文档文本内容
专题15 光学 电磁波
目录
01 析·考情精解..........................................................................................................................................................2
02 构·知能架构...........................................................................................................................................................3
03 破·题型攻坚..........................................................................................................................................................4
题型一 折射定律及折射率的应用..........................................................................................................................4
真题动向
侧重几何边界特性与折射规律的结合
必备知识
知识1 折射定律
知识2 折射率
知识3 应用光的折射定律解题的一般思路
命题预测
考向1 圆形边界中折射定律的应用
考向2 多边形边界中折射定律的应用
考向3 立体空间中折射定律的应用
题型二 光的折射和全反射的综合应用................................................................................................................ 11
真题动向
突出动态临界分析与科技场景的结合
必备知识
知识1 全反射及条件
知识2 全反射临界角
知识3 光的折射和全反射问题的解题要点
命题预测
考向1 全反射定律的生活中的应用
考向2 全反射定律的科技中的应用
题型三 光的波动性 电磁波..................................................................................................................................17
真题动向
强调前沿科技与波动/电磁规律的结合
必备知识
知识1 光的干涉、衍射和偏振
知识2 电磁振荡和电磁波
命题预测
考向1 双缝干涉
考向2 薄膜干涉
考向3 光的衍射与偏振
考向4 电磁波
命题
轨迹
从近三年高考看，此部分以选择题和计算题为主，难度中等。命题趋势清晰：从几何光学
基本定律（折射、反射）→波动光学现象（干涉、衍射）→电磁波谱及其特性→与信息技术、
现代科技（如光纤通信、激光应用）紧密结合。试题正从单纯知识考查，转向以真实科技情境
透视
为载体的综合分析，强调对光与电磁波本质及实际应用的理解。
考点
频次
总结
考点
2025 年
2024 年
2023 年
光的折射和全反射
2025 山东卷T15,8 分
2025 四川卷T9,4 分
2025 广东卷T4,4 分
2025 湖南卷T3,4 分
2025 安徽卷T13,8 分
2024 山东卷T15,4 分
2024 贵州卷T3,4 分
2024 重庆卷T5,4 分
2024 海南卷T4,4 分
2024 甘肃卷T10,4 分
2023 江苏卷T5,4 分
2023 湖北卷T6,4 分
2023 山东卷T16,4 分
2023 重庆卷T5,4 分
2023 福建卷T3,4 分
光的波动性
电磁波
2025 山东卷T3,3 分
2025 天津卷T5,4 分
2025 重庆卷T4,4 分
2024 辽宁卷T4,4 分
2024 山东卷T4,4 分
2024 广西卷T9,4 分
2024 江苏卷T2,4 分
2024 湖南卷T9,4 分
2023 江苏卷T6,4 分
2023 山东卷T5,4 分
2023 北京卷T2,4 分
2023 河北卷T2,4 分
2026
命题
预测
预计在2026 年高考中，此部分将突出以折射定律、干涉衍射为核心模型，以现代光学仪器
（如光纤、增透膜）与生活场景为载体，设计光路分析与现象解释问题。命题重点倾向于动态
变化过程（如视深、色散）的分析，并强化与信息技术、科学前沿的结合进行综合考查，预计
仍以选择题为主要呈现形式。
薄膜
干涉
双缝
干涉
传播不需
要介质
横
波
光的衍射
和偏振
全反
射
折射
率
折射定
律
变化的磁场
产生电场
变化的电场
产生磁场
光的
干涉
光的折射和
全反射
电磁波
特点
麦克斯韦电
磁理论
电
磁
光
学
光学
电磁波
题型一 折射定律及折射率的应用
