考点清单 专题02 光和电磁波（原卷版+解析版）2023-2024学年高二物理下学期期末考点大串讲（人教版2019）

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TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc30088" PAGEREF _Tc30088 \h 2
\l "_Tc25018" 考点01 光的折射和全反射 PAGEREF _Tc25018 \h 2
\l "_Tc7983" 考点02 光的波动性和电磁波 PAGEREF _Tc7983 \h 3
\l "_Tc22948" PAGEREF _Tc22948 \h 4
\l "_Tc9977" 考点01 光的折射和全反射 PAGEREF _Tc9977 \h 4
\l "_Tc2379" 考题1：光的直线传播与反射 PAGEREF _Tc2379 \h 4
\l "_Tc533" 考题2：光的折射 PAGEREF _Tc533 \h 5
\l "_Tc31846" 考题2：光的全反射应用 PAGEREF _Tc31846 \h 6
\l "_Tc21396" 考题3：折射和全反射的综合应用 PAGEREF _Tc21396 \h 7
\l "_Tc24341" 考点02 光的波动性和电磁波 PAGEREF _Tc24341 \h 9
\l "_Tc7973" 考题1：光的干涉 PAGEREF _Tc7973 \h 9
\l "_Tc13869" 考题2：光的衍射 PAGEREF _Tc13869 \h 10
\l "_Tc11934" 考题3：光的偏振 PAGEREF _Tc11934 \h 12
\l "_Tc796" 考题4：激光 PAGEREF _Tc796 \h 14
考点01 光的折射和全反射
1．明确三个公式
（1）n＝ eq \f(sin θ1,sin θ2)。
（2）n＝ eq \f(c,v)。
（3）sin C＝ eq \f(1,n)。
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）在同一种介质中，光的频率越高，介质的折射率越大。
3．发生全反射的条件
（1）光由光密介质射向光疏介质。
（2）入射角大于或等于临界角。
4. 解题方法及技巧
（1）光的折射和全反射问题的解题关键是确定好光路，利用几何关系求解。
（2）确定光路的依据
①反射定律。
②折射定律。
③是否在界面处发生全反射。
④光路可逆性。
考点02 光的波动性和电磁波
1．光的干涉
产生条件：两束光频率相同、相位差恒定。
（1）光的双缝干涉
①条纹间隔均匀，亮度均匀，中央为亮条纹。
②光的双缝干涉中相邻两亮条纹（或相邻两暗条纹）间距公式Δx＝ eq \f(l,d)λ。
③如用白光做实验，中央为白色亮条纹，两边为彩色条纹。
（2）光的薄膜干涉现象：彩色油膜、增透膜、牛顿环。
2．光的衍射
产生明显衍射的条件：障碍物或狭缝的尺寸可以跟光的波长相比或比光的波长小。
（1）光的单缝衍射
①条纹宽度和间隔不均匀，亮度不均匀，中央亮条纹最宽最亮。
②单缝衍射装置等其他条件相同时，可见光中红光的中央亮条纹最宽，紫光最窄。
③如用白光做实验，中央为白色亮条纹，两边为彩色条纹。
（2）光的其他衍射现象：圆孔衍射、泊松亮斑。
3．光的干涉现象和光的衍射现象表明光具有波动性，光的偏振现象说明光是横波。
4．可见光中各种色光特征比较
5.电磁波的传播不需要介质，在真空中传播的速度等于光速。光是一种电磁波。
考点01 光的折射和全反射
考题1：光的直线传播与反射
1．（22-23高二下·陕西宝鸡·期末）假设地球表面没有大气层，则人们观察到的日出时刻将（ ）
A．提前B．延后C．不变D．某些地区提前，某些地区落后
【答案】B
【详解】若地球表面不存在大气层，太阳光将在真空中沿直线传播，由于地球是圆形的，所以只有太阳升到某一位置时才能观察到；而正因为地球表面上有大气层，太阳光射入大气层时会发生折射现象，能够提前观察到；所以如果地球表面不存在大气层，那么观察到的日出时刻与实际存在大气层时的情况相比将延后。
故选B。
2．（22-23高二下·甘肃临夏·期末）甘肃省临夏州胭脂湖公园广场沿胭脂湖岸而建，华丽的灯柱包绕广场四周，三座造型独特的石拱桥连在一处，碧绿的湖水从公园中透迤穿行。关于胭脂湖中的光现象，下列说法正确的是（ ）

