專題十七光學(xué)、電磁波、相對(duì)論,高考物理 (課標(biāo)專用),考點(diǎn)一光的折射、全反射、色散 1.2015課標(biāo),34(1),5分,0.372(多選)如圖,一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚,在玻璃磚底面上的入射角為,經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則(),五年高考,A組 統(tǒng)一命題課標(biāo)卷題組,A.在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度 B.在真空中,a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng) C.玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率 D.若改變光束的入射方向使角逐漸變大,則折射光線a首先消失 E.分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn),a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距,答案ABD從光路圖看,入射角相同,a光的折射角較大,所以玻璃磚對(duì)a光的折射率較大,a光的頻率較大,波長(zhǎng)較短,B正確,C不正確;根據(jù)n=知va<vb,A正確;隨著入射角增大,a光的折射角 先達(dá)到90,D正確;在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn),由x=知光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),干涉條紋 間距越大,E錯(cuò)誤。,思路指導(dǎo) 根據(jù)公式n=判斷折射率大小;根據(jù)v=判斷玻璃中的光速大小;根據(jù)=判斷 真空中波長(zhǎng)大小;根據(jù)公式x=判斷干涉條紋間距大小。,考查點(diǎn) 光的折射、光的干涉,2.2018課標(biāo),34(1),5分如圖,ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面,A=30。一束紅光垂直AB邊射入,從AC邊上的D點(diǎn)射出,其折射角為60,則玻璃對(duì)紅光的折射率為。若改用藍(lán)光沿同一路徑入射,則光線在D點(diǎn)射出時(shí)的折射角(填“小于”“等于”或“大于”)60。,答案 大于,解析本題考查折射定律在三棱鏡中的應(yīng)用等知識(shí)。 由題意知,1=60,由幾何關(guān)系知2=30,由n=,得n=。由f藍(lán)f紅得n藍(lán)n紅,又因n=,2相 同,故1藍(lán)1紅,藍(lán)光在D點(diǎn)射出時(shí)的折射角大于60。,3.2018課標(biāo),34(2),10分如圖,ABC是一直角三棱鏡的橫截面,A=90,B=60。一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后,射到AC邊的E點(diǎn),發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出。EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中點(diǎn)。不計(jì)多次反射。 ()求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角; ()為實(shí)現(xiàn)上述光路,棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍?,答案 ()60()n<2,解析本題考查光的折射和全反射、折射率。 ()光線在BC邊上折射,由折射定律有 sin i1=n sin r1 式中,n為棱鏡的折射率,i1和r1分別是該光線在BC邊上的入射角和折射角。 光線在AC邊上發(fā)生全反射,由反射定律有 r2=i2 式中i2和r2分別是該光線在AC邊上的入射角和反射角。 光線在AB邊上發(fā)生折射,由折射定律有 n sin i3=sin r3,式中i3和r3分別是該光線在AB邊上的入射角和折射角。 由幾何關(guān)系得 i2=r2=60,r1=i3=30 F點(diǎn)的出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角為 =(r1-i1)+(180-i2-r2)+(r3-i3) 由式得 =60 ()光線在AC邊上發(fā)生全反射,光線在AB邊上不發(fā)生全反射,有 n sin i2n sin Cn sin i3 式中C是全反射臨界角,滿足 n sin C=1 由式知,棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為 n<2,解題關(guān)鍵畫(huà)圖是解決物理問(wèn)題的基本功 對(duì)于幾何光學(xué)題,畫(huà)好光路圖是解題的關(guān)鍵。