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振动和波　光学
1．简谐运动的对称性．
振动质点在关于平衡位置对称的两点，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相等，其中回复力F、加速度a与位移x的方向相反，而v与x的方向可能相同，也可能相反．振动质点来回通过相同的两点间的时间相等，即tBC＝tCB.振动质点通过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，即tBC＝tB′C′.如图所示．
2．简谐运动的周期性．
做简谐运动的物体，其位移、回复力、加速度、速度都随时间按“正弦”或“余弦”规律变化，它们的周期均相同．其位移随时间变化的表达式为：x＝Asin(ωt＋φ)或x＝Acos(ωt＋φ)．
3．振动图象和波动图象的物理意义不同．
振动图象反映的是一个质点在各个时刻的位移，而波动图象反映的是某时刻各质点的位移．振动图象随时间推移图象延续，但是已有的形状不变，而波动图象随时间推移图象沿传播方向平移．
4．波的现象．
(1)波的叠加、干涉、衍射、多普勒效应．
(2)波的干涉．
①必要条件：频率相同．
②设两列波到某一点的波程差为Δr.若两波源振动情况完全相同，则
③加强区始终加强，减弱区始终减弱．加强区的振幅A＝A1＋A2，减弱区的振幅A＝|A1－A2|.
④若两波源的振动情况相反，则加强区、减弱区的条件与上述相反．
5．折射率与全反射．
(1)折射率：光从真空射入某种介质，入射角的正弦与折射角的正弦之比叫作介质的折射率，公式为n＝.实验和研究证明，某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝.
(2)临界角：折射角等于90°时的入射角，称为临界角．当光从折射率为n的某种介质射向真空(空气)时发生全反射的临界角为C，则sin
C＝.
(3)全反射的条件：①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角．
6．光的干涉和衍射．
(1)光的干涉现象和衍射现象证明了光的波动性，光的偏振现象说明光波为横波．相邻两明条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正比，即Δx＝λ，利用双缝干涉实验可测量光的波长．
(2)干涉和衍射的产生条件．
①双缝干涉产生亮、暗条纹的条件：屏上某点到双缝的路程差等于波长的整数倍时，该点干涉加强，出现亮条纹；当路程差等于半波长的奇数倍时，该点干涉减弱，出现暗条纹．
②发生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小．
1．(2020·全国卷Ⅰ)(多选)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有(　　)
A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声
B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化
C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同
E．天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化
解析：之所以不能同时观察到是因为声音的传播速度比光的传播速度慢，所以A错误；超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时，由于血小板的运动会使得反射声波的频率发生变化，B正确；列车和人的位置相对变化了，所以听得的声音频率发生了变化，所以C正确；波动传播速度不一样是由于波的波长不一样导致的，
D错误；双星在周期性运动时，会使得到地球的距离发生周期性变化，故接收到的光频率会发生变化，E正确．
答案：BCE
2.(2020·全国卷Ⅰ)一振动片以频率f做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样．c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示．已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为l.求：
(1)波的波长；
(2)波的传播速度．
解析：(1)如图，设距c点最近的振幅极大的点为d，a与d的距离为r1，b与d的距离为r2，d与c的距离为s，波长为λ.则
r2－r1＝λ，①
由几何关系有
r1＝l－s，②
r＝(r1sin
60°)2＋(l－r1cos
60°)2，③
联立①②③式并代入题给数据得
λ＝l.④
(2)波的频率为f，设波的传播速度为v，有
v＝fλ，⑤
联立④⑤式得
v＝.⑥
答案：(1)l　(2)fl
3.(2020·全国卷Ⅱ)直角棱镜的折射率n＝1.5，其横截面如图所示，图中∠C＝90°，∠A＝30°.截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上．
(1)光线在BC边上是否会发生全反射？说明理由；
(2)不考虑多次反射，求从AC边射出光线与最初的入射光线夹角的正弦值．
解析：(1)如图，设光线在D点的入射角为i，折射角为r.折射光线射到BC边上的E点．
设光线在E点的入射角为θ，由几何关系，有
θ＝90°－(30°－r)>
60°，①
根据题给数据得
sin
θ>
sin60°>，②
即θ大于全反射临界角，因此光线在E点发生全反射．
(2)设光线在AC边上的F点射出棱镜，光线的入射角为i′，折射角为r′，由几何关系、反射定律及折射定律，有
i＝30°，③
i′＝90°－θ，④
sin
i
＝nsin
r，⑤
nsini′＝sin
r′，⑥
联立①③④⑤⑥式并代入题给数据，得
sin
r′＝，⑦
由几何关系，r′即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角．
答案：(1)光线在E点发生全反射　(2)sin
r′＝
考点一　机械振动及其规律
1．简谐运动．
(1)定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(xt图象)是一条正弦曲线，这样的振动就叫作简谐运动．
(2)条件：如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动．
