2020高考物理月刊專版 【命題趨向】2020年考試大綱幾何光學對光的直線傳播、光導纖維、光的色散等考點為類要求，對光的反射和平面鏡成像作圖法、光的折射和全反射等考點均為類要求；物理光學對光的本性學說、光的干涉、光的衍射、光的偏振、光譜光譜分析和電磁波譜、光的波粒二象性和物質波、激光等考點為類要求，光電效應和愛因斯坦光電效應方程為類要求。幾何光學的考查重點在光的折射定律，預計在2020年高考中，幾何光學出題的可能性非常大，折射定律及全反射問題仍是出題熱點。高考對物理光學的考查在光的波動性的各種特性，預計在2020年高考中，物理光學出題的可能性也非常大，光的特性的考查可能結合具體技術應用，光電效應現(xiàn)象及其解釋光子說也將是出題的熱點?！究键c透視】一、幾何光學1光的反射及平面鏡成像：光的反射遵守反射定律，平面鏡成成等大正立的虛像，像和物關于鏡面對稱。2光的折射、全反射和臨界角：重點應放在能應用光的折射定律和全反射的原理解答聯(lián)系實際的有關問題。3用折射規(guī)律分析光的色散現(xiàn)象：著重理解兩點：其一，光的頻率（顏色）由光源決定，與介質無關；其二，同一介質中，頻率越大的光折射率越大。二、光的本性1光的波動性：光的干涉、衍射現(xiàn)象表明光具有波動性，光的偏振現(xiàn)象說明光波為橫波，光的電磁說則揭示了光波的本質光是電磁波。在電磁波譜中，波長從大到小排列順序為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、射線，各種電磁波中，除可見光以外，相鄰兩個波段間都有重疊，但各種電磁波產生機理不同，表現(xiàn)出來的性質也不同。2光的粒子性（1）光電效應：在光的照射下，從物體發(fā)射出電子（光電子）的現(xiàn)象。其規(guī)律是：任何金屬都存在極限頻率，只有用高于極限頻率的光照射金屬，才會發(fā)生光電效應現(xiàn)象。在入射光的頻率大于金屬極限頻率的情況下，從光照射到逸出光電子，幾乎是瞬時的。光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，與光強無關。單位時間內逸出的光電子數(shù)與入射光的強度成正比。（2） 光子說：即空間傳播的光是一份一份地進行的，每一份的能量等于（為光子的頻率），每一份叫做一個光子。光子說能解釋光電效應現(xiàn)象。愛因斯坦光電方程3光的波粒二象性：光的干涉、衍射說明光具有波動性，光電效應現(xiàn)象表明光具有粒子性，因此光具有波粒二象性?！纠}解析】題型一 光的反射、光的折射和全反射題型特點：題目主要考查光的反射定律、光的折射定律和全反射的基本應用，考查對重要物理現(xiàn)象和物理規(guī)律的掌握情況。解題策略：這類題目一般都有一定的難度。解題時既要抓住基本規(guī)律光的折射定律和臨界角公式，還要結合實際圖形進行分析，重在形成一個正確的思維過程。例1如圖所示，P、Q是兩種透明材料制成的兩塊相同的直角梯形棱鏡，疊合在一起組成一個長方體，一單色光處P的上表面射入，折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面，已知材料的折射率，射到P上表面的光線與P的上表面的夾角為，下列判斷正確的是（ ）A光線一定在Q的下表面發(fā)生全反射B光線一定能從Q的下表面射出，出射光線與下表面的夾角一定等于C光線一定能從Q的下表面射出，出射光線與下表面的夾角一定大于D光線一定能從Q的下表面射出，出射光線與下表面的夾角一定小于解析：光由P進入Q時垂直界面，故傳播方向不改變，在Q中的入射角等于P中的折射角，光線在P中的折射角小于臨界角，故在Q中不會發(fā)生全反射,又，故從Q中射出時折射角小于射入P的入射角，即出射光線與下表面夾角大于，正確選項為：C。例2在完全透明的水下某深處，放一點光源，在水面上可見到一個圓形的透光圓面，若透光園面的半徑勻速增大，則光源正（ ）A加速上升 B加速下降 C勻速上升 D勻速下降系，滿足勻速運動條件，所以，光源向下勻速運動。故正確選項為D。點撥：在解決光的折射問題時，如果光源是動態(tài)的，解此類題目的關鍵是：通過瞬時(靜態(tài))物理量之間的關系，找出它們動態(tài)時的變化規(guī)律。