充分利用幾何知識(shí)便可順利解題。,4.2018課標(biāo),34(2),10分如圖,某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫(huà)了一個(gè)小標(biāo)記“”(圖中O點(diǎn)),然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個(gè)標(biāo)記上,小標(biāo)記位于AC邊上。D位于AB邊上,過(guò)D點(diǎn)做AC邊的垂線交AC于F。該同學(xué)在D點(diǎn)正上方向下順著直線DF的方向觀察,恰好可以看到小標(biāo)記的像;過(guò)O點(diǎn)做AB邊的垂線交直線DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm。求三棱鏡的折射率。(不考慮光線在三棱鏡中的反射),答案,解析,本題考查折射定律。 過(guò)D點(diǎn)作AB邊的法線NN,連接OD,則ODN=為O點(diǎn)發(fā)出的光線在D點(diǎn)的入射角;設(shè)該光線在D點(diǎn)的折射角為,如圖所示。 根據(jù)折射定律有 n sin =sin 式中n為三棱鏡的折射率。 由幾何關(guān)系可知 =60,EOF=30 OEF中有 EF=OE sinEOF 由式和題給條件得 OE=2 cm 根據(jù)題給條件可知,OED為等腰三角形,有 =30 由式得 n=,解題關(guān)鍵 解答本題的關(guān)鍵是根據(jù)題設(shè)條件,畫(huà)出光路圖,利用圖中幾何關(guān)系,列方程求解。,5.2017課標(biāo),34(2),10分一直桶狀容器的高為2l,底面是邊長(zhǎng)為l的正方形;容器內(nèi)裝滿某種透明液體,過(guò)容器中心軸DD、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示。容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料,其他內(nèi)壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點(diǎn)光源,已知由液體上表面的D點(diǎn)射出的兩束光線相互垂直,求該液體的折射率。,答案 1.55,解析設(shè)從光源發(fā)出直接射到D點(diǎn)的光線的入射角為i1,折射角為r1。在剖面內(nèi)作光源相對(duì)于反光壁的鏡像對(duì)稱點(diǎn)C,連接C、D,交反光壁于E點(diǎn),由光源射向E點(diǎn)的光線,反射后沿ED射向D點(diǎn)。光線在D點(diǎn)的入射角為i2,折射角為r2,如圖所示。設(shè)液體的折射率為n,由折射定律有 n sin i1=sin r1 n sin i2=sin r2 由題意知r1+r2=90 聯(lián)立式得n2= 由幾何關(guān)系可知sin i1=,sin i2= 聯(lián)立式得n=1.55,解題關(guān)鍵 正確畫(huà)出光路圖,由數(shù)學(xué)知識(shí)找出相關(guān)角的關(guān)系。,6.2017課標(biāo),34(2),10分如圖,一半徑為R的玻璃半球,O點(diǎn)是半球的球心,虛線OO表示光軸(過(guò)球心O與半球底面垂直的直線)。已知玻璃的折射率為1.5?，F(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線)。求 ()從球面射出的光線對(duì)應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值; ()距光軸的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。,答案 ()R()R(或2.74R),解析本題考查全反射、折射、折射率、折射定律。 ()如圖,從底面上A處射入的光線,在球面上發(fā)生折射時(shí)的入射角為i,當(dāng)i等于全反射臨界角iC時(shí),對(duì)應(yīng)入射光線到光軸的距離最大,設(shè)最大距離為l。 