文档内容
专题 16 光学 电磁波
目录
01考情透视·目标导航................................................................................................................................................3
02知识导图·思维引航................................................................................................................................................4
03核心精讲·题型突破................................................................................................................................................5
题型一 折射定律及折射率的应用........................................................................................................................5
【核心精讲】...............................................................................................................................................................5
一、 折射定律..............................................................................................................................................................5
二、 折射率..................................................................................................................................................................5
三、 应用光的折射定律解题的一般思路..................................................................................................................5
【真题研析】...............................................................................................................................................................6
【命题预测】...............................................................................................................................................................7
考向一 圆形边界中折射定律的应用..........................................................................................................................7
考向二 多边形边界中折射定律的应用......................................................................................................................7
考向三 立体空间中折射定律的应用..........................................................................................................................8
题型二 光的折射和全反射的综合应用..................................................................................................................9
【核心精讲】...............................................................................................................................................................9
一、 全反射及条件......................................................................................................................................................9
二、 全反射临界角......................................................................................................................................................9
三、 光的折射和全反射问题的解题要点..................................................................................................................9
【真题研析】.............................................................................................................................................................10
【命题预测】.............................................................................................................................................................11
考向一 全反射定律的生活中的应用........................................................................................................................11
考向二 全反射定律的科技中的应用........................................................................................................................12
