④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．
（2）全反射现象
①条件：
（a）光从光密介质射入光疏介质；（b）入射角大于或等于临界角。
②现象：
折射光完全消失，只剩下反射光．
③临界角：
折射角等于90°时的入射角，用C表示，
（3）光的色散
①光的色散现象：
含有多种颜色的光被分解为单色光的现象．
②光谱：
含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列．
③光的色散现象说明：
白光为复色光；同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢．
3.讲典例
案例1．（多选）【2014·银川一中2014届高三月考】如图所示，两束单色光a、b从水下面射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是（ ）
A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
B．用a、b光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是均匀的
C．在水中a光的速度比b光的速度小
D．在水中a光的临界角大于b光的临界角
E．若a光与b光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是a光
F．a比b更容易发生衍射现象
【趁热打铁】（多选）【2014·浙江衢州二中高三下期第三次综合练习】如图所示，S是红光与蓝光的固定的复色光源，发出一条细光束沿横截面为半圆形透明圆柱体圆心O的方向射入，经圆柱后打在光屏上的P点。
现把玻璃砖绕过O点垂直纸面轴逆时针转300角，则可能（）
A．在P的上侧出现两个光点，靠近P的是红光B．在P的下侧出现两个光点，靠近P的是红光
C．在P的上侧出现一个复色光点D．在P的下侧只有一个红色光点
案例2．【2014·江苏省苏、锡、常、镇四市高三教学情况调研】如图所示为某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖折射率实验的记录情况，虚线为半径与玻璃砖相同的圆，在没有其它测量工具的情况下，只需由坐标纸即可测出玻璃砖的折射率．则玻璃砖所在位置为图中的▲（填“上半圆”或“下半圆”），由此计算出玻璃砖的折射率为▲．
【趁热打铁】【2014·河南开封高三一模】如右图所示．一束截面为圆形（半径R）的平行复色光垂直射向一玻璃半球的面．经折射后在屏幕s上形成一个圆形彩色亮区．已知玻璃半球的半径为R．屏幕s至球心的距离为D（D>3R）．不考虑光的干涉和衍射，试问：
①在屏幕S上形成的网形亮区的最外侧足什么颜色?
②若玻璃半球对①中色光的折射率为n．请你求出圆形亮区的最大半径。
4.讲方法
（1）确定光线的方法
①先确定光线在界面上的入射点，然后再找光线通过的另外一个点，通过两点确定光线。
②根据折射定律计算折射角，确定折射光线．当光由光密介质射向光疏介质时，应注意是否发生全反射。
（2）解决光的折射问题的一般方法：
①根据题意画出正确的光路图：
准确、规范地画出光路图是解决几何光学问题的前提和关键。
（2）
②利用几何关系确定光路中的边、角关系，确定入射角和折射角：
从光路图上找准入射角和折射角。
③利用折射定律建立方程进行求解：
应用数学知识求出它们的正弦值．必要时可利用光路可逆原理辅助解题。
（3）全反射现象的理解与应用
①在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的。
②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．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了。
③全反射现象可以从能量的角度去理解：
当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射。
④解答这一类问题要抓住折射定律和发生全反射的条件这个关键．在分析、研究光路时，常要假设某一条光线恰能符合题意要求，再据此画出其反射、折射或全反射的光路图，作出推断或求解。
5.讲易错
【题目】【2014·河北邯郸市高三一模】（9分）如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，∠A＝60°，∠C＝90°，一束极细的光于AC边的中点D垂直AC面入射，已知AD＝a，棱镜的折射率n＝
，光在真空中的传播速度为c。
求：
（ⅰ）光从棱镜第一次射入空气时的折射角；
（ⅱ）光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间（结果可以用根式表示）。
考向02光的干涉、衍射和偏振
1.讲高考
（1）考纲要求
理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现明暗条纹的条件；理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件；知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用
（2）命题规律
光的干涉、衍射和偏振部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，主要是以选择题和填空题为主
案例1．【2014·上海卷】如图，在“观察光的衍射现象”试验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将（选填：
“增大”、“减小”或“不变”）；该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只是在情况下，光才可以看作是沿直线传播的。
案例2．【2014·全国大纲卷】在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样。
图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为（）
A．2.06×10－7mB．2.06×10－4mC．1.68×10－4mD．1.68×10－3m
案例3．（2013·上海卷）白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的（）