1．（2025·河南·高考真题，2T，4 分）折射率为❑√2的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶
点入射，光线与竖直方向的夹角为45°，如图所示。该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角为（不考
虑光线在圆柱内的反射）（ ）
A．0°
B．15°
C．30°
D．45°
【答案】B
【详解】
设光线射入圆柱体时的折射角为θ，根据光的折射定律可知n= sin 45
∘
sinθ 解得θ =30
∘如图，根据几何关系可知
光线射出圆柱体时的入射角i=θ =30
∘则法线与竖直方向的夹角α =θ+i=60
∘根据光的折射定律可知
n= sin r
sini 解得光线射出圆柱体时的折射角r = 45
∘光线从圆柱体内射出时，与竖直方向的夹角为
β =α −r =15
∘故选B。
命题解读
新情境：以“玻璃圆柱水平放置，平行于横截面的光线从顶点入射”为几何光学场景，结
合圆柱的圆形边界特性，构建光的折射与几何关系结合的模型。
新考法：通过“光线与竖直方向夹角为45°入射，求射出时与竖直方向的夹角”，考查折
射定律的双向应用（入射和出射两次折射）及几何关系推导，突破单一折射过程的分析。
新角度：从“圆柱内光线的几何路径”切入，利用圆柱半径与光线传播方向的关系，推导
折射角与入射角的关联，角度聚焦“圆形边界对折射光线的约束作用”。
2．（2025·广东·高考真题，4T，4 分）如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶
角为α的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为β，该折射率为（ ）
A．sin(α + β)
sin α
B．sin(α + β)
sin β
C．sin α
sin β
D．sin β
sin α
【答案】A
【详解】光路图如图所示
则有折射定律可得n= sin (α + β)
sin α
故选A。
命题解读
新情境：以单色光从空气垂直射入到三棱镜折射场景，结合棱镜的平面边界特性，构建光
的折射与偏转角关联的模型。
新考法：通过“垂直入射的光线经棱镜折射后偏转角为β，求折射率”，考查折射定律在
平面边界的应用及偏转角的几何推导，突破单一界面折射的考法。
新角度：从“偏转角与折射角的几何关系”切入，推导棱镜的折射率，角度聚焦“平面边
界折射中偏转角的物理意义”。
知识1 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。
知识2 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v<c，所以任何介质的折射率都大于1。
2．折射率的理解
(1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。
(2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质。
(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。
知识3 应用光的折射定律解题的一般思路
1.根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。
2.充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射
率等。
3.注意在折射现象中，光路是可逆的。
考向1 圆形边界中折射定律的应用
1．（2025·浙江·一模）如图所示，由某种新型材料制成的截面为半圆形的透明材料板。若用激光（光束
a）从底面中心O 点垂直底面射入材料板，将从Q 点射出；若将该激光以与AP 成37°角从P 点射入材料板
（光束b），恰好也从Q 点射出。已知OP= 1
3 OA，光在真空中传播的速度为c，则以下说法正确的是（
）
A．该材料对光束a的折射率为1
B．该材料对光束b的折射率为5 ❑√10
4
C．光束a在材料板中的传播速度为4 ❑√10
15
c
D．光束b从Q点射出后的光线与光束b平行
【答案】D
【详解】AB．材料对光的折射率由材料和光的频率决定，材料和入射光相同，折射率相同，材料板对激光
的折射率
n= sini
sin r = sin(90
°−37°)
r
3
❑√
r
2+(
r
3)
2
=
4
5
1
❑√10
= 4 ❑√10
5
，AB 错误；
C．光束在材料板中的传播速度为v = c
n =
❑√10c
8
，C 错误；
D．出射点Q 所在的切线与AB 平行，由几何关系和折射定律可得，出射光线与光束b 平行，D 正确。
故选D。
2．（2025·辽宁鞍山·一模）如图所示，圆形透明介质半径为R、折射率为n。O 为圆形介质的圆心，P 为边
界上的一点，S、Q 为同一条直径上的两个点，PS 长度为L。一束光线沿PQ 方向从真空照射到边界的P 点
上，折射后折射光线经过S 点，∠PQS等于∠OPS，则OS 长度为（ ）
A．L
n
B．R
n
C．L
n
2
D．R
n
2
【答案】B
【详解】根据折射定律可得n= sini
