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1、韩老师编辑专题16 光学 电磁波 相对论专题（讲）-2017年高考二轮复习物理考点考纲要求专家解读1光的折射定律本章知识是高考考查的重点之一。本章常考查的知识点有：光的折射定律的理解及应用、光的全反射现象及临界角的计算及光的干涉、衍射等。2折射率3全反射、光导纤维4光的干涉、衍射和偏振现象5变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播6电磁波的产生、发射和接收7电磁波谱8狭义相对论的基本假设9质速关系、质能关系10相对论质能关系式11实验：测定玻璃的折射率实验：用双缝干涉测光的波长纵观近几年高考试题，预测2017年物理高考试题还会预计2017年高考将对光的折射及全反反射等知识进行考查
2、，望复习中加强知识的理解和题目的训练。考向01 光的折射全反射1.讲高考（1）考纲要求理解折射率的概念，掌握光的折射定律；掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算（2）命题规律分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图，可能出现计算题和作图题。案例1【2016全国新课标卷】（10分）如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为。（i）求池内的水深；（ii）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到地面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源
3、A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45。求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1位有效数字）。【答案】（i）m2.6 m （ii）0.7 m（ii）设此时救生员的眼睛到池边的距离为x。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为=45。由折射定律有nsini=sin 式中，i是光线在水面的入射角。设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。由几何关系有sini=x+l=a+h 式中h=2 m。联立式得x=(31)m0.7 m【名师点睛】本题主要考查了光的折射定律的应用；解题关键是根据题意画出完整的光路图，然后根据光的折射定律结合几何关系列出方程求解；此题意在考查考生应用数学处理物理问题
4、的能力。案例2【2015江苏12B（3）】人造树脂时常用的眼镜片材料，如图所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点，已知光线的入射角为30，OA=5cm，AB=20cm，BP=12cm，求该人造树脂材料的折射率n。【答案】1.5【方法技巧】本题主要是公式，能利用折射定律求相关问题。案例3【2014海南16】（2）如图，矩形ABCD为一水平放置的玻璃砖的截面，在截面所在平面内有一细束激光照射玻璃砖，入射点距底面的高度为h，反射光线和折射光线的底面所在平面的交点到AB的距离分别为l1和l2。在截面所在平面内，改变激光束在AB面上入射点的高度和入射角的大小，当折射光线与底面的交点
5、到AB的距离为l3时，光线恰好不能从底面射出。求此时入射点距底面的高度H。【答案】【解析】设玻璃砖的折射率为n，入射角和反射角为，折射角为，由光的折射定律根据几何关系，有联立以上各式得【方法技巧】本题考查几何光学，重点在画出光路图，找出几何关系。2讲基础(1)折射现象折射定律：在光的折射现象中，光路是可逆的折射率：定义式：；计算公式：，因为vc，所以任何介质的折射率都大于1。当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角（2）全反射现象条件：（a）光从光密介质射入光疏介质；（b）入射角大于或等于临界角。现象：折射光完全消失，只剩下反射光临
6、界角：折射角等于90时的入射角，用C表示，（3）光的色散光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列光的色散现象说明：白光为复色光；同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢3讲典例案例1如图是一个1/4圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线已知该棱镜的折射率n5/3，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线：（）A不能从圆弧NF1射出 B只能从圆弧NG1射出C能从
7、圆弧G1H1射出 D能从圆弧H1M射出【答案】B设圆弧的半径为R，则由题可知，当光线从G点入射到圆弧面G1点时，恰好发生全反射当入射点在G1的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧射出当入射点在G1的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出所以光线只能从圆孤NG1射出，故选B【名师点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题【趁热打铁】如图所示，为等腰直角三棱镜的截面图，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点，由红光和紫光两种单色光组成的复色光垂直BC边射向AB中点O，在光屏MN上产生两个亮斑，已知该介