A．在胭脂湖水中看到了石拱桥的倒影属于光的折射现象
B．人在岸上看到胭脂湖中的鱼是鱼的虚像，真实的鱼在所看到像的上方
C．光从胭脂湖水面上方空气射入湖水中时，可能不发生折射
D．透过胭脂湖岸上树叶的缝隙，看到太阳呈现的彩色光环，这是光的干涉现象
【答案】C
【详解】A．在胭脂湖水中看到了石拱桥的倒影属于光的反射现象，故A错误；
B．人在岸上看到胭脂湖中的鱼是鱼的虚像，由于光线从水里射出空气时，折射角大于入射角，所以真实的鱼在所看到像的下方，故B错误；
C．光从胭脂湖水面上方空气射入湖水中时，如果光线垂直于水面，则光不会发生折射，故C正确；
D．透过胭脂湖岸上树叶的缝隙，看到太阳呈现的彩色光环，这是光的衍射现象，故D错误。
故选C。
考题2：光的折射
3．（22-23高二下·湖北恩施·期末）如图所示，甲图是2023年5月15日上午在恩施地区观看到的“日晕”图片。民间有“日晕三更雨，月晕午时风”、“看到日晕都会带来好运”等说法。“日晕”又叫“圆虹”，是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示，为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A．冰晶对光的折射率大于对光的折射率
B．在冰晶中，光的传播速度较小
C．用同一装置做双缝干涉实验，光的条纹间距比光的窄
D．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大
【答案】C
【详解】A．由题图可知光的偏折程度比光的偏折程度小，根据折射定律可知，六角形冰晶对光的折射率小于对光的折射率，故A错误；
B．根据折射率的光速表达式有
结合上述，由于六角形冰晶对光的折射率小于对光的折射率，可知在冰晶中，光的传播速度较小，故B错误；
C．结合上述，光的折射率小于对光的折射率，则光的波长比光的波长大，根据干涉条纹间距公式
可知，用同一装置做双缝干涉实验，光的条纹间距比光的窄，故C正确；
D．根据全反射临界角公式
结合上述， 光的折射率比光的折射率小，可则从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大，故D错误。
故选C。
4．（22-23高二下·福建泉州·期末）如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是（ ）

A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光的频率大于b光的频率
C．在真空中a光的波长大于b光的波长
D．在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度
【答案】B
【详解】ABC．由题图可知a光在玻璃砖中的偏折程度较大，故玻璃砖对a光的折射率大，a光的频率高，根据可知，a光波长短，故AC错误，B正确；
D．根据可知，在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度，故D错误。
故选B。
【考点定位】本题考查了不同频率光在介质中的折射率、波长等光学知识
考题2：光的全反射应用
5．（22-23高二下·天津和平·期末）关于下面光现象的分析和理解，说法正确的是（ ）

A．图甲说明了光导纤维外套材料的折射率应比内芯材料的折射率大
B．图乙说明了对精密的光学平面的平滑度进行检测应用的是光的衍射现象
C．图丙显示了大头针针尖的影子边缘模糊不清，这是光的干涉现象
D．图丁显示了立体电影的图片，观看立体电影应用了光的偏振现象
【答案】D
【详解】A．图甲中光导纤维内芯材料的折射率应比外套材料的折射率大才能够让光在光纤里发生全反射，选项A错误；
B．图乙说明了对精密的光学平面的平滑度进行检测应用的是光的干涉现象，选项B错误；
C．图丙显示了大头针针尖的影子边缘模糊不清，这是光的衍射现象引起的，选项C错误；
D．图丁显示了立体电影的图片，观看立体电影应用了光的偏振现象，选项D正确。
故选D。
6．（22-23高二下·天津南开·期末）如图所示，有关下列图片说法正确的是（ ）

A．如图甲，3D立体电影的原理是光的偏振现象
B．如图乙，肥皂膜上的彩色条纹是光的折射现象
C．如图丙，筷子出现“折断”现象的原因是发生了全反射现象
D．如图丁，光导纤维的原理是利用光的干涉现象
【答案】A
【详解】A．立体电影是利用了光的偏振原理，看立体电影需要配戴特殊的眼镜，这个眼镜镜片由两个偏振片制成，它们允许光的振动方向是不一样的，A正确；
B．肥皂膜上的彩色条纹是肥皂膜的两个表面反射回来的光发生干涉的结果，B错误；
C．筷子出现“折断”现象的原因是发生了光的折射，C错误；
D．光导纤维的原理是利用光的全反射原理，D错误。
故选A。
考题3：折射和全反射的综合应用
7．（22-23高二下·山东济南·期末）半径为的玻璃圆柱体，周围用不透明薄膜粘贴，薄膜上的三条狭缝将圆柱体侧面三等分，其横截面如图所示。若一束单色光以入射角从A狭缝射入玻璃圆柱体后只从B、C两狭缝中射出。已知玻璃圆柱体的折射率，光在真空中的传播速度为。
（1）求光在A狭缝处的入射角。
（2）从哪个狭缝射出的光束较弱？并求出光从射入玻璃圆柱体到从该狭缝射出所用的时间。

