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(共60张PPT)
专题整合提升
专题14
光　电磁波
1、提炼必备知识
2、突破高考热点
3、链接高考真题
4、课时跟踪训练
1、提炼必备知识
6.光的衍射现象 (12) 当缝的宽度等于或小于波长时，能发生明显的衍射现象。
(13) 衍射时形成的是中央宽且亮、两边逐渐变窄变暗的条纹；例：泊松亮斑。
7.光的偏振现象 (14) 光有偏振现象，说明光是横波；自然光通过偏振片变成偏振光。
(15) 应用：摄影，液晶，3D眼镜。
8.电磁场、电磁波 (16) 麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证明了电磁波的存在。
(17) 变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。
9.光的电磁本性、电磁波谱 (18) 光的本质就是电磁波。
(19) 电磁波谱：无线电波→微波→红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线(波长变短)。
热点二　光的波动性　电磁波
热点一　光的折射与全反射
热点三　几何光学与物理光学的综合应用
2、突破高考热点
1.求解折射率的三个公式
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)光密介质指折射率大的介质，而不是指密度大的介质。
(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。
例1 如图1所示，某玻璃砖的横截面是以O为圆心、以R为半径的圆形，一束由1、2两种单色光组成的复色光在横截面所在平面内射向A点，光线与OA的夹角为60°，在A点经玻璃砖折射后分别射到圆上的B、C点，∠AOB＝120°，∠AOC＝90°。已知真空中的光速为c，下列说法正确的是(　　)
C
图1
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。
训练1 (多选)(2023·山东青岛统考一模)如图2，一束单色光从空气中与某种材料表面成45°角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k倍，0BC
图2
训练2 (2022·河北卷)如图3， 一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ＝ 30°。光在真空中的传播速度为c。求：
(1)玻璃的折射率；
(2)从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。
图3
解析　(1)根据题意将光路图补充完整，如图所示
1.光的双缝干涉和单缝衍射的比较
双缝干涉 单缝衍射
产生条件 两束光频率相同、相位差恒定 障碍物或狭缝的尺寸与波长差不多或小于波长(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，亮度基本相同 中央条纹最亮，两边变暗
与光的偏振的区别 干涉、衍射都是波特有的现象；光的偏振现象说明光是横波 2.电磁振荡和电磁波
(2)关于电磁波的产生的两点说明
①能否产生电磁波，要看变化的电场和磁场是否能持续地再产生变化的磁场和电场，也就是说，所产生的磁场或电场必须是变化的，而不能是稳定的。
②明确是怎样变化的电场(磁场)产生怎样变化的磁场(电场)。振荡电场产生同频率的振荡磁场；振荡磁场产生同频率的振荡电场；LC振荡电路产生的振荡电场和振荡磁场都能产生电磁波。
(3)电磁波传播不需要介质，在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关。
例2 (2023·山东模拟预测)某实验小组同学采用图4甲装置研究光的干涉现象，两狭缝S1、S2间距离d及各自宽度m均可调，狭缝到光屏的距离为L。用不同的单色光垂直照射狭缝，得到如图乙所示的干涉条纹。下列说法正确的是(　　)
A.在d、L相同条件下，照射光的频率越高，
形成的干涉亮条纹越宽
B.若遮住S1，用红光照射S2，减小S2的宽度m，
光屏上的中央亮条纹变宽变亮
C.若同时用红光和蓝光分别照射S1、S2，光屏
上将得到红蓝相间的干涉彩色条纹
D.用红光照射两条狭缝时，若狭缝S1、S2到光屏上P1点的路程差为红光波长的3.5倍，P1点处一定是亮条纹
B
图4
解析　由题图乙可知，在d、L相同的条件下，红光的波长更长，频率更低，形成的干涉条纹更宽，故照射光的频率越低，形成的干涉亮条纹越宽，A项错误；若遮住S1，用红光照射S2，光屏上得到的是衍射条纹，减小S2的宽度m，衍射现象更明显，光屏上的中央亮条纹变宽变亮，B项正确；若同时用红光和蓝光分别照射S1、S2，不会发生干涉现象，光屏上不会得到干涉条纹，C项错误；用红光照射两条狭缝时，若狭缝S1、S2到光屏上P1点的路程差为红光波长的3.5倍，P1点处一定是暗条纹，D项错误。
