（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習 第11章 機械振動 機械波 光 電磁波 第3講 光 電磁波學案

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1、第3講　光　電磁波 知識排查 光的折射定律　折射率 1.折射現(xiàn)象 光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，如圖1所示。 圖1 2.折射定律 (1)內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦值與折射角的正弦值成正比。 (2)表達式：＝n12，式中n12是比例常數(shù)。 3.折射率 (1)物理意義：折射率反映介質(zhì)的光學特性，折射率大，說明光從真空射入到該介質(zhì)時偏折角大，反之偏折角小。 (2)定義式：n＝，不能說n與sin θ1成正比，與sin θ2成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學性質(zhì)和光的頻率決定。 (3

2、)計算公式：n＝，因v

3、互加強，出現(xiàn)亮條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗條紋，且加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。 (2)條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定。 (3)雙縫干涉圖樣特點：單色光照射時形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時，中央為白色亮條紋，其余為彩色條紋。 2.光的衍射 發(fā)生明顯衍射的條件：只有當障礙物的尺寸與光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)象才會明顯。 3.光的偏振 (1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同。 (2)偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動的光。 (3)偏振光的形成 ①讓自

4、然光通過偏振片形成偏振光。 ②讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和折射，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。 (4)光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波。 光的顏色、色散　激光 1.光的顏色、色散 (1)色散現(xiàn)象：白光通過三棱鏡會形成由紅到紫七種色光組成的彩色光譜，如圖3。 圖3 (2)成因：由于n紅

5、，具有高度的相干性 光纖通信 平行度 激光的平行度非常好，在傳播很遠的距離后仍能保持一定的強度 精確的測距；讀取光盤上記錄的信息等 高亮度 它可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量 用激光束切割、焊接；醫(yī)學上可以用激光做“光刀”；激發(fā)核反應(yīng)等 電磁振蕩和電磁波 1.LC振蕩電路和圖象(如圖4所示)： 圖4 2.LC電路的周期、頻率公式：T＝2π，f＝。 3.麥克斯韋電磁場理論 變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場。變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個完整的整體，這就是電磁場。 4.電磁波 電磁場(電磁能量)由近及遠地向周圍傳播形成電磁波。

6、(1)電磁波是橫波，在空間傳播不需要(填“需要”或“不需要”)介質(zhì)； (2)真空中電磁波的速度為3.0×108m/s； (3)v＝λf對電磁波同樣適用； (4)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象。 5.發(fā)射電磁波的條件 (1)要有足夠高的振蕩頻率； (2)電路必須開放，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間。 6.電磁波譜：按電磁波的波長從長到短分布是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線，形成電磁波譜；遞變規(guī)律：直線傳播能力增強，衍射能力減弱。 小題速練 1.思考判斷 (1)無論是折射光路，還是全反射光路，都是可逆的(　　) (2)光發(fā)生反射現(xiàn)象時一

7、定伴隨著折射現(xiàn)象(　　) (3)光從空氣射入水中，光的傳播速度一定增大(　　) (4)只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射(　　) (5)若光從空氣中射入水中，它的傳播速度一定減小(　　) (6)密度大的介質(zhì)一定是光密介質(zhì)(　　) (7)光的顏色取決于折射率(　　) (8)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉(　　) (9)陽光下茂密的樹蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的(　　) (10)自然光是偏振光(　　) (11)無線電波不能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象(　　) (12)波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全不同(　　) (13)與紅外線相比紫外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象(　　) 答案　(1)

8、√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)√　(9)×　(10)×　(11)×　(12)×　(13)× 2.(多選)關(guān)于折射率，下列說法正確的是(　　) A.根據(jù)n＝可知，介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比 B.根據(jù)n＝可知，介質(zhì)的折射率與折射角的正弦成反比 C.根據(jù)n＝可知，介質(zhì)的折射率與光在該介質(zhì)中的光速成反比 D.同一頻率的光由真空進入某種介質(zhì)時，折射率與光在介質(zhì)中的波長成反比 解析　介質(zhì)的折射率是一個反映介質(zhì)光學性質(zhì)的物理量，由介質(zhì)本身和光的頻率共同決定，與入射角、折射角無關(guān)，故選項A、B錯誤；由于真空中的光速是一個定值，故n與v成反比是正確的，選

