2018年全国卷高考物理总复习《电磁波 光波 相对论》专题突破

2018年全国卷高考物理总复习《电磁波光波相对论》专题突破
【考点定位】
2018年高考，涉及到光的反射、折射、折射率、全反射、色散成因及规律仍会是光线选择题和计算题考察的重点；光的双缝干涉、薄膜干涉衍射、偏振；红外线、紫外线、X 射线、γ射线的性质及其应用估计更多以选择题的形式出现。

此为光电效应、电磁振荡和电磁波的形成考察方式以定性分析为主，注重对物理规律的理解和对物理现象、情景的分析能力考察。

考点一、光的折射和全反射
1．光的折射：①折射定律：折射光线和法线、入射光线处在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

表达式1122sin sin n θθ=，而且在光的折射中，光路是可逆的。

②折射率是指光线从真空入射到某种介质发生折射时，入射角正弦值和折射角正弦值的比值定义为该介质的折射率12
sin sin n θθ=，1θ为空气中的入射角，2θ为介质中的入射角。

折射率大小由介质本身的性质和光的频率决定。

③折射率和光速的关系c n v
=，c 是真空中的光速，v 是光在介质中的速度。

真空中的光速是最大的，所有所有介质的折射率都大于1．
2．光的全反射：光线从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角，随入射角的增大，折射角也增大，当折射角增大到90 时对应的入射角称为全反射临界角，用C 表示。

此时，
折射光消失，只有反射光，称之为全反射。

那么就有sin 90sinC
n = ，可得1sin C n =。

3．光的色散：如下图，复色光经过折射时由于不同的单色光折射率不同而分解为单色光即为光的色散。

常见的太阳光经过棱镜发生色散，分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光，其中红光偏折程度最小，紫光偏转程度最大，所以从红光→紫光，折射率逐渐变大，介质中光速逐渐变小，频率逐渐变大，波长逐渐变小，通过棱镜的偏折角逐渐变大，临界角逐渐变小。

考点二、光的波动性、电磁波、相对论
1．光的干涉：①产生稳定干涉图样必须是频率相同，振动方向相同，具有恒定相位差。

可以通过把同一束光分解为两列光来获得相干光源，双缝干涉就是利用这种方法获得相干光源，薄膜干涉是利用薄膜前后表面的反射光获得相干光源。

②双缝干涉，单色光的双缝干涉条纹为明暗相间的条纹，中央为亮条纹，白光的双缝干涉条纹为彩色条纹，中央亮条纹为白色。

条纹间距公式为
l
x
d
λ
∆=。

③薄膜干涉，利用薄膜前后两个表面反射光产生稳定的干涉图样，
图样为明暗相间的条纹，同一个条纹对应的薄膜厚度相等。

利用薄膜干涉制成增透膜减弱光的反射增加透射，也可以检测工件表面的平整程度。

2．光的衍射：障碍物的尺寸与光的波长相比，与光的波长相差不多或者比光的波长短时才能发生明显的衍射现象。

单色光的单缝衍射的条纹特点为中间为亮且宽的单色条纹，两侧为明暗相间的条纹，白光的单缝衍射条纹为中间为亮且宽的白条纹，两侧为逐渐变窄变暗的彩色条纹。

圆孔衍射为明暗相间的不等距圆环。

泊松亮斑是光照射到半径很小很小的圆盘上时，圆盘的阴影中心出现亮斑。

3．光的偏振：光波只沿某一个特定方向振动的光称为偏振光，如果光波在平面内向任一方向振动的机会均等，那就是自然光。

自然光通过偏振片就形成了偏振光，而偏振光通过偏振片，调整偏振片的偏振方向，偏振光的强度发生变化。

光的偏振证明光是横波。

4．电磁波：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场就是麦克斯韦电磁场理论。

变化的电场和变化的磁场相互联系形成一个整体，就是电磁场。

向远处传播形成电磁波。

电磁波的传播不需要介质，而且传播速度等于光速，同样能够发生反射、折射、干涉、衍射等现象。

电磁波的发射要求足够高的振荡频率和开放的电路。

调制方式有调频和调幅两种。

5．相对论：狭义相对性原理有两个基本假设即第一不同的惯性参考系中所有的物理规律都
是相同的，第二真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。

时间的相对性
t ∆=
，长度的相对性l l =
m = 【例题演练】
1．【四川省遂宁市2017届高三三诊】下列说法正确的是。

A ．质点做简谐运动的图象就是质点运动的轨迹
B ．介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直的波就是横波
C ．均匀变化的磁场能够在周围空间产生变化的电场
D ．光的偏振现象证实了光波是横波
E ．光在真空中运动的速度在任何惯性系中测得的数值都是相同的
【答案】BDE
2．【2017·湖北省部分重点中学高三新考试大纲适应性考试】(10分）一圆柱体状光导纤维置踅于空气中，其截面如图所示，光导纤维外套的折射率为n(n>l)，内芯介质的折射率为kn 。

一束单色光从左侧端面的中心0点射入光纤，要使该光束以任意角度射入都能在内芯与外套的界面上发生全反射，求k 的取值范围。

【答案】1k <<3．【南昌市十所省重点中学命制2017届高三第二次模拟】如图所示，半圆玻璃砖的半径R=1Ocm ，折射率n=−15A 16；，直径AB 与屏幕垂直并接触于A 点，激光α以入射角i=300
从真空射向半圆玻璃砖的圆心O ，在屏幕MN 上出现两个光斑．已知真空中该激光波长λ0= 650nm ，真空中光速c=3.O×l08m/s.求：
(i)该激光在玻璃砖中的波长λ；
( ii)屏MN上两光斑间的距离．
【答案】(ⅰ)375nm(ⅱ) 23.1cm
4．【2017·北京卷】如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。

如果光束b是蓝光，则光束a可能是（）
A．红光B．黄光C．绿光D．紫光
【答案】D
5．【2017·天津卷】明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。

如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（）
A．若增大入射角i，则b光先消失
B．在该三棱镜中a光波长小于b光
C．a光能发生偏振现象，b光不能发生[来源:学科网]
D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低
【答案】D
6．【2017·新课标Ⅱ卷】（5分）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。

若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是。

A．改用红色激光B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
【答案】ACD
7．【2017·江苏卷】人的眼球可简化为如图所示的模型，折射率相同、半径不同的两个球体共轴，平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点．取
D，求光线的会聚角α．（示意图未按比例画出）
【答案】30°
8．【2017·新课标Ⅰ卷】（10分）如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高位2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。

有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R。

已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行（不考虑多次反射）。

求该玻璃的折射率。

n=≈
【答案】 1.43。