训练3 (多选)(2023·浙江高三校联考)电磁波在科学研究和日常生活中有着广泛的应用。如图5所示，关于电磁波的应用，以下说法正确的是(　　)
A.图甲中经过调制后的电磁波的波长不变
B.图乙中天文学家利用射电望远镜接收无线
电波，进行天体物理研究
C.图丙中红外线夜视仪是利用了红外线热效
应强的特点
D.图丁中CT机应用人体发射红外线的原理拍摄人体组织
AB
图5
解析　图甲中为调幅波，不影响频率，故波长不变，A正确；图乙中天文学家利用射电望远镜接收无线电波，进行天体物理研究，B正确；红外线夜视仪利用的是红外遥感技术，C错误；CT机通过X射线拍摄人体组织，D错误。
1.含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质时，由于介质对不同色光的折射率不同，各种色光的偏折程度不同。
2.各种色光的比较
颜色 红橙黄绿蓝靛紫
频率f 低→高
同一介质中的折射率 小→大
同一介质中速度 大→小
波长 大→小
临界角 大→小
通过棱镜的偏折角 小→大
例3 (多选)(2023·广东茂名统考一模)2020年6月2日茂名市区天空出现了壮观的完整圆环形彩虹。如图6为太阳光入射球形雨滴经过折射和反射形成彩虹的示意图，关于光线1和光线2，下列说法正确的是(　　 )
A.光线1的频率更大
B.光线1从玻璃进入空气时更容易发生全反射
C.用相同单缝做衍射实验时，光线2的衍射条纹间距更大
D.用相同双缝做杨氏干涉实验时，光线1的干涉条纹间距更大
ABC
图6
训练4 (2023·辽宁沈阳统考一模)复色光在玻璃元件中折射时会产生色散现象，影响照相机和望远镜的成像质量。如图7所示，一束复色光经凸透镜后分成A、B两束。下列说法正确的是(　　)
A.A光的频率比B光的频率大
B.A光光子的能量比B光光子的能量大
C.若两种光从水中射向空气，A光的临界角较大
D.若两种光经同样的装置做“双缝干涉”实验，A光的条纹间距较小
C
图7
3、链接高考真题
A
1.(2023·山东卷，5)如图8所示为一种干涉热膨胀仪原理图，G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是(　　)
图8
A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动
B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动
D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
解析　由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增加的高度大于C增加的高度，所以标准平面石英板被顶起，劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动，故A正确。
BC
2.(多选)(2023·湖南卷，7)一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图9所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是(　　)
图9
解析　
C
3.(2023·湖北卷，6)如图10所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为(　　)
图10
C
（限时：40分钟）
4、课时跟踪训练
D
1.(2023·广东模拟预测)单色光照射在直径恰当的小圆板上时，会在后面的光屏上形成环状的同心圆条纹，且同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑，该亮斑被称为泊松亮斑，泊松亮斑支持了光的波动学说。则下列光学现象能说明光是横波的是(　　)
A级　基础保分练
图1
A.水中的倒影
B.水中“断掉”的铅笔
C.彩色的薄膜
D.经过两透光轴垂直的偏振片后光变暗
解析　水中的倒影是由光的反射产生的，水中“断掉”的铅笔是由光的折射产生的，彩色的薄膜是由光的干涉产生的，经过两透光轴垂直的偏振片后光变暗是光的偏振现象。横波中质点振动方向与波传播方向垂直，能说明光是横波的光学现象是光的偏振，故D正确。
2.(多选)(2023·辽宁卷，8)“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当轮船以设计的标准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推起的波如图2所示，两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力。下列现象的物理原理与之相同的是(　　)