(3)平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置．
(4)回复力：使物体返回到平衡位置的力．
①方向：总是指向平衡位置．
②来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力．
2．简谐运动的公式和图象．
(1)表达式．
①动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反．
②运动学表达式：x＝Asin(ωt＋φ0)，其中A代表振幅，ω＝2πf代表简谐运动的快慢，ωt＋φ0代表简谐运动的相位，φ0叫作初相．
(2)图象．
①从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝Asin
ωt，图象如图甲所示．
②从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acos
ωt，图象如图乙所示．
3．受迫振动和共振．
(1)受迫振动．
系统在驱动力作用下的振动．受迫振动的频率等于驱动力的频率，而与系统的固有频率无关．
物体做受迫振动的频率一定等于驱动力的频率，但不一定等于系统的固有频率，固有频率由系统本身决定．
(2)共振．
驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动的振幅达到最大，这种现象叫作共振．共振曲线如图所示．
　(2020·全国卷Ⅱ)用一个摆长为80.0
cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过__________cm(保留一位小数)．(提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程．)
某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等．新单摆的摆长应该取为__________cm.
解析：拉离平衡位置的距离
x＝2π×80
cm×＝6.98
cm，
题中要求摆动的最大角度小于5°，且保留1位小数，所以拉离平衡位置的不超过6.9
cm；
根据单摆周期公式T＝2π结合题意可知10T′＝11T，
代入数据为10＝11，
解得新单摆的摆长为L′＝96.8
cm.
答案：6.9　96.8
考向　简谐运动的规律
1.如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O点为中心点，在C、D之间做周期为T的简谐运动．已知在t1时刻物块的动量为p、动能为Ek.下列说法正确的是(　　)
A．如果在t2时刻物块的动量也为p，则t2－t1的最小值为T
B．如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2－t1的最小值为T
C．当物块通过O点时，其加速度最小
D．物块运动至C点时，其加速度最小
解析：物块做简谐运动，物块同向经过关于平衡位置对称的两点时动量相等，所以如果在t2时刻物块的动量也为p，t2－t1的最小值小于等于，故A错误；物块经过同一位置或关于平衡位置对称的位置时动能相等，如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2－t1的最小值可以小于T，故B错误；图中O点是平衡位置，根据a＝－知，物块经过O点时位移最小，则其加速度最小，故C正确；物块运动至C点时，位移最大，其加速度最大，故D错误．
答案：C
考向　简谐运动的图象
2.(2019·全国卷Ⅱ)如图，长为l的细绳下方悬挂一小球a.绳的另一端固定在天花板上O点处，在O点正下方l的O′处有一固定细铁钉．将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放，并从释放时开始计时．当小球a摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡．设小球相对于其平衡位置的水平位移为x，向右为正．下列图象中，能描述小球在开始一个周期内的xt关系的是(　　)
解析：由单摆的周期公式T＝2π可知，小球在钉子右侧时，振动周期为在左侧时振动周期的2倍，所以B、D项错误．由机械能守恒定律可知，小球在左、右最大位移处距离最低点的高度相同，但由于摆长不同，所以小球在左、右两侧摆动时相对平衡位置的最大水平位移不同，当小球在右侧摆动时，最大水平位移较大，故A项正确．
答案：A
考向　受迫振动和共振
3.(多选)如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动．开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2
Hz.现匀速转动摇把，转速为240
r/min.则(　　)
A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5
s
B．当振子稳定振动时，它的振动频率是4
Hz
C．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大
D．当转速减小时，弹簧振子的振幅增大
E．振幅增大的过程中，外界对弹簧振子做正功
解析：摇把匀速转动的频率f＝n＝
Hz＝4
Hz，周期T＝＝0.25
s，当振子稳定振动时，它的振动周期及频率均与驱动力的周期及频率相等，A错误，B正确；当转速减小时，其频率将更接近振子的固有频率2
Hz，弹簧振子的振幅将增大，C错误，D正确；外界对弹簧振子做正功，系统机械能增大，振幅增大，故E正确．
答案：BDE
考向　单摆周期公式及用单摆测定重力加速度
4．在“用单摆测定重力加速度”的实验中：
(1)摆动时偏角满足的条件是偏角小于5°，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最________(选填“高”或“低”)点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期．图甲中停表示数为一单摆全振动50次所用的时间，则单摆振动周期为________．
(2)用最小刻度为1
mm的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示．O为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆长为________m.
