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专题十七 光学、电磁波与相对论初步
课标解读
考情分析 备考指导
考点 内容
．通过实验 理解光的折射定律 会测
１ ， 。
光的折射与全 量材料的折射率
。
反射 ．知道光的全反射现象及其产生的条
２ 光学部分体现了几何光学和物理光学 复习时应在理解概念和规律上多下
件 初步了解光纤的工作原理
。 。 的基本规律和重要的研究方法 研究了 功夫 重点是
， 。 ：
１
．观察光的干涉
、
衍射和偏振现象
，
了 光的传播规律
、
光的本质及其在科技
、 １
．对光的折射
、
不同色光的折射率
、
全
解这些现象产生的条件 知道光是横 生活中的重要应用 在几何光学中 正 反射的考查
光的波动性 。 。 ， ；
波
，
会用双缝干涉实验测量光的波长
。
确作图是基础
，
应结合物理规律和几何
２
．对光的干涉
、
衍射
、
偏振现象的
．通过实验 了解激光的特性 关系分析解决问题 在物理光学中 应 考查
２ ， 。 。 ， ；
．了解电磁波 知道电磁场的物质性 正确理解产生现象的原因和条件 并能 ．测定玻璃的折射率 双缝干涉测光
１ ， 。 ， ３ 、
了解电磁波的应用 熟练运用其解决实际问题 的波长
。 。 ；
．知道光是一种电磁波 知道光的能 电磁波与相对论初步的知识点比较多 ．麦克斯韦电磁场理论 电磁波 狭义
２ 。 ， ４ 、 、
量是不连续的 认识电磁波谱 重点内容是 电磁波的概念和规律的理 相对论的两个基本假设
。 。 ： 。
．初步了解麦克斯韦电磁场理论的基 解 以电磁波内容为背景的波的传播和 解题时要养成画光路图的习惯 培养
电磁波、相对论 ３ ， ，
本思想 初步了解场的统一性与多样 能量的辐射 相对论时空观 狭义相对 应用数学知识处理物理问题的能力
初步 ， ； ， ，
性 体会物理学对统一性的追求 论的两个基本假设 尺缩效应和钟慢 如三角函数 正弦定理 余弦定理 勾
， 。 ， 、 、 、
．了解电磁振荡 知道电磁波的发射 效应 股定理 相似三角形等数学知识
４ 。 、 。 、 。
传播和接收
。
．知道牛顿力学的局限性 初步了解
５ 。
相对论时空观
。
命题立意 解题指导
拓展延伸
本题通过判断一束平行光折射进入三棱 光线从ＡＢ界面折射进入三棱镜 折射角为
， 光的折射和全反射现象是高考命题的重
镜后在三棱镜中的折射情况 考查了光的 ° 直接折射到ＢＣ界面上时 可求出在ＢＣ
， ３０ ， ， 点和难点 对于光学的考查一般渗透在几
折射定律 全反射的知识 意在考查学生 界面上入射角为 ° 大于临界角 故会发生 ，
、 ， ６０ ， ， 何光学中 考查的题目类型主要有 光的
的理解能力和应用数学知识处理物理问 全反射 再射到ＡＣ界面上时 光线正好垂直 ， ：
， ， 全反射现象和折射率的分析与计算 折射
题的能力 于ＡＣ界面 从ＡＣ界面上直接出射 直接折 ；
。 ， ； 现象的光路作图和相关计算
射到ＡＣ界面上的光线 入射角也是 ° 也 。
， ６０ ，
会发生全反射 根据几何关系知 正好垂直于
， ，
ＢＣ界面出射 答案解析见
。 Ｐ３６５
专题十七 光学、电磁波与相对论初步 １１７１１８ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考物理
折射率ｎ是讨论折射和全反射问题的重要物理量 是联系
ｄ． ，
各物理量的桥梁 应熟练掌握跟折射率有关的所有关系式