【答案】（1）；（2）C狭缝，
【详解】（1）根据几何关系可知，光在A狭缝处的折射角为，根据折射定律有
解得
（2）设该玻璃圆柱体发生全反射的临界角为C，则
可得
分析可知，光从A狭缝射入，在B狭缝处发生折射和反射，在B狭缝处发生反射的光射到C狭缝，并在C狭缝处发生折射，故从B狭缝射出的光束较强，从C狭缝射出的光束较弱
光在玻璃圆柱体中的速度
光从射入玻璃圆柱体到从C狭缝射出，在玻璃圆柱体中传播的距离
光从射入玻璃圆柱体到从C狭缝射出所用的时间
联立解得
8．（22-23高二下·四川内江·期末）如图，玻璃球用两个折射率不同、半径均为R的半球拼合在一起，拼合面为MN，球心为O，Q为MO的中点，PQ垂直MN交左半球于P点。一束单色光从P点以跟PQ反向延长线成方向射入。该单色光在左、右半球的折射率分别为和，真空中的光速为c。则：
（1）通过计算说明此单色光能否从右半球射出？
（2）此单色光在玻璃球中传播第一次到达右半球与空气交界面所用时间是多少？

【答案】（1）能够从右半球射出；（2）
【详解】（1）如图，根据几何关系可知单色光在P点的入射角为

设单色光在P点的折射角为，根据折射定律有
解得
即折射光线沿PQ方向，由几何关系可知单色光在右半球与空气交界面的入射角为，单色光在右交界面发生全反射时的射临界角C满足
解得
则，即单色光在右交界面不会发生全反射，能够从右半球射出。
（2）单色光在左、右半球的传播速度分别为，
根据几何关系可知单色光在左、右半球的传播距离相等，均为
单色光在玻璃球中传播所用时间
考点02 光的波动性和电磁波
考题1：光的干涉
9．（22-23高二下·辽宁·期末）如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，O点出现中央亮条纹，光屏上的P点到双缝的距离之差，已知光速为c，从O点向上数，P点应出现（ ）

A．第一条亮条纹B．第三条亮条纹C．第二条暗条纹D．第四条暗条纹
【答案】C
【详解】由题意可知单色光的波长为
则有
可知P点应出现第二条暗条纹。
故选C。
10．（多选）（22-23高二下·福建福州·期末）某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是（ ）

A．减小光源到单缝的距离B．减小双缝之间的距离
C．增大双缝到光屏之间的距离D．换用频率更高的单色光源
【答案】BC
【详解】BCD．通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度干涉有
因此可以使双缝到光屏之间的距离l变大，双缝距d减小，或换用波长较长即频率较低的光，可以达到要求，故BC正确，D错误；
A．与光源到单缝的距离无关，故A错误。
故选BC
考题2：光的衍射
11．（22-23高二下·广西南宁·期末）关于以下四个示意图，下列说法正确的是（ ）

A．甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹
B．图乙所示用平行单色光垂直照射一透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变厚
C．图丙为泊松亮斑，是光的衍射形成的，这个现象证明了光具有波动性
D．对比图丁中的两张照片，可知在拍摄左图时相机前可能安装了偏振滤光片
【答案】C
【详解】A．甲图为双缝干涉示意图，如果用白炽灯直接照射双缝，可知白炽灯光是由多种单色光组成，各单色光的波长不同，由双缝干涉条纹间距公式可知，不同波长的光，产生的条纹间距不同，因此会产生彩色条纹，在屏上不可以得到等宽、等亮的干涉条纹，故A错误；
B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，条纹间距越来越大，说明该区域薄膜形成的劈尖顶角沿x轴正方向逐渐减小，则沿x轴正方向的薄膜厚度逐渐减小，故B错误；
C．衍射是波特有的一种现象，丙图为泊松亮斑，属于衍射现象，这个现象证明了光具有波动性，故C正确；
D．图丁中可知拍摄右图时相机前可能安装了偏振滤光片，让它的透振方向和玻璃表面的反射光的偏转方向垂直，能有效滤除反射光，拍摄得到的车内景象更为清晰，故D错误。
故选C。
12．（多选）（22-23高二下·辽宁丹东·期末）如图所示，a、b两束单色光沿相同方向从同一点P沿圆心O射入半圆形玻璃砖，其中a光刚好发生全反射，b光沿图示方向射出，β=30°，则下列说法正确的是（ ）

