第13講光學(xué)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(xué)與物理光學(xué)的綜合分析.2.常用方法：幾何分析法，光路可逆.3.常考題型：選擇題、計(jì)算題．考點(diǎn)一光的折射與全反射1．常用的三個(gè)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(zhì)和光的頻率有關(guān)，與入射角的大小無關(guān)．(2)光密介質(zhì)指折射率較大的介質(zhì)，而不是指密度大的介質(zhì)．(3)同一種介質(zhì)中，頻率越高的光折射率越大，傳播速度越?。?．求解光的折射和全反射問題的思路(1)根據(jù)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(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)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．例1(多選)(2022·湖北省八市二模)一種“光開關(guān)”的“核心區(qū)”如圖中虛線框區(qū)域所示，其中1、2是兩個(gè)完全相同的、截面為等腰直角三角形的棱鏡，直角邊與虛線框平行，兩斜面平行，略拉開一小段距離，在兩棱鏡之間可充入不同介質(zhì)以實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能．單色光a從1的左側(cè)垂直于棱鏡表面射入，若能通過2，則為“開”，否則為“關(guān)”，已知棱鏡對(duì)a的折射率為2，下列說法正確的是()A．若不充入介質(zhì)，則能實(shí)現(xiàn)“關(guān)”功能B．若充入的介質(zhì)相對(duì)棱鏡是光疏介質(zhì)，則有可能實(shí)現(xiàn)“開”功能C．若充入的介質(zhì)相對(duì)棱鏡是光密介質(zhì)，則有可能實(shí)現(xiàn)“關(guān)”功能D．單色光a通過“光開關(guān)”后傳播方向一定改變學(xué)習(xí)筆記：______________________________________________________________________________________________________________________________________________例2(2022·山東卷·7)柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示，OP右側(cè)是以O(shè)為圓心、半徑為R的eq\f(1,4)圓，左側(cè)是直角梯形，AP長(zhǎng)為R，AC與CO夾角45°，AC中點(diǎn)為B.a、b兩種頻率的細(xì)激光束，垂直AB面入射，器件介質(zhì)對(duì)a、b光的折射率分別為1.42、1.40.保持光的入射方向不變，入射點(diǎn)從A向B移動(dòng)過程中，能在PM面全反射后，從OM面出射的光是(不考慮三次反射以后的光)()A．僅有a光 B．僅有b光C．a(chǎn)、b光都可以 D．a(chǎn)、b光都不可以學(xué)習(xí)筆記：______________________________________________________________________________________________________________________________________________例3(2022·廣東卷·16(2))一個(gè)水平放置的圓柱形罐體內(nèi)裝了一半的透明液體，液體上方是空氣，其截面如圖所示．一激光器從罐體底部P點(diǎn)沿著罐體的內(nèi)壁向上移動(dòng)，它所發(fā)出的光束始終指向圓心O點(diǎn)．當(dāng)光束與豎直方向成45°角時(shí)，恰好觀察不到從液體表面射向空氣的折射光束．已知光在空氣中的傳播速度為c，求液體的折射率n和激光在液體中的傳播速度v.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________考點(diǎn)二光的波動(dòng)性電磁波1．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：?jiǎn)慰p衍射、圓孔衍射、光柵衍射、泊松亮斑．2．光的雙縫干涉和單縫衍射的比較雙縫干涉單縫衍射發(fā)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小(明顯衍射現(xiàn)象)圖樣不同點(diǎn)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3.電磁振蕩和電磁波(1)電磁振蕩：T＝2πeq\r(LC)，電流為0時(shí)電場(chǎng)能最大，電流最大時(shí)磁場(chǎng)能最大．(2)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論：變化的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)．(3)電磁波傳播不需要介質(zhì)，在介質(zhì)中傳播時(shí)速度與介質(zhì)材料和電磁波頻率有關(guān)．(4)電磁波譜：按照電磁波的頻率或波長(zhǎng)的大小順序把它們排列成譜叫作電磁波譜．按波長(zhǎng)由長(zhǎng)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．例4(多選)(2022·廣東省模擬)以下說法正確的是()A．振蕩的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是振蕩的B．電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度都是由介質(zhì)決定的，與頻率無關(guān)C．衛(wèi)星用紅外遙感技術(shù)拍攝云圖照片，因?yàn)榧t外線衍射能力較強(qiáng)D．波長(zhǎng)越短的電磁波，反射性能越弱學(xué)習(xí)筆記：______________________________________________________________________________________________________________________________________________例5(2021·山東卷·7)用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋．下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是()學(xué)習(xí)筆記：______________________________________________________________________________________________________________________________________________例6(2022·山東泰安市期末)如圖實(shí)驗(yàn)裝置，單色線光源S垂直紙面水平放置，平面鏡水平放置在桌面上．單色線光源S發(fā)出的光有一部分直接入射到豎直放置的光屏上，一部分通過平面鏡反射后再入射到光屏上，光屏上會(huì)出現(xiàn)明暗相間的條紋，下列說法正確的是()A．光屏上的條紋與水平面垂直，是光的干涉現(xiàn)象B．光屏上的條紋與水平面平行，是光的衍射現(xiàn)象C．將光屏沿水平方向遠(yuǎn)離線光源S，相鄰亮條紋間距增大D．將線光源S沿豎直方向靠近平面鏡，相鄰亮條紋間距減小學(xué)習(xí)筆記：______________________________________________________________________________________________________________________________________________考點(diǎn)三幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用1．含有多種顏色的光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，由于介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，各種色光的偏折程度不同．2．各種色光的比較顏色紅橙黃綠藍(lán)靛紫頻率f低→高同一介質(zhì)中的折射率小→大同一介質(zhì)中速度大→小波長(zhǎng)大→小臨界角大→小通過棱鏡的偏折角小→大例7(多選)(2022·山西晉中市榆次區(qū)一模)《夢(mèng)溪筆談》是中國(guó)科學(xué)技術(shù)史上的重要文獻(xiàn)，書中對(duì)彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨則有之”．如圖是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖，設(shè)水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內(nèi)，a、b是兩種不同頻率的單色光．下列說法正確的是()A．雨后太陽(yáng)光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹B．水滴對(duì)a光的臨界角小于對(duì)b光的臨界角C．在水滴中，a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)D．a(chǎn)、b光分別通過同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距較小學(xué)習(xí)筆記：______________________________________________________________________________________________________________________________________________1．(多選)(2022·甘肅省第一次診斷)用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別做甲、乙兩種光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，獲得的雙縫干涉條紋如圖甲、乙所示．下列說法正確的是()A．甲光在水中的傳播速度大于乙光在水中的傳播速度B．在同一種介質(zhì)中，甲光的折射率小于乙光的折射率C．從同種介質(zhì)射向空氣，且發(fā)生全反射時(shí)，甲光的臨界角小于乙光的臨界角D．遇到同一障礙物，甲光比乙光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象2．(2022·浙江精誠(chéng)聯(lián)盟聯(lián)考)如圖所示，圖中陰影部分ABC為一透明材料做成的柱形光學(xué)元件的橫截面，AC為一半徑為R的eq\f(1,4)圓弧，D為圓弧面圓心，ABCD構(gòu)成正方形，在B處有一點(diǎn)光源，該材料對(duì)該光的折射率n＝eq\r(2)，只考慮首次從圓弧AC全反射與折射的光線．則下列說法中正確的是()A．從D點(diǎn)觀察，圓弧AC被照亮的弧長(zhǎng)有eq\f(πR,6)B．AD邊和CD邊有一部分接收不到點(diǎn)光源經(jīng)圓弧AC折射的光線C．點(diǎn)光源經(jīng)圓弧AC全反射射到AB邊，這部分長(zhǎng)度為eq\f(R,2)D．從D點(diǎn)觀察，看到B處點(diǎn)光源的像比實(shí)際位置更遠(yuǎn)離AC面3．(2022·安徽省二模)如圖(a)所示電視機(jī)遙控器中有一個(gè)用透明介質(zhì)封裝的發(fā)光二極管，它發(fā)出紅外光來控制電視機(jī)的各種功能．一興趣小組找來一個(gè)用此種材料制成的半圓柱體，利用插針法測(cè)定該透明介質(zhì)的折射率．實(shí)驗(yàn)中用A、B兩個(gè)大頭針確定入射光路，C、D兩個(gè)大頭針確定出射光路．P和Q分別是入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，且AB⊥MN，如圖(b)所示．測(cè)得半圓柱體的半徑R＝5cm，OP＝1cm，DQ＝4cm，D到法線OQ的距離DG＝2cm.已知光速c＝3.0×108m/s.(1)求該透明介質(zhì)的折射率和光在該介質(zhì)中傳播的速度大?。?2)實(shí)際測(cè)得封裝二極管的半球直徑d＝5mm，發(fā)光二極管的發(fā)光面是以EF為直徑的發(fā)光圓盤，其圓心位于半球的球心點(diǎn)O，如圖(c)所示．為確保發(fā)光面發(fā)出的紅外光第一次到達(dá)半球面時(shí)都不發(fā)生全反射，發(fā)光二極管的發(fā)光面半徑r最大應(yīng)為多大？________________________________________________________________________