2025年高二物理上學(xué)期章節(jié)復(fù)習(xí)卷（光）一、光的本質(zhì)與傳播規(guī)律（一）光的波粒二象性光既具有波動性，又具有粒子性。在傳播過程中，光表現(xiàn)為電磁波的性質(zhì)，能產(chǎn)生干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象；在與物質(zhì)相互作用時（如光電效應(yīng)），則表現(xiàn)為粒子性，其能量以光子為單位量子化傳遞，光子能量公式為(E=h\nu)（其中(h=6.63\times10^{-34},\text{J·s})為普朗克常量，(\nu)為光的頻率）。（二）光的傳播特性直線傳播：在同種均勻介質(zhì)中，光沿直線傳播，例如小孔成像、日食和月食的形成。真空中光速(c=3.0\times10^8,\text{m/s})，介質(zhì)中光速(v=\frac{c}{n})（(n)為介質(zhì)折射率，(n>1)）。電磁波譜：光屬于電磁波，按波長從長到短排列為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。可見光的波長范圍為(400,\text{nm})（紫光）至(760,\text{nm})（紅光）。二、光的反射與折射（一）反射定律內(nèi)容：反射光線、入射光線與法線共面，反射光線和入射光線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角（(i=r)）。應(yīng)用：平面鏡成像（等大、正立、虛像，像與物關(guān)于鏡面對稱）、潛望鏡、汽車后視鏡（凸面鏡擴(kuò)大視野）。（二）折射定律與全反射折射定律（斯涅爾定律）：數(shù)學(xué)表達(dá)式：(n_1\sini=n_2\sinr)（(n_1)、(n_2)為兩種介質(zhì)的折射率，(i)為入射角，(r)為折射角）?，F(xiàn)象解釋：筷子在水中“彎折”、海市蜃樓（光在不均勻大氣中折射）。全反射：條件：光從光密介質(zhì)（折射率大）射入光疏介質(zhì)（折射率小），且入射角(i\geq)臨界角(C)。臨界角公式：(\sinC=\frac{n_{\text{疏}}}{n_{\text{密}}})（當(dāng)光疏介質(zhì)為空氣時，(\sinC=\frac{1}{n})）。應(yīng)用：光導(dǎo)纖維（光在纖維內(nèi)多次全反射傳遞信號）、全反射棱鏡（替代平面鏡減少能量損失）。（三）棱鏡與色散棱鏡對光的偏折：光從棱鏡一個側(cè)面入射，從另一側(cè)面射出時向底面偏折，偏折角與折射率、入射角有關(guān)。色散現(xiàn)象：白光通過三棱鏡后分解為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫的光譜，原因是同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同（紫光折射率最大，紅光最小），即(n_{\text{紫}}>n_{\text{紅}})，故紫光偏折角最大。三、光的波動性：干涉與衍射（一）光的干涉產(chǎn)生條件：兩束光頻率相同、相位差恒定、振動方向平行（相干光）。雙縫干涉：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：單色光照射雙縫時，光屏上出現(xiàn)等間距的明暗相間條紋；白光照射時出現(xiàn)彩色條紋（中央為白色亮紋）。條紋間距公式：(\Deltax=\frac{L}z3jilz61osys\lambda)（(L)為雙縫到光屏距離，(d)為雙縫間距，(\lambda)為光的波長）。薄膜干涉：成因：光在薄膜前后表面反射形成的兩束相干光疊加，如肥皂膜上的彩色條紋、鏡頭增透膜（利用薄膜厚度使反射光相消，增強(qiáng)透射光）。（二）光的衍射產(chǎn)生條件：障礙物或狹縫的尺寸與光的波長相當(dāng)或更小。常見衍射現(xiàn)象：單縫衍射：中央為亮且寬的條紋，兩側(cè)為明暗相間的不等距條紋（與雙縫干涉的等間距條紋區(qū)別）。圓孔衍射：光屏上出現(xiàn)明暗相間的環(huán)狀條紋（如泊松亮斑）。應(yīng)用：衍射光柵（利用多縫衍射原理，用于光譜分析）。四、光的偏振與粒子性（一）光的偏振橫波特性：光波是橫波，振動方向與傳播方向垂直。自然光（如陽光）包含垂直于傳播方向的所有振動方向，偏振光則只在某一固定方向振動。應(yīng)用：偏振片（如太陽鏡減少眩光）、3D電影（左右眼接收不同偏振方向的光產(chǎn)生立體視覺）、液晶顯示（通過控制偏振光強(qiáng)度顯示圖像）。（二）光電效應(yīng)現(xiàn)象：光照射金屬表面時，金屬發(fā)射電子（光電子）的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)規(guī)律：存在極限頻率(\nu_0)：只有入射光頻率(\nu\geq\nu_0)時才發(fā)生光電效應(yīng)（不同金屬(\nu_0)不同）。光電子最大初動能(E_k=h\nu-W_0)（(W_0=h\nu_0)為金屬的逸出功），與入射光強(qiáng)度無關(guān)，隨頻率增大而增大。光電子瞬時發(fā)射（時間(<10^{-9},\text{s})）。愛因斯坦方程：(E_k=h\nu-W_0)，揭示了光的粒子性。五、光學(xué)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用（一）重要實(shí)驗(yàn)測定玻璃折射率：用插針法確定光路，通過測量入射角(i)和折射角(r)，由(n=\frac{\sini}{\sinr})計(jì)算折射率。雙縫干涉測光的波長：測量條紋間距(\Deltax)、雙縫間距(d)和雙縫到光屏距離(L)，由(\lambda=\frac{d\Deltax}{L})計(jì)算波長。（二）實(shí)際應(yīng)用光譜分析：利用原子發(fā)射光譜（明線光譜）或吸收光譜（暗線光譜）鑒別物質(zhì)成分（如太陽光譜中的暗線對應(yīng)太陽大氣中吸收光的元素）。激光技術(shù)：激光具有單色性好、方向性強(qiáng)、亮度高等特點(diǎn)，應(yīng)用于激光測距、手術(shù)治療、光纖通信等。光學(xué)儀器：顯微鏡（凸透鏡組放大微小物體）、望遠(yuǎn)鏡（物鏡成倒立縮小實(shí)像，目鏡放大）、照相機(jī)（凸透鏡成倒立縮小實(shí)像）。六、典型問題與解題策略（一）折射率計(jì)算例：光從空氣射入某種玻璃，入射角(i=60^\circ)，折射角(r=30^\circ)，求玻璃的折射率及光在玻璃中的傳播速度。解：由(n=\frac{\sini}{\sinr}=\frac{\sin60^\circ}{\sin30^\circ}=\sqrt{3}\approx1.732)，光速(v=\frac{c}{n}=\frac{3\times10^8}{\sqrt{3}}\approx1.732\times10^8,\text{m/s})。（二）全反射臨界角分析例：水的折射率(n=1.33)，求光從水中射向空氣的臨界角。解：(\sinC=\frac{1}{n}=\frac{1}{1.33}\approx0.752)，故(C\approx48.8^\circ)。（三）雙縫干涉條紋間距計(jì)算例：用波長(\lambda=600,\text{nm})的紅光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，雙縫間距(d=0.2,\text{mm})，光屏距雙縫(L=1,\text{m})，求相鄰亮條紋間距。解：(\Deltax=\frac{L}z3jilz61osys\lambda=\frac{1}{0.2\times10^{-3}}\