（A）传播速度不同（B）强度不同（C）振动方向不同（D）频率不同
2.讲基础
（1）光的干涉
①定义：
两列频率相同、振动情况相同的光波相叠加，某些区域出现振动加强，某些区域出现振动减弱，并且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象。
②相干条件：
只有相干光源发出的光叠加，才会发生干涉现象．相干光源是指频率相同、相位相同（振动情况相同）的两列光波。
③双缝干涉：
由同一光源发出的光经双缝后，在屏上出现明暗相间的条纹．白光的双缝干涉的条纹是中央为白色条纹，两边为彩色条纹，单色光的双缝干涉中相邻亮条纹间距离为
。
④薄膜干涉：
利用薄膜（如肥皂液薄膜）前后两面反射的光相遇而形成的．图样中同一条亮（或暗）条纹上所对应的薄膜厚度相同．
（2）光的衍射
①定义：
光离开直线路径绕到障碍物阴影区的现象叫光的衍射，衍射产生的明暗条纹或光环叫衍射图样．
（2）发生明显衍射的条件：
只有当障碍物的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显．
③衍射图样：
（a）单缝衍射:
明暗相间的不等距条纹，中央亮纹最宽最亮，两侧条纹具有对称性。
（b）圆孔衍射：
明暗相间的不等距圆环，圆环面积远远超过孔的直线照明的面积。
（c）圆盘衍射：
明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑称为泊松亮斑。
（3）光的偏振
①偏振：
光波只沿某一特定的方向振动，称为光的偏振．
②自然光：
太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上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同，这种光叫做自然光．
③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，叫做偏振光．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．
3.讲典例
案例1．【2013•重庆市高三诊】下列有关光现象的说法不正确的是（）
A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B．泊松亮斑是光的衍射现象
C．双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度。
【趁热打铁】【2014·浙江宁波高三十校联考】如图所示，a和b都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为r，现有一束很细的具有两种不同颜色的复色光，以某一入射角从O点射入a板，且射出b板后的两束单色光通过空气射在地面上M、N两点，由此可知（）
A．在a、b两玻璃板间的空气中传播时间是射到M点的光比射到N点的光较短
B．这两种颜色的光由玻璃射向空气中，射到M点的光的临界角比射到N点的光临界角大
C．这两种颜色的光在相同条件下做双缝干涉实验，射到M点的光的干涉条纹间距比射到N点的光要小
D．在玻璃中的传播速度是射到M点的光比射到N点的光要大
案例2．（多选）【2014·高邮市第二中学高三物理12月份第二次调研测试】下列说法正确的是（）
A．光的偏振现象说明光是纵波
B．全息照相利用了激光相干性好的特性
C．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理
D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大
【趁热打铁】【2014•北京市通州区高三摸底考试】下列现象中，属于光的衍射现象的是（）
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．一束白光通过三棱镜形成彩色光带
D．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹
4.讲方法
（1）两束振动情况相同的光源产生的光相互叠加时：
双缝干涉中出现象、暗条纹是由屏上某点P到两缝的光程差来决定的，而条纹间距则由双缝到屏的距离、双缝之间的距离和光的波长共同决定．明确双缝干涉中条纹特点和分布情况、掌握出现明条纹和暗条纹的条件是解决这类问题的关键。
①出现明条纹的条件是屏上某点P到两个相干光源S1和S2的路程差等于波长的整数倍或半波长的偶数倍，即
（（k＝0,1,2,3…）；当k＝0时，即PS1＝PS2，此时P点处的明条纹叫做中央亮条纹。
②出现暗条纹的条件是屏上某点P到两个相干光源S1和S2的路程差等于半波长的奇数倍，即
（（k＝0,1,2,3…）；
（2）衍射与干涉的比较
两种现象
比较项目
单缝衍射
双缝干涉
不同点
条纹宽度
条纹宽度不等，中央最宽
条纹宽度相等
条纹间距
各相邻条纹间距不等
各相邻条纹等间距
亮度情况
中央条纹最亮，两边变暗
条纹清晰，亮度基本相等
相同点
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
（3）偏振光的产生方式
①自然光通过起偏器：
通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器．第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器．
②自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．
特别提醒 不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片，偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特征，即存在一个偏振方向，只让平行于该方向振动的光通过，其他振动方向的光被吸收了．
（4）偏振光的理论意义及应用
①理论意义：
光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波．光的偏振现象说明了光波是横波．
②应用：
照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．
5.讲易错
【题目】（多选）【2014·浙江严州中学高三高考考前仿真】右图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹。