题型三 光的波动性 电磁波...................................................................................................................................13
【核心精讲】.............................................................................................................................................................13
一、 光的干涉、衍射和偏振....................................................................................................................................13
二、 电磁振荡和电磁波............................................................................................................................................14【真题研析】.............................................................................................................................................................15
【命题预测】.............................................................................................................................................................16
考向一 双缝干涉........................................................................................................................................................17
考向二 薄膜干涉........................................................................................................................................................17
考向三 光的衍射........................................................................................................................................................18
考向四 电磁波............................................................................................................................................................19
命题统计
2024年 2023年 2022年
命题要点
2024·全国甲卷·T34(2) 2023·江苏卷·T5 2022·山东卷·T7
热 2024·山东卷·T15 2023·湖北卷·T6 2022·湖南卷·T16(2)
考 光的折射和全
2024·贵州卷·T3 2023·浙江卷1月·T13 2022·河北卷·T16(2)
角 反射
2024·重庆卷·T5 2023·山东卷·T16 2022·广东卷·T18
度
2024·海南卷·T4 2023·重庆卷·T5 2022·湖北卷·T142024·甘肃卷·T10 2023·福建卷·T3
2024·辽宁卷·T4 2023·江苏卷·T6 2022·山东卷·T10
2024·山东卷·T4 2023·山东卷·T5 2022·北京卷·T2
2024·广西卷·T9 2023·北京卷·T2 2022·天津卷·T7
光的波动性
2024·江苏卷·T2 2023·河北卷·T2
电磁波
2024·湖南卷·T9
从近三年高考试题来看，对光的折射和全反射、光的干涉的考查很频繁，
命题规律 大多以选择题和计算题出现，题目难度要求大多不是太高，较为基础，但也不
排除个别年份题目较难。
预计在2025年高考中，对光的折射和全反射、光的干涉的考查，可能会与
考向预测
生活中遇到的实际现象和现代光学科技相结合。
命题情景 以生活中的实际现象和现代光学科技为命题背景
常用方法 画图法、几何法
折射定
律：
折射
光的折射和
率：
全反射
全反
射：
双缝
光
光的 干涉
学
干涉 薄膜
干涉
光的衍射
和偏振
光学 变化的电场
电磁波 麦克斯韦电 产生磁场
磁理论 变化的磁场
产生电场
横
波
电磁波 传播不需
电
特点 要介质
磁
传播速度等
于光速
电磁 无线电波、红外线、可见光、紫外
波谱 线、X射线、γ射线题型一 折射定律及折射率的应用
一、 折射定律
1.内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角
的正弦与折射角的正弦成正比。
2.表达式：＝n。
注意： ①在光的折射现象中，光路是可逆的。
②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。
二、 折射率
1．折射率
(1)折射率是反映介质的光学性质的物理量。
(2)定义式：n＝。
(3)计算式：n＝，因为vv B．nn ，v>v D．n>n ，vn 。下列叙述正确的是（ ）
2 1 2
A．随着θ角的增大，a光比b光先在下界面AOC发生全反射B．改变θ角，在圆弧界面ABC上可能没有光线出射
C．改变θ角，在圆弧界面ABC上与OB的夹角正弦值大于1/n 的位置一定没有光线出射
1
R
D．光从O点到圆弧界面ABC射出，a光所需时间比b光一定长 (n −n )
C 1 2
考向二 多边形边界中折射定律的应用
5．（2024·四川遂宁·模拟预测）如图所示的三角形为某透明三棱镜的横截面，其中∠C=90°，∠B=60°，
一束单色光从BC边的D点射入三棱镜，入射角为i、折射角为r，折射光线经过AB边的E点，反射光线EF
正好与BC边平行，已知BD=L，i−r=15°，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．光线DE在E点的反射角为45° B．光线在D点的折射角r=30°
√6 2L
C．三棱镜对此种单色光的折射率为 D．光从D到E的传播时间为
2 c
6．（2025·浙江·模拟预测）如图所示为一正六边形冰晶截面，边长为l。一束紫光由AF中点处射到在冰晶
上，θ 为冰晶上的入射角，θ 为经过第一个界面的折射角，θ 为光离开冰晶的折射角，其中θ＝θ＝60°。
1 2 3 1 3
若将紫光改为红光，光线仍可从BC边上射出。已知光在真空中的速度为c，则下列说法中错误的是
（ ）
A．冰晶对紫光的折射率为√33√3l
B．紫光在冰晶中传播时间为
2c
C．在冰晶内红光的传播速度比紫光的传播速度小
D．在冰晶内红光的波长比紫光的波长长
考向三 立体空间中折射定律的应用