8、质对红光和紫光的折射率分别为，。请画出光路图，并分析说出AM侧亮斑的颜色；已知，求两个亮斑间的距离。【答案】（1）红色；（2）（2）画出如图光路图：设折射角为，两个光斑分别为，根据折射定律得：解得：，由几何知识可得：由几何知识可得为等腰直角三角形，解得所以。【名师点睛】本题首先要能正确作出光路图，掌握全反射的条件，并能正确应用几何关系和折射定律结合进行解题。案例2一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率小于b光的频率。下列哪个光路图可能是正确的：（）【答案】B【名师点睛】此题考查了光的折射知识；要知道频率越小的光的折射率越小，对光的偏折程度越小；入射角
9、相同的不同的光经过同一个玻璃砖后将平行射出.【趁热打铁】如图所示，一根长直棒AB竖直地插入水平池底，水深a=08m，棒露出水面部分的长度b=06m，太阳光斜射到水面上，与水面夹角=37，已知水的折射率n=，sin37=06，cos37=08求：太阳光射入水中的折射角；棒在池底的影长l【答案】：37 14m0000.【名师点睛】此题考查了光的折射定律；首先要掌握光的折射定律的表达式，并结合几何关系列出方程求解；画出光路图是解题的关键.4讲方法（1）确定光线的方法先确定光线在界面上的入射点，然后再找光线通过的另外一个点，通过两点确定光线。根据折射定律计算折射角，确定折射光线当光由光密介质射向光疏介
10、质时，应注意是否发生全反射。（2）解决光的折射问题的一般方法：根据题意画出正确的光路图：准确、规范地画出光路图是解决几何光学问题的前提和关键。(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，确定入射角和折射角：从光路图上找准入射角和折射角。利用折射定律建立方程进行求解：应用数学知识求出它们的正弦值必要时可利用光路可逆原理辅助解题。（3）全反射现象的理解与应用在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的。当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射当折射角等于90时，实际上就已经没有折射光了。全反射现象可以从能量的角度去理解：当光
11、由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射。解答这一类问题要抓住折射定律和发生全反射的条件这个关键在分析、研究光路时，常要假设某一条光线恰能符合题意要求，再据此画出其反射、折射或全反射的光路图，作出推断或求解。5讲易错【题目】一半径为R的球体放置在水平面上，球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为R，光在真空中的传播速度为c，求：（i）出射角；（ii）光穿
12、越球体的时间。【错因】不能准确地画出光路图；不能准确找出边角关系。【正解】由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角如图所示为30由折射定律得因此，解得60。(2)由几何知识知ACO为等腰三角形，故2cos 30R光线在球体内的传播速度为设光穿越球体的时间为t，则联立得【答案】（i）600；（ii）【名师点睛】此题是对光的折射定律的考查；解题的关键是画出光路图，结合几何关系，应用光的折射定律来列方程解答.考向02光的干涉、衍射和偏振1.讲高考（1）考纲要求理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现明暗条纹的条件；理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件；知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用
13、（2）命题规律光的干涉、衍射和偏振部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，主要是以选择题和填空题为主案例1【2016上海卷】在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则：（）A中间条纹间距较两侧更宽B不同色光形成的条纹完全重合C双缝间距离越大条纹间距离也越大D遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹【答案】D【方法技巧】通过双缝干涉条纹特征和单缝衍射条纹特征进行分析和判断，再应用公式分析条纹间距。案例2（多选）【2015全国新课标34（1）】如图，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线，则：（）A在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B在
14、真空中，a光的波长小于b光的波长C玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失E分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距【答案】ABD【方法技巧】本题主要是光的折射，重点是考察不同频率的光，折射率也是不一样的。注意折射率的两种算方法，这往往是解决问题的关键。案例3（多选）【2014浙江18】关于下列光学现象，说法正确的是：（）A水中蓝光的传播速度比红光快B光从空气向射入玻璃时可能发生全反射C在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽【答案】CD【解析】蓝光的频率大于红光的频率，故水对蓝光的折射率较大，再根据可得水中蓝光的传播速度比红光慢，所以A错误；光从空气向射入玻璃时，是从光梳进入光密介质不可能发生全反射，所以B错误；根据光的折射定律可知，在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深，所以C正确；根据知，同一装置，波长越长条纹间距越宽，故D正确。【方法技巧】本题主要是要记住公式，在几何光学里涉及的公式、，一个实验结论频率越大，同种介质对它的折射率就越大，双缝干涉主要公式2讲基础（1）光的干涉定义：