若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以：
（）
A．将光屏移近双缝B．更换滤光片，改用波长更长的单色光
C．减小双缝的间距D．将光源向双缝移动一小段距离
考向03电磁波和相对论初步
1.讲高考
（1）考纲要求
知道电磁波是横波；了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱；了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论．
（2）命题规律
电磁波和相对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，主要是以选择题为主
案例1．【2014·上海卷】下列电磁波中，波长最长的是（）
（A）无线电波（B）红外线（C）紫外线（D）
射线
案例2．【2014·四川卷】电磁波已广泛运用于很多领域，下列关于电磁波的说法符实际的是（）
A．电磁波不能产生衍射现象
B．常用的遥控器通过里出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
案例3．（2013·江苏卷）如图所示,两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v（v接近光速c）。
地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽（选填“大于”、“等于”或“小于”）L。
当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
2.讲基础
（1）电磁波的特性
①电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播。
②不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小，但在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的（都等于光速）。
③电磁波的频率f、波长λ和波速v的关系：
v＝λf.
④电磁波是横波，具有波的特性，能产生干涉、衍射等现象．
（2）电磁波的发射与接收
①电磁振荡（LC电路）的周期
，频率
.
②发射电磁波的条件：
振荡电路要有足够高的频率；振荡电路应采用开放电路。
发射电磁波需经过调制过程，调制的方法分为调频和调幅．接收电磁波需经过解调过程，解调是调制的逆过程．
（3）狭义相对论
①狭义相对论的基本假设：
在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。
②时间间隔的相对性
.
③长度的相对性
④相对论的速度变换公式
⑤相对论质量
⑥质能方程E＝mc2
3.讲典例
案例1．【2014·浙江杭州二中高三第五次月考】按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法正确的是（）
A．恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场
B．任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场
C．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D．均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
【趁热打铁】（多选）【2014·江苏省徐州市高三第三次质量检测】下列说法正确的是（）
A．光的偏振现象说明光是一种纵波
B．相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关
C．部队过桥不能齐步走，是为了避免桥梁发生共振现象
D．我们在地球上接收到来自遥远星球光的波长变长，由此可知该星球正在远离我们
案例2．（多选）【2014·浙江温州高三二模】下列说法正确的是（）
A.医院中用于体检的“B超”属于电磁波
B.铁路、民航等安检口使用“X射线”对行李箱内物品进行检测
C．无线网络信号绕过障碍物传递到接收终端，利用了干涉原理
D．列车鸣笛驶近乘客的过程中，乘客听到的声波频率大于波源振动的频率
【趁热打铁】（多选）【2013·辽宁五校协作体高三冲刺考试题】下列说法正确的是（）
A．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光
B．光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置会时而出现明条纹时而出现暗条纹
C．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场向外传播就形成了电磁波
D．根据相对论可知空间和时间与物质的运动状态有关
4.讲方法
（1）电磁波谱分析及电磁波的应用
①波长不同的电磁波，表现出不同的特性．其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力较强。
②电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线、X射线和γ射线都有重叠，但它们产生的机理不同。
（2）狭义相对论的理解
①惯性系：
如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，即对于一切物理现象的描述来说，所有的惯性系都是等效的。
②光速的大小与选取的参考系无关，，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关。
。
③狭义相对论认为物体的质量m与物体的速度v有关，其关系式为⑤相对论质量
5.讲易错
【题目】（多选）【2014·浙江慈溪中学高三高考考前适应性测试】对下列现象解释正确的是（）
A．图甲的原理和光导纤维传送光信号的原理一样
B．图乙的原理和门镜（透过门镜可以看到门外较宽阔的范围）的原理一样
C．图丙的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样
D．图丁的原理和用标准平面检查光学平面的平整程度的原理一样
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