7．（2024·江西南昌·二模）如图所示，昌昌同学为了测量某溶度糖水折射率，将圆柱形透明薄桶放在水平
桌面上，倒入半桶糖水；再将圆柱体竖直插入水中，圆柱体的中轴线与圆桶的中轴线重合；用刻度尺测量
圆柱体在糖水中成的像的直径d =5.80cm；已知圆柱体截面直径为d =4.00cm，透明圆桶直径
2 1
d =10.00cm。则该糖水折射率（ ）
3
A．1.45 B．1.72 C．2.00 D．2.50
8．（2024·河南·模拟预测）如图所示，有一边长为l的由透明材料构造的正四面体ABCD，其底面水平。
一束竖直向下的蓝光照射在正四面体侧面ABC的中心O 点，光束经折射后恰好到达正四面体底面的中心
1
O 点。已知真空中光速为c，下列说法正确的是（ ）
2
√6
A．蓝光在四面体内的传播速度为 c
4
B．材料的折射率为√3
C．蓝光进入四面体后，波长变长D．将蓝光换成红光，光束在四面体中的传播速度不变
题型二 光的折射和全反射的综合应用
一、 全反射及条件
1．定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失，只剩下反射
光线的现象。
2．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质。
(2)入射角大于或等于临界角。
二、 全反射临界角
1.定义：折射角等于90°时的入射角。
2.公式：sin C＝。若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝得
sin C＝。
3.大小：介质的折射率n越大，发生全反射的临界角C越小。
三、 光的折射和全反射问题的解题要点
两个技巧 四点注意
(1)明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质。同一种介
(1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射 质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可
的两个条件： 能是光疏介质。
①光必须从光密介质射入光疏介质； (2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角
②入射角大于或等于临界角。 多大，都不会发生全反射现象。
(2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断 (3)光的反射、折射和全反射现象，光路均是可逆的。
出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且 (4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的
在作光路图时尽量与实际相符。 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。
9．（2024·广东·高考真题）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若θ逐渐增大。两束光在NP面
上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是
（ ）
A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
【技巧点拨】
（1）根据折射定律判断两种光的折射角大小，进而判断离P点的远近；
（2）根据反射定律判断临界角的大小。
10．（2024·甘肃·高考真题）（多选）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半
径方向入射到圆心O，当θ=30°时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（ ）
A．该材料对红光的折射率为 B．若 ，光线c消失
√3 θ=45°
C．若入射光a变为白光，光线b为白光 D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直
【技巧点拨】
（1）根据折射定律求折射率，同时根据折射率的大小，可判断a变紫光时，b和c是否垂直；
（2）根据全反射定律判断是否发生全反射。
考向一 全反射定律的生活中的应用
11．（2024·广西柳州·一模）如图所示，一游泳池水面与池边相平，水深为h，池底中心一点光源发出的光
线只能在其正上方半径为r的圆形区域内射出水面。一救生员坐在高椅上，他的眼睛到池边的水平和竖直距离均为l，则救生员能看到水底最近的点对应光线与左侧壁的夹角θ的正弦值为（ ）
√2r √2r r r
A． B． C． D．
2√r2+ℎ2 √r2+ℎ2 2√r2+ℎ2 √r2+ℎ2
12．（2025·浙江·模拟预测）如图所示，横截面为圆环的柱形容器由折射率为n的玻璃制成，其外径为
R，内径为R，MN为一条直径。有两束光线，其中光线A在纸平面内传播，从M点射向容器，经一次折
1 2
射后，恰好与容器内壁相切，另一束光线B平行于MN射向容器，经过一次折射后，恰好在容器内壁发生
全反射，则（ ）
R
A．光线A入射角的正弦值sini= 1
nR
2
B．光线A射入柱形容器后折射出去的时间为n√R 2−R 2
1 2
c
R
C．光线B的入射角的正弦值sini'= 2
R
1
D．光线B到MN的距离等于R
2
n
考向二 全反射定律的科技中的应用
13．（2024·宁夏银川·模拟预测）光纤通讯已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为1km，直径为
的长直光纤，一束单色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入，经过 在光纤另端接收到
d=0.2mm 5×10−6s
该光束。求：（1）光在光纤中的传播速度；
（2）光纤的折射率；
（3）如图所示该光纤绕圆柱转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该圆柱体半径R
的最小值。
14．（2024·陕西铜川·模拟预测）光刻机是半导体工业耀眼的明珠，是生产大模集成电路的核心设备。光
刻机物镜投影原理简化图如图所示，其中 为等腰直角玻璃三棱镜，直角边长为2R， 为MP边的
△MNP O′
中点，半球形玻璃砖的半径为R，O为球心， 为半球形玻璃砖的对称轴，O点到三棱镜NP边距离为
OO′
3R，两条平行光线a、b间距为 ，从左侧垂直MN边射入三棱镜，经反射向下进入半球玻璃砖，反射
√3R
光线关于轴线 对称，最后聚焦到硅片上F点，已知棱镜和玻璃砖的折射率为 ，光在真空中的速度为
OO′ √3
c，求：
（1）OF两点间距离；
（2）光从进入三棱镜到聚焦点F的时间。题型三 光的波动性 电磁波
一、 光的干涉 、 衍射和偏振
1.产生干涉的条件
两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。
2.杨氏双缝干涉
(1)暗条纹的条件：
①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。
光的路程差r－r＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出现亮条纹。
2 1
光的路程差r－r＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)，光屏上出现暗条纹。
2 1
②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。