9、項C正確；由于v＝λf，當頻率f一定時，v與λ成正比，又n與v成反比，故n與λ也成反比，選項D正確。 答案　CD 3.(多選)下列說法正確的是(　　) A.用光導纖維束傳輸圖象和信息，這是利用了光的全反射原理 B.紫外線比紅外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 C.經(jīng)過同一雙縫所得的干涉條紋，紅光比綠光條紋寬度大 D.光的色散現(xiàn)象都是由于光的干涉現(xiàn)象引起的 答案　AC 4.(多選)下列說法正確的是(　　) A.水中的氣泡看上去比較明亮是因為有一部分光發(fā)生了衍射現(xiàn)象 B.水面上的油膜呈現(xiàn)彩光是由于光發(fā)生干涉形成的現(xiàn)象 C.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，可在鏡頭前加一個偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的

10、反射光 D.紅色和藍色的激光在不同介質(zhì)中傳播時波長可能相同 解析　水中的氣泡看上去比較明亮是因為光從水中射向氣泡時，有一部分光發(fā)生了全反射現(xiàn)象，選項A錯誤；水面上油膜呈現(xiàn)彩光是發(fā)生了薄膜干涉，B正確；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，可在鏡頭前加一個偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光，選項C正確；紅色和藍色激光頻率不同，在同一種介質(zhì)中傳播時波速不同，波長不同，但它們在不同介質(zhì)中傳播時波長可能相同，選項D正確。 答案　BCD 5.(多選)關(guān)于電磁波，下列說法正確的是(　　) A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān) B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波 C.利用電磁波傳遞信

11、號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸 D.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失 解析　電磁波在真空中傳播的速度均為光速，與頻率無關(guān)，選項A正確；電磁波是變化的電場和變化的磁場互相激發(fā)得到的，選項B正確；光是一種電磁波，光可在光導纖維中傳播，選項C錯誤；電磁振蕩停止后，電磁波仍會在介質(zhì)或真空中繼續(xù)傳播，選項D錯誤。 答案　AB 6.(多選)a、b兩種單色光組成的光束從玻璃進入空氣時，其折射光束如圖5所示，則關(guān)于a、b兩束光的說法正確的是(　　) 圖5 A.玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率 B.增大入射角時，a光首先發(fā)生全反射

12、C.在真空中a光的波長大于b光的波長 D.分別用這兩束光照射雙縫干涉實驗裝置，在光屏上都能出現(xiàn)干涉條紋，a光的相鄰條紋間距大于b光的相鄰條紋間距 解析　a光的偏折程度小于b光，所以玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率，增大入射角，b光首先發(fā)生全反射，選項A正確，B錯誤；折射率大，頻率大，所以a光的頻率小于b光的頻率；根據(jù)c＝λf知，a光的波長長，再由Δx＝λ，a光的相鄰條紋間距大于b光的相鄰條紋間距，選項C、D正確。 答案　ACD 　折射定律和折射率 1.對折射定律的理解 (1)在折射現(xiàn)象中，當入射角為0°時，折射角也為0°，這是折射中的一種特殊情況。 (2)光發(fā)生折射時，折

13、射角不一定小于入射角。 (3)公式n＝中，不論是光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，還是從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，θ1總是光疏介質(zhì)中的光線與法線的夾角，θ2總是光密介質(zhì)中的光線與法線的夾角。 2.對折射率的理解 (1)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)和光的頻率決定，與入射角的大小無關(guān)。 (2)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。 (3)同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。 【典例】　(2015·10月浙江選考)(多選)為了從坦克內(nèi)部觀察外部目標，在厚度為20 cm的坦克壁上開了一個直徑為12 cm 的孔，若在孔內(nèi)分別安裝由同一材料制成的如圖6所示的三塊玻璃，其中兩塊玻

14、璃的厚度相同。坦克內(nèi)的人在同一位置通過玻璃能看到的外界的角度范圍是(　　) 圖6 A.圖甲的大于圖乙的 B.圖甲的小于圖丙的 C.圖乙的小于圖丙的 D.圖乙的等于圖丙的 解析　光在玻璃和空氣的界面發(fā)生折射，假設(shè)眼睛在左下角觀察，觀察到外界的范圍比沒有玻璃時大。如圖所示，當玻璃的厚度變小時(豎虛線表示玻璃左邊位置)，觀察到外界的范圍也變小，且觀察范圍與玻璃的位置無關(guān)，只與玻璃的厚度有關(guān)，選項A、D正確。 答案　AD 1.如圖7所示，一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上，經(jīng)AB和AC兩個面折射后從AC面進入空氣。當出射角i′和入射角i相等時，出射光線相對于入射光線偏