， 。
二、全反射的应用———光导纤维
考点一 光的折射与全反射
一、光的折射与全反射 构 由内芯和外套组成 内芯的折射率比外套的大 光传播时
， ，
造 在内芯与外套的界面上发生全反射
１．光的折射
光从一种介质斜射入另一种介质 传播方向 发生改变 的 传播
， ①
现象叫作光的折射 路径
光
。
折射定律 折射光线 入射光线和法线在同一平面内 折射光 导 原理 光的全反射
： 、 ；
线 入射光线分居法线两侧 入射角的正弦与折射角的正弦成正比 纤 光也是一种电磁波 也可以像无线电波那样 作为载
、 ； 。 ， ，
在折射现象中 ， 光路是 ② 可逆的 。 维 光 纤 方 体来传递信息 。 载有声音 、 图像以及各种数字信号
通 法 的激光从光纤的一端输入 就可以传到千里以外的
，
信
另一端 实现光纤通信
，
优 光纤通信的主要优点是容量大 此外 光纤通信还
。 ，
点 有衰减小 抗干扰性强等多方面的优点
、
考点二 光的波动性
一、光的干涉
频率相同的两列光波相叠加 某些区域的光加强 某些区域
２．折射率 ， ，
的光减弱 并且光加强和减弱的区域互相间隔的现象称为光的
，
定义 光从真空射入某种介质发生折射时 入射角的正
（１） ： ， 干涉现象
。
弦与折射角的正弦之比 叫作这种介质的折射率
， 。 １．双缝干涉：在用单色光做双缝干涉实验时 若双缝处两列
，
定义式 θ 表示真空中光线与法线的夹
（２） ：③ （ １ 光的振动情况完全相同 ， 则在光屏上距双缝的路程差为光波波
角 ， θ ２ 表示介质中光线与法线的夹角 ）。 长整数倍的地方光加强 ， 将出现 ① 亮 条纹 ； 光屏上距双缝的路
实验证明 ｎ ｃ ｃ表示光在真空中的速度 ｖ表示光在 程差为光波半波长的奇数倍的地方光减弱 将出现 暗 条纹
（３） ： ＝ ｖ （ ， ， ② 。
计算表明相邻两条亮条纹 或暗条纹 间的距离 ｘ
介质中的速度 （ ） Δ ＝③ ，
）。 在两狭缝间的距离ｄ和狭缝与屏间的距离ｌ不变的条件下 单色光
特别需要注意的是 任何介质的折射率均 大于 ，
（４） ：ａ． ④ １； 产生的干涉条纹间距跟光的波长λ成正比 在用白光做双缝干涉
光密介质与光疏介质是相对的 折射率由介质本身性质决 。
ｂ． ；ｃ． 实验时 光屏上除中央亮条纹为白色外 两侧均为彩色的干涉条纹
定 与入射角的大小无关 折射率与介质的密度没有关系 光 ， ， 。
， ；ｄ． ， ２．薄膜干涉：光照射到薄膜上时 薄膜的前 后表面反射的两列
密介质不是指密度大的介质 同一种介质中 频率越大的色光 ， 、
；ｅ． ， 光波相叠加 也可发生干涉现象 若入射光为单色光 可形成明暗
折射率越大 传播速度越小 ， 。 ，
， 。 相间的干涉条纹 若入射光为白光 可形成彩色的干涉条纹
３．全反射 ； ， 。
在薄膜干涉中 同一级亮条纹 或暗条纹 出现在膜的厚度
光从光密介质射到光疏介质的界面上时 全部被反射回原 ， （ ）
， 相同处 故此种干涉又常称为等厚干涉
介质的现象称为全反射现象 ， 。
。
发生全反射的条件 光由 光密 介质射向 光疏 介 二、光的衍射
（１） ： ⑤ ⑥
质 入射角 大于或等于 临界角 光从某介质射向真空时临 １．光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象叫作光的衍
； ⑦ 。 （
射现象
界角为Ｃ １ 。
＝ａｒｃｓｉｎ ｎ ） ２．只有在障碍物的尺寸比光的波长 小 或者跟光的波长
④ ，