(3)若用L表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为g＝________．
(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大．”学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中________．
A．甲的说法正确
B．乙的说法正确
C．两学生的说法都是错误的
解析：(1)摆球经过最低点时小球速度最大，容易观察和计时；图甲中停表的示数为1.5
min＋12.5
s＝102.5
s，则周期T＝
s＝2.05
s.
(2)从悬点到球心的距离即为摆长，可得L＝0.997
0
m.
(3)由单摆周期公式T＝2π
可得g＝.
(4)由于受到空气浮力的影响，小球的质量没变而相当于小球所受重力减小，即等效重力加速度减小，因而振动周期变大，选项A正确．
答案：(1)低　2.05
s　(2)0.997
0(0.997
0～0.998
0均可)　(3)　(4)A
考点二　机械振动与机械波
1．振动图与波形图的对比．
项目
振动图象
波动图象
研究对象
一个振动质点
沿波传播方向的所有质点
研究内容
某一质点的位移随时间的变化规律
某时刻所有质点的空间分布规律
图象
物理意义
表示同一质点在各时刻的位移
表示某时刻各质点的位移
图象信息
(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)某一质点在各时刻的位移(4)各时刻速度、加速度的方向
(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度的方向(4)传播方向、振动方向的互判
图象变化
随时间推移图象延续，但已有形状不变
随时间推移，图象沿传播方向平移
一个完整曲线占横坐标的距离　　
表示一个周期
表示一个波长
2.波动图象的多解问题．
造成波动问题多解的主要因素．
(1)周期性．
①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确．
②空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确．
(2)双向性．
①传播方向双向性：波的传播方向不确定．
②振动方向双向性：质点振动方向不确定．
3．波的干涉、衍射、多普勒效应．
(1)波的干涉中振动加强点和减弱点的判断．
某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr.
①当两波源振动步调一致时．
若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动加强．
若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，则振动减弱．
②当两波源振动步调相反时．
若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，3，…)，则振动加强．
若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动减弱．
(2)多普勒效应的成因分析．
①接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．
②波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大．
③波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率减小．
④波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率．
　(2020·天津卷)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t＝0时的波形如图所示．t＝时(　　)
A．质点a速度方向沿y轴负方向
B．质点b沿x轴正方向迁移了1
m
C．质点c的加速度为零
D．质点d的位移为－5
cm
解析：t＝时，质点a沿y轴正方向运动到平衡位置，其速度方向沿y轴正方向，选项A错误；根据简谐横波的传播特点可知，质点只在平衡位置附近上下振动，不沿传播方向迁移，选项B错误；t＝时，质点c运动到平衡位置，所受合外力为零，加速度为零，选项C正确；t＝时，质点d运动到正的最大位移处，位移为5
cm，选项D错误．
答案：C
考向　对波形图的理解
1.(2017·全国卷Ⅲ)(多选)如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5
s时的波形图．已知该简谐波的周期大于0.5
s．关于该简谐波，下列说法正确的是(　　)
A．波长为2
m
B．波速为6
m/s
C．频率为1.5
Hz
D．t＝1
s时，x＝1
m处的质点处于波峰
E．t＝2
s时，x＝2
m处的质点经过平衡位置
解析：由图象可知简谐横波的波长为λ＝4
m，A项错误；波沿x轴正向传播，t＝0.5
s＝T＋nT(n＝0，1，2…)，因为周期大于0.5
s，可得周期T＝
s、频率f＝＝1.5
Hz，波速v＝＝6
m/s，B、C项正确；t＝0时刻，x＝1
m处的质点在波峰，经过1