i=iC 設(shè)n是玻璃的折射率,由全反射臨界角的定義有 n sin iC=1 由幾何關(guān)系有 sin i= 聯(lián)立式并利用題給條件,得,l=R ()設(shè)與光軸相距的光線在球面B點(diǎn)發(fā)生折射時(shí)的入射角和折射角分別為i1和r1,由折射定律 有 n sin i1=sin r1 設(shè)折射光線與光軸的交點(diǎn)為C,在OBC中,由正弦定理有 = 由幾何關(guān)系有 C=r1-i1 sin i1= 聯(lián)立式及題給條件得 OC=R2.74R,7.2016課標(biāo),34(2),10分如圖,玻璃球冠的折射率為,其底面鍍銀,底面的半徑是球半徑的 倍;在過(guò)球心O且垂直于底面的平面(紙面)內(nèi),有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M 點(diǎn),該光線的延長(zhǎng)線恰好過(guò)底面邊緣上的A點(diǎn)。求該光線從球面射出的方向相對(duì)于其初始入射方向的偏角。,答案 150,解析設(shè)球半徑為R,球冠底面中心為O,連接O、O,則OOAB。令OAO=,有 cos = 即=30 由題意MAAB 所以O(shè)AM=60 設(shè)圖中N點(diǎn)為光線在球冠內(nèi)底面上的反射點(diǎn),所考慮的光線的光路圖如圖所示。設(shè)光線在M點(diǎn)的入射角為i、折射角為r,在N點(diǎn)的入射角為i,反射角為i,玻璃折射率為n。由于OAM為等邊三角形,有 i=60,由折射定律有sin i=n sin r 代入題給條件n=得r=30 作底面在N點(diǎn)的法線NE,由于NEAM,有i=30 根據(jù)反射定律,有i=30 連接O、N,由幾何關(guān)系知MANMON,故有 MNO=60 由式得ENO=30 于是ENO為反射角,NO為反射光線。這一反射光線經(jīng)球面再次折射后不改變方向。所以,經(jīng)一次反射后射出玻璃球冠的光線相對(duì)于入射光線的偏角為 =180-ENO=150,方法技巧(1)R底=R,所以O(shè)AB=30,OAM=60,而OM=OA=R,所以O(shè)AM為等邊三角 形,且在M點(diǎn)的入射角i=OMA。 (2)從AB面反射的光線經(jīng)過(guò)圓心O,故該反射光線會(huì)垂直球面射出球冠。,考查點(diǎn) 光的折射,8.2014課標(biāo),34(2),9分,0.571一個(gè)半圓柱形玻璃磚,其橫截面是半徑為R的半圓,AB為半圓的直徑,O為圓心,如圖所示。玻璃的折射率為n=。 ()一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面,若光線到達(dá)上表面后,都能從該表面射出,則入射光束在AB上的最大寬度為多少? ()一細(xì)束光線在O點(diǎn)左側(cè)與O相距 R處垂直于AB從下方入射,求此光線從玻璃磚射出點(diǎn) 的位置。,答案()R()見(jiàn)解析,解析()在O點(diǎn)左側(cè),設(shè)從E點(diǎn)射入的光線進(jìn)入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角,則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出,如圖。由全反射條件有sin =,由幾何關(guān)系有OE=R sin 由對(duì)稱性可知,若光線都能從上表面射出,光束的寬度最大為 l=2OE 聯(lián)立式,代入已知數(shù)據(jù)得l=R ()設(shè)光線在距O點(diǎn)R的C點(diǎn)射入后,在上表面的入射角為,由幾何關(guān)系及式和已知條件 得 =60 光線在玻璃磚內(nèi)會(huì)發(fā)生三次全反射,最后由G點(diǎn)射出,如圖。由反射定律和幾何關(guān)系得,OG=OC=R 射到G點(diǎn)的光有一部分被反射,沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出。,解題關(guān)鍵 準(zhǔn)確找出剛好發(fā)生全反射的臨界光線位置是解答第()問(wèn)的關(guān)鍵。 找出從O點(diǎn)左側(cè)與O點(diǎn)相距R處垂直射入的光線在上表面的入射角是解答第()問(wèn)的關(guān) 鍵。,考查點(diǎn) 全反射,9.2014課標(biāo),34(2),10分,0.374一厚度為h的大平板玻璃水平放置,其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面。在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片,圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上。已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射),求平板玻璃的折射率。,答案 見(jiàn)解析,解析如圖,考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A點(diǎn)發(fā)出的一條光線,假設(shè)它斜射到玻璃上表面的A點(diǎn)折射,根據(jù)折射定律有 n sin =sin 式中,n是玻璃的折射率,是入射角,是折射角。 