15、轉(zhuǎn)的角度為θ。已知棱鏡頂角為α，則計算棱鏡對該色光的折射率表達式為(　　) 圖7 A. B. C. D. 解析　如圖所示，設(shè)AB面上的折射角為γ，AC面上的入射角為γ′，由于i′＝i，由光的折射定律及光路可逆知γ′＝γ，又設(shè)兩法線的夾角為β，則由幾何關(guān)系得：γ＋γ′＋β＝180°，又由α＋β＝180°，則解得：γ＝，又由幾何關(guān)系得：γ＋γ′＋θ＝i＋i′，解得：i＝，則棱鏡對該色光的折射率n＝＝，故A正確。 答案　A 2.(多選)一束光從空氣射向折射率n＝的某種玻璃的表面，如圖8所示。i代表入射角，則(　　) 圖8 A.當入射角i＝0°時不會發(fā)生折射現(xiàn)象

16、 B.無論入射角i是多大，折射角r都不會超過45° C.欲使折射角r＝30°，應(yīng)以i＝60°的角度入射 D.當入射角i滿足tan i＝ 時，反射光線跟折射光線恰好互相垂直 解析　當入射角i＝0°時光能從空氣進入玻璃，故發(fā)生了折射，A錯誤；當入射角是90°時，根據(jù)折射定律n＝，解得r＝45°，所以無論入射角i是多大，折射角r都不會超過45°，B正確；欲使折射角r＝30°，根據(jù)折射定律n＝，解得i＝45°，故C錯誤；當tan i＝時，根據(jù)折射定律n＝，解得sin r＝cos i，所以反射光線跟折射光線恰好互相垂直，故D正確。 答案　BD 　光的全反射 1.對全反射的理解 (1)光路

17、可逆：光的反射和全反射現(xiàn)象均遵循光的反射定律，光路是可逆的。 (2)從傳播角度理解：光線射向兩種介質(zhì)的界面時，往往同時發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。當入射角等于臨界角時，折射角等于90°，實際上折射光線已經(jīng)消失了。 (3)從能量角度理解：當光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，在入射角逐漸增大的過程中，反射光線的能量逐漸增強，折射光線的能量逐漸減弱，當入射角等于臨界角時，折射光線的能量減小到零，恰好發(fā)生全反射。 2.全反射的應(yīng)用 (1)解釋生活中的現(xiàn)象：炎熱的夏天，遠處柏油馬路上特別明亮；海市蜃樓等。 (2)全反射棱鏡：截面是等腰直角三角形的棱鏡。 (3)光導纖維：由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率大

18、于外套的折射率。 【典例】　(多選)光導纖維技術(shù)在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活與科技方面得以廣泛應(yīng)用。如圖9所示是一個質(zhì)量均勻分布的有機玻璃圓柱的橫截面，B、C為圓上兩點，一束單色光沿AB方向射入，然后從C點射出。已知∠ABO＝127°，∠BOC＝120°。真空中光速c＝3.0×108 m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。則(　　) 圖9 A.光在該有機玻璃中傳播速度為1.875×108 m/s B.光在該有機玻璃中的折射率為1.8 C.光在該有機玻璃中發(fā)生全反射的臨界角為37° D.若將該材料做成長300 km的光導纖維，此單色光在光導纖維中傳播的最短時間為1.6×10

19、－3 s 解析　根據(jù)折射定律得n＝＝＝1.6，則光在有機玻璃中傳播的速度為v＝＝ m/s＝1.875×108 m/s，故A正確，B錯誤；根據(jù)sin C＝得，sin C＝＝0.625，故C錯誤；當光線與光導纖維平行時，傳播的時間最短，則傳播的時間t＝＝＝ s＝1.6×10－3s，故D正確。 答案　AD 1.某種介質(zhì)對空氣的折射率是，一束光從該介質(zhì)射向空氣，入射角是60°，則下列光路圖中正確的是(圖中Ⅰ為空氣，Ⅱ為介質(zhì))(　　) 解析　由題意知，光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，由sin C＝＝，得C＝45°＜θ1＝60°，故在兩介質(zhì)的界面上會發(fā)生全反射，只有反射光線，沒有折射光線，故選項

20、D正確。 答案　D 2.(多選)一光纖通訊中信號傳播的主要載體是光導纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖10所示，可看成一段直線，其內(nèi)芯和外套的材料不同，光在內(nèi)芯中傳播，下列關(guān)于光導纖維的說法正確的是(　　) 圖10 A.內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 B.內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在外套與外界的界面上發(fā)生全反射 C.波長越長的光在光纖中傳播的速度越大 D.頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大 解析　當內(nèi)芯的折射率比外套的大時，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上才能發(fā)生全反射，故選項A正確，B錯誤；波長越長的光，頻率越小，介質(zhì)對它的折射率n越小，根據(jù)公式v＝，光

