高考物理二轮复习光学热学和近代物理专题十六光学部分课件（55页PPT）
文档属性
| 名称 | 高考物理二轮复习光学热学和近代物理专题十六光学部分课件（55页PPT） |
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| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 9.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-03-07 00:00:00 | ||
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文档简介
(共55张PPT)
光学 热学和近代物理
专题十六 光学部分
[专题复习定位]
1．能够进行光的折射和全反射现象的相关计算。 2.理解光的波粒二象性。
3．几何光学和物理光学综合问题的理解和分析。
高考真题再现
√
命题点2 光的全反射
2．(2024·广东卷，T6)如图所示，红、绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，则两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是( )
A.在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
√
在MN面上，光是从光疏介质到光密介质，无论θ多大，都不可能发生全反射，故C错误；
3．(2025·江苏卷，T7)如图所示，一束激光射入肥皂泡后(入射激光束未在图中标出)，肥皂膜内出现一亮环。肥皂膜内的激光( )
A．波长等于亮环的周长
B．频率比在真空中的大
C．在肥皂膜与空气的界面上发生衍射
D．在肥皂膜与空气的界面上发生全反射
√
解析：激光的波长的数量级为10－7m，亮环的周长数量级一般为10－2～
10－1m，A错误；
光从一种介质射入另一种介质，频率不变，B错误；
衍射现象是光可以绕过障碍物继续传播的现象，C错误；
激光从肥皂泡外表面射入后，在膜内向气泡外出射时，是从光密介质射向光疏介质，当入射角等于或大于全反射临界角时，发生全反射现象，在肥皂泡内形成亮环，D正确。
4.(2025·黑吉辽蒙卷，T3)如图，利用液导激光技术加工器件时，激光在液束流与气体界面发生全反射。若分别用甲、乙两种液体形成液束流，甲的折射率比乙的大，则( )
A．激光在甲中的频率大
B．激光在乙中的频率大
C．用甲时全反射临界角大
D．用乙时全反射临界角大
√
解析：激光的频率仅与光源本身有关，与介质无关，A、B错误；
5．(2025·河北卷，T13)光纤光谱仪的部分工作原理如图所示，待测光在光纤内经多次全反射后从另一端射出，再经棱镜偏转，然后通过狭缝进入光电探测器。
答案：60°
(2)若探测器阴极材料的逸出功为9.939×10－20 J，求该材料的截止频率(普朗克常量h＝6.626×10－34 J·s)。
解析：根据爱因斯坦光电效应方程有hν0＝W0
可得ν0＝1.5×1014 Hz。
答案：1.5×1014 Hz
命题点3 光的干涉、衍射和偏振
6．(2024·黑吉辽卷，T4)某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示，用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹，下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是( )
A．换用更粗的头发丝
B．换用红色激光照双缝
C．增大纸板与墙面的距离
D．减小光源与纸板的距离
√
换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮纹中央间距Δx变大，故B错误；
增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮纹中央间距Δx变大，故C错误；
减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮纹中央间距Δx，故D错误。
7．(2024·江苏卷，T2)用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到( )
A．两镜片都变亮
B．两镜片都变暗
C．两镜片没有任何变化
D．左镜片变暗，右镜片变亮
√
解析：用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，说明左镜片偏振片的方向和光的偏振方向相同，右镜片偏振片的方向和光的偏振方向垂直，当手机屏幕旋转90度后左镜片偏振片的方向与光的偏振方向垂直，则左镜片变暗，右镜片偏振片的方向与光的偏振方向相同，则右镜片变亮。
8．(2024·山东卷，T4)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，则下列说法正确的是( )
A.滚珠b、c均合格
B．滚珠b、c均不合格
C．滚珠b合格，滚珠c不合格
D．滚珠b不合格，滚珠c合格
√
解析：单色平行光垂直照射平板玻璃，上玻璃的下表面和下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的光程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的光程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的不相等，即滚珠c不合格，C正确。
题型分类讲练
题型一 光的折射和全反射
1．全反射的条件
(1)光从光密介质进入光疏介质。
