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(共42張PPT)
第十五章
光學、電磁波與相對論
課標要求 熱點考向
1.通過實驗，理解光的折射定律
2.測定材料的折射率
3.認識光的全反射現象.初步了解光導纖維的工
作原理和光纖在生產、生活中的應用.認識光纖
技術對經濟社會生活的重大影響
4.觀察光的干涉、衍射和偏振現象.知道產生干
涉、衍射現象的條件.用雙縫干涉實驗測定光的
波長 1.理解折射率、光的折射定律、
全反射的條件及應用，會測定玻
璃的折射率
2.理解光的干涉現象、衍射現象、
偏振現象，會利用公式Δx＝ 測
波長
課標要求 熱點考向
5.了解激光的特性和應用.用激光觀察全息照相
6.初步了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想以
及在物理學發展史上的意義
7.了解電磁波的產生.通過電磁波體會電磁場的
物質性
8.了解電磁波的發射、轉播和接收
9.通過實例認識電磁波譜，知道光是電磁波
10.了解電磁波的應用和在科技、經濟、社會發
展中的作用 3.知道麥克斯韋電磁場理論，了
解電磁波的產生、傳播、發射和
接收
(續表)
課標要求 熱點考向
11.知道狹義相對論的實驗基礎、基礎原理和主
要結論
12. 了解經典時空觀與相對論時空觀的主要區
別.體會相對論的建立對人類認識世界的影響
13.初步了解廣義相對論的幾個主要觀點以及主
要觀測證據
14.關注宇宙學研究的新進展 4.了解狹義相對論的基本假設和
幾個重要結論
(續表)
第1節
光的折射
全反射
一、光的折射定律
改變
1.折射現象：光從一種介質進入另一種介質時傳播方向______
的現象.
2.折射定律.
折射角
(1)內容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內，折射
光線與入射光線分別位于法線的兩側；入射角的正弦與________
______成正比.
sin θ1
sin θ2
＝n12(θ1、θ2 分別為入射角和折射角，n12 是
(2)表達式：
比例常數).
的正弦
二、折射率
入射角的正弦
折射角的正弦
1.定義：光從真空射入某種介質發生折射時，_____________
與______________之比，叫做這種介質的折射率.
2.定義式：n＝________.折射率由介質本身的光學性質和光的
頻率決定.
sin θ1
sin θ2
3.計算公式：n＝________，因為 v＜c，所以任何介質的折射
率都大于________.
偏折程度
對兩種介質來說，若 n1>n2，則折射率為 n1 的介質稱為______
介質，折射率為 n2 的介質稱為光疏介質.
4.物理意義：折射率是表示光從一種介質進入另一種介質時，
發生____________的物理量，與入射角θ1 及折射角θ2 的大小無關.
c
v
1
光密
三、全反射
入射角
光密
大于或等于
1.定義：光從光密介質入射到光疏介質的分界面上時，當____
__________增大到某一角度時，折射光線消失，只剩下反射光線的
現象.
2. 條件：①光從____________ 介質射向光疏介質；②入射角
____________臨界角.
1
n
為 n)射向真空或空氣時，發生全反射的臨界角為 C，則 sin C＝____.
4.應用：全反射棱鏡、____________.
光導纖維
3.臨界角：折射角等于 90°時的入射角.若光從光密介質(折射率
四、光的色散、棱鏡
1.光的色散：含有多種顏色的光被分解為單色光的現象叫做光
的色散.白光通過三棱鏡會分解為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七
種單色光.
2.光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長有序
的排列.
3.棱鏡.
(1)定義：截面是三角形的玻璃儀器，可以使光發生色散，白
光的色散表明各色光在同一介質中的折射率不同.
(2)三棱鏡對光線的作用：改變光的傳播方向，使復色光發生
色散.
【基礎自測】
1.判斷下列題目的正誤.
(1)光的傳播方向發生改變的現象叫光的折射.(
)
(2)折射率跟折射角的正弦成正比.(
)
(3)只要入射角足夠大，就能發生全反射.(
)
(4)若光從空氣中射入水中，它的傳播速度一定減小.(
)
(5)已知介質對某單色光的臨界角為 C，則該介質的折射率等
于
1
.(
sin C
)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√
2.如果光以同一入射角從真空射入不同介質，則折射率越大的
介質(
)
A.折射角越大，表示這種介質對光的偏折作用越大
B.折射角越大，表示這種介質對光的偏折作用越小
C.折射角越小，表示這種介質對光的偏折作用越大
D.折射角越小，表示這種介質對光的偏折作用越小
解析：根據折射定律 n＝
sin θ1
sin θ2
，當光以同一入射角從真空向
介質入射時，sin θ1 一定，n 越大，sin θ2 就越小，θ2 越小，說明光
偏離原來的傳播方向角度就越大.