sin r = sin ∠QPO
sin ∠OPS 由题意可知三角形OQP和三角形OPS相似，所以
n= sin ∠QPO
sin ∠OPS = sin ∠PSO
sin ∠OPS 根据正弦定理可得
OS
sin ∠OPS =
OP
sin ∠PSO 其中OP= R联立，解得OS = R
n 故
选B。
考向2 多边形边界中折射定律的应用
3．（2025·江苏南京·模拟预测）三棱镜底面镀有反射膜，其截面图如图所示，∠A =15°。一束单色光由
AC 边上的K 点射入棱镜，入射角为60°，光线折射后射向AB 边，反射后垂直于AC 射出。下列说法正确的
是（ ）
A．三棱镜对该光的折射率为❑√2
B．三棱镜对该光的折射率为❑√3
C．增大入射角，单色光可能在AC 边发生全反射
D．单色光垂直入射AC 后，可从AC 边原路返回
【答案】B
【详解】AB．作出相关的光路图，根据已知条件和几何知识可得
∠DKM=60°，∠AEF=75°，∠MEF=∠MEK=15°又因为MK 与EF 平行，故有∠NKE=30°因此三棱镜对该光的
折射率为n=sin∠DKM
sin∠NKE = sin 60
∘
sin30
∘= ❑√3，故B 正确，A 错误；
C．根据光的折射可知，光在AC 边的入射角小于∠NKE，所以单色光不会在AC 边发生全反射，故C 错误；
D．单色光垂直入射AC 后，传播路径不变，从AC 射出，故D 错误；故选B。
4．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图所示为一横截面为等腰梯形的玻璃砖，侧面倾角为α，一束平行
光照射到玻璃砖上表面，折射光线与反射光线恰好垂直，该平行光与上表面的夹角θ =37°，已知
sin37° =0.6，则（ ）
A．玻璃砖对该光的折射率为5
3
B．若改变入射光线方向，使cosθ = 2
3，A 点入射的光恰好能照到玻璃砖底角B点，倾角α =60°
C．减小θ角大小，光从AD 面折射后直接照到BC 面后可能发生全反射
D．保持θ角不变，将玻璃砖底面按照图中虚线C B
′进行裁切，光不可能在虚线面发生全反射
【答案】B
【详解】A．由于折射光线与反射光线恰好垂直，根据几何关系可知，入射角与折射角分别为
β =90°−θ =53°，r =90°−α =37°根据折射率的定义式有n= sin β
sin r == cosθ
cosα = 4
3 故A 错误；
B．根据n= sin (90°−θ)
sin r (90°−α ) = 4
3 若cosθ = 2
3代入联立解得α =60°故B 正确；
C．由于梯形上下表面平行，根据几何关系可知，上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆原
理可知，光一定能够从下表面射出，即光不可能在BC 面发生全反射，故C 错误；
D．将玻璃砖底面按照图中虚线C B
′进行裁切，根据几何关系可知，在虚线界面上的入射角大于梯形下表
面的入射角，虚线陡峭程度越大，虚线界面的入射角越大，当该入射角大于临界角时，能够发生全反射，
即保持θ角不变，将玻璃砖底面按照图中虚线C B
′进行裁切，光有可能在虚线面发生全反射，故D 错误。
故选B。
考向3 立体空间中折射定律的应用
5．（2025·广东惠州·模拟预测）如图所示，一块镶嵌在展示柜里装饰用的长方体玻璃砖，其ABCD 面露于
柜外，玻璃砖厚度A A
′ =8cm，左下侧A
′ B
′棱上安装一条双色细灯带，能发出a、b 两种颜色的光，在
ABCD 面上能观察到a、b 复色光区域和b 单色光区域，复色光区域沿着AD 方向宽度为6cm，设真空中光
速为c。则下列说法正确的是（ ）
A．a 光的折射率为4
3
B．a 光在此玻璃中传播速度为4 c
5
C．b 光折射率小于a 光折射率
D．a、b 光折射率差值越大，单色光区域宽度越窄
【答案】C
【详解】A．在两个光区分界面，a 光发生全反射，根据几何关系可知sinC =
6
❑√6
2+8
2 = 3
5根据全反射临界
角公式有sinC = 1
n解得n= 5
3故A 错误；
B．根据折射率与光速的关系可知，a 光在此玻璃中传播速度为v = c
n = 3c
5 故B 错误；
C．a 光的临界角较小，根据sinC = 1
n可知，b 光折射率小于a 光折射率，故C 正确；
D．a、b 光折射率差值越大，则单色光区域宽度越宽，故D 错误；故选C。
6．（2024·山东聊城·三模）哈尔滨是中国著名的冰雪旅游城市，每年冬季都会举办盛大的冰雪节。冰雕展
则成为了人们探访冬季梦幻之旅的最佳选择，冰雕展上有一块底边长为2L，宽为L，高为L 的长方体冰块，
冰块内上下底面中心连线为OO
′，在O
′处安装了一盏可视为点光源的黄灯，已知冰对黄光的折射率为❑√2，
光在真空中传播的速度为c。下列说法正确的是（ ）
A．由灯直接发出的光照射到冰块上表面时都能从上表面射出
B．由灯直接发出的光照射到冰块四个侧面时都能从侧面射出
C．未经反射直接从玻璃砖中射出的黄光在玻璃砖中传播的最长时间为2 L
c
D．未经反射直接从玻璃砖中射出的黄光在玻璃砖中传播的最长时间为
❑√2 L
c