(2)入射角大于或等于临界角。
3．必备数学知识
(1)平行线、三角形、圆等相关几何知识。
(2)三角函数知识。
(3)相似三角形的性质。
(4)勾股定理。
(5)正弦定理、余弦定理。
√
(2025·广州市普通高中二模)将装有透明液体的长方体容器(器壁厚度不计)平放在水平桌面上，液体的水平截面ABCD如图所示。激光笔发出的激光从AB边O点水平入射，调整入射角，当反射光线与折射光线垂直时，折射光线交BC边于E点。已知O到BC的距离x1＝0.27 m，E到AB的距离x2＝0.36 m，光在空气中传播速度c＝3.0×108 m/s。求：
(1)该液体的折射率；
(2)该激光从O到E的传播时间。
答案：2×10－9 s
考向2 全反射现象分析
被熏黑的铁球表面有一层很薄的碳粒层，将其放入水中，碳粒层与水之间又形成了一空气层，看上去变得锃亮。这属于光的( )
A．折射现象 B．全反射现象
C．干涉现象 D．衍射现象
√
解析：炭粒层与水之间又形成了一空气层，光由空气进入水中会发生折射现象，但是光线由水内部射向空气时，由于角度问题大部分光线发生了全反射，一般要经过2次或者更多次全反射之后才折射出来，即光线经过很多路径才传播出来，由于这些光路重叠交织在一起，所以看起来会比较亮。这是光的全反射现象所形成的。
√
(1)若α＝45°，求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值。
解析：光路图如图甲所示，
∠C＝30°，AC＝BC，
则∠BAC＝∠B＝75°，
(2)若光线从AB边折射后直接到达BC边，并在BC边刚好发生全反射，求此时的α值。
解析：光在BC边上恰好发生全反射时，入射角等于临界角，光路图如图乙所示，
答案：60°
题型二 光的干涉、衍射和偏振 电磁波
1．光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环)。
2．光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、泊松亮斑。
3．光的双缝干涉和单缝衍射的比较
项目 双缝干涉 单缝衍射
发生条件 两束光频率相同、相位差恒定 障碍物或狭缝的尺寸足够小(明显衍射现象)
图样
不同点 条纹
宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等，中央最宽
条纹
间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等
亮度
情况 清晰条纹，亮度基本相等 中央条纹最亮，两边变暗
与光的偏
振的区别 干涉、衍射都是波特有的现象；光的偏振现象说明光是横波
考向1 光的干涉和衍射现象
(2023·山东卷，T5)一种干涉热膨胀仪原理图如图所示。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是( )
A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动
B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动
D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
√
解析：由题意可知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。
√
(多选)某日，某地天空出现了壮观的完整圆环形彩虹。太阳光入射球形雨滴经过折射和反射形成彩虹的示意图如图所示，关于光线1和光线2，下列说法正确的是( )
A.光线1的频率更大
B.光线1从玻璃进入空气时更容易发生全反射
C.用相同单缝做衍射实验时，光线2的衍射条纹间距更大
D.用相同双缝做杨氏干涉实验时，光线1的干涉条纹间距更大
√
√
√
解析：光线1的偏折更明显，折射率更大，所以频率更大，A正确；
根据公式c＝λf可知，c为光速，因为光线1的频率大，所以光线1的波长较短，光线2的波长较长，所以光线2的衍射条纹间距较大，C正确；
考向2 电磁振荡和电磁波
(2025·江苏卷，T5)如图所示，将开关S由a拨到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变化关系的图像是( )
√
解析：开关S由a拨到b，电容器和电感线圈组成闭合回路，电场能与磁场能周期性转化，形成正弦式振荡电流，由于能量损耗，所以该系统的能量逐渐减小，振荡电流的振幅逐渐减小，A正确。
(多选)随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则以下说法正确的是( )
A.甲、乙波的频率都比可见光的频率小
B.真空中甲波的传播速度比乙波慢
C.真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物
D.甲波与乙波有可能发生干涉
√
√
解析：由题图可知甲、乙波的波长都比可见光波长长，由c＝λf可得，甲、乙波的频率都比可见光的频率小，故A正确；
所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为3×108 m/s，B错误；
波长越短的波越不容易发生衍射，甲波波长比乙波长，所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物，C正确；
甲波与乙波频率不同，不能发生稳定的干涉，D错误。
题型三 几何光学和物理光学的综合
1．含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质时，由于介质对不同色光的折射率不同，则各种色光的偏折程度不同。
2．各种色光的比较