答案：C
3.如圖是同一單色光從介質 a 射向介質 b 時的光路圖，
由此可知(
)
A.a 是光密介質，b 是光疏介質
B.增大入射角，光在界面可能發生全反射
C.光在介質 a 中的頻率大于在介質 b 中的頻率
D.光在介質 a 中的傳播速度大于在介質 b 中的傳播速度
解析：結合光路圖可判定入射角大于折射角，可知介質 a 是
光疏介質，b 是光密介質，A 錯誤;全反射發生在從光密介質到光
疏介質過程，B 錯誤;同一單色光在不同介質中傳播，頻率不變，
即光在介質 a 中的頻率等于在介質 b 中的頻率，C 錯誤;由折射率
介質 b 中的傳播速度，D 正確.
答案：D
4.(2024 年貴州卷)一種測量液體折射率的 V 形容器，由兩塊
材質相同的直角棱鏡粘合，并封閉其前后兩端制作而成.容器中盛
有某種液體，一激光束從左邊棱鏡水平射入，通過液體后從右邊
棱鏡射出，其光路如圖所示.設棱鏡和液體的折射率分別為 n0、n，
光在棱鏡和液體中的傳播速度分別為 v0、v，
則(
)
A.nv0
C.n>n0，v>v0
B.nD.n>n0，v答案：A
熱點 1 折射現象與折射率
[熱點歸納]
1.對折射率的理解.
(1)折射率大小不僅反映了介質對光的折射本領，也反映了光
(2)折射率的大小不僅與介質本身有關，還與光的頻率有關.同
一種介質中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小.
(3)同一種色光，在不同介質中雖然波速、波長不同，但頻率
相同.
類型 平行玻璃磚 三棱鏡 圓柱體(球)
結構 玻璃磚上、下表面
是平行的 橫截面為三角形的
三棱鏡 橫截面是圓
對光線
的作用
通過平行玻璃磚的
光線不改變傳播方
向，但要發生側移
通過三棱鏡的光線
經兩次折射后，出
射光線向棱鏡底面
偏折
圓界面的法線是
過圓心的直線，
經過兩次折射后
向圓心偏折
2.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制：
類型 平行玻璃磚 三棱鏡 圓柱體(球)
應用 測定玻璃的折射率
全反射棱鏡，改變
光的傳播方向 改變光的傳播方
向
(續表)
考向 1 折射定律的應用
【典題 1】(2023 年江蘇聯考)如圖所示，在“測玻璃磚折
射率”實驗中，平行玻璃磚 abcd 與屏 P 平行放置，從另一側用
激光筆以一定角度照射玻璃磚上 O 點，此時在屏上的 S1 處有激光
點，移走玻璃磚，激光點移到 S2 處，A、B 為玻璃磚 ad 邊上的兩
點，其中 OA 與 ad 邊垂直，B 點是線段 OS2 與 ad 的交點，已經測
出 AB＝l1，OA＝l2，S1S2＝l3，則玻璃磚的折射率 n 是(
)
解析：根據題意畫出光路圖如圖所示.
設在 C 點光線入射角為θ、折射角為α，則
根據折射定律有 n sin θ＝sin α，由于射入玻璃磚
的入射角等于射出玻璃磚的折射角，則 S1S2 ＝
答案：C
考向 2 平行玻璃磚對光路的控制
【典題2】(多選，2024年廣東深圳一模)如圖所示為一束單色
光從空氣射入 a、b 兩塊玻璃(不同材質)時的光路圖，下列說法正
確的是(
)
A.玻璃 a 的折射率比玻璃 b 的大
B.光在 a 中的傳播速度比在 b 中的大
C.光在 a 中的波長比在 b 中的小
D.光線 O′B 一定與光線 AO 平行
答案：AC
考向 3 三棱鏡對光路的控制
【典題 3】(2023 年浙江卷)如圖所示為一斜邊鍍銀的等腰直
角棱鏡的截面圖.一細黃光束從直角邊 AB 以角度θ入射，依次經
AC 和 BC 兩次反射，從直角邊 AC 出射.出射光線相對于入射光
)
線偏轉了α角，則α(
A.等于 90°
B.大于 90°
C.小于 90°
D.與棱鏡的折射率有關
解析：題圖已經畫出此過程中光的傳播路徑，通過 BC 作出
△ABC 的對稱圖形，如圖所示.根據對稱性可知，從 CD 邊射出
的光線與法線的夾角也為θ，所以光線從 AC 射出時與法線的夾
角也為θ.由于垂直于 AB 的法線與垂直于 AC 的法線
相互垂直，根據數學知識(一個角的兩邊與另一個角
的兩邊互相垂直，這兩個角相等或互補)可知，從
AC 邊射出的光線與入射光線相互垂直，故出射光線
相對于入射光線偏轉角α＝90°， A正確.