變式訓練1：abc為全反射棱鏡，它的主截面是等腰直角三角形，如圖所示，一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上發(fā)生全反射,若光線入射點0的位置保持不變，改變光線的入射方向(不考慮來自bc面反向的光線)（ ）A使入射光按圖中所示順時針方向繞O點逐漸偏轉,如果有色光射出ab面，則紅光將首先射出B使入射光按圖中所示的順時針方向逐漸偏轉，如果有色光射出ab面，則紫光將首先射出C使入射光按圖中所示的逆時針方向逐漸偏轉，紅光將首先射出ab面D使入射光按圖中所示的逆時針方向逐漸偏轉，紫光將首先射出ab面 （答案：A）題型二 光的波動性問題題型特點：題目主要考查光的干涉、光的衍射現(xiàn)象，考查對光的波動性現(xiàn)象和根據(jù)疊加原理得出的一些特定條件的掌握情況。解題策略：這類題目一般都是中等難度和較容易的題。主要包含反映光的波動性的一些基本現(xiàn)象的識記和用明暗條紋形成條件分析及條紋間距的計算，解題時要識記平時少有接觸的有關公式就能直接進行有關計算。例3如圖所示，S1和S2是楊氏雙縫實驗裝置的兩個狹縫，S是光源，光源發(fā)出的光的波長為，則下列說法正確的是（ ） A在光屏上的P位置出現(xiàn)明條紋B若把其中一條狹縫擋住，屏上出現(xiàn)相同的明暗相間的條紋，只是亮度減半C不論是單縫衍射或雙縫干涉或薄膜干涉，都是色散效應造成的D光通過雙縫或單縫產生的明暗相間的條紋，說明光具有波動性 若將S1或S2擋住就成為單縫衍射，其明暗相間的條紋與雙縫干涉的不同。單縫衍射或雙縫干涉或薄膜干涉所出現(xiàn)的明暗條紋都不是色散效應造成的，而是光的疊加效應造成的，即單縫衍射是衍射光疊加，雙縫干涉是雙縫發(fā)生的光疊加，薄膜干涉是兩表面的反射光疊加造成的，而色散是由于同一媒質對不同頻率的光的折射情況不同而產生的現(xiàn)象。 光能產生干涉和衍射現(xiàn)象，所以光具有波動性。故正確選項為A、D點撥：對于光的干涉，學生往往覺得抽象難懂，如果建立起清晰的物理圖景如例1中的圖，對照圖將光的干涉的知識內容一一落實，加深理解，同時要熟記一些相關知識，如各種色光波長的大小比較，紅光波長大，紫光波長小等。例4如圖所示，圖（a)表示單縫，圖(b)表示雙縫，用某單色光分別照射豎直放置的單縫和雙縫，在縫后較遠位置豎直放置的光屏上可以觀察到明暗相間的條紋(圖中陰影表示明條紋)，如圖(c)(d)所示，下列關于縫和條紋間關系的說法中正確的是（ ）A圖(c)表示單縫衍射條紋，圖(d)表示雙縫干涉條紋B單縫S越寬，越不容易觀察到對應的明暗條紋C雙縫間距離越短，對應條紋間距越小D照射雙縫的單色光波長越短，對應條紋間距越大解析：光通過單縫會發(fā)生衍射，通過雙縫會發(fā)生干涉，兩者都會產生明暗相間的條紋，但干涉的條紋寬度都一樣，而衍射的條紋中間寬、兩側愈來愈窄，所以(c)為干涉條紋，(d)為衍射條紋，對于衍射，縫越窄，條紋愈寬，條紋愈明顯(但亮度逐漸變暗)；而縫越寬，條紋愈模糊，所以A錯、B正確雙縫干涉時，雙縫間距越小，波長越長，條紋愈寬，所以C、D選項都不正確，故本題選項為B。點撥：要正確解答考查光的衍射和雙逢干涉結合在一起的問題，必須熟練掌握光的衍射和雙縫干涉的特點和區(qū)別，否則，很容易因為識記不清或對原理理解的似是而非選擇錯誤的選項。變式訓練2：如圖415所示的4種明暗相間的條紋，分別是紅光、藍光通過同一個雙題型三 光的量子性問題題型特點：題目主要考查光的量子性和愛因斯坦光電效應方程，考查對光的量子性和發(fā)生光電效應的條件以及結合其他知識綜合應用分析問題的能力。解題策略：這類題目一般都是光子能量頻率光電效應光電流聯(lián)系在一起的，解題時一個非常重要的關鍵就是極限頻率，同時還要考慮帶電粒子在電場中的能量轉化的問題有較強的綜合性和嚴密的思維。例5 如圖，當電鍵K斷開時，用頻率為的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵，調節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于u時，電流表讀數(shù)仍不為零；當電壓表讀數(shù)大于或等于u時，電流表讀數(shù)為零。