分析全反射问题的基本思路 差不多 的条件下 才能发生明显的衍射现象 著名的泊松亮
（２） ⑤ ， 。
判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进 斑就是典型的光的衍射现象
ａ． 。
入光疏介质 ３．单缝衍射图样与双缝干涉图样的区别
。
判断入射角是否大于等于临界角 明确是否发生全反射 条纹宽度有区别 双缝干涉条纹是等宽的 相邻亮 暗 条
ｂ． ， ａ． ： ， （ ）
现象 纹间的距离是相等的 而单缝衍射的条纹 中央亮条纹最宽 两
。 ， ， ，
画出反射 折射或全反射的光路图 必要时还可应用光路 侧对称的亮条纹是等宽的
ｃ． 、 ， 。
的可逆原理画出光路图 然后结合几何知识进行推断和求解相 光强分布不同 双缝干涉条纹如果不考虑距离的远近造
， ｂ． ：
关问题 成传播上的损失 每条亮条纹的光强分布是相同的 而单缝衍射
。 ， ，
为什么大海看起来是蓝色 舀一勺海水看看，海水就像自来水一样，是无色透明的，但大海看
上去却是蓝的，这是因为当太阳光照射到大海上，红光、橙光这些波长较长的光，能绕过一切阻碍，勇往直
前。 而像蓝光、紫光这些波长较短的光，大部分一遇到海水的阻碍就纷纷散射到周围去了，或者干脆被反
射回来了。 我们看到的就是这部分被散射或被反射出来的光。 海水越深，被散射和反射的蓝光就越多，所
以，大海看上去总是碧蓝碧蓝的。
专题十七 光学、电磁波与相对论初步 １１９
条纹的光强分布主要集中在中央亮条纹 中央亮条纹的光强占 ３．电磁波与机械波的比较
，
整个光强的 ％以上
项目 电磁波 机械波
９５ 。
三、光的偏振 研究对象 电磁现象 力学现象
１．偏振现象：横波只沿 某一特定方向 振动 称为波的偏 由周期性变化的电场 磁
⑥ ， 产生 、 由质点 波源 的振动产生
振现象 场产生 （ ）
。
２．自然光：若光源发出的光 包含着在垂直于光传播方向上
， 波的特点 横波 纵波或横波
沿一切方向振动的光 而且沿各个方向振动的光波的强度都相
， 在真空中等于光速 很 在空气中不大 如声波波速
同 这种光叫自然光 波速 （ （
， 。 大 ｃ ８ 在空气中一般为
３．偏振光：在垂直于光传播方向的平面上 只沿一个特定方 ， ＝３×１０ ｍ／ｓ） ３４０ｍ／ｓ）
， 不需要介质 在真空中仍 必须有介质 真空中不能
向振动的光 叫偏振光 介质需要 （ （
， 。 可传播 传播
４．光的偏振充分说明光是 横波 只有横波才有偏振现象 ） ）
⑦ ， 。
除了从光源直接发出的光以外 我们通常见到的大部分光 能量传播 电磁能 机械能
，
都是不同程度的 偏振 光 ４．经典时空观与狭义相对论
⑧ 。
经典时空观 狭义相对论
考点三 电磁波、相对论初步
在不同的惯性参考
１．麦克斯韦电磁场理论 狭义相对
力学规律在 系中 一切物理规律
变化的磁场能够产生电场 变化的电场能够产生磁场 伽利略 性原理 ，
， 。 任何惯性系 都是相同的 两个基
理论内容 根据这个理论 周期性变化的电场和磁场相互联系 交替 相对性
， ， 中 都 是 相 真空中的光速在不 本假设
产生 形成一个不可分割的统一体 即电磁场 原理 光速不变
， ， 同的 同的惯性参考系中
原理
都是相同的
如果两个事件在一个参
在一个参考系中同时的事件在 同时的
考系中是同时的 在另一
， 另一个参考系中可能不同时 相对性
变化的磁场产生的电场叫感应电场 变化的电场产生 个参考系中也是同时的
（１） ；
分析解决