【答案】C
【详解】AB．由折射率公式知n=
1
sinC 代入得sinC = 1
n =
❑√2
2 故临界角等于45°，由题意知，底边边长为
2L，高为L，如图所示
∠A O
′O = 45°，则点光源刚好在上表面A 点发生全反射，由几何关系知，OB =
❑√5
2 L，O
′ B = 3
2 L，则
sin α = OB
O
′ B 代入得sin α =
❑√5
3 则可知sin α >sin 45°，故可知其照射范围如图所示
由灯直接发出的光照射到冰块上表面时部分不能从上表面射出，同理得，当光照射到冰块四个侧面时部分
不能从侧面射出，A、B 错误；
CD．最长光路长度为x，传播速度为v，则x =
L
sinC 传播速度为v = c
n则传播最长时间为tmax =
nL
c sinC = n
2 L
c
故未经反射直接从玻璃砖中射出的黄光在玻璃砖中传播的最长时间为2 L
c ，C 正确，D 错误；故选C。
题型二 光的折射和全反射的综合应用
1．（2025·湖南·高考真题，3T，4 分）如图，ABC 为半圆柱体透明介质的横截面，AC 为直径，B 为ABC
的中点。真空中一束单色光从AC 边射入介质，入射点为A 点，折射光直接由B 点出射。不考虑光的多次
反射，下列说法正确的是（ ）
A．入射角θ 小于45°
B．该介质折射率大于❑√2
C．增大入射角，该单色光在BC 上可能发生全反射
D．减小入射角，该单色光在AB 上可能发生全反射
【答案】D
【详解】AB．根据题意，画出光路图，如图所示
由几何关系可知，折射角为45°，则由折射定律有n= sinθ
sin 45° = ❑√2sinθ>1则有sinθ>
❑√2
2 ，n<❑√2解得
θ>45°故AB 错误；
C．根据题意，由sinC = 1
n可知sinC >
❑√2
2 即C >45°增大入射角，光路图如图所示
由几何关系可知，光在BC 上的入射角小于45°，则该单色光在BC 上不可能发生全反射，故C 错误；
D．减小入射角，光路图如图所示
由几何关系可知，光在AB 上的入射角大于45°，可能大于临界角，则该单色光在AB 上可能发生全反射，
故D 正确。故选D。
命题解读
新情境：以“半圆柱体透明介质横截面ABC，AC 为直径，B 为中点，光线从AC 边A 点入
射，折射光由B 点出射”为半圆形边界场景，结合全反射临界角分析，构建折射与全反射
的综合模型。
新考法：通过“分析入射角与折射角的关系，判断增大/减小入射角时是否发生全反
射”，考查折射定律与全反射条件的结合应用，突破单一折射或全反射的考法。
新角度：从“半圆形边界的法线方向”切入，推导临界角与入射角的关联，角度聚焦“圆
形边界对全反射条件的影响”。
2．（2025·浙江·高考真题，10T，3 分）测量透明溶液折射率的装置如图1 所示。在转盘上共轴放置一圆柱
形容器，容器被透明隔板平分为两部分，一半充满待测溶液，另一半是空气。一束激光从左侧沿直径方向
入射，右侧放置足够大的观测屏。在某次实验中，容器从图2（俯视图）所示位置开始逆时针匀速旋转，
此时观测屏上无亮点；随着继续转动，亮点突然出现，并开始计时，经Δt后亮点消失。已知转盘转动角速
度为ω，空气折射率为1，隔板折射率为n，则待测溶液折射率nx为（ ）（光从折射率n1的介质射入折射
率n2的介质，入射角与折射角分别为θ1与θ2，有
sinθ1
sinθ2
= n2
n1
）
A．
1
sin(
ωΔt
2 )
B．
1
sin(
π−ωΔt
2
)
C．
n
sin(
ωΔt
2 )
D．
n
sin(
π−ωΔt
2
)
【答案】A
【详解】由题意可知当屏上无光点时，光线从隔板射到空气上时发生了全发射，出现亮点时，光线从溶液
射到隔板再射到空气时发生了折射，可知从出现亮点到亮点消失，容器旋转θ满足2θ =ω Δt光线能透过液
体和隔板从空气中射出时，即出现亮点时，可知光线的在空气中的入射角为θ 时，光线在隔板和空气界面
发生全反射,在隔板和液体界面，有sinθ
sinC = n
nx
在隔板和空气界面n=
1
sinC 解得nx =
1
sin( ω Δt
2
)故选A。
命题解读
新情境：以“转盘上共轴放置圆柱形容器，一半充待测溶液、一半为空气，容器旋转时观
测屏亮点出现与消失”为动态实验场景，结合转盘旋转的周期性，构建全反射临界角与折
射率的关联模型。
新考法：通过“亮点出现到消失的时间与转盘角速度，求待测溶液折射率”，考查全反射
临界角的动态分析及折射率的间接计算，突破静态全反射的考法。
新角度：从“转盘旋转角度与临界角的几何关系”切入，推导折射率的表达式，角度聚焦
“动态场景中全反射临界角的应用”。
知识1 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。
知识2 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。
知识3 光的折射和全反射问题的解题要点
两个技巧
四点注意
(1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射
的两个条件：
①光必须从光密介质射入光疏介质；
②入射角大于或等于临界角。