21、在光纖中傳播的速度越大，故選項C正確，D錯誤。 答案　AC 3.(多選)如圖11所示為半圓形透明介質(zhì)的橫截面，其半徑為R。一束光從半圓形透明介質(zhì)的左邊緣以入射角60°射入透明介質(zhì)，光束在半圓形透明介質(zhì)的弧形面發(fā)生兩次反射后剛好從半圓形透明介質(zhì)的另一邊緣射出。已知光在真空中傳播的速度為c。則(　　) 圖11 A.透明介質(zhì)的折射率為 B.透明介質(zhì)的折射率為 C.透明介質(zhì)全反射臨界角的正弦值為 D.光線在透明介質(zhì)中傳播時間為 解析　由幾何關(guān)系知，光束的折射角r＝30° 由n＝知介質(zhì)的折射率n＝，故A錯誤，B正確；由sin C＝知，發(fā)生全反射臨界角的正弦值為sin C＝＝，故C正

22、確；光線在介質(zhì)中傳播路程s＝3R。傳播時間t＝。又v＝知t＝，故D錯誤。 答案　BC 　光的干涉　衍射和偏振 1.雙縫干涉 (1)光能夠發(fā)生干涉的條件：兩光的頻率相同，振動步調(diào)相同。 (2)雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩相鄰亮條紋或相鄰暗條紋間距離與波長成正比，即Δx＝λ。 (3)用白光照射雙縫時，形成的干涉條紋的特點：中央為白條紋，兩側(cè)為彩色條紋。 (4)亮暗條紋的判斷方法 ①如圖12所示，光源S1、S2發(fā)出的光到屏上某點的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2…)時，光屏上出現(xiàn)亮條紋。 圖12 ②光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0，1，2…)時，光屏上

23、出現(xiàn)暗條紋。 (5)條紋間距：Δx＝λ，其中l(wèi)是雙縫到光屏的距離，d是雙縫間的距離，λ是光波的波長。 2.薄膜干涉 (1)如圖13所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。 圖13 (2)光照射到薄膜上時，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射出來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加，兩列光波同相疊加，出現(xiàn)明紋；反相疊加，出現(xiàn)暗紋。 (3)條紋特點：①單色光：明暗相間的水平條紋； ②白光：彩色水平條紋。 3.單縫衍射與雙縫干涉的比較 　 　兩種現(xiàn)象 比較項目　 　 單縫衍射 雙縫干涉 不同點 條紋寬度 條紋寬度不等，中央最寬 條紋寬度相等

24、 條紋間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距 亮度情況 中央條紋最亮，兩邊變暗 條紋清晰，亮度基本相同 相同點 干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋 4.光的偏振現(xiàn)象 自然光與偏振光的比較 自然光(非偏振光) 偏振光 光的來源 直接從光源發(fā)出的光 ①自然光通過偏振片后的光 ②自然光被界面反射或折射后的反射光或折射光 光的振動方向 在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光沿一切方向振動，且沿各個方向振動的光波的強度相同 在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光沿一個特定方向振動 聯(lián)系 自然光通過偏振片后或被界面反射、折射后就轉(zhuǎn)變

25、為偏振光 【典例】　(2017·4月浙江選考)(多選)圖中給出了“用雙縫干涉測量光的波長”實驗示意圖，雙縫S1和S2間距為0.80 mm，雙縫到屏的距離為0.80 m。波長為500 nm的單色平行光垂直入射到雙縫S1和S2上，在屏上形成干涉條紋。中心軸線OO′上方第1條亮紋中心位置在P1處，第3條亮紋中心位置在P2處?，F(xiàn)有1號、2號蟲子分別從S1和S2出發(fā)以相同速度沿垂直屏方向飛行，1號蟲子到達屏后，沿屏直線爬行到P1，2號蟲子到達屏后，沿屏直線爬行到P2。假定兩只蟲子爬行速率均為10－3 m/s。下列正確的是(　　) 圖14 A.1號蟲子運動路程比2號短 B.兩只蟲子運動的時

26、間差為0.2 s C.兩只蟲子運動的時間差為1.0 s D.已知條件不夠，兩只蟲子運動時間差無法計算 解析　根據(jù)雙縫干涉相鄰亮紋間距公式Δx＝λ可得，Δx＝×500×10－9 m＝0.5 mm，則P1O′＝0.5 mm，P2O′＝1.5 mm，1號蟲子從S1到P1的路程為800.9 mm，2號蟲子從S2到P2的路程為801.1 mm，故選項A正確；兩條蟲子爬行的路程差為0.2 mm，時間差Δt＝＝ s＝0.2 s，選項B正確，C、D錯誤。 答案　AB 1.(多選)在楊氏雙縫干涉實驗中，如果(　　) A.用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋 B.用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅

27、黑相間的條紋 C.用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色干涉條紋 D.用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋 解析　因白光為復(fù)色光，所以用白光作光源時，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯誤； 用紅光作光源時，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋，B正確；紅光、紫光頻率不同，因而不能產(chǎn)生干涉，C錯誤；遮住其中一條狹縫時，將產(chǎn)生單縫衍射現(xiàn)象，D正確。 答案　BD 2.(多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象中能反映光的偏振特性的是(　　) A.一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化 B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當

28、反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時，反射光是偏振光 C.日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景像更清晰 D.通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋 解析　在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定方向振動的光是偏振光，選項A、B反映了光的偏振特性；選項C是偏振現(xiàn)象的應(yīng)用；選項D是光的衍射現(xiàn)象，D項錯誤。 答案　ABC 3.如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)。在下面的4幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是(　　) A.紅黃藍紫

29、 B.紅紫藍黃 C.藍紫紅黃 D.藍黃紅紫 解析　雙縫干涉條紋是等間距的，而單縫衍射條紋除中央亮條紋最寬、最亮之外，兩側(cè)條紋亮度、寬度都逐漸減小，因此1、3為雙縫干涉條紋，2、4為單縫衍射條紋。雙縫干涉條紋的寬度(即相鄰亮、暗條紋間距)Δx＝λ，紅光波長比藍光波長長，則紅光干涉條紋間距大于藍光干涉條紋間距，即1、3分別對應(yīng)于紅光和藍光。而在單縫衍射中，當單縫寬度一定時，波長越長，衍射越明顯，即中央條紋越寬越亮，2、4分別對應(yīng)于紫光和黃光。綜上所述，1、2、3、4四個圖中亮條紋的顏色依次是：紅、紫、藍、黃，B正確。 答案　B 　光的顏色、色散　激光 1.白光由紅、橙、黃、綠

30、、青、藍、紫七種色光組成，七種色光的特性差異可以用下表表示出來。 各種色光 紅 橙 黃 綠 青 藍 紫 頻 率 小→大 波 長 長→短 折射率 小→大 波速(介質(zhì)中) 大→小 雙縫干涉時所產(chǎn)生的條紋間距 大→小 薄膜干涉時所產(chǎn)生的條紋間距 大→小 經(jīng)三棱鏡折射時偏向角大小 小→大 2.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制 　　 　類別　　 項目　 　　 平行玻璃磚 三棱鏡 圓柱體(球) 結(jié)構(gòu) 玻璃磚上、下表面是平行的 橫截面為三角形的三棱鏡 橫截面是圓 對光線 的作用 通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移

31、通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底邊偏折 圓界面的法線是過圓心的直線，經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折 應(yīng)用 測定玻璃的折射率 全反射棱鏡，改變光的傳播方向 改變光的傳播方向 【典例】　如圖15，半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半徑方向從A 點射入玻璃磚，在O點發(fā)生反射和折射，折射光在白光屏上呈現(xiàn)七色光帶。若入射點由A向B緩慢移動，并保持白光沿半徑方向入射到O點，觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失。在光帶未完全消失之前，反射光的強度變化以及光屏上最先消失的光分別是(　　) 圖15 A.減弱，紫光 B.減弱，紅光 C.增強，紫光 D.增強，紅光

32、解析　光線從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，入射角增大則反射光的強度增強；因紫色光的折射率最大，發(fā)生全反射的臨界角最小，故紫光最先發(fā)生全反射，在光屏上最先消失，故選C。 答案　C 1.(2018·寧波模擬)(多選)如圖16，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則(　　) 圖16 A.在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度 B.在真空中，a光的波長小于b光的波長 C.玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率 D.若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線a首先消失 解析　由題圖可知，a光的折射角大于b光的折射角，根據(jù)折

33、射定律可以判斷出玻璃磚對a光的折射率大于對b光的折射率，故C錯誤；根據(jù)n＝可知，在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，故A正確；a光的頻率大于b光的頻率，根據(jù)λ＝可知，在真空中a光的波長小于b光的波長，故B正確；若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，因為a光的折射率大，則折射光線a首先消失，故D正確。 答案　ABD 2.(多選)如圖17所示，兩束平行的甲光和乙光，相距為d，斜射到置于空氣中的矩形玻璃磚上，若光線在玻璃磚內(nèi)不重疊，當它們從玻璃磚的下表面射出時(　　) 圖17 A.若甲為紫光，乙為紅光，則兩條出射光線間距離一定大于d B.若甲為紫光，乙為紅光，則兩條出射光線間距離