的磁场叫感应磁场
（２） 感应电场与感应磁场的场线都是闭合的曲线 ， 而且相 长度不因观察者是否 ｌ ＝ ｌ ０ １－ ( ｖ ｃ ) ２ 长度的
与被观测物体相对运
互正交 、 套连 沿相对运动方向上长度缩短 相对性
动而改变
感应电场的方向可由楞次定律判定 感应磁场的方向
（３） ， 尺缩效应
“ ”
可由安培定则判定
τ
某两个事件在不同参 ｔ Δ
２．电磁波的特性 考系中时间间隔是相 Δ ＝ ( ｖ ) ２ 时间间隔
特性 无线电波 红外线 可见光 紫外线 射线 射线 １－ ｃ 的相对性
Ｘ γ 同的
钟慢效应
化学作用 “ ”
波动性强 视觉 、穿透作 ｕ′ ｖ
主要作用 、 热作用 荧光效应 贯穿作用 ｕ ＋
易发生衍射 作用 、 用 ｕ ｕ′ ｖ ＝ ｕ′ｖ 速度变换
杀菌 ＝ ＋
１＋ｃ２
振荡电路 原子的 ｍ
ｍ ０
产生机理 中自由电 原子外层电子受激发 内层电 原子核 物体的质量是不变的 ＝ ( ｖ ) ２ 质量
子的周期 子受 受激发 １－ ｃ
性运动 激发
ｍ ｃ２
真空中 都是ｃ ８ Ｅ ｋ＝ １ ｍｖ２
Ｅ
ｋ＝ (
０
ｖ ) ２ －
ｍ
０
ｃ２
动能
的速度 ＝３×１０ ｍ／ｓ ２ １－ ｃ
频率 小 大 Ｅ ｍｃ２ 质能方程
→ — ＝
同一均
匀介质 大 小
→ θ
中速度 考点一 发生改变 可逆的 ｎ ｓｉｎ １ 大于 光密
：① ② ③ ＝ θ ④ ⑤
伦琴射 ｓｉｎ ２
光疏 大于或等于
线管中 ⑥ ⑦
一切物 由七种 一切高温 放射性元 ｌ
备注 振荡电路 体都能 色光 物体都能 高速电 素衰变时 考点二 ：① 亮 ② 暗 ③ ｄ λ ④ 小 ⑤ 相差不多 ⑥ 某一特定方
中产生 子流射 向 横波 偏振
辐射 组成 辐射 产生 ⑦ ⑧
至阳极
产生
托马斯·杨 托马斯·杨（ ， ）英国医生、物理学家，光的波动说的奠基人之一。
ＴｈｏｍａｓＹｏｕｎｇ １７７３～１８２９
他不仅在物理学领域领袖群英、名享世界，而且涉猎甚广，光波学、声波学、流体动力学、造船工程、潮汐理论、毛细作
用、用摆测量引力、虹的理论、力学、数学、光学、声学、语言学、动物学、埃及学……他对艺术还颇有兴趣，热爱美术，几
乎会演奏当时的所有乐器，并且会制造天文器材，还研究了保险经济问题。 而且托马斯·杨擅长骑马，并且会耍杂技
走钢丝。
１２０ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考物理
拓展一 棱镜和光的色散
１．棱镜
２．单缝屏的作用
定义 各平面相交的透明体叫作棱镜 通常把横截面为
（１） ： 。 获得一个线光源 使光源有唯一的频率和振动情况 如果用激
三角形的棱镜叫作三棱镜 ， 。
。 光直接照射双缝 可省去单缝屏 托马斯 杨当时没有激光
作用 改变光的传播方向 分光 ， （ · ）。
（２） ：① ；② 。 ３．双缝屏的作用
２．通过棱镜的光线
平行光照射到单缝Ｓ上 又照到双缝Ｓ Ｓ 上 这样一束光
棱镜对光线的偏折规律如图所示 ， １、 ２ ，
（１） 被分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光
通过棱镜的光线要向棱镜底边方向 。
① ４．屏上某处出现亮、暗条纹的条件
偏折
； 亮条纹的条件 屏上某点Ｐ到两条缝Ｓ 和Ｓ 的路程差
棱镜改变光的传播方向 但不改变光 （１） ： １ ２
② ， 正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍 即