③条纹间距公式：Δx＝λ。
3.薄膜干涉的理解和应用
(1)形成：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜
的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。
(2)亮、暗条纹的判断
①在P 、P 处，两个表面反射回来的两列光波的路程差 Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，
1 2
薄膜上出现亮条纹。
②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜
上出现暗条纹。
(3)应用：干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平
面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生
弯曲。
4．发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。
5．衍射条纹的特点
(1)单缝衍射和圆孔衍射图样的比较
单缝衍射 圆孔衍射
①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明
中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条 暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹
单色光 纹，且越靠近两侧，亮条纹的亮度越弱，宽 的亮度越弱，宽度越小
度越小 ②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而
减小
中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐
中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距
白光 变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹，其中最靠
的彩色的同心圆环
近中央的色光是紫光、离中央最远的是红光
(2)泊松亮斑(圆盘衍射)
当光照射到不透明的半径很小的圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间
的圆环)。
6．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光
通过偏振片后，就得到了偏振光。
二、 电磁振荡 和电磁波
1.电磁振荡物理量的变化
(1)振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像(如图所示)
(2)各物理量变化情况一览表
时刻(时间) 工作过程 q E i B 能量
0～ 放电过程 q →0 E →0 0→i 0→B E →E
m m m m 电 磁
～ 充电过程 0→q 0→E i →0 B →0 E →E
m m m m 磁 电～ 放电过程 q →0 E →0 0→i 0→B E →E
m m m m 电 磁
～T 充电过程 0→q 0→E i →0 B →0 E →E
m m m m 磁 电
2.LC振荡电路的周期和频率
(1)明确T＝2π，即T取决于L、C，与极板所带电量、两板间电压等无关。
(2)明确电感线圈的自感系数L及电容器的电容C由哪些因素决定。L一般由线圈的大小、形状、匝数及有
无铁芯决定，平行板电容器的电容C由公式C＝可知，与电介质的介电常数ε、极板正对面积S及板间距
r
离d有关。
3.电磁波谱
(1)电磁波谱的排列
按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
(2)不同电磁波的特点及应用
特点 用途
无线电波 波动性强 通讯、广播、导航
红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导
可见光 感光性强 照明、照相等
紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等
X射线 穿透力强 检查、探测、透视、治疗
γ射线 穿透力最强 探测、治疗
15．（2024·广西·高考真题）（多选）如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通
过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。
设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，a≪l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ。下列说法正
确的是（ ）
l
A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为 λ
2al
B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为 λ
a
C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为nλ
D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，则该液体的折
l
射率为 λ
2aΔx
【技巧点拨】
（1）类比成双缝干涉，找出光源的像，作为相干光源；
（2）根据双缝干涉条纹间距公式求解有关问题。
16．（2024·山东·高考真题）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、
c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠
与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（ ）
A．滚珠b、c均合格
B．滚珠b、c均不合格
C．滚珠b合格，滚珠c不合格
D．滚珠b不合格，滚珠c合格
【技巧点拨】
（1）明确发生干涉的是那两束光，知道两束相关光的光程差大小与两玻璃距离的关系；
（2）合格与不合格判断的标准，合格必定是同一条干涉条纹位置处。
考向一 双缝干涉
17．（2024·浙江金华·三模）双缝干涉实验原理如图所示，光源S到双缝S 、S 的距离相等，S 、S 连线
1 2 1 2
平行于光屏，O点为S 、S 连线的中垂线与光屏的交点。光源S发出单色光经S 、S 传播到光屏上P点的
1 2 1 2时间差为Δt，其中S P垂直于光屏，P为某亮条纹中心，OP之间还有m条亮条纹。若紧贴S 放置一厚度
1 1
均匀的玻璃片、光由S 垂直穿过玻璃片传播到P点与光由S 直接传播到P点时间相等。已知光在真空中的
1 2
传播速度为c、玻璃对该单色光的折射率为n，不考虑光在玻璃片内的反射。则单色光在真空中的波长及玻
璃片的厚度分别为（ ）
cΔt cΔt cΔt cΔt cΔt cΔt cΔt cΔt
A． ， B． ， C． ， D． ，
m−1 n−1 m+1 n−1 m+1 n+1 m−1 n+1
18．（2024·安徽淮南·二模）有两种透明物质甲、乙，知道其中一种为玻璃，另一种为水晶。某同学利用
图示装置根据光的干涉原理对甲、乙两种物质进行鉴别，该同学上网查得水晶的折射率略大于玻璃的折射
率，他先后把透明物质甲和乙放置在双缝和屏幕之间（充满之间的区域），通过单缝s 的某种单色光经过
0
双缝s 、s 后在屏幕上形成明暗相间的条纹，测得两相邻亮条纹的间距分别为x 和x ，且x