答案：A
考向 4 透明球對光的控制
【典題 4】(2024 年廣東廣州二模)如圖是 O 為
圓心、AB 為直徑的透明圓盤截面，一束激光從空氣
中平行 AB 由 C 點射入圓盤，在 B 點反射后從 D 點
平行 AB 射出.已知圓盤半徑和 AC 距離相等，則該
圓盤對激光的折射率為(
)
解析：已知圓盤半徑和 AC 距離相等，則△AOC 為等邊三角
形，而∠ACB＝90°，由幾何知識得∠ABC＝∠OCB＝30°，而
入射角 i 與∠AOC 相等，由幾何知識得 i＝∠AOC＝60°，由折
答案：D
熱點 2 全反射現象的理解及應用
[熱點歸納]
1.求解光的折射、全反射問題的四點提醒：
(1)光密介質和光疏介質是相對而言的.同一種介質，相對于其
他不同的介質，可能是光密介質，也可能是光疏介質.
(2)如果光線從光疏介質進入光密介質，則無論入射角多大，
都不會發生全反射現象.
(3)在光的反射和全反射現象中，均遵循光的反射定律，光路
均是可逆的.
(4)當光射到兩種介質的界面上時，往往同時發生光的折射和
反射現象，但在全反射現象中，只發生反射，不發生折射.
2.解決全反射問題的一般方法：
(1)確定光是從光密介質進入光疏介質.
(3)根據題設條件，判定光在傳播時是否發生全反射.
(4)如發生全反射，畫出入射角等于臨界角時的臨界光路圖.
(5)運用幾何關系或三角函數關系以及反射定律等進行分析、
判斷、運算，解決問題.
化，即 v＝ .
3.求解全反射現象中光的傳播時間的一般思路：
(1)全反射現象中，光在同種均勻介質中的傳播速度不發生變
c
n
(2)全反射現象中，光的傳播路程應結合光路圖與幾何關系進
行確定.
考向 1 全反射中的臨界問題
【典題 5】(多選)截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所
示.DE 為嵌在三棱鏡內部緊貼 BB′C′C 面的線狀單色可見光光源，
DE 與三棱鏡的 ABC 面垂直，D 位于線段 BC 的中點.圖乙為圖
甲中 ABC 面的正視圖.三棱鏡對該單色光的折射率為 ，只考慮
由 DE 直接射向側面 AA′C′C 的光線.下列說法正確的是(
)
甲
乙
C.若 DE 發出的單色光頻率變小，AA′C′C 面有光出射的區域
面積將增大
D.若 DE 發出的單色光頻率變小，AA′C′C 面有光出射的區域
面積將減小
出的光，豎直向上從 M 點射出的光線恰好是出射光線的邊緣，
同時 C 點也恰好是出射光線的邊緣，如圖所示，因此光線只能
從MC 段射出，根據幾何關系可知，M 恰好為 AC 的中點，因此
在 AA′C′C 平面上有一半的面積有光線射出， A 正確，B 錯誤;
由于頻率越高，折射率越大，當光源發出的光的頻率變小，折射
率也會變小，導致臨界角會增大，這時 M 點上方也會有光線出射，
因此出射光線區域的面積將增大， C 正確，D 錯誤.
答案：AC
R，光
考向 2 折射定律與全反射綜合
【典題 6】(多選，2023 年廣東湛江一模)夜晚高速公路的路
標在燈光的照射下特別亮，主要是因為使用了由大量均勻透明介
質球組成的反光材料.如圖所示，介質球的球心位于 O 點，半徑
為 R.平行于直徑 AOB 的單色光從空氣射入介質球，其中一條光
線沿 CD 射入球體，在球內表面經一次反射后，再次折射回空氣
中時出射光線恰好與 CD 平行.已知 CD與 AB 間的距離為
在真空中的傳播速度為 c，則(
)
A.光線經過一次折射一定射到 B 點
B.光線經過一次折射對應的折射角為 45°
解析：根據題意畫出光路圖如圖所示.光線經過一次折射一定射
幾何關系可知 i＝2r，解得 r＝30°，B錯誤；由折射
D錯誤.
答案：AC

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