束的性质 。 ：
。 λ
．平行光束通过棱镜后仍为平行光束 ＰＳ ＰＳ ｋλ ｋ ｋ
ａ ； ｜ １－ ２｜＝ ＝２ · （ ＝０，１，２，３，…）
．发散光束通过棱镜后仍为发散光束 ２
ｂ ； ｋ 时 ＰＳ ＰＳ 此时Ｐ点位于光屏上的Ｏ处 为亮条纹
．会聚光束通过棱镜后仍为会聚光束 ＝０ ， １＝ ２， ， ，
ｃ 。 此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹 ｋ为亮条纹的级次
出射光线和入射光线之间的夹角称为偏向角 如图中θ ， 。
③ （ ）。 暗条纹的条件 屏上某点Ｐ到两条缝Ｓ 和Ｓ 的路程差
棱镜成像 如图 （２） ： １ ２
（２） （ ） 正好是半波长的奇数倍 即
。 ：
λ
ＰＳ ＰＳ ｋ ｋ
｜ １－ ２｜＝（２ －１）· （ ＝１，２，３，…）
２
ｋ为暗条纹的级次 从第 级暗条纹开始向两侧展开
， １ 。
５．干涉图样
单色光的干涉图样 干涉条纹是等间距的明暗相间的
隔着棱镜看物体的像是正立的虚像 像的位置向棱镜顶角 （１） ：
， 条纹
方向偏移 。
。 白光的干涉图样 中央条纹是白色的 两侧干涉条纹是
３．全反射棱镜 （２） ： ，
彩色条纹
定义 横截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜 。
（１） ： 。
全反射棱镜对光路的控制如图所示 二、薄膜干涉
（２） ：
１．成因：薄膜前表面和后表面分别反射出来的两列光波的
叠加 这两列波是同一光源发出的 经薄膜前后表面反射的 所
。 、 ，
以是相干波 由于同一水平线上的薄膜厚度近似相同 所以干
。 ，
涉后能产生水平的明暗条纹
。
全反射棱镜的优点
（３） ：
全反射棱镜和平面镜在改变光路方面 效果是相同的 相比
， ，
之下 全反射棱镜成像更清晰 光能损失更少
， ， 。
４．光的色散 ２．如果膜的厚度为ｄ 则前后表面的反射光的光程差为 ｄ
， ２ ，
把复色光分解为单色光的现象叫作 当 ｄ是光波半波长的偶数倍时 出现亮条纹
（１） ２ ， ；
光的色散 当 ｄ是光波半波长的奇数倍时 出现暗条纹
。 （２） ２ ， 。
白光通过棱镜后 被分解为红 橙 ３．如果膜的厚度均匀变化 若用单色光照射 相邻的条纹间
， 、 、 ， ，
黄 绿 青 蓝 紫七种颜色 如图 的距离是相等的 若用白光照射 则在薄膜某一厚度的地方某一
、 、 、 、 （ ）。 ， ，
波长的光反射后增强 而另一些波长的光反射后减弱 这样薄膜
， ，
拓展二 双缝干涉和薄膜干涉 上就出现彩色条纹
。
一、双缝干涉 ４．光的干涉在技术上的应用
１．双缝干涉的装置示意图 干涉法检查平面
（１）
实验装置如图所示 有光源 单缝 双缝和光屏 检查精密零件的表面质量好坏 如图所示将被检查平面和
， 、 、 。 ：
为何夜间行车时，车内不能亮灯 在晚上乘车或在路边行走时，我们会发现夜晚行驶的汽车，
车内的灯都是关闭的。 因为当车内开灯时，汽车的挡风玻璃相当于一个平面镜，车内人、物在玻璃的反射
下会在车前方形成虚像，由于车内光线比外面强，所以像可能比车前行人还要明显，结果使司机看不清或
发生混淆，造成判断失误酿成交通事故。 因此，夜间行车，要关掉车内的灯。
专题十七 光学、电磁波与相对论初步 １２１
放在上面的透明标准样板的一端垫一薄 麦克斯韦的推广 没有导体环 变化的磁场在其周围空间同
： ，
片 使样板的标准平面和被检查平面间形 样会产生电场 图乙 导体环的作用仅是用来显示电场的存在