(2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断
出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且
在作光路图时尽量与实际相符。
(1)明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质。同一种介
质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可
能是光疏介质。
(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角
多大，都不会发生全反射现象。
(3)光的反射、折射和全反射现象，光路均是可逆的。
(4)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。
考向1 全反射定律的生活中的应用
1．（2025·云南楚雄·模拟预测）“水下世界国际摄影大赛”的作品一般是由摄影师在水下对景物进行拍摄
而成的，获得了令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，光的传播
路径如图所示，进入镜头的光线与竖直方向的最大夹角θ = 48.6°，已知sin 48.6° =0.75，空气中的光速
c =3.0×10
8 m/s，下列说法正确的是（ ）
A．光线射入水中后频率增大
B．摄影师看到的水上景物的位置比实际位置偏低
C．水的折射率为4
3
D．光线射入水中后速度变为1.8×10
8 m/s
【答案】C
【详解】A．光线由水上射入水中时，光的频率不变，选项A 错误；
B．如图所示，光源成像的位置S
′比S 的位置偏高，选项B 错误；
C．当光线在水面的入射角为90°时，水中光线与竖直方向的夹角达到最大值，即临界角C，且
n=
1
sinC = 4
3 ，选项C 正确；
D．由光速与折射率的关系有v = c
n =2.25×10
8 m/s，选项D 错误。
故选C。
2．（2025·浙江·一模）一半径为R的球形薄壁玻璃鱼缸内充满水，水中有一条可视为质点的小鱼。玻璃和
水的折射率都是n= 4
3 。观察者在不同位置和不同角度对缸内的鱼进行观察。当鱼位于“某些位置”时，观
察者在合适的位置能观察到缸里的鱼“消失”，求满足上述条件的“某些位置”所占鱼缸的体积（ ）
A．37
48 π R
3
B．9
16 π R
3
C．21
16 π R
3
D．4
3 π R
3
【答案】A
【详解】如图所示
设与鱼缸球心O 距离为a 处有一小鱼M。从M 点发出任一光线MB 与OM的延长线M O
′的夹角为γ，从M
点发出的另一光线MA 与M O
′垂直，光线MA、MB 在玻璃球壳上的入射点分别为A、B，入射角分别为α、
β。在三角形OBM 中，由正弦定理有
a
sin β =
R
sin γ 在直角三角形OAM 中有sin α = a
R 又sin γ ≤1联立，解得
β ≤α为了保证从M 点发出的光线有发生全反射的可能，至少要求sin α ≥sinC式中C 是水的全反射临界角
sinC = 1
n联立，解得a≥R
n = 3
4 R则根据对称关系可知，满足“某些位置”鱼的位置如图所示
所以，所占鱼缸的体积为V = 4
3 π R
3−4
3 π a
3= 37
48 π R
3故选A。
考向2 全反射定律的科技中的应用
3．（2025·河北秦皇岛·模拟预测）现在许多家庭及单位接入的网络信号都是用光纤传输的，光纤主要材料
为高纯度石英玻璃。如图为一长度为L=30m 的直光纤AB 的示意图，该光纤对某光的折射率n= ❑√2，光在
真空中的传播速度c=3×108m/s，有折射光时不考虑反射光，则该光从A 端传播到B 端的最长时间与最短时
间的差值约为（ ）
A．4×10-8s
B．4×10-7s
C．6×10-8s
D．6×10-7s
【答案】C
【详解】光信号由A 点进入光导纤维后，斜向上方向射到光纤上表面，此时入射角α 恰好等于临界角，光
在此介质中的传播速度为v，而沿水平方向的分速度为vsinα，则sin α =sinC = 1
n，n= c
v ，t =
L
v sin α
解得t =2×10
−7s光从A 端传播到B 端的最长时间为2×10
−7s，最短时间为t
' = L
v = ❑√2×10
−7s所以
Δt =t −t
′ =6×10
−8s故选C。
4．（2025·湖北武汉·一模）某增强现实型头盔可将计算机生成的实时虚拟影像与现实场景影像进行无缝融
合，其光学系统设计如图所示。虚拟影像光线由微型显示器发出，先由S1面入射到棱镜2，接着由S2面反
射后经过S3面、S4面进入棱镜1，在S5面发生全反射后又经过S6面（S6面镀有半反半透膜）的反射，再次
通过S5面进入人眼。现实场景光则依次通过S7、S6、S5面进入人眼。关于该光学系统，下列说法正确的是
（ ）
A．为使现实场景光进出光学系统前后不发生偏折，棱镜3 材料的折射率应大于棱镜1 材料的折射率
B．经棱镜的多次折射与反射后，由微型显示器发出的光的能量会减弱，其本质是光子的频率降低