34、可能小于d C.若甲為紅光，乙為紫光，則兩條出射光線間距離可能大于d D.若甲為紅光，乙為紫光，則兩條出射光線間距離一定小于d 解析　根據(jù)光學規(guī)律知兩束出射光線仍平行。玻璃磚對紅光和紫光的折射率不同，紫光的折射率大，紫光的側(cè)移量大，紅光的側(cè)移量小，用極限法，小到等于零，不偏轉(zhuǎn)，沿直線傳播。若甲為紫光，乙為紅光，兩條出射光線間距離一定大于d，如圖a所示，選項A正確，B錯誤；若甲為紅光，乙為紫光，則兩條出射光線間距離一定小于d，如圖b所示，選項C錯誤，D正確。 答案　AD 　電磁振蕩和電磁波 1.電磁波的傳播及波長、頻率、波速 (1)電磁波本身是一種物質(zhì)，電磁波的傳播不需要介質(zhì)，

35、可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)。 (2)不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小。 (3)三者關(guān)系v＝λf，f是電磁波的頻率。即為發(fā)射電磁波的LC振蕩電路的頻率f＝，改變L或C即可改變f，從而改變電磁波的波長λ。 2.電磁波和機械波的區(qū)別 (1)二者本質(zhì)不同：電磁波是電磁場的傳播，機械波是質(zhì)點機械振動的傳播。 (2)傳播機理不同：電磁波的傳播機理是電磁場交替感應(yīng)，機械波的傳播機理是質(zhì)點間的機械作用。 (3)電磁波傳播不需要介質(zhì)，而機械波傳播需要介質(zhì)。 (4)電磁波是橫波，機械波既有橫波又有縱波，甚至有的機械波同

36、時有橫波和縱波，例如地震波。 (5)機械波波速由介質(zhì)決定；電磁波波速還與頻率有關(guān)，在同一介質(zhì)中，頻率越大，其傳播速度越小。 3.電磁波的發(fā)射和接收 電磁波的發(fā)射和接收過程 4.對電磁波譜的四點說明 (1)波長不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性。其中波長較長的無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長較短的紫外線、X射線、γ射線等，穿透能力較強。 (2)電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長并沒有很明顯的界線，如紫外線和X射線、X射線和γ射線都有重疊。 (3)不同的電磁波，產(chǎn)生的機理不同，無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生的；紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激

37、發(fā)后產(chǎn)生的；X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；γ射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。 (4)電磁波的能量隨頻率的增大而增大。 1.(多選)以下關(guān)于機械波與電磁波的說法中，正確的是(　　) A.機械波和電磁波，本質(zhì)上是一致的 B.機械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與電磁波的頻率有關(guān) C.機械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波 D.它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象 解析　機械波由振動產(chǎn)生；電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產(chǎn)生，機械波是能量波，傳播需要介質(zhì)，速度由介質(zhì)決定，電磁波是物質(zhì)波，波速由介質(zhì)和自身的頻率共同決定；機械波有橫波，也有縱波

38、，而電磁波一定是橫波，它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象，故選項B、C、D正確。 答案　BCD 2.(多選)為了測量儲罐中不導電液體的高度，將與儲罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容器C置于儲罐中，電容器可通過開關(guān)S與線圈L或電源相連，如圖18所示。當開關(guān)從a撥到b時，由L與C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生周期T＝2π的振蕩電流。當罐中的液面上升時(　　) 圖18 A.電容器的電容減小 B.電容器的電容增大 C.LC回路的振蕩頻率減小 D.LC回路的振蕩頻率增大 解析　由C＝可知，當液面上升時，εr增大，C增大，A錯誤，B正確；由T＝2π可知，T增大，頻率減小，C正確，D錯

39、誤。 答案　BC 活頁作業(yè) (時間：30分鐘) A組　基礎(chǔ)過關(guān) 1.(多選)在電磁波中，波長按從長到短排列的是(　　) A.無線電波、可見光、紅外線 B.無線電波、可見光、γ射線 C.紅光、黃光、綠光 D.紫外線、X射線、γ射線 解析　電磁波譜按波長從長到短排列順序依次是無線電波→紅外線→可見光(紅、橙、黃、綠、青、藍、紫)→紫外線→X射線→γ射線，由此可知B、C、D選項正確。 答案　BCD 2.(多選)2013年9月12日國務(wù)院辦公廳下發(fā)文件《大氣污染防治行動計劃》，以改善人們的生活環(huán)境。其中霧霾天氣嚴重影響人們的身體健康，發(fā)生霧霾天氣時能見度只有幾米，天氣變黃變暗，