s＝T，一定在波谷，D项错误；t＝0时刻，x＝2
m处的质点在平衡位置，经过2
s＝3T，质点一定经过平衡位置，E项正确．
答案：BCE
考向　波的传播方向与质点振动方向间的关系
2.(2017·天津卷)手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图．绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L.t＝0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是(　　)
A．该简谐波是纵波
B．该简谐波的最大波长为2L
C．t＝时，P在平衡位置上方
D．t＝时，P的速度方向竖直向上
解析：由题意知绳上的质点在竖直方向上振动，波水平向右传播，故该波为横波，选项A错误；在t＝0时刻，P点在如图所示位置时，波长最大，则有λ＝L，λ＝4L，选项B错误；t＝0时，P在平衡位置且向上振动，当t＝时，P在平衡位置上方，选项C正确；当t＝T时，P处于从最高点向平衡位置运动过程中，故速度方向竖直向下，选项D错误．
答案：C
考向　由波动图象确定质点的振动图象
3．如图所示，甲为t＝1
s时某横波的波形图象，乙为该波传播方向上某一质点的振动图象，距该质点Δx
＝
0.5
m处质点的振动图象可能是(　　)
解析：根据波形图象可得波长λ＝2
m，根据振动图象可得周期T＝2
s．两质点之间的距离Δx＝0.5
m＝λ.根据振动和波动之间的关系，则另一质点相对该质点的振动延迟T，如解析图甲所示，或者提前T，如解析图乙所示．故A正确．
答案：A
考向　由振动图象确定波动图象
4.(多选)一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9
m的a、b两质点的振动图象如图所示．下列描述该波的图象可能的是(　　)
解析：根据y-t图象可知，a、b两质点的距离为nλ＋λ或nλ＋λ，即nλ＋λ＝9
m或nλ＋λ＝9
m(n＝0，1，2，3，…)解得波长λ＝
m或λ＝
m．即该波的波长λ＝36
m、7.2
m、4
m…或λ＝12
m、
m、
m…选项A、B、C、D的波长分别为4
m、8
m、12
m、16
m，故选项A、C正确，选项B、D错误．
答案：AC
考向　波的多解问题
5．(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P点，t＋0.6
s时刻的波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点，则下列说法正确的是(　　)
A．这列波的波速可能为50
m/s
B．质点a在这段时间内通过的路程一定小于30
cm
C．质点c在这段时间内通过的路程可能为60
cm
D．若周期T＝0.8
s，则在t＋0.5
s时刻，质点b、P的位移相同
E．若周期T＝0.8
s，从t＋0.4
s时刻开始计时，则质点c的振动方程为x＝0.1sin
πt(m)
解析：由波形图可知波长λ＝40
m，且0.6
s＝nT＋T(n＝0，1，2，…)，解得周期T＝
s(n＝0，1，2，…)．当n＝0时，T＝0.8
s，波速v＝＝50
m/s，选项A正确；由传播方向沿x轴正方向可知质点a在t时刻向上运动，当n＝0时，T＝0.8
s，则质点a在这段时间内通过的路程小于30
cm，当n＝1时，T＝
s，质点a在这段时间内通过的路程大于30
cm，选项B错误；若n＝1，则T＝
s，波传播到c点所用时间为T，0.6
s＝，质点c振动的时间为T－T＝T，故在这段时间内质点c通过的路程为6A＝60
cm，选项C正确；若T＝0.8
s，t＋0.5
s时刻，质点b、P的位移均为负值，大小相等，选项D正确；若T＝0.8
s，在t＋0.4
s时刻，c点处于波峰，从t＋0.4
s时刻开始计时，质点c的振动方程为y＝0.1·cos
πt(m)，选项E错误．
答案：ACD
考向　波的干涉、衍射、多普勒效应
6．(2017·全国卷Ⅰ)如图(a)，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0，4)和S2(0，－2)．两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示，两列波的波速均为1.00
m/s.两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为________
m，两列波引起的点B(4，1)处质点的振动相互________(选填“加强”或“减弱”)，点C(0，0.5)处质点的振动相互__________(选填“加强”或“减弱”)．
解析：波长λ＝vT＝2
m，由几何关系可知AS1＝10
m，AS2＝8
m，所以波程差为2
m；同理可求BS1－BS2＝0，为波长整数倍，由振动图象知两振源振动方向相反，故B点为振动减弱点，CS1－CS2＝1
m，所以C点振动加强．
答案：2　减弱　加强
考点三　电磁的产生、发射与接收
1．麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．
2．电磁波：电磁场在空间由近及远的传播形成电磁波．
(1)电磁波在空间传播不需要介质．
(2)真空中电磁波的速度为3.0×108
m/s.
(3)电磁波是横波，满足关系v＝λf.
