介質，機械波傳播需要介質.②電磁波是橫波，機械波可能是橫波，也可能是縱波.（3）電磁波譜按照電磁波的頻率或波長的大小順序把它們排列成的譜.按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線.【經典例題】【例題1】如圖所示，在酒精燈的燈芯上撒一些食鹽，燈焰就能發(fā)出明亮的黃光，把鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜。通過這層液膜觀察燈焰的像與下面的哪幅圖相符（）A． B．C． D．【例題2】小明要測量一半徑為R的半圓形玻璃磚的折射率，他用一束平行于直徑AB的綠色自然光從C點入射時，折射光線恰好打在B點，已知C點到AB的距離為，則（

）A．該玻璃磚對綠光的折射率為B．從C點反射的光線仍然為自然光C．換用紅光仍平行于AB從C點入射，其折射光線可能打在E點D．改變入射光的顏色，將入射點上移，則折射光線可能通過O【例題3】小紅利用如圖所示的實驗裝置測量紫光的波長，實驗中觀察發(fā)現(xiàn)像屏上出現(xiàn)了清晰但條紋數(shù)偏少的干涉條紋。為觀察到更密的條紋，可以（）A．將單縫向雙縫靠近B．使用間距更小的雙縫C．將屏向靠近雙縫的方向移動D．轉動手輪，移動分劃板【例題4】如圖甲，某汽車大燈距水平地面的高度為67.5cm，圖乙為該大燈結構的簡化圖。已知點光源發(fā)出光線以45o入射角從半球透鏡射入真空時恰好發(fā)生全反射?，F(xiàn)有一束光從焦點處射出，經旋轉拋物面反射后，垂直半球透鏡的豎直直徑AB從C點射入透鏡。已知透鏡直徑遠小于大燈離地面高度，，tan15o≈0.27.求：（1）半球透鏡的折射率n；（2）光射出半球透鏡時的折射角θ和這束光照射到地面的位置與大燈間的水平距離x。【精選習題】一、單選題1．如圖所示，后車安裝了“預碰撞安全系統(tǒng)”，其配備的雷達會發(fā)射毫米級電磁波（毫米波），并對前車反射的毫米波進行運算，則（）A．毫米波的頻率比可見光高B．毫米波遇到前車時會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象C．經前車反射后毫米波的速度將比反射前大D．前車的金屬尾板遇到毫米波時會產生極其微弱的感應電流2．某透明材料制成的管道的橫截面如圖所示，a、b為過O點的同心圓。用兩束平行光Q、P射向管道，光束P通過圓心，光束Q進入材料的折射光線恰好與圓a相切，并與光束P交于圓b上的M點。已知b的半徑是a的兩倍，則該材料的折射率為（）A．1.25 B．1.5 C． D．3．將一透明體平放于平整坐標紙上，并在一端放上光屏，如圖（俯視圖）所示，用激光平行于坐標紙照射該透明體右側表面上的P點，調整入射光角度，在光屏上僅出現(xiàn)了M、N兩個亮斑，則該透明體對該激光的折射率約為（）A．1.25 B．1.33 C．1.50 D．1.674．如圖所示，折射率為n、半徑為R的半圓形玻璃磚平放在桌面上，將寬度為L的平行單色光垂直于AC面射入，要使第1次射到圓面上的光能射出玻璃磚，則L的最大值為（）A． B． C． D．5．圖示為半圓柱體玻璃的橫截面，為直徑。一束復色光沿方向從真空射入玻璃，光線分別從、點射出。下列說法正確的是（）A．光線的頻率B．光線在玻璃中傳播速度C．光線在玻璃中傳播時間D．增大復色光入射角，光線將會在半圓面上發(fā)生全反射6．如圖所示，為某種玻璃制成的三棱鏡的橫截面，其中長度為。今有一束單色光從P點垂直邊入射，邊邊上的M點出射，出射方向與的夾角為，則玻璃的折射率為（）A． B． C． D．7．鐵絲圈上附有肥皂沫，豎直放置時，可以觀察到上疏下密的彩色條紋，下列說法正確的是（）A．肥皂膜從形成到破裂，條紋的寬度和間距不會發(fā)生變化B．肥皂膜前后兩個面的側視形狀為上薄下厚的梯形C．肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋D．將鐵絲圈右側的把柄向上轉動，條紋也會跟著轉動8．劈尖干涉是一種薄膜干涉，將一平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜，當光從上方入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖所示?，F(xiàn)從所示裝置中抽去一張紙片，從上往下看到的干涉條紋是（）A． B． C． D．二、解答題9．如圖所示為某玻璃磚的截面圖，由半徑為的四分之一圓與長方形組成，長為，長為，一束單色光以平行于的方向照射到圓弧面上的點，，折射光線剛好交于的中點，光在真空中的傳播速度為，求：（1）玻璃磚對光的折射率；（2）求光從點射入到面射出玻璃磚所需的時間。10．某半徑為r的類地行星表面有一單色點光源P，其發(fā)出的各方向的光經過厚度為（）r，折射率n=2的均勻行星大氣層射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面如圖所示，設此截面內，一衛(wèi)星探測器在半徑為2r的軌道上繞行星做勻速圓周運動。忽略行星表面對光的反射和大氣之外的稀薄空氣（視為真空），光在真空中傳播速度c。求：（1）在大氣層外表面上能射出光線的區(qū)域在截面上形成的弧長；（2）光從P點發(fā)出傳播到探測器所在軌道所用的時間范圍。11．某同學通過實驗測定半圓柱形玻璃磚的折射率n，如圖甲所示，O為圓心，AO為半徑，長為R。一束極細的光垂直MN照射到半圓柱上。（1）改變入射光的位置，測出多組入射光線和法線ON的夾角i，折射光線和法線ON的夾角r，作出sini—sinr圖像如圖乙所示，求該玻璃的折射率n。（2）平行光垂直MN照射到半圓柱上，光線到達左側圓弧面后，有部分光線能從該表面射出，求能射出光線對應入射光在底面上的最大半徑為多少？（不考慮光線在透明物體