現(xiàn)假設(shè)A恰好在紙片邊緣。由題意,在A點(diǎn)剛好發(fā)生全反射,故 = 設(shè)AA線段在玻璃上表面的投影長(zhǎng)為L(zhǎng),由幾何關(guān)系有 sin = 由題意,紙片的半徑應(yīng)為,R=L+r 聯(lián)立以上各式得 n=,考查點(diǎn) 全反射,思路指導(dǎo) 依據(jù)題述“恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線”可知射到玻璃上表面的光線恰好在圓紙片的邊緣處發(fā)生全反射,進(jìn)而作出示意圖,找到幾何關(guān)系從而完成求解。,易錯(cuò)警示 因?yàn)閳A形發(fā)光面緊貼下表面,所以不用思考光在下表面的折射影響。,考點(diǎn)二光的干涉、衍射、偏振 10.2017課標(biāo),34(1),5分(多選)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用綠色激光照射在雙縫上,在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,可選用的方法是() A.改用紅色激光 B.改用藍(lán)色激光 C.減小雙縫間距 D.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng) E.將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng),答案ACD本題考查雙縫干涉。由相鄰兩亮條紋間距x=可知,若要增大兩相鄰亮條紋 的間距,應(yīng)增大雙縫與光屏間距離L、減小雙縫間距d或增大照射光波長(zhǎng),而紅綠藍(lán),故選項(xiàng)A、C、D正確。,解題關(guān)鍵 熟記雙縫干涉中相鄰亮條紋間距公式及各色光的波長(zhǎng)大小關(guān)系。,11.(2014大綱全國(guó),17,6分)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,一鈉燈發(fā)出的波長(zhǎng)為589 nm的光,在距雙縫1.00 m的屏上形成干涉圖樣。圖樣上相鄰兩明紋中心間距為0.350 cm,則雙縫的間距為() A.2.0610-7 mB.2.0610-4 m C.1.6810-4 mD.1.6810-3 m,答案 C由x=可得雙縫間距d= m=1.6810-4 m,選項(xiàng)C正確。,考查點(diǎn) 雙縫干涉實(shí)驗(yàn),解題關(guān)鍵 理解公式x=中l(wèi)、d的物理意義。,12.2015課標(biāo),34(1),5分,0.253在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫,在雙縫后的屏幕上,紅光的干涉條紋間距x1與綠光的干涉條紋間距x2相比,x1x2(填“”、“=”或“<”)。若實(shí)驗(yàn)中紅光的波長(zhǎng)為630 nm,雙縫與屏幕的距離為1.00 m,測(cè)得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5 mm,則雙縫之間的距離為mm。,答案(2分)0.300(3分),解析根據(jù)公式x=,紅光波長(zhǎng)大于綠光波長(zhǎng),因此x1x2。根據(jù)題意,條紋間距x= mm=2.1 mm,所以d=3.0010-4 m=0.300 mm。,考查點(diǎn) 雙縫干涉,解后反思判斷雙縫干涉條紋間距的大小關(guān)系,要掌握七種可見(jiàn)光之間的頻率和波長(zhǎng)的關(guān)系。了解公式x=的含義,會(huì)應(yīng)用公式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算和定性的分析,并注意單位的換算關(guān) 系。,考點(diǎn)三電磁波、相對(duì)論 13.2016課標(biāo),34(1),5分(多選)關(guān)于電磁波,下列說(shuō)法正確的是() A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無(wú)關(guān) B.周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以相互激發(fā),形成電磁波 C.電磁波在真空中自由傳播時(shí),其傳播方向與電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直 D.利用電磁波傳遞信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信,但電磁波不能通過(guò)電纜、光纜傳輸 E.