(4)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，频率越高，波速越小．
3．电磁波的发射．
(1)发射条件：开放电路和高频振荡信号．
(2)调制方式：
①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变．
②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变．
4．电磁波的接收．
(1)电谐振：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，产生电谐振的过程叫作调谐．
(2)解调：从接收到的高频电磁波中还原出所携带的信号波的方法．
5．电磁波谱．
(1)按波长从长到短排列电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．
(2)电磁波的特点与应用：
电磁波谱
特性
应用
无线电波
易发生衍射
无线电技术
红外线
热效应
红外线遥感
可见光
引起视觉
照明、摄影
紫外线
荧光效应、杀菌
消毒、防伪
X射线
贯穿性强
医用透视
γ射线
贯穿本领最强
工业探伤、医用化疗
　(2020·浙江卷)在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，下列说法正确的是(　　)
A．当体温超过37.3
℃时人体才辐射红外线
B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的
解析：凡是温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射，故人体一直都会辐射红外线，故A、B错误；人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高红外线强度越高，温度越低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度；红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的，故C错误，D正确．
答案：D
考向　电磁波的理解
1．(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
解析：电磁波在真空中的传播速度等于光速，与电磁波的频率无关，选项A正确；
周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，选项B正确；电磁波的传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，选项C正确；电磁波可以通过光缆传输，选项D错误；电磁波波源的电磁振荡停止，波源不再产生新的电磁波，但空间中已产生的电磁波仍可继续传播，选项E错误．
答案：ABC
考向　电磁波的特性
2．如图所示，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，它标志着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1～10
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．和机械波一样须靠介质传播
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
解析：由ν＝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，它的传播不须靠介质，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，D错误．
答案：C
考向　电磁波与机械波的比较
3．(2020·菏泽质检)(多选)关于机械波与电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象
C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大
D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
E．机械波不但能传递能量，而且能传递信息，其传播方向就是能量或信息传递的方向
解析：电磁波在真空中的传播速度等于光速，与电磁波的频率无关，故A错误；衍射现象是波特有的现象，而偏振现象是横波特有的现象，电磁波是一种横波，可以发生衍射现象和偏振现象，故B正确；在同一种均匀介质中传播时，简谐机械波的传播速度相等，故C错误；光在介质中传播，频率越高，传播速度越小，紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，故D正确；机械波沿其传播方向既能传递能量，又能传递信息，故E正确．
答案：BDE
考点四　光的折射、全反射
1．光的折射定律、折射率．
(1)折射定律．
①内容：如图所示，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：＝n.
③在光的折射现象中，光路是可逆的．
(2)折射率．
①折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．
②定义式：n＝.
③计算公式：n＝，因为v(3)折射率的理解．
①折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．
②折射率与介质的密度没有关系，光密介质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．
2．全反射、光导纤维．
(1)定义．
光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，只剩下反射光线的现象．
(2)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．
(3)临界角．
折射角等于90°时的入射角．若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sin
C＝.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．
3．光的色散．
(1)光的色散现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带．
(2)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．
4．光的干涉现象．
(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双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝λ.
③用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．
(2)亮暗条纹的判断方法．
①如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)时，光屏上出现亮条纹．
②光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)时，光屏上出现暗条纹．
③条纹间距：Δx＝λ，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是光波的波长．
　(2020·全国卷Ⅲ)如图，一折射率为的材料制作的三棱镜，其横截面为直角三角形ABC，∠A＝90°，∠B＝30°.一束平行光平行于BC边从AB边射入棱镜，不计光线在棱镜内的多次反射，求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值．
解析：设从D点入射的光线经折射后恰好射向C点，光在AB边上的入射角为θ1，折射角为θ2，如图所示．
由折射定律有sin
θ1＝nsin
θ2，
设从DB范围入射的光折射后在BC边上的入射角为θ′，由几何关系有θ′＝30°＋θ2，
代入题中数据解得
θ2＝30°，
nsin
θ′>1.
所以从DB范围入射的光折射后在BC边上发生全反射，反射光线垂直射到AC边，AC边上全部有光射出．设从AD范围入射的光折射后在AC边上的入射角为θ″，如图所示
由几何关系可知θ″＝90°－θ2，
根据已知条件可知nsin
θ″>1.
即从AD范围入射的光折射后在AC边上发生全反射，反射光线垂直射到BC边上．设BC边上有光线射出的部分为CF，由几何关系得CF＝AC·sin
30°，
AC边与BC边有光射出区域的长度比值为＝2.