其中普朗克常量為h,由此可知陰極材料的逸出功為（ ）A BC D解析：電流表讀數(shù)剛好為零說明剛好沒有光電子能夠到達陽極，光電子逸出后動能全部轉化成電勢能可得光電子的最大初動能為。再由光電效應方程可知，故正確選項為D。點撥：本題在考察光電效應方程的同時考察光子的能量方程，還包含了帶電粒子在電場中運動的能量轉化，綜合性很強。變式訓練3：用不同頻率的紫外光分別照射鎢和鋅的表面而產生光電效應，可得到光電子最大初動能EK隨入射光頻率變化的圖，已知鎢的逸出功是328eV，鋅的逸出功是334eV，若將兩者的圖線畫在一個坐標圖中，用實線表示鎢，虛線表示鋅，則正確反映這一過程的是如下圖所示的（ ）（答案：A）【專題訓練與高考預測】1如圖所示，兩束單色光以不同的入射角從空氣射入玻璃中。若折射角相同，則下列說法不正確的是（ ）A若此兩種單色光從玻璃射入空氣，則單色光發(fā)生全反射 的臨界角較小B若此兩種單色光分別通過相同的障礙物，則單色光比單色光發(fā)生衍射現(xiàn)象明顯C此兩種單色光相比，單色光的光子能量較小D用此兩種單色光分別照射某種金屬，若用單色光照射恰好能發(fā)生光電效應，則用單色光照射時一定也能發(fā)生光電效應2一束光從真空射到折射率為的某種玻璃的表面，用表示入射角，r表示折射角，則（ ）A當r=30o時，B無論多大，r都小會超過45oC當時，將沒有光線射入到玻璃中D當時，反射光線與折射光線恰好相互垂直3單色光在真空中的波長比單色光b在真空中的波長短，現(xiàn)讓、b兩束光以相同的入時角從空氣中分別射向長方體玻璃磚的同一點(見圖)，此時兩束光都能直接從下表面射出，那么（ ） A從上表面射入時，光的折射角將大于b光的折射角B從下表面射入時，光的折射角將小于b光的折射角C從上表面射出時，光的出射角將大于b光的出射角D將入射角不斷增加，總可以使兩束光在玻璃磚的下表面發(fā)生全反射現(xiàn)象4有關紅、藍兩束單色光，下列說法正確的是（ ）A在空氣中的波長B在水中的光速C在同一介質中的折射率D藍光光子的能量大于紅光光子的能量5在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，這時（ ）A只有紅光和綠光的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失B紅光和綠光的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的雙縫干涉條紋依然存在C任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮D屏上無任何光亮8下列說法中,正確的是（ ）A只有大量光子的行為才表現(xiàn)出波動性。B單個光子有時也會體現(xiàn)出波動性。C 物質波就是，任何一個運動著的物體都有一種波與它對應，該波的波長與該物體的 動量成正比。D甲乙兩種單色光均垂直射到一條直光纖的端面上，甲光穿過光纖的時間比乙光的長，則用它們分別作為同一雙縫干涉裝置的光源時，甲光相鄰的干涉條紋間距較大。9如圖3是雙縫干涉實驗裝置示意圖，S為單縫，S1、S2為雙縫，P為屏幕中心，SP垂直照射S，試討論P點和P1點應出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋?（2）若用白光照射單縫S，并用藍色透明薄紙擋住S1，用黃色透明薄紙擋住S2，試討論P點應出現(xiàn)的顏色和屏上最可能出現(xiàn)的情況?！緟⒖冀獯稹?B 解析：由題意，光的頻率大于b光的頻率，所以在同一介質中 光的折射率大于b 光的折射率，據(jù)，n大，r小，故從上表面射入時，光的折射角小于b光的折射角；據(jù)光路可逆，出射角等于入射角，且將入射角不斷增加，在玻璃磚的7A、D 解析：當波源與觀察者遠離時，觀察者接收到的頻率減小，據(jù)波速公式，波長要變長，本題考查了多普勒效應，這是高中物理新增內容，高考命題對新增內容比較重視。8A 解析：波粒二象性中所說的波是一種概率波，波粒二象性中所說的粒子，是指其不連 （2）從S1射出的藍光和從S2射出的黃光因頻率不同，它們不會發(fā)生干涉，但藍光和黃光 均會發(fā)生單縫衍射，在屏上分別形成黃色和藍色的衍射條紋，兩種顏色的條紋可能在屏上某些區(qū)域重疊，重疊部分的顏色應為綠色，故屏上最可能出現(xiàn)黃、綠、藍三種顏色的條紋。