C．在S5面的外表面镀一层增透膜可使人眼看到的景象更加明亮，是利用了光的衍射原理
D．若选用折射率n=1.48的材料制作棱镜1，光线在S5面的入射角大于45
∘可以满足设计要求
【答案】D
【详解】A．为使现实场景光进出光学系统前后不发生偏折，即现实场景光在棱镜3 与棱镜1 中沿直线传
播，可知，棱镜3 材料的折射率应等于棱镜1 材料的折射率，故A 错误；
B．经棱镜的多次折射与反射后，由微型显示器发出的光的能量会减弱，其本质是有一部分光在界面上发
生了反射，光子的频率不变，故B 错误；
C．在S5面的外表面镀一层增透膜可使人眼看到的景象更加明亮，是利用了光的干涉原理，故C 错误；
D．光在S5面发生全反射，根据折射率与临界角的关系有n=
1
sinC 解得sinC =
1
1.48由于
sin 45
∘=
❑√2
2 = 1
❑√2 >
1
1.48则有45
∘>C可知，若选用折射率n=1.48的材料制作棱镜1，光线在S5面的入射
角大于45
∘可以满足设计要求，故D 正确。故选D。
题型三 光的波动性 电磁波
1．（2025·天津·高考真题，5T，5 分）在进行双缝干涉实验时，用光传感器测量干涉区域不同位置的光照
强度，可以方便地展示干涉条纹分布。a、b 两束单色光分别经过同一双缝干涉装置后，其光照强度与位置
的关系如图所示，图中光照强度极大值位置对应亮条纹中心，极小值位置对应暗条纹中心，上下两图中相
同横坐标代表相同位置，则（ ）
A．a、b 的光子动量大小相同
B．a 的光子能量小于b 的光子能量
C．在真空中，a 的波长大于b 的波长
D．通过同一单缝衍射装置，a 的中央亮条纹窄
【答案】D
【详解】C．由图可知，a光干涉条纹间距小于b光干涉条纹间距，根据条纹间距公式Δ x = L
d λ可知a光的
波长小于b光的波长，故C 错误：
A．根据光子动量公式p= h
λ 可知a光光子动量大于b光光子动量，故A 错误；
B．根据ε = hc
λ 可知a 光光子能量大于b 光光子能量，故B 错误；
D．波长越长，通过单缝衍射装置，中央亮条纹越宽，则通过同一单缝衍射装置，a 的中央亮条纹窄，故D
正确。故选D。
命题解读
新情境：以“a、b 两束单色光经过同一双缝干涉装置后，光照强度与位置的关系图”为
波动光学场景，结合光传感器的测量数据，构建干涉条纹与光子特性关联的模型。
新考法：通过“干涉条纹间距与光照强度分布，分析光子动量、能量、波长及衍射特
性”，考查双缝干涉与光子特性的综合应用，突破单一干涉条纹的考法。
新角度：从“干涉条纹间距与波长的关联”切入，推导光子的动量与能量，角度聚焦“波
动光学与粒子光学的交叉分析”。
2．（2025·江苏·高考真题，5T，4 分）如图所示．将开关S 由a 拔到b，使电容器C 与线圈L 构成回路。以
电容器C 开始放电取作0 时刻，能正确反映电路中电流i 随时间t 变化关系的图象是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】根据题意可知，将开关由a调到b时，电容器和自感线圈组成回路，此回路为振荡电路，产生周期
性迅速变化的振荡电流。A 图像正确：电容器开始放电，由于电容器上极板带正电，则电流为逆时针，电
场能向磁场能转化，电流越来越大，当电容电量为0 时，电流最大，其后磁场能向电场能转化，电容器充
电，电流越来越小，电流为0 时，充电完成，此时，电容器下极板带正电，之后开始反向放电，电流为顺
时针，电场能向磁场能转化，电流越来越大，当电容电量为0 时，电流最大，其后磁场能向电场能转化，
电容器充电，电流越来越小，电流为0 时，充电完成，电场能转化为磁场能以及磁场能又再次转化为电场
能的过程中，电路向外辐射电磁波，电路中的能量在耗散，最大电流越来越小。故选A。
命题解读
新情境：以“开关S 由a 拔到b，电容器C 与线圈L 构成回路，分析电流随时间变化关
系”为电磁振荡场景，结合电容器充放电的周期性，构建LC 振荡电路的电流变化模型。
新考法：通过“电容器开始放电时的电流方向与大小变化，判断电流随时间变化的图
像”，考查LC 振荡电路的充放电过程及电流变化规律，突破单一振荡周期的考法。
新角度：从“电场能与磁场能的转化过程”切入，推导电流的变化趋势，角度聚焦“电磁
振荡中能量转化与电流的关联”。
知识1 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r2－r1＝kλ(k＝0，1，2，…)，光屏上出现亮条纹。
光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)，光屏上出现暗条纹。
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P1、P2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，…)，
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
单色光
中央为亮且宽的条纹，两侧为明暗相间的条
纹，且越靠近两侧，亮条纹的亮度越弱，宽
度越小