答案：2
考向　光的折射、全反射
1.(2018·全国卷Ⅱ)如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°.一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出．EG垂直于AC交BC于G，D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？
解析：(1)光线在BC面上发生折射，如图所示，由折射定律有
n＝，①
在AC面上发生全反射，i2＝r2，②
在AB面上发生折射，n＝，③
由几何关系得
i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°，④
F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为
δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)，⑤
由①②③④⑤式得
δ＝60°.⑥
(2)光线在AC面上发生全反射，在AB面上不发生全反射，有i2≥C，i3＜C，⑦
式中C是全反射临界角，满足
sin
C＝，⑧
由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为
≤n＜2.⑨
答案：(1)60°　(2)≤n＜2
考向　光的干涉、衍射
2.[2020·新高考卷Ⅰ(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λ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Δt.玻璃片厚度为10λ，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(　　)
A．Δt＝　　　　　B．Δt＝
C．Δt＝
D．Δt＝
解析：光在玻璃中的传播速度为v＝，
可知时间差Δt＝－＝，选项A正确．
答案：A
PAGE振动和波　光学
1．简谐运动的对称性．
振动质点在关于平衡位置对称的两点，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相等，其中回复力F、加速度a与位移x的方向相反，而v与x的方向可能相同，也可能相反．振动质点来回通过相同的两点间的时间相等，即tBC＝tCB.振动质点通过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，即tBC＝tB′C′.如图所示．
2．简谐运动的周期性．
做简谐运动的物体，其位移、回复力、加速度、速度都随时间按“正弦”或“余弦”规律变化，它们的周期均相同．其位移随时间变化的表达式为：x＝Asin(ωt＋φ)或x＝Acos(ωt＋φ)．
3．振动图象和波动图象的物理意义不同．
振动图象反映的是一个质点在各个时刻的位移，而波动图象反映的是某时刻各质点的位移．振动图象随时间推移图象延续，但是已有的形状不变，而波动图象随时间推移图象沿传播方向平移．
4．波的现象．
(1)波的叠加、干涉、衍射、多普勒效应．
(2)波的干涉．
①必要条件：频率相同．
②设两列波到某一点的波程差为Δr.若两波源振动情况完全相同，则
③加强区始终加强，减弱区始终减弱．加强区的振幅A＝A1＋A2，减弱区的振幅A＝|A1－A2|.
④若两波源的振动情况相反，则加强区、减弱区的条件与上述相反．
5．折射率与全反射．
(1)折射率：光从真空射入某种介质，入射角的正弦与折射角的正弦之比叫作介质的折射率，公式为n＝.实验和研究证明，某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝.
(2)临界角：折射角等于90°时的入射角，称为临界角．当光从折射率为n的某种介质射向真空(空气)时发生全反射的临界角为C，则sin
C＝.
(3)全反射的条件：①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角．
6．光的干涉和衍射．
(1)光的干涉现象和衍射现象证明了光的波动性，光的偏振现象说明光波为横波．相邻两明条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正比，即Δx＝λ，利用双缝干涉实验可测量光的波长．
(2)干涉和衍射的产生条件．
①双缝干涉产生亮、暗条纹的条件：屏上某点到双缝的路程差等于波长的整数倍时，该点干涉加强，出现亮条纹；当路程差等于半波长的奇数倍时，该点干涉减弱，出现暗条纹．
②发生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小．
1．(2020·全国卷Ⅰ)(多选)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有(　　)
A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声
B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化
C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同
E．天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化
2.(2020·全国卷Ⅰ)一振动片以频率f做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样．c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示．已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为l.求：
(1)波的波长；
(2)波的传播速度．
3.(2020·全国卷Ⅱ)直角棱镜的折射率n＝1.5，其横截面如图所示，图中∠C＝90°，∠A＝30°.截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上．
(1)光线在BC边上是否会发生全反射？说明理由；
(2)不考虑多次反射，求从AC边射出光线与最初的入射光线夹角的正弦值．
考点一　机械振动及其规律
1．简谐运动．
(1)定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(xt图象)是一条正弦曲线，这样的振动就叫作简谐运动．
(2)条件：如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动．
(3)平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置．
(4)回复力：使物体返回到平衡位置的力．
①方向：总是指向平衡位置．
②来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力．
2．简谐运动的公式和图象．
(1)表达式．
①动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反．
②运动学表达式：x＝Asin(ωt＋φ0)，其中A代表振幅，ω＝2πf代表简谐运动的快慢，ωt＋φ0代表简谐运动的相位，φ0叫作初相．
(2)图象．
①从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝Asin
ωt，图象如图甲所示．
②从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acos
ωt，图象如图乙所示．
3．受迫振动和共振．
(1)受迫振动．
系统在驱动力作用下的振动．受迫振动的频率等于驱动力的频率，而与系统的固有频率无关．
物体做受迫振动的频率一定等于驱动力的频率，但不一定等于系统的固有频率，固有频率由系统本身决定．
(2)共振．
驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动的振幅达到最大，这种现象叫作共振．共振曲线如图所示．
　(2020·全国卷Ⅱ)用一个摆长为80.0
cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过__________cm(保留一位小数)．(提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程．)
某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等．新单摆的摆长应该取为__________cm.