， （ ）。
成一个楔形空气薄层 单色光从上面照
而已
，
射 入射光在空气层的上 下表面反射出 。
， 、 均匀变化的磁场产生恒定的电场
的两列光波发生干涉 根据干涉条纹的形 （１） ；
， 非均匀变化的磁场产生变化的电场
状来确定零件的表面情况 （２） ；
。 振荡磁场产生同频率的振荡电场
镜片增透膜 （３） 。
（２）
在光学元件 透镜 棱镜 的表面涂一层薄膜 当薄膜的厚度 说明 判断变化的磁场所产生的感应电场的方向可以利
（ 、 ） ，
是光在薄膜中波长的 ／ 时 在薄膜的两个面上的反射光的光 用楞次定律
１ ４ ，
程差恰好等于半波长 因而相互抵消 起到减小反射光 增大透 。
， ， 、
射光强度的作用 二、感应电场与静电场的区别
。
变化的磁场产生的电场 称之为感应电场 也叫涡旋场 跟
拓展三 麦克斯韦电磁场理论 ， ， ，
前面学过的静电场一样 处于电场中的电荷受力的作用 且
一、麦克斯韦电磁场理论产生过程的分析 ， ，
Ｆ ｑＥ
变化的磁场在周围空间产生电场 ＝ 。
但它们也有显著的区别 最明显的莫过于以下几点
实验基础 法拉第电磁感应现象 如图甲所示带有小灯泡 ， ：
的导体环 放在
：
通有交流电的线圈附近
。
小灯泡会发光 这是由
１．静电场的电场线是非闭合曲线 而感应电场的电场线是
，
， ， 。
于穿过导体环的变化磁场 在环中产生了电场从而驱使电荷运 闭合曲线
， ；
动 形成电流 ２．静电场中有电势的概念 而感应电场中无电势的
， 。 ，
概念
；
３．在同一静电场中 电荷运动一周 曲线闭合 电场力做功
， （ ），
一定为零 而在感应电场中 电荷沿闭合线路运动一周 电场力
， ， ，
做功不一定为零
；
４．静电场的 源 起于 电荷 而感应电场的 源 起于变化
“ ” “ ”， “ ”
的磁场
。
变化的磁场产生电场 磁场增强时
（ ）
为什么激光武器有很强的杀伤力 激光武器有很强的杀伤力的原因，全仗它有三大绝招。 （ ）烧蚀。
１
因为激光单色性好，能量相当高，一旦射向目标，可导致目标发生热爆炸。 （ ）激波。 当目标遭到照射产生汽化的瞬
２
间，气体就会快速喷射形成激波。 目标在激光及激波的夹击下，顷刻爆裂飞溅。 （ ）辐射。 激光武器攻击目标时，还
３
可以发射紫外线和 射线，它的辐射效应对目标内部的电子、光学器件的损伤破坏，比激光直接辐射的破坏更加
Ｘ
有效。
４．在ＡＯ线段上竖直地插上两枚大头针Ｐ 和Ｐ
１ ２；
５．在玻璃砖的ｂｂ 一侧竖直地插上大头针Ｐ 用眼睛观察
′ ３， ，
调整视线 要使Ｐ 能同时挡住Ｐ 和Ｐ 的像
应用一 测定玻璃的折射率 ， ３ １ ２ ；
６．同样地在玻璃砖的ｂｂ 一侧再竖直地插上大头针Ｐ 使Ｐ
实验原理 ′ ４， ４
能挡住Ｐ 本身和Ｐ Ｐ 的像
用插针法确定光路 找出跟入射光线相对应的折射光线 用 ３ １、 ２ ；
， ；
７．记下Ｐ 和Ｐ 的位置 移去玻璃砖和大头针 过Ｐ 和Ｐ
量角器测出入射角ｉ和折射角ｒ 根据折射定律计算出玻璃的折 ３ ４ ， ， ３ ４
； 作直线Ｏ Ｂ与ｂｂ 交于Ｏ 连接Ｏ Ｏ ＯＯ 就是玻璃砖内的折射
′ ′ ′， 、 ′， ′
ｉ
射率ｎ ｓｉｎ 光线 入射角ｉ ＮＯＡ 折射角ｒ Ｏ ＯＮ
＝ ｒ。 ， ＝∠ ， ＝∠ ′ ′；
ｓｉｎ ｉ
实验步骤 ８．算出不同入射角时ｓｉｎ 的值 比较一下 看它们是否接近
ｒ 。 ，
１．把白纸用图钉钉在木板上 ｓｉｎ
； ｉ