BD
A.插入水中的筷子，看起来折断了
B.阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹
C.驶近站台的火车，汽笛音调变高
D.振动音叉的周围，声音忽高忽低
图2
解析　由题图可知，球鼻艏与船首推起的两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力，是由于两列波叠加后使振动减弱，属于波的干涉现象。插入水中的筷子，看起来折断了属于光的折射现象，A错误；阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹属于薄膜干涉，B正确；驶近站台的火车，汽笛音调变高属于多普勒效应，C错误；振动音叉的周围，声音忽高忽低属于声波的干涉现象，D正确。
3.(2023·江苏苏锡常镇四市一模)一个长方体空气柱固定在水中，空气与水之间的透明介质厚度不计，一束红、蓝色激光射入空气柱，不考虑反射光线，下列光路图中可能正确的是(　　)
C
解析　水相对于空气来说是光密介质，光从光密介质射入光疏介质，折射角大于入射角，所以光线向上偏折，光路向上平移；同时蓝光比红光的折射率大，因此蓝光比红光偏折的更厉害，故C正确。
4.(2023·山东泰安统考一模)利用薄膜干涉可以测量圆柱形金属丝的直径。已知待测金属丝与标准圆柱形金属丝的直径相差很小(约为微米量级)，实验装置如图3甲所示，T1和T2是具有标准平面的玻璃平晶，A0为标准金属丝，直径为D0；A为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为L。实验中用波长为λ的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻明条纹的间距为ΔL。则以下说法正确的是(　　)
D
图3
5.(2023·山东押题卷)某同学打算用激光灯测量一透明亚克力平板的折射率，如图4所示，激光灯固定在水平桌面上O点正上方高h＝40 cm处，激光打到桌面上的A点，将透明亚克力平板竖直放置在桌面上时，激光打到桌面上的B点，该同学测出平板的厚度为d＝3.6 cm，O、A间的距离为L1＝30 cm，A、B间的距离为L2＝1.575 cm。则亚克力板的折射率为(　　)
A
图4
6.(2023·山西高三校联考)如图5所示为科学家用某种透明均匀介质设计的“光环”，圆心为O，内、外半径分别为R和2R。AB部分是超薄光线发射板，发射板右侧各个位置均能发射出水平向右的光线，发射板左侧为光线接收器。通过控制发射光线的位置，从C位置发射出一细光束，发现该光束在“光环”中的路径恰好构成一个正方形，且没有从“光环”射出，光在真空中的速度为c。下列说法正确的是(　　)
C
图5
7.(2023·辽宁抚顺校考一模)如图6所示，一束蓝光和一束绿光以同一光路从圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为a和b。已知入射角α＝45°，a光束与玻璃砖间的夹角β＝60°，真空中光速c＝3×108 m/s。下列说法正确的是(　　)
C
图6
8.(多选)(2023·广东模拟预测)如图7所示，图中阴影部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，其中ABCD为正方形，截面的AC边是以B为圆心、以正方形边长为半径的四分之一圆弧。一束复色光从B点在纸面内射向圆弧，从元件射出时分成a、b两束单色光。若a、b均能在CD边发生全反射，材料对a光的折射率为na，对b光的折射率为nb，则下列说法正确的是(　　)
BD
B级　提能增分练
图7
9.(多选)(2023·湖南长郡中学模拟)冰雕展上有一块边长为1 m的立方体冰块，冰块内上下底面中心连线为OO′，在O′处安装了一盏可视为点光源的灯，已知冰块的折射率为1.3，下列说法正确的是(　　 )
ACD
图8
(1)求横截面内圆弧BD上有光线射出的长度s；
(2)光线在介质中的传播时间都恰好小于某一值t，求t。
图9
C级　培优高分练
图10
(1)从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为θ，求θ的正弦值；
(2)被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围(只考虑在被测物体表面反射一次的光线)。
(2)根据题意要使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路图如图所示

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