考向　简谐运动的规律
1.如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O点为中心点，在C、D之间做周期为T的简谐运动．已知在t1时刻物块的动量为p、动能为Ek.下列说法正确的是(　　)
A．如果在t2时刻物块的动量也为p，则t2－t1的最小值为T
B．如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2－t1的最小值为T
C．当物块通过O点时，其加速度最小
D．物块运动至C点时，其加速度最小
考向　简谐运动的图象
2.(2019·全国卷Ⅱ)如图，长为l的细绳下方悬挂一小球a.绳的另一端固定在天花板上O点处，在O点正下方l的O′处有一固定细铁钉．将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放，并从释放时开始计时．当小球a摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡．设小球相对于其平衡位置的水平位移为x，向右为正．下列图象中，能描述小球在开始一个周期内的xt关系的是(　　)
考向　受迫振动和共振
3.(多选)如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动．开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2
Hz.现匀速转动摇把，转速为240
r/min.则(　　)
A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5
s
B．当振子稳定振动时，它的振动频率是4
Hz
C．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大
D．当转速减小时，弹簧振子的振幅增大
E．振幅增大的过程中，外界对弹簧振子做正功
考向　单摆周期公式及用单摆测定重力加速度
4．在“用单摆测定重力加速度”的实验中：
(1)摆动时偏角满足的条件是偏角小于5°，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最________(选填“高”或“低”)点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期．图甲中停表示数为一单摆全振动50次所用的时间，则单摆振动周期为________．
(2)用最小刻度为1
mm的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示．O为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆长为________m.
(3)若用L表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为g＝________．
(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大．”学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中________．
A．甲的说法正确
B．乙的说法正确
C．两学生的说法都是错误的
考点二　机械振动与机械波
1．振动图与波形图的对比．
项目
振动图象
波动图象
研究对象
一个振动质点
沿波传播方向的所有质点
研究内容
某一质点的位移随时间的变化规律
某时刻所有质点的空间分布规律
图象
物理意义
表示同一质点在各时刻的位移
表示某时刻各质点的位移
图象信息
(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)某一质点在各时刻的位移(4)各时刻速度、加速度的方向
(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度的方向(4)传播方向、振动方向的互判
图象变化
随时间推移图象延续，但已有形状不变
随时间推移，图象沿传播方向平移
一个完整曲线占横坐标的距离　　
表示一个周期
表示一个波长
2.波动图象的多解问题．
造成波动问题多解的主要因素．
(1)周期性．
①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确．
②空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确．
(2)双向性．
①传播方向双向性：波的传播方向不确定．
②振动方向双向性：质点振动方向不确定．
3．波的干涉、衍射、多普勒效应．
(1)波的干涉中振动加强点和减弱点的判断．
某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr.
