重难点14 光学-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（上海专用）（原卷版）.docx

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重难点14光学

年度

是否出题

选择型

填空题

计算题

实验题

2024年

√

√

√

2025年（预）

☆☆☆☆

√

√

（2025年预测的可能性仅供参考，每颗☆代表出题的可能性为20%，以此类推）

【思维导图】

【高分技巧】

一、光的折射定律

1．光的折射定律：对于特定的介质，入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即比值是常数。

2．折射率

(1)定义式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)

①折射率是相对于真空的，所以真空n=1，空气近似等于1。

②物理意义：折射率越大，光从真空射入到该介质时偏折越大。

③把折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质。光疏与光密是相对的。

④光从光疏介质到光密介质，折射角小于入射角。

(2)决定式：n＝eq\f(c,v)，即某种介质的折射率，等于真空中的光速c与光在这种介质中的传播速度v之比。

3．折射定律的另外表达式

(1)即：入射角和这时角的正弦执笔和速度成正比，和折射率成反比。

(2)由于光路可逆性，n越大，则v越小，θ角度越小。

4．单色光从真空进入介质，频率不变，波长变小，速度变小。

二、全反射及发生条件

1．全反射的条件：必须同时具备两个条件：

①光从光密介质射入光疏介质；②入射角等于或大于临界角。

2．临界角：光由介质射入空气(或真空)时，sinC＝eq\f(1,n)

3．光导纤维的传播原理：

光由一端进入，由于内芯的折射率大于外套介质的折射率，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出。

4．光导纤维的折射率

设光导纤维的折射率为n，当入射角为θ1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射。

如图所示，则有sinC＝eq\f(1,n)，n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，C＋θ2＝90°，由以上各式可得sinθ1＝eq\r(n2－1)

当θ1＝90°时，所有进入纤维中的光线都能发生全反射，解得n＝eq\r(2)，因此光导纤维折射率要比eq\r(2)大些。

5．光的折射与波长的关系：（机械波的波速由介质决定，与波长无关）

颜色

红橙黄绿青蓝紫

频率ν

低―→高

同一介质中的折射率

小―→大

同一介质中速度

大―→小

波长

大―→小

临界角

大―→小

通过棱镜的偏折角

小―→大

6．几何光学主要计算题型：利用几何条件分析角度关系。

(1)求折射率：已知折射角度，已知速度

(2)求光速：(3)求传播时间(4)求临界角sinC＝eq\f(1,n)

三、杨氏双缝干涉实验

1．光产生干涉的条件：两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同。

2．杨氏双缝干涉实验

(1)双缝干涉的装置示意图实验装置如图所示，有光源、滤光片、单缝、双缝和光屏。

(2)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，也可用激光直接照射双缝。

(3)双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。

(4)滤光片的作用：让指定频率的单色光通过，改变实验条件。

3．干涉图样

①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。

a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ（k＝0，1，2…），光屏上出现亮条纹。

b．光的路程差Δr＝r2－r1＝（2k＋1）eq\f(λ,2)（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。

③条纹间距公式：Δx＝eq\f(l,d)λ.即增大挡板和屏的距离，减小双缝间距，增加波长都会导致条纹变宽。

四、薄膜（等厚）干涉及其应用

1．薄膜干涉现象

(1)如下图（1）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。

(2)牛顿环的干涉如下图（2）所示。

图（1）图（2）

2．薄膜干涉原理分析

（1）相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波。

（2）图样特点：同双缝干涉，同一条亮（或暗）条纹对应的薄膜的厚度相等．单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹。

3．薄膜干涉的应用（一）：检查平面平整度

如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，M的下表面和N的上表面反射的光产生干涉，形成条纹图案。

(1)如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是平行且等间距的。

(2)如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示；

(3)如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q所示：

4．薄膜干涉的应用（二）：增透膜

增透膜是在光学元件表面镀一层特定厚度的薄膜，