２．在白纸上画一条直线ａａ 作为界 一个常数 求出几次实验中所测ｓｉｎ 的平均值 这就是玻璃砖的
′ ， ｒ ，
ｓｉｎ
面 画一条线段 ＡＯ 作为入射光线 并
， ， 折射率
过Ｏ点画出界面ａａ 的法线ＮＮ 如图 。
′ ′， 数据处理
所示
； １．计算法：用量角器测量入射角θ 和折射角θ 并查出其正
３．把玻璃砖放在白纸上 使它的一 １ ２，
， θ
个边跟ａａ 对齐 并画出玻璃砖的另一个边ｂｂ 弦值 θ 和 θ 算出不同入射角时的ｓｉｎ １ 并取平均值
′ ， ′； ｓｉｎ １ ｓｉｎ ２， θ ， 。
ｓｉｎ ２
１２２ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考物理
２．作 θ － θ 图像：改变不同的入 ３．放好单缝和双缝 单缝和双缝间距离为 使缝相
ｓｉｎ １ ｓｉｎ ２ ， ５～１０ ｃｍ，
射角θ 测出不同的折射角 θ 作 θ 互平行 中心大致位于遮光筒的轴线上 这时在屏上就会看到白
１， ２， ｓｉｎ １－ ， ，
θ 光的双缝干涉图样
θ 的图像 由 ｎ ｓｉｎ １可知 图像应为 ；
ｓｉｎ ２ ， ＝ θ ， ４．在单缝和光源间放上滤光片 观察单色光的双缝干涉图样
直线 如图 其斜率为折 ｓｉｎ 射率 ２ ５．分别改变滤光片和双缝 观 ， 察干涉图样的变化 ；
， ， 。 ， ；
３．“单位圆”法确定 θ 、 θ ，计算折射率ｎ ６．已知双缝间的距离ｄ 测出双缝到屏的距离ｌ 用测量头测出
ｓｉｎ １ ｓｉｎ ２ ， ，
以入射点Ｏ为圆心 以一定的长度 Ｒ ｄ ｘ
， 相邻两条亮 暗 条纹间的距离 ｘ 由λ ·Δ 计算单色光的波长
为半径画圆 交入射光线ＯＡ于Ｅ点 交折 （ ） Δ ， ＝ ｌ 。
， ，
射光线ＯＯ′于Ｅ′点 过Ｅ作ＮＮ′的垂线 交 ａ
， ， 为了减小误差 可测出ｎ条亮 暗 条纹间的距离ａ 则 ｘ
ＮＮ′于Ｈ 过Ｅ′作ＮＮ′的垂线 交ＮＮ′于Ｈ′ ， （ ） ， Δ ＝ｎ ；
， ， ， －１
ＥＨ Ｅ′Ｈ′ ７．换用不同颜色的滤光片 观察干涉条纹间距的变化 并求
如图所示 θ θ ＯＥ ， ，
，ｓｉｎ １＝ＯＥ，ｓｉｎ ２＝ ＯＥ′， ＝ 出相应色光的波长
。
θ ＥＨ 注意事项
ＯＥ′ ＝ Ｒ ， 则 ｎ ＝ ｓｉｎ θ １ ＝Ｅ′Ｈ′。 只要用刻度 １．双缝干涉仪是比较精密的仪器 应轻拿轻放 且注意保养
尺量出ＥＨ Ｅ′Ｈ ｓ ′ ｉ 的 ｎ 长 ２ 度就可以求出ｎ ２．安装时 注意调节光源 滤光片 ， 单缝 双缝的 ， 中心均在遮 。
、 。 ， 、 、 、
注意事项 光筒的中心轴线上 并使单缝 双缝平行且间距适当
， 、 。
１．玻璃砖要厚 用手拿玻璃砖时 只能接触玻璃毛面或棱 ３．光源灯丝最好为线状灯丝 并与单缝平行且靠近
， 。
， ， ， 误差分析
严禁用玻璃砖当尺子画界面
２．入射角应在 到
；
之间
１．双缝到屏的距离ｌ的测量存在误差
。
３．大头针要竖直
３０
插
°
在
６
白
０°
纸上
；
且玻璃砖每一侧两枚大头针
２．测条纹间距
Δ
ｘ带来的误差
：
， 干涉条纹没有调整到最清晰的程度
Ｐ 与Ｐ 间 Ｐ 与Ｐ 间的距离应尽量大一些 以减小确定光路 （１） 。
１ ２ 、 ３ ４ ， 误认为 ｘ为亮 暗 条纹的宽度
方向时造成的误差 （２） Δ （ ） 。
； 分划板刻线与干涉条纹不平行 中心刻线没有恰好位于
４．玻璃砖的折射面要画准 （３） ，
； 条纹中心
５．由于要多次改变入射角重复实验 所以入射光线与出射 。