①当两波源振动步调一致时．
若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动加强．
若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，则振动减弱．
②当两波源振动步调相反时．
若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，3，…)，则振动加强．
若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动减弱．
(2)多普勒效应的成因分析．
①接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．
②波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大．
③波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率减小．
④波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率．
　(2020·天津卷)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t＝0时的波形如图所示．t＝时(　　)
A．质点a速度方向沿y轴负方向
B．质点b沿x轴正方向迁移了1
m
C．质点c的加速度为零
D．质点d的位移为－5
cm
考向　对波形图的理解
1.(2017·全国卷Ⅲ)(多选)如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5
s时的波形图．已知该简谐波的周期大于0.5
s．关于该简谐波，下列说法正确的是(　　)
A．波长为2
m
B．波速为6
m/s
C．频率为1.5
Hz
D．t＝1
s时，x＝1
m处的质点处于波峰
E．t＝2
s时，x＝2
m处的质点经过平衡位置
考向　波的传播方向与质点振动方向间的关系
2.(2017·天津卷)手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图．绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L.t＝0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是(　　)
A．该简谐波是纵波
B．该简谐波的最大波长为2L
C．t＝时，P在平衡位置上方
D．t＝时，P的速度方向竖直向上
考向　由波动图象确定质点的振动图象
3．如图所示，甲为t＝1
s时某横波的波形图象，乙为该波传播方向上某一质点的振动图象，距该质点Δx
＝
0.5
m处质点的振动图象可能是(　　)
考向　由振动图象确定波动图象
4.(多选)一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9
m的a、b两质点的振动图象如图所示．下列描述该波的图象可能的是(　　)
考向　波的多解问题
5．(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P点，t＋0.6
s时刻的波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点，则下列说法正确的是(　　)
A．这列波的波速可能为50
m/s
B．质点a在这段时间内通过的路程一定小于30
cm
C．质点c在这段时间内通过的路程可能为60
cm
D．若周期T＝0.8
s，则在t＋0.5
s时刻，质点b、P的位移相同
E．若周期T＝0.8
s，从t＋0.4
s时刻开始计时，则质点c的振动方程为x＝0.1sin
πt(m)
考向　波的干涉、衍射、多普勒效应
6．(2017·全国卷Ⅰ)如图(a)，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0，4)和S2(0，－2)．两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示，两列波的波速均为1.00
m/s.两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为________
m，两列波引起的点B(4，1)处质点的振动相互________(选填“加强”或“减弱”)，点C(0，0.5)处质点的振动相互__________(选填“加强”或“减弱”)．
考点三　电磁的产生、发射与接收
1．麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．
2．电磁波：电磁场在空间由近及远的传播形成电磁波．
(1)电磁波在空间传播不需要介质．
(2)真空中电磁波的速度为3.0×108
m/s.
(3)电磁波是横波，满足关系v＝λf.
(4)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，频率越高，波速越小．
3．电磁波的发射．
(1)发射条件：开放电路和高频振荡信号．
(2)调制方式：
①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变．
②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变．
4．电磁波的接收．
(1)电谐振：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，产生电谐振的过程叫作调谐．
(2)解调：从接收到的高频电磁波中还原出所携带的信号波的方法．
5．电磁波谱．
(1)按波长从长到短排列电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．
(2)电磁波的特点与应用：
电磁波谱
特性
应用
无线电波
易发生衍射
无线电技术
红外线
热效应
红外线遥感
可见光
引起视觉
照明、摄影
紫外线
荧光效应、杀菌
消毒、防伪
X射线
贯穿性强
医用透视
γ射线
贯穿本领最强
工业探伤、医用化疗
　(2020·浙江卷)在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，下列说法正确的是(　　)
A．当体温超过37.3
℃时人体才辐射红外线
B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的
考向　电磁波的理解
1．(多选)关于电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
考向　电磁波的特性
2．如图所示，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，它标志着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1～10
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．和机械波一样须靠介质传播
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
考向　电磁波与机械波的比较
3．(2020·菏泽质检)(多选)关于机械波与电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象
C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大
D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
E．机械波不但能传递能量，而且能传递信息，其传播方向就是能量或信息传递的方向
考点四　光的折射、全反射
1．光的折射定律、折射率．
(1)折射定律．
①内容：如图所示，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：＝n.
③在光的折射现象中，光路是可逆的．
(2)折射率．
①折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．
②定义式：n＝.
③计算公式：n＝，因为v(3)折射率的理解．
①折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．
②折射率与介质的密度没有关系，光密介质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．
2．全反射、光导纤维．
(1)定义．
光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，只剩下反射光线的现象．
(2)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．
(3)临界角．
折射角等于90°时的入射角．若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sin
C＝.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．
3．光的色散．
(1)光的色散现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带．
(2)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．
4．光的干涉现象．
(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双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝λ.
③用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．
(2)亮暗条纹的判断方法．
①如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)时，光屏上出现亮条纹．
②光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)时，光屏上出现暗条纹．
③条纹间距：Δx＝λ，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是光波的波长．
　(2020·全国卷Ⅲ)如图，一折射率为的材料制作的三棱镜，其横截面为直角三角形ABC，∠A＝90°，∠B＝30°.一束平行光平行于BC边从AB边射入棱镜，不计光线在棱镜内的多次反射，求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值．
考向　光的折射、全反射
1.(2018·全国卷Ⅱ)如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°.一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出．EG垂直于AC交BC于G，D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？
考向　光的干涉、衍射
2.[2020·新高考卷Ⅰ(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λ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Δt.玻璃片厚度为10λ，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(　　)
A．Δt＝　　　　　B．Δt＝
C．Δt＝
D．Δt＝
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