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生,若波源的電磁振蕩停止,空間的電磁波隨即消失,答案ABC電磁波在真空中的傳播速度為3108 m/s,與頻率無(wú)關(guān),選項(xiàng)A正確;由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知,選項(xiàng)B正確;變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā),且相互垂直,形成的電磁波的傳播方向與電場(chǎng)和磁場(chǎng)均垂直,選項(xiàng)C正確;電磁波可以通過(guò)電纜、光纜傳輸,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;電磁振蕩停止后,電磁波可以在空間繼續(xù)傳播,直到能量消耗完為止,選項(xiàng)E錯(cuò)誤。,考點(diǎn)一光的折射、全反射、色散 1.(2017北京理綜,14,6分)如圖所示,一束可見(jiàn)光穿過(guò)平行玻璃磚后,變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍(lán)光,則光束a可能是() A.紅光B.黃光 C.綠光D.紫光,B組自主命題省(區(qū)、市)卷題組,答案D本題考查光的折射、色散。由題圖可知,可見(jiàn)光穿過(guò)玻璃磚后,發(fā)生了色散,其中a光的側(cè)移距離大于b光的側(cè)移距離,說(shuō)明玻璃對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率,同種介質(zhì)對(duì)紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的折射率依次增大,由于b光是藍(lán)光,故只有D選項(xiàng)符合題意。,2.(2015安徽理綜,18,6分)如圖所示,一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上,經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣。當(dāng)出射角i和入射角i相等時(shí),出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為。已知棱鏡頂角為,則計(jì)算棱鏡對(duì)該色光的折射率表達(dá)式為() A.B. C.D.,答案A由圖可知,當(dāng)出射角與入射角相等時(shí),AB面上的折射角與AC面上的入射角相等,設(shè)為r, 由幾何關(guān)系可知+=180,2r+=180,得=2r,而=2(i-r),得i=,由折射定律得n= ,選項(xiàng)A正確。,3.(2015福建理綜,13,6分)如圖,一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b,波長(zhǎng)分別為a、b,該玻璃對(duì)單色光a、b的折射率分別為na、nb,則() A.anbB.ab,nab,nanb,答案B 由圖可知b光偏折程度大,則nab,B項(xiàng)正確。,4.(2015四川理綜,3,6分)直線P1P2過(guò)均勻玻璃球球心O,細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對(duì)稱,由空氣射入玻璃球的光路如圖。a、b光相比(),A.玻璃對(duì)a光的折射率較大 B.玻璃對(duì)a光的臨界角較小 C.b光在玻璃中的傳播速度較小 D.b光在玻璃中的傳播時(shí)間較短,答案C從光路圖可以看出,a、b兩束光的入射角相等,b光的折射角更小一些,由此可知nbna,A錯(cuò)誤;由sin C=可知,玻璃對(duì)a光的臨界角較大,B錯(cuò)誤;由n=可知,b光在玻璃中的傳播速 度較小,C正確;b光在玻璃中的傳播速度較小,且它在玻璃中傳播的距離較長(zhǎng),所以在玻璃中的傳播時(shí)間較長(zhǎng),D錯(cuò)誤。,5.(2015天津理綜,2,6分)中國(guó)古人對(duì)許多自然現(xiàn)象有深刻認(rèn)識(shí),唐人張志和在玄真子濤之靈中寫(xiě)道:“雨色映日而為虹”。從物理學(xué)角度看,虹是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)雨滴的兩次折射和一次反射形成的。如圖是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖,其中a、b是兩種不同頻率的單色光,則兩光 () A.在同種玻璃中傳播,a光的傳播速度一定大于b光 B.以相同角度斜射到同一玻璃板透過(guò)平行表面后,b光側(cè)移量大 C.分別照射同一光電管,若b光能引起光電效應(yīng),a光也一定能 D.