①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明
暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹
的亮度越弱，宽度越小
②亮环或暗环间的距离随圆孔半径的增加而
减小
白光
中央为亮且宽的白色条纹，两侧为亮度逐渐
变暗、宽度逐渐变窄的彩色条纹，其中最靠
近中央的色光是紫光、离中央最远的是红光
中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距
的彩色的同心圆环
(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。
知识2 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
qm→0
Em→0
0→im
0→Bm
E 电→E 磁
～
充电过程
0→qm
0→Em
im→0
Bm→0
E 磁→E 电
～
放电过程
qm→0
Em→0
0→im
0→Bm
E 电→E 磁
～T
充电过程
0→qm
0→Em
im→0
Bm→0
E 磁→E 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εr、极板正对面积S 及板间距
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
考向1 双缝干涉
1．（2025·山东泰安·模拟预测）如图所示的双缝干涉实验装置中，S 到S1、S2的距离相等，P 点为S1S2中垂
线与光屏的交点。现将S2竖直向上平移逐渐远离S1，观察到P 点干涉条纹经过了强→弱→强→弱→强的变
化过程。关于该变化过程，下列说法中正确的是（ ）
A．光屏上干涉条纹间距变大
B．光屏上干涉条纹间距不变
C．从S 经双缝S1、S2到达P 点的两束光路程差从0 变为波长的2 倍
D．从S 经双缝S1、S2到达P 点的两束光路程差从0 变为波长的2.5 倍
【答案】C
【详解】AB．根据条纹间距公式Δ x = L
d λ可知，将S2竖直向上平移逐渐远离S1，则双缝间距d 增大，所以
条纹间距变小，故AB 错误；
CD．将S2竖直向上平移逐渐远离S1，观察到P 点干涉条纹经过了强→弱→强→弱→强的变化过程，即由中
央亮条纹变为第二级亮条纹，则光路程差从0 变为波长的2 倍，故C 正确，D 错误。故选C。
2．（2025·安徽安庆·模拟预测）1801 年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834 年，洛埃用
平面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S 为单色光源，
M 为一水平放置的平面镜。S 发出的光一部分直接照在竖直光屏上，另一部分通过平面镜反射在光屏上，
这样在屏上可以看到明暗相间的条纹。设光源S 到平面镜和光屏的距离分别为a 和l，光在真空中的波长为
λ，若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，测得光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δ x，则该液体的折
射率为（ ）
A．2l Δ x
aλ
B．
l
2a Δ x λ
C．
l
a Δ x λ
D．
a
2l Δ x λ
【答案】B
【详解】若将整套装置完全浸入折射率为n 的透明溶液中，光的频率不变，根据λf =c，λ1f = v = c
n
解得光在该液体中的波长λ1= λ
n光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δ x，根据条纹间距公式有Δ x = l
2a λ1
解得n=
l
2a Δ x λ故B 正确。
考向2 薄膜干涉
3．（2025·江西新余·模拟预测）劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图甲所示，将一块平板玻璃a 放置在另一平
板玻璃b 上，在右端夹入薄垫片，当波长为λ 的单色光从上方入射后，从上往下可以看到如图乙所示的干
涉条纹。则（ ）
A．干涉条纹是由a、b 玻璃板的上表面反射的光干涉而成
B．若干涉条纹从左向右越来越密，说明被检板b 放置不水平
C．图乙中P 左凸位置，说明被检板该处有约λ 高度凸起
D．图乙中Q 右凸位置，说明被检板该处有约λ
4 深度凹陷
【答案】D
【详解】A．薄膜干涉条纹是由a 玻璃板的下表面反射的光和b 玻璃板的上表面反射的光干涉而成，符合薄
膜干涉的要求，故A 错误；
B．若干涉条纹从左向右越来越密，说明随着向右薄膜间隙距离变化率在增加，所以不是被检板b 放置不
水平的问题，而是被检板b 右端有向下弯曲的情况，故B 错误；
C．图乙中P 左凸位置，说明被检板该处有提前进入相应干涉状况，应该是有凸起，由于干涉条纹左凸仅
跨相邻明暗条纹，即总光程差提前了约λ
2，所以凸起仅有λ
4 的高度，故C 错误；
D．在Q 点干涉条纹右凸，说明被检板该处有之后进入相应干涉状况，同理，Q 凹陷仅有λ
