人教2023年高考物理二轮复习（全国版） 第1部分 专题突破 专题5 第13讲　光学　电磁波.docx

第13讲　光学　电磁波
命题规律　1.命题角度：(1)光的折射与全反射；(2)光的干涉和衍射；(3)电磁波；(4)几何光学与物理光学的综合分析.2.常用方法：几何分析法，光路可逆.3.常考题型：选择题、计算题．
考点一　光的折射与全反射
1．常用的三个公式
＝n，
n＝，
sin C＝.
2．折射率的理解
(1)折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关．
(2)光密介质指折射率较大的介质，而不是指密度大的介质．
(3)同一种介质中，频率越高的光折射率越大，传播速度越小．
3．求解光的折射和全反射问题的思路
(1)根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线．
(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系．
(3)利用折射定律等公式求解．
(4)注意折射现象中光路的可逆性．
例1　(多选)(2022·湖北省八市二模)一种“光开关”的“核心区”如图中虚线框区域所示，其中1、2是两个完全相同的、截面为等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚线框平行，两斜面平行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现开关功能．单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”，已知棱镜对a的折射率为2，下列说法正确的是(　　)
A．若不充入介质，则能实现“关”功能
B．若充入的介质相对棱镜是光疏介质，则有可能实现“开”功能
C．若充入的介质相对棱镜是光密介质，则有可能实现“关”功能
D．单色光a通过“光开关”后传播方向一定改变
答案　AB
解析　若不充入介质，单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，在斜边界面入射角为45°，由全反射的条件可知sin C＝＝<sin 45°＝，不充入介质，就会发生全反射，光不能通过2，即不充入介质，则能实现“关”功能，A正确；若充入的介质相对棱镜是光疏介质，单色光a将向下偏折，则有可能实现“开”功能，B正确；若充入的介质相对棱镜是光密介质，单色光a将向上偏折，则处于开状态，不可能实现“关”功能，C错误；单色光a通过“光开关”后传播方向不会改变，D错误．
例2　(2022·山东卷·7)柱状光学器件横截面如图所示，OP右侧是以O为圆心、半径为R的圆，左侧是直角梯形，AP长为R，AC与CO夹角45°，AC中点为B.a、b两种频率的细激光束，垂直AB面入射，器件介质对a、b光的折射率分别为1.42、1.40.保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能在PM面全反射后，从OM面出射的光是(不考虑三次反射以后的光)(　　)
A．仅有a光 B．仅有b光
C．a、b光都可以 D．a、b光都不可以
答案　A
解析　当两种频率的细激光束从A点垂直于AB面入射时，由几何知识可知，激光沿直线传播到O点，经第一次反射沿半径方向直线传播出去，如图甲，
保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，如图乙，可知激光沿直线传播到CO面经反射，射向PM面，入射点从A向B移动过程中，光线传播到PM面的入射角逐渐增大．
当入射点为B点时，如图丙所示，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到PM面的P点，此时光线在PM面上的入射角最大，设为α，由几何关系得α＝45°，
根据全反射临界角公式得sin Ca＝＝<
sin Cb＝＝>
两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为Ca<45°<Cb，故在入射光从A向B移动过程中，a光能在PM面全反射后，从OM面射出，b光不能在PM面发生全反射，故A正确，B、C、D错误．
例3　(2022·广东卷·16(2))一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示．一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点．当光束与竖直方向成45°角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束．已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v.
答案　　c
解析　当入射角达到45°时，恰好到达临界角C，根据sin C＝
可得液体的折射率n＝＝＝
由于n＝
可知激光在液体中的传播速度v＝＝c.
考点二　光的波动性　电磁波
1．光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环)；
光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、泊松亮斑．
2．光的双缝干涉和单缝衍射的比较
双缝干涉
单缝衍射
发生条件
两束光频率相同、相位差恒定
障碍物或狭缝的尺寸足够小(明显衍射现象)
图样
不同点
条纹宽度
条纹宽度相等
条纹宽度不等，中央最宽
条纹间距
各相邻条纹间距相等
各相邻条纹间距不等
亮度情况
清晰条纹，亮度基本相等
中央条纹最亮，两边变暗
与光的