， 测量多条亮条纹间的距离时读数不准确 此间距中的条
光线要一一对应编号 以免混乱 （４） ，
， 。 纹数未数清
。
应用二 用双缝干涉测光的波长 例 在 用双缝干涉测量光的波长 的实验中
“ ”
实验目的 已知双缝到光屏之间的距离为Ｌ 双缝之间的距离为ｄ 单缝
① ， ，
１．了解光波产生稳定的干涉现象的条件 到双缝之间的距离为ｓ 某同学在用测量头测量时 先将测量头目镜
； ， ，
２．观察双缝干涉图样 中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹 记作第 条 的中心 这时
； （ １ ） ，
３．测定单色光的波长 手轮上的示数用ａ表示 然后他转动测量头 使分划板中心刻线对
。 ， ，
实验原理 准第 条亮纹的中心 这时手轮上的示数用ｂ表示 ｂ ａ 由此可计
６ ， （ ＞ ），
实验时可以用灯丝为线状的灯泡作光源 在双缝前加一滤 算出实验中所测得的单色光的波长λ
， ＝ 。
光片 红 绿均可 让双缝对准光源且双缝平行于灯丝 这样通 以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距
（ 、 ）， ， ②
过双缝的光为单色光 然后调节双缝的卡脚 即可在筒内带有 离
。 ， 。
刻度的光屏上得到单色光的干涉条纹 再从观察到的条纹中选 增大单缝和双缝之间的距离ｓ
， Ａ．
若干条清晰的条纹 从屏上的刻度读出它们的间距之和 求出相 增大双缝和光屏之间的距离Ｌ
， ， Ｂ．
邻两条亮 暗 条纹的间距 ｘ 将红色滤光片改为绿色滤光片
（ ） Δ 。 Ｃ．
干涉图样中相邻两条亮 暗 条纹间的距离 ｘ与双缝间的 增大双缝之间的距离ｄ
（ ） Δ Ｄ．
ｄ ｘ 解析 根据题意可以知道相邻的两条亮条纹之间的距
距离ｄ 双缝到屏的距离ｌ 单色光的波长λ之间满足λ ·Δ ①
、 、 ＝ ｌ ， ｂ ａ Ｌ
离为 ｘ － ，根据双缝干涉条纹间距公式 ｘ λ，可得
可以求出λ Δ ＝ Δ ＝ ｄ
。 ５
实验器材 （ｂ ａ）ｄ
λ － ；
双缝干涉实验仪 光源 ＝ Ｌ
、 。 ５
Ｌ
根据双缝干涉条纹间距公式 ｘ λ，分析可得，相邻两
② Δ ＝ ｄ
条亮条纹之间的距离与单缝和双缝之间的距离ｓ无关，故 错
Ａ
误；增大双缝和光屏之间的距离Ｌ，可增大光屏上相邻两条亮条
实验步骤 纹之间的距离，故 正确；将红色滤光片改为绿色滤光片，波长
Ｂ
１．把直径约 长约 的遮光筒水平放在光具座上 λ减小，相邻两条亮条纹之间的距离减小，故 错误；增大双缝
１０ ｃｍ、 １ ｍ ， Ｃ
筒的一端装有双缝 另一端装有毛玻璃屏 之间的距离ｄ，相邻两条亮条纹之间的距离减小，故 错误。
， ； Ｄ
２．取下双缝 打开光源 调节光源的高度 使它发出的光束 （ｂ ａ）ｄ
， ， ， 答案 －
能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮 ① Ｌ ②Ｂ
； ５
激光切割技术 激光切割技术采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发。 激光
源一般用二氧化碳激光束，工作功率为 瓦。 该功率比许多家用电暖气所需要的功率还低，但是，通过透镜
５００～２５００
和反射镜，激光束聚集在很小的区域。 能量的高度集中能够进行迅速局部加热，使不锈钢蒸发。 此外，由于能量非常
集中，所以，仅有少量热传到钢材的其他部分，所造成的变形很小或没有变形。