4 的深度，故D
正确。故选D。
4．（2025·山东·模拟预测）在很多游乐场都设有"声控万花筒"游戏装置，该装置结构剖面图如图所示，在
一个不透明圆筒内置有一个右端面为圆锥面的圆柱体，圆锥面的顶角接近180°，锥面反光性能良好，柱体
直径略小于圆筒内径，圆筒右端装有玻璃，圆锥面与右侧玻璃间有微小间隙。在阳光明媚的天气，当游客
对着圆筒左端大声喊叫时，柱体会沿圆筒微微左右振动，此时在玻璃上会看到魔幻般变化的环状彩色条纹。
下列说法正确的是（ ）
A．每个彩色圆环的内缘为红色，外缘为紫色
B．玻璃上越接近圆心，相邻两彩色条纹间的距离越大
C．柱体向左移动时，玻璃上的环状条纹会变得密集
D．柱体向右移动时，玻璃上所有环状条纹会向外扩张
【答案】D
【详解】A．该装置利用了光的薄膜干涉原理，根据光的干涉条纹间距公式tanθ =
λ
2 Δx，紫光波长小于红
光波长，所以每个彩色圆环的内缘为紫色，外缘为红色，故A 错误；
B．玻璃上越接近圆心，tanθ不变，相邻两彩色条纹间的距离不变，故B 错误；
C．柱体向左移动时，圆锥面与右侧玻璃间的间隙增大，因为tanθ不变，玻璃上的环状条纹稀疏程度不变，
故C 错误；
D．柱体向右移动时，薄膜间隙d减小，环状条纹会向外扩张，故D 正确。故选D。
考向3 光的衍射与偏振
5．（2025·甘肃白银·模拟预测）如图甲所示，用单色光照射厚纸板上的圆孔，在纸板后边的光屏上得到如
图乙所示的圆形光斑。下列方法有助于在光屏上看到明显衍射条纹的是（ ）
A．增大光的强度
B．增大光的频率
C．减小圆孔的直径
D．减小纸板到光屏的距离
【答案】C
【详解】当障碍物或孔的尺寸与光波的波长差不多或者比波长小时会发生明显的衍射现象，则要看到明显
的衍射条纹，可以增大光的波长、减小光的频率或减小圆孔的直径。故选C。
6．（2025·山东淄博·三模）食品安全检验中可以用“旋光法”来测量溶液中的含糖量。偏振光通过糖溶液
后，偏振方向以光的传播方向为轴向左或向右旋转一个角度α，这一角度称为“旋光度”，α 的值与糖溶
液浓度c 间的关系为c=kα，k 为常数。如图所示，S 是自然光源，A、B 是偏振片，先调整A、B 使两偏振片
的透振方向平行，此时O 处的光最强，再将含糖的被测样品P 置于A、B 之间。则（ ）
A．该实验应用了光的偏振现象，说明光是纵波
B．放入被测样品后，到达O 处光的强度会增加
C．缓慢转动B，再次使得O 处光强度最强，则偏振片B 转过的角度为(
π
2 −α)
D．将偏振片B 转动一个角度α，使得O 处光强度最强，则溶液浓度为c=kα
【答案】D
【详解】A．该实验应用了光的偏振现象，说明光是横波，故A 错误；
BCD．开始时A、B 的透振方向相同，将被测样品P 置于A、B 之间后，S 发出的光经A 起偏再经过样品后，
振动方向转过了α 角，从而与B 的透振方向不同，光不能顺利通过B，所以到达O 处光的强度会明显减弱，
所以为再次使得O 处光强度最强，则缓慢转动B，使其转过的角度为α，则光线可以顺利通过B；由题可知，
溶液浓度为c=kα，故BC 错误，D 正确。故选D。
考向4 电磁波
7．（2025·吉林白城·模拟预测）为了保障社会安全，在各车站、机场中，金属探测仪被广泛使用。如图所
示，其内部主要原理为一LC 振荡电路，当探测仪靠近金属物体时，线圈的自感系数增大，从而使振荡电
路中的电流频率发生变化而发出声响。已知某时刻，线圈中的磁场方向如图所示，且电流强度正在减弱，
则（ ）
A．该时刻电流从a 流向b
B．该时刻电容器正在放电
C．该时刻电路中磁场能正在向电场能转化
D．探测仪靠近金属时，振荡电流的频率增大
【答案】C
【详解】A．根据电流的磁效应与右手螺旋定则，该时刻的电流方向应该是由b 流向a，故A 错误；
BC．此时电流强度正在减弱，根据振荡电路的原理可知，电容器的电量增加，电容器正在充电，磁场能向
电场能转化，故B 错误，C 正确；
D．根据公式T =2π❑√LC，探测仪靠近金属物体时线圈的自感系数增大，则振荡周期增大。由f = 1
T ，频
率减小，故D 错误。故选 C。
8．（2025·河北·模拟预测）清华大学提出了一种稳态微聚束光源（SSMB）技术，即通过粒子加速器加速电
子来获得光刻机生产高端芯片时需要使用到的极紫外光。极紫外光又称为极端紫外线辐射，是指电磁波谱
中波长从121nm 到10nm 的电磁辐射。已知用波长为200nm 的紫外线A 照射金属B 能发生光电效应。下列
说法中正确的是（ ）
A．极紫外光的频率小于紫外线A 的频率
B．极紫外光比紫外线A 更容易发生衍射现象
C．用极紫外光照射金属B 也能发生光电效应
D．极紫外光有显著的热效应
【答案】C
【详解】A．根据c = λf 可知，极紫外光的波长小于紫外线A 的波长，因此极紫外光的频率大于紫外线A 的
频率，故A 错误；
B．由于极紫外光的波长小于紫外线A 的波长，波长越短，越不易发生衍射现象，故B 错误；
C．由于极紫外光的频率大于紫外线A 的频率，用紫外线A 照射金属B 能发生光电效应，则用频率更高的
极紫外光照射金属B 也能发生光电效应，故C 正确；
D．极紫外光的波长短，频率高，没有显著的热效应，故D 错误。
故选C。