40、這是由于這種情況下(　　) A.只有波長較短的一部分光才能到達地面 B.只有波長較長的一部分光才能到達地面 C.只有頻率較大的一部分光才能到達地面 D.只有頻率較小的一部分光才能到達地面 解析　根據(jù)光發(fā)生明顯衍射的條件，發(fā)生霧霾天氣時，只有波長較長、頻率較小的一部分光發(fā)生衍射繞過空氣中的顆粒物到達地面，選項A、C錯誤，B、D正確。 答案　BD 3.(多選)下列關(guān)于電磁波的說法中，正確的是(　　) A.電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播 B.電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.0×108 m/s C.電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時，波長將變短 D.電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象

41、 解析　電磁波在真空中的傳播速度為光速c＝3.0×108 m/s，且c＝λf，從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，頻率不變，但速度、波長會變。電磁波仍具有波的特征，電磁波只有在真空中的速度才為3.0×108 m/s，在其他介質(zhì)中的傳播速度小于3.0×108 m/s。 答案　AC 4.如圖1所示的LC振蕩電路中，已知某時刻電流i的方向指向A板，且正在增大，則此時(　　) 圖1 A.A板帶正電 B.線圈L兩端電壓在增大 C.電容器C正在充電 D.電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能 解析　電路中的電流正在增大，說明電容器正在放電，選項C錯誤；電容器放電時，電流從帶正電的極板流向帶負電的極板，則A板帶

42、負電，選項A錯誤；電容器放電，電容器兩板間的電壓減小，線圈兩端的電壓減小，選項B錯誤；電容器放電，電場能減少，電流增大，磁場能增大，電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能，選項D正確。 答案　D 5.某同學用單色光進行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到如圖2甲所示的條紋，僅改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如乙 圖所示。他改變的實驗條件可能是(　　) 圖2 A.減小光源到單縫的距離 B.減小雙縫之間的距離 C.減小雙縫到光屏之間的距離 D.換用頻率更高的單色光源 解析　在雙縫干涉中，相鄰明條紋間的距離Δx＝λ，由題圖知干涉條紋間距變寬，故可增大l、λ或減小d。根據(jù)c＝λν知要增大λ，應(yīng)減小ν。選項B

43、正確，選項A、C、D錯誤。 答案　B 6.如圖3所示，從點光源S發(fā)出的一細束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的ab間形成一條彩色光帶。下面的說法中正確的是(　　) 圖3 A.a側(cè)是紅色光，b側(cè)是紫色光 B.在真空中a側(cè)光的波長小于b側(cè)光的波長 C.三棱鏡對a側(cè)光的折射率小于對b側(cè)光的折射率 D.在三棱鏡中a側(cè)光的傳播速度大于b側(cè)光的傳播速度 解析　由于玻璃對各色光的折射率不同，導致色散的形成，玻璃對紫光的折射率最大，對紅光的折射率最小，據(jù)n＝ 可知a側(cè)為紫光，b側(cè)為紅光，在真空中，紅光的波長大于紫光的波長，由n＝可以求出，在三棱鏡中

44、，紅光的傳播速度大于紫光的傳播速度。 答案　B 7.(2018·溫州模擬)很多公園的水池底都裝有彩燈，當一細束由紅、藍兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時，關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象，下列光路圖中正確的是(　　) 解析　紅光、藍光都要發(fā)生反射，紅光的折射率較小，根據(jù)sin C＝可知紅光發(fā)生全反射的臨界角較藍光大，所以藍光發(fā)生全反射時，紅光不一定發(fā)生，故C正確。 答案　C 8.一束復(fù)色光由空氣斜射向一塊平行平面玻璃磚，經(jīng)折射分成兩束單色光a、b。已知a光的頻率小于b光的頻率，下列光路圖正確的是(　　) 解析　兩種單色光射入玻璃磚時的折射角小于入射角，據(jù)此可排除選項A、B

45、；已知a光的頻率小于b光的頻率，那么a光在玻璃磚中的折射率較小，入射角相同時，折射角較大，選項D正確。 答案　D 9.光在科學技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說法正確的是(　　) A.太陽光通過三棱鏡形成彩色圖樣，這是光的衍射現(xiàn)象 B.“3D電影”是應(yīng)用了光的干涉原理 C.用標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象 D.光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 解析　太陽光非單色光，其中含有7種色光，經(jīng)過三棱鏡時，不同的色光折射率不同，導致形成彩色圖樣這是光的色散現(xiàn)象，A錯誤；3D電影是利用了人的兩只眼睛所看到物體有所不同，經(jīng)過大腦處理后所成的立體圖象，B錯誤；用標

