专题15　光学　电磁波-2022年高三物理二轮复习（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）(广东专用)（原卷版）

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2022 年高三物理二轮复习资料（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）
（广东通用）
专题 15　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、常考题型：选择题、计算题
【知识荟萃】
★考向一、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．
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．
4．解题关键：准确作出光路图，充分运用几何图形中的边角关系、三角函数、相似三角形
等.
★考向二、光的干涉与衍射
1.光的干涉现象和光的衍射现象证明了光的波动性，光的偏振现象说明光为横波.
2.光的干涉和光的衍射产生的条件：发生干涉的条件是两光源频率相等，相位差恒定；发生
明显衍射的条件是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.
3.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.
4.光的双缝干涉
（1）条纹间距 Δx＝λ.
（2）单色光条纹间隔均匀，亮度均匀，中央为亮条纹.
5.单缝衍射与双缝干涉的比较
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足够
小（明显衍射）
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
★考向三、几何光学与物理光学的综合应用 电磁波
1、各种色光特征比较
项目 红→紫
频率 越来越高
波长 越来越短
折射率 越来越大
介质中传播速度 越来越小
发生全反射时的临界
角越来越小
光子能量 越来越大
2、电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱．按波长由长
到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．
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．
【特别提醒】
1.电磁振荡：T＝2π，电流为 0时电场能最大，电压为 0时磁场能最大.
2.电磁波和电磁波谱
（1）麦克斯韦电磁场理论
变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场.
（2）电磁波与机械波的主要区别
①电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质.
②电磁波是横波，机械波可能是横波，也可能是纵波.
（3）电磁波谱
按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成的谱.按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线
电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.
【经典例题】
【例题 1】在2021 年12 月9日的天宫课堂中，三位航天员观察到水球中的气泡特别亮，这是因为光在气
泡表面发生了_____现象。如图所示，水的折射率为 n，发生这个现象的条件是 sinθ_______（填“ ”或“
”）。水相对空气是___________介质（填“光密”或“光疏”）。
【例题 2】利用图（a）所示的装置（示意图），观察蓝光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图（b）中
甲和乙两种图样。则甲应是______（选填“干涉”或“衍射”）图样。若将蓝光换成红光，干涉图样中相
邻两个亮条纹的中心间距______（选填“变长”“变短”或“不变”）。
【例题 3】用一些折射率不同的平行玻璃砖叠放在蜡烛前可以看到如图甲所示的现象。若某块平行玻璃砖
宽度为 d，一细束单色光与玻璃砖侧面成30°角从P点入射，如图乙所示。已知该玻璃砖对此单色光的折射
率为 ，光在真空中的传播速度为 c，求光线在玻璃砖内的传播时间（不考虑多次反射）。
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