颜色 红橙黄绿蓝靛紫
频率f 低→高
同一介质中的折射率 小→大
同一介质中速度 大→小
波长 长→短
临界角 大→小
通过棱镜的偏折角 小→大
√
单色光b的频率高，波长短，因此有λ1>λ2，B错误；
单色光b的频率高，单色光b一定能使该金属发生光电效应，单色光a不能确定，C错误；
光学 热学和近代物理
专题十六 光学部分
[专题复习定位]
1．能够进行光的折射和全反射现象的相关计算。 2.理解光的波粒二象性。
3．几何光学和物理光学综合问题的理解和分析。
高考真题再现
√
命题点2 光的全反射
2．(2024·广东卷，T6)如图所示，红、绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，则两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是( )
A.在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
√
在MN面上，光是从光疏介质到光密介质，无论θ多大，都不可能发生全反射，故C错误；
3．(2025·江苏卷，T7)如图所示，一束激光射入肥皂泡后(入射激光束未在图中标出)，肥皂膜内出现一亮环。肥皂膜内的激光( )
A．波长等于亮环的周长
B．频率比在真空中的大
C．在肥皂膜与空气的界面上发生衍射
D．在肥皂膜与空气的界面上发生全反射
√
解析：激光的波长的数量级为10－7m，亮环的周长数量级一般为10－2～
10－1m，A错误；
光从一种介质射入另一种介质，频率不变，B错误；
衍射现象是光可以绕过障碍物继续传播的现象，C错误；
激光从肥皂泡外表面射入后，在膜内向气泡外出射时，是从光密介质射向光疏介质，当入射角等于或大于全反射临界角时，发生全反射现象，在肥皂泡内形成亮环，D正确。
4.(2025·黑吉辽蒙卷，T3)如图，利用液导激光技术加工器件时，激光在液束流与气体界面发生全反射。若分别用甲、乙两种液体形成液束流，甲的折射率比乙的大，则( )
A．激光在甲中的频率大
B．激光在乙中的频率大
C．用甲时全反射临界角大
D．用乙时全反射临界角大
√
解析：激光的频率仅与光源本身有关，与介质无关，A、B错误；
5．(2025·河北卷，T13)光纤光谱仪的部分工作原理如图所示，待测光在光纤内经多次全反射后从另一端射出，再经棱镜偏转，然后通过狭缝进入光电探测器。
答案：60°
(2)若探测器阴极材料的逸出功为9.939×10－20 J，求该材料的截止频率(普朗克常量h＝6.626×10－34 J·s)。
解析：根据爱因斯坦光电效应方程有hν0＝W0
可得ν0＝1.5×1014 Hz。
答案：1.5×1014 Hz
命题点3 光的干涉、衍射和偏振
6．(2024·黑吉辽卷，T4)某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示，用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹，下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是( )
A．换用更粗的头发丝
B．换用红色激光照双缝
C．增大纸板与墙面的距离
D．减小光源与纸板的距离
√
换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮纹中央间距Δx变大，故B错误；
增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮纹中央间距Δx变大，故C错误；
减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮纹中央间距Δx，故D错误。
7．(2024·江苏卷，T2)用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到( )
A．两镜片都变亮
B．两镜片都变暗
C．两镜片没有任何变化
D．左镜片变暗，右镜片变亮
√
解析：用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，说明左镜片偏振片的方向和光的偏振方向相同，右镜片偏振片的方向和光的偏振方向垂直，当手机屏幕旋转90度后左镜片偏振片的方向与光的偏振方向垂直，则左镜片变暗，右镜片偏振片的方向与光的偏振方向相同，则右镜片变亮。
8．(2024·山东卷，T4)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，则下列说法正确的是( )
A.滚珠b、c均合格
B．滚珠b、c均不合格
C．滚珠b合格，滚珠c不合格
D．滚珠b不合格，滚珠c合格
√
解析：单色平行光垂直照射平板玻璃，上玻璃的下表面和下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的光程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的光程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的不相等，即滚珠c不合格，C正确。
题型分类讲练
题型一 光的折射和全反射
1．全反射的条件
(1)光从光密介质进入光疏介质。
(2)入射角大于或等于临界角。
3．必备数学知识
(1)平行线、三角形、圆等相关几何知识。
(2)三角函数知识。
(3)相似三角形的性质。
(4)勾股定理。
(5)正弦定理、余弦定理。
√
(2025·广州市普通高中二模)将装有透明液体的长方体容器(器壁厚度不计)平放在水平桌面上，液体的水平截面ABCD如图所示。激光笔发出的激光从AB边O点水平入射，调整入射角，当反射光线与折射光线垂直时，折射光线交BC边于E点。已知O到BC的距离x1＝0.27 m，E到AB的距离x2＝0.36 m，光在空气中传播速度c＝3.0×108 m/s。求：