46、準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象，當較平整時，產(chǎn)生的條紋較均勻，否則不平整的地方條紋就不均勻，C錯誤；增透膜利用光的干涉現(xiàn)象增大光的穿透率，減小光的反射率，所以D正確。 答案　D B組　能力提升 10.如圖4所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則(　　) 圖4 A.小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球 B.小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出 C.小球所發(fā)的光從水中進入空氣后頻率變大 D.小球所發(fā)的光從水中進入空氣后傳播速度變大 解析　發(fā)光小球沿水平方向發(fā)出的光，均能射出玻璃缸，不發(fā)生全反射，選項A錯誤；小球發(fā)出的光射到水面上時，當入

47、射角大于等于臨界角時，會發(fā)生全反射，選項B錯誤；光的頻率由光源決定，光由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，光的頻率不變，選項C錯誤；根據(jù)n＝，光在水中的傳播速度較小，選項D正確。 答案　D 11.(2016·10月浙江選考)(多選)用a、b兩種不同波長的光，先后用同一裝置做雙縫干涉實驗，得到兩種干涉條紋，其中a光的干涉條紋間距大于b光的條紋間距，則(　　) A.a光的波長大于b光的波長 B.a光的頻率大于b光的頻率 C.在玻璃中，a光的速度等于b光的速度 D.從玻璃射向空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角大于b光的臨界角 解析　根據(jù)雙縫干涉的條紋間距Δx＝可知，同一實驗裝置，條紋間距越大，說明

48、波長越長，即頻率越小。根據(jù)題意，a光的波長長，所以A正確，B錯誤；頻率越小，介質(zhì)對它的折射率越小，根據(jù)n＝可知，在介質(zhì)中的傳播速度越大，即a光在介質(zhì)中的傳播速度要大，所以C錯誤；根據(jù)sin C＝可知，介質(zhì)的折射率越小，則全反射的臨界角越大，所以a光的全反射臨界角要大，選項D正確。 答案　AD 12.直線P1P2過均勻玻璃球球心O，細光束a、b平行且關(guān)于P1P2對稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖5所示，a、b光相比(　　) 圖5 A.玻璃對a光的折射率較大 B.玻璃對a光的臨界角較小 C.b光在玻璃中的傳播速度較小 D.b光在玻璃中的傳播時間較短 解析　從光路圖可以看出，a、b

49、兩束光的入射角相等，b光的折射角更小一些，由此可知nb>na，A錯誤；由sin C＝可知，玻璃對a光的臨界角較大，B錯誤；由n＝可知，b光在玻璃中的傳播速度較小，C正確；b光在玻璃中的傳播速度較小，且它在玻璃中傳播的距離較長，所以在玻璃中的傳播時間較長，D錯誤。 答案　C 13.(2018·河北衡水中學調(diào)研)(多選)如圖6所示，一塊上、下表面平行的玻璃磚的厚度為L，玻璃磚的折射率n＝，若光從上表面AB射入的入射角i＝60°，光在真空中的光速為c，則(　　) 圖6 A.折射角r＝30° B.光在玻璃中傳播的時間為 C.光在玻璃中傳播的時間為 D.改變?nèi)肷浣莍，光在下表面CD可能

50、發(fā)生全反射 解析　由n＝得sin r＝＝＝0.5，得r＝30°，故A正確；光在玻璃中傳播的速度為v＝，由幾何知識可知光在玻璃中傳播的路程為s＝，則光在玻璃中傳播的時間為t＝＝＝＝，故B錯誤，C正確；由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角，根據(jù)光路可逆性原理可知光一定能從CD面射出，故D錯誤。 答案　AC 14.(多選)在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤是存儲信息的一種重要媒介。光盤上的信息通常是通過激光束來讀取的。若激光束不是垂直投射到盤面上，則光線在通過透明介質(zhì)層時會發(fā)生偏折而改變行進的方向，如圖7所示。下列說法中正確的是(　　) 圖7 A.圖中光束①是紅光 ②是藍光

51、B.在光盤的透明介質(zhì)層中，光束②比①傳播速度更快 C.若光束①②先后通過同一單縫衍射裝置，光束①的中央亮紋比②的窄 D.若光束①②先后通過同一雙縫干涉裝置，光束①的條紋寬度比②的大 解析　從圖中可知①光的偏折角大，所以①光的折射率較大，而藍光的折射率大于紅光的折射率，所以①光是藍光，②是紅光，故A錯誤；根據(jù)公式n＝可得折射率越大，在該介質(zhì)中傳播速度越小，故光束②比①傳播速度更快，B正確；藍光的折射率大，頻率大，知藍光的波長小，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，所以①得到的中央亮紋比②的中央亮紋窄，故C正確；藍光的折射率大于紅光的折射率，而藍光的波長小于紅光的波長，干涉條紋的間距與波長成正比，則若①光、②光先后通過同一雙縫干涉裝置，前者得到的條紋比后者的窄。故D錯誤。 答案　BC 24