A．单色光a的折射率为na=2
B．当减小β时，b光也可能发生全反射现象
C．在玻璃砖中，a光传播速度小于b光传播速度
D．经过同一单缝时，a光比b光衍射现象更明显
【答案】BC
【详解】A．a光刚好发生全反射，由题意得
可得
故A错误；
B．由题可知，半圆形玻璃砖为光密介质，当减小β时，b光入射角增大，当入射角大于或等于b光临界角后发生全反射，故B正确；
C．由题意可知
而在玻璃砖中光的传播速度
可知
故C正确；
D．由于玻璃砖对a光的折射率大于b光，因此a光的频率大于b光的频率，根据
可知
故经过同一单缝时，b光比a光衍射现象更明显，故D错误。
故选BC。
考题3：光的偏振
13．（22-23高二下·广西·阶段练习）对于以下的光学现象说法中正确的是（ ）

A．图甲是双缝干涉示意图，若只将光源由红色光改为绿色光，P0、P1两相邻亮条纹间距离∆x增大
B．图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，下图对应光的波长较短
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的
D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波
【答案】B
【详解】A．根据
若只将光源由红色光改为绿色光，波长变短，相邻亮条纹间距离将减小，A错误；
B．由图可知，上图的衍射现象比下图更明显，可知在狭缝宽度相同情况下，下图对应的光波长较短，B正确；
C．由图可知，条纹向空气薄膜较厚处发生弯曲，说明弯曲处的光程差变短，空气薄膜间距变小，则被检测的平面在此处是凸起的，C错误；
D．缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，表明光波是横波，D错误。
故选B。
14．（多选）（22-23高二下·天津和平·期末）电功率为60W的白炽灯正常发光时，白炽灯消耗的电能有11%产生可见光。已知可见光的平均波长为600nm，普朗克常量。如图所示，白炽灯发出的光通过元件M照射到光屏P上。下列说法正确的是（ ）

A．可见光的平均频率为
B．白炽灯每秒发出的可见光的光子数为个
C．如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的亮度将发生周期性的变化
D．如果M是宽度可调的狭缝，且光屏上出现了衍射图样，则狭缝变窄时，屏上条纹宽度会增大
【答案】BD
【详解】A．根据
解得
故A错误；
B．t时间内可见光的能量
白炽灯每秒发出的可见光的光子数为
解得
故B正确；
C．如果M是偏振片，其应为检偏器，因此沿水平轴线旋转M，光屏上光的亮度不发生变化，故C错误；
D．如果M是宽度可调的狭缝，且光屏上出现了衍射图样，由于狭缝尺寸越小，衍射现象越明显，可知狭缝变窄时，屏上条纹宽度会增大，故D正确。
故选BD。
考题4：激光
15．（22-23高二下·辽宁大连·期末）关于下列四幅图中所描述现象的说法正确的是（ ）

A．甲图为光在光导纤维中能发生全反射，光纤的外套折射率应大于内芯的折射率
B．乙图为云南天文台在国内首次实现月球激光测距，利用了激光平行度好的特点
C．丙图中利用光的偏振性质可以观看立体电影，光的偏振现象说明光是一种纵波
D．丁图为X射线通过晶体的衍射图样，衍射图样的形状与晶体分子结构没有关系
【答案】B
【详解】A．甲图为光在光导纤维中能发生全反射，光纤的外套折射率应小于内芯的折射率，故A错误；
B．乙图为云南天文台在国内首次实现月球激光测距，利用了激光平行度好的特点，故B正确；
C．丙图中利用光的偏振性质可以观看立体电影，光的偏振现象说明光是一种横波，故C错误；
D．丁图为X射线通过晶体的衍射图样，衍射图样的形状与晶体分子结构有关，通过衍射图样可以用来推断晶体中的原子排列方式和空间结构，故D错误。
故选B。
16．（多选）（22-23高二下·河南驻马店·期末）关于下列四个图的叙述正确的是（ ）

A．图甲中，激光切割机主要利用了激光亮度高的特性
B．图乙中，检查工件的平整度是利用光的干涉现象
C．图丙中，观看立体电影时戴的眼镜利用了光的偏振原理
D．图丁中，夏日雷声有时轰鸣不绝，这是声波的衍射现象
【答案】ABC
【详解】A．激光切割是利用了激光的亮度高，能量的集中性，故A正确；
B．等间距亮暗程度相同，可知利用光的干涉现象检查工件的平整度，故B正确；
C．观看3D电影佩戴的眼镜利用的光的偏振原理，故C正确；
D．夏日雷声有时轰鸣不绝，这是声波的反射引起的回声现象，故D错误。
故选ABC。
单色光的颜色
红→橙→黄→绿→青→蓝→紫
频率（决定光的颜色）
低→高
真空（空气）中的波速
c＝3×108 m/s
真空（空气）中的波长
长→短
同一介质中的折射率n
小→大
同一介质中的光速v＝ eq \f(c,n)
大→小
同一介质中的波长
长→短
同一介质中的全反射临界角C＝arcsin eq \f(1,n)
大→小