专题七 第21课时　光学　电磁波课件PPT

这是一份专题七 第21课时　光学　电磁波课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了命题规律，专题强化练，高考预测，高考题型3电磁波，常用的三个公式，高考题型1，光的折射与全反射，答案见解析，高考题型2，光的干涉与衍射等内容，欢迎下载使用。
第21课时　光学　电磁波
1.命题角度：(1)光的折射与全反射； (2)光的干涉和衍射； (3)电磁波； (4)几何光学与物理光学的综合分析.2.常考题型：选择题、填空题或计算题.
高考题型1　光的折射与全反射
高考题型2　光的干涉与衍射
高考题型4　几何光学与物理光学的综合应用
2.折射率的理解(1)折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关.(2)光密介质指折射率大的介质，而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.
3.求解光的折射和全反射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线.(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系.(3)利用折射定律等公式求解.(4)注意折射现象中光路的可逆性.
例1　(多选)(2020·山东卷·9)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图1甲所示.DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB′C′C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点.图乙为图甲中ABC面的正视图.三棱镜对该单色光的折射率为 ，只考虑由DE直接射向侧面AA′C′C的光线.下列说法正确的是A.光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总 面积的B.光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总 面积的C.若DE发出的单色光频率变小，AA′C′C面有光出射的区域面积将增大D.若DE发出的单色光频率变小，AA′C′C面有光出射的区域面积将减小
例2　(2020·全国卷Ⅱ·34(2))直角棱镜的折射率n＝1.5，其横截面如图2所示，图中∠C＝90°，∠A＝30°.截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上.(1)光线在BC边上是否会发生全反射？说明理由；
解析　 如图，设光线在D点的入射角为i，折射角为r.折射光线射到BC边上的E点.设光线在E点的入射角为θ，由几何关系，有i＝30°①θ＝90°－(30°－r)>60°②
即θ大于全反射临界角，因此光线在E点发生全反射.
(2)不考虑多次反射，求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值.
解析　设光线在AC边上的F点射出棱镜，入射角为i′，折射角为r′，由几何关系、反射定律及折射定律，有i′＝90°－θ④sin i＝nsin r⑤nsin i′＝sin r′⑥
由几何关系可知，r′即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角.
光的双缝干涉和单缝衍射的比较
例3　(2020·北京卷·1)以下现象不属于干涉的是 A.白光经过杨氏双缝得到彩色图样B.白光照射肥皂膜呈现彩色图样C.白光经过三棱镜得到彩色图样D.白光照射水面油膜呈现彩色图样
解析　选项A是双缝干涉，选项B是薄膜干涉，选项C是光的色散，选项D是薄膜干涉.故选C.
例4　如图3所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点可以得出的正确结论是 A.a、b是光的干涉图样B.c、d是光的干涉图样C.形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短D.形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短
解析　干涉条纹是等间距的条纹，因此，a、b图是干涉图样，c、d图是衍射图样，故A项正确，B项错误；由公式Δx＝ 可知，条纹宽的入射光的波长长，所以形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长长，故C项错误；形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长长，故D项错误.
例5　(2021·山东卷·7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图4所示明暗相间的干涉条纹.下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是
解析　从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为Δx＝2d，即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差Δx＝nλ时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为 λ，在题图中相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变大，则薄膜的厚度逐渐变小，因条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变小，故选D.
1.电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱.按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.2.电磁波传播不需要介质，在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关.
例6　(多选)(2020·江苏卷·13B(1))电磁波广泛应用在现代医疗中.下列属于电磁波应用的医用器械有A.杀菌用的紫外灯B.拍胸片的X光机C.治疗咽喉炎的超声波雾化器D.检查血流情况的“彩超”机
解析　杀菌用的紫外灯是利用紫外线进行灭菌消毒；X光机是利用X射线的穿透作用；超声波雾化器和“彩超”机是利用超声波工作的.
例7　如图5所示，我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m范围内，则对该无线电波的判断正确的是 A.米波的频率比厘米波的频率高B.和机械波一样需靠介质传播C.同光波一样会发生反射现象D.不可能产生干涉和衍射现象
解析　根据f＝ 可知，电磁波的波长越大，频率越低，故米波的频率比厘米波的频率低，选项A错误；无线电波的传播不需要介质，选项B错误；无线电波同光波一样会发生反射，选项C正确；干涉和衍射是波特有的现象，故无线电波也能发生干涉和衍射现象，选项D错误.
几何光学与物理光学的综合应用
例8　(2021·山东烟台市高三期末)夏日雨后，我们经常会看到天空中出现美丽的彩虹.从物理学角度看，彩虹是太阳光以一定的角度照射在雨滴上经过两次折射和一次反射形成的.如图6是彩虹成因的简化示意图，其中a、b代表两种不同频率的单色光，则 A.a光的频率大于b光的频率B.在同种介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度C.a光和b光以相同的入射角从水中射入空气，在空气 中只能看到一种光时，一定是a光D.分别用同一双缝干涉装置进行实验，在干涉图样中a光相邻两个亮条 纹中心的距离小于b光相邻两个亮条纹中心的距离
解析　由光路图可知，水对b光的偏折程度较大，则b光的折射率较大，则b光的频率比a光的频率高，A错误；
根据v＝ ，可知在同种介质中，b光的传播速度小于a光的传播速度，B错误；因为sin C＝ ，可知a光的临界角大于b光的临界角，则a光和b光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，则一定是b光发生了全反射，射出的一定是a光，C正确；
因b光的折射率大，则a光的波长大于b光的波长，根据Δx＝ λ可知，分别用同一双缝干涉装置进行实验，在干涉图样中a光相邻两个亮条纹中心的距离大于b光相邻两个亮条纹中心的距离，D错误.
1.(2021·天津市南开区高三期末)下列说法正确的是 A.单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小B.当光从空气射入玻璃时，蓝光比红光更容易发生全反射C.同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大D.两束频率不同的光，可以产生干涉现象
解析　根据v＝ 可知，单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小，故A正确；光从空气射入玻璃时不可能发生全反射现象，故B错误；根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝ 可知，蓝光的波长小于红光的波长，同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的小，故C错误；根据光的干涉的条件可知，两束频率不同的光不能产生干涉现象，故D错误.
2.(2021·辽宁沈阳市高三下质量监测)如图7所示，有三块等腰直角三角形的透明材料(图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)恰好拼成一个长方形.从A点垂直于底边射入的单色光在B处发生全反射，在C、D处连续发生两次折射后射出.若该单色光在三块材料中的传播速度依次为v1、v2、v3，下列关系式中正确的是 A.v2>v1>v3 B.v3>v1>v2C.v3>v2>v1 D.v1>v2>v3
解析　设Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种材料对光的折射率分别为n1、n2、n3.根据全反射条件，光从Ⅰ射向Ⅱ时发生了全反射，则有n1>n2，光从Ⅰ射向Ⅲ时发生了折射，由题图知入射角大于折射角，则有n1