(1)该液体的折射率；
(2)该激光从O到E的传播时间。
答案：2×10－9 s
考向2 全反射现象分析
被熏黑的铁球表面有一层很薄的碳粒层，将其放入水中，碳粒层与水之间又形成了一空气层，看上去变得锃亮。这属于光的( )
A．折射现象 B．全反射现象
C．干涉现象 D．衍射现象
√
解析：炭粒层与水之间又形成了一空气层，光由空气进入水中会发生折射现象，但是光线由水内部射向空气时，由于角度问题大部分光线发生了全反射，一般要经过2次或者更多次全反射之后才折射出来，即光线经过很多路径才传播出来，由于这些光路重叠交织在一起，所以看起来会比较亮。这是光的全反射现象所形成的。
√
(1)若α＝45°，求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值。
解析：光路图如图甲所示，
∠C＝30°，AC＝BC，
则∠BAC＝∠B＝75°，
(2)若光线从AB边折射后直接到达BC边，并在BC边刚好发生全反射，求此时的α值。
解析：光在BC边上恰好发生全反射时，入射角等于临界角，光路图如图乙所示，
答案：60°
题型二 光的干涉、衍射和偏振 电磁波
1．光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环)。
2．光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、泊松亮斑。
3．光的双缝干涉和单缝衍射的比较
项目 双缝干涉 单缝衍射
发生条件 两束光频率相同、相位差恒定 障碍物或狭缝的尺寸足够小(明显衍射现象)
图样
不同点 条纹
宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等，中央最宽
条纹
间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等
亮度
情况 清晰条纹，亮度基本相等 中央条纹最亮，两边变暗
与光的偏
振的区别 干涉、衍射都是波特有的现象；光的偏振现象说明光是横波
考向1 光的干涉和衍射现象
(2023·山东卷，T5)一种干涉热膨胀仪原理图如图所示。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是( )
A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动
B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动
D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
√
解析：由题意可知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。
√
(多选)某日，某地天空出现了壮观的完整圆环形彩虹。太阳光入射球形雨滴经过折射和反射形成彩虹的示意图如图所示，关于光线1和光线2，下列说法正确的是( )
A.光线1的频率更大
B.光线1从玻璃进入空气时更容易发生全反射
C.用相同单缝做衍射实验时，光线2的衍射条纹间距更大
D.用相同双缝做杨氏干涉实验时，光线1的干涉条纹间距更大
√
√
√
解析：光线1的偏折更明显，折射率更大，所以频率更大，A正确；
根据公式c＝λf可知，c为光速，因为光线1的频率大，所以光线1的波长较短，光线2的波长较长，所以光线2的衍射条纹间距较大，C正确；
考向2 电磁振荡和电磁波
(2025·江苏卷，T5)如图所示，将开关S由a拨到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变化关系的图像是( )
√
解析：开关S由a拨到b，电容器和电感线圈组成闭合回路，电场能与磁场能周期性转化，形成正弦式振荡电流，由于能量损耗，所以该系统的能量逐渐减小，振荡电流的振幅逐渐减小，A正确。
(多选)随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则以下说法正确的是( )
A.甲、乙波的频率都比可见光的频率小
B.真空中甲波的传播速度比乙波慢
C.真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物
D.甲波与乙波有可能发生干涉
√
√
解析：由题图可知甲、乙波的波长都比可见光波长长，由c＝λf可得，甲、乙波的频率都比可见光的频率小，故A正确；
所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为3×108 m/s，B错误；
波长越短的波越不容易发生衍射，甲波波长比乙波长，所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物，C正确；
甲波与乙波频率不同，不能发生稳定的干涉，D错误。
题型三 几何光学和物理光学的综合
1．含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质时，由于介质对不同色光的折射率不同，则各种色光的偏折程度不同。
2．各种色光的比较
颜色 红橙黄绿蓝靛紫
频率f 低→高
同一介质中的折射率 小→大
同一介质中速度 大→小
波长 长→短
临界角 大→小
通过棱镜的偏折角 小→大
√
单色光b的频率高，波长短，因此有λ1>λ2，B错误；
单色光b的频率高，单色光b一定能使该金属发生光电效应，单色光a不能确定，C错误；
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