以相同的入射角從水中射入空氣,在空氣中只能看到一種光時(shí),一定是a光,答案C根據(jù)光路圖可知,a光的折射率大于b光的折射率。由n=可知,在同種玻璃中,a光的 傳播速度應(yīng)小于b光,A項(xiàng)錯(cuò)誤;以相同角度斜射到同一玻璃板透過(guò)平行表面后,由于a光的折射率大,偏折程度大,a光側(cè)移量大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;折射率大的a光頻率也高,所以分別照射同一光電管,若b光能引起光電效應(yīng),a光也一定能,C項(xiàng)正確;由于b光的折射率小,b光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)發(fā)生全反射的臨界角大,當(dāng)a、b光以相同的入射角從水中射入空氣時(shí),若在空氣中只能看到一種光,說(shuō)明該光未發(fā)生全反射,所以一定是b光,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,6.(2014北京理綜,20,6分)以往,已知材料的折射率都為正值(n0)?，F(xiàn)已有針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料,其折射率可以為負(fù)值(n<0),稱為負(fù)折射率材料。位于空氣中的這類材料,入射角i與折射角r依然滿足=n,但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時(shí)折射角取負(fù) 值)?，F(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負(fù)折射率材料,一束電磁波從其上表面射入,下表面射出。若該材料對(duì)此電磁波的折射率n=-1,正確反映電磁波穿過(guò)該材料的傳播路徑的示意圖是(),答案B折射線與入射線應(yīng)位于法線的同一側(cè),故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤。因?yàn)椴牧险凵渎蕁=-1,電磁波由空氣進(jìn)入介質(zhì)時(shí),sin =-sin(-),得=,則C項(xiàng)錯(cuò)。故正確選項(xiàng)為B。,7.2014重慶理綜,11(1),6分打磨某剖面如圖所示的寶石時(shí),必須將OP、OQ邊與軸線的夾角切磨在12,光線一定在OP邊發(fā)生全反射 B.若2,光線會(huì)從OQ邊射出 C.若<1,光線會(huì)從OP邊射出 D.若<1,光線會(huì)在OP邊發(fā)生全反射,答案D作出12時(shí)一定有90-C,光線一定不會(huì) 在OP邊上發(fā)生全反射,同時(shí)也一定有30+,即光線若能射在OQ邊上,一定會(huì)發(fā)生全反射,故 A、B皆錯(cuò)誤。當(dāng)<1時(shí),一定有<90-C,即光線一定在OP邊發(fā)生全反射,C錯(cuò)誤D正確。,8.(2014福建理綜,13,6分)如圖,一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚,O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心,下圖能正確描述其光路的是(),答案A光束沿玻璃磚半徑射向O點(diǎn),在界面處入射角大于或等于臨界角時(shí),發(fā)生全反射,小于臨界角時(shí),在空氣中的折射角大于入射角,A正確,C錯(cuò)誤;當(dāng)光束由空氣射向玻璃磚時(shí),由發(fā)生全反射的條件可知B錯(cuò)誤;在玻璃中的折射角應(yīng)小于入射角,D錯(cuò)誤。,9.2017江蘇單科,12B(3)人的眼球可簡(jiǎn)化為如圖所示的模型。折射率相同、半徑不同的兩個(gè)球體共軸。平行光束寬度為D,對(duì)稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球,會(huì)聚在軸線上的P點(diǎn)。取球體的折射率為,且D=R。求光線的會(huì)聚角。(示意圖未按比例畫(huà)出),答案 見(jiàn)解析,解析 由幾何關(guān)系sin i=,解得i=45,則由折射定律=n,解得=30 且i=+,解得=30,10.2015海南單科,16(2),8分一半徑為R的半圓柱形玻璃磚,橫截面如圖所示。已知玻璃的全反射臨界角為(<)。與玻璃磚的底平面成(-)角度且與玻璃磚橫截面平行的平行光射到 玻璃磚的半圓柱面上。經(jīng)柱面折射后,有部分光(包括與柱面相切的入射光)能直接從玻璃磚底面射出。若忽略經(jīng)半圓柱內(nèi)表面反射后射出的光,求底面透光部分的寬度。,答案,解析如圖所示,設(shè)光線從A沿半徑方向進(jìn)入半圓柱形玻璃磚,恰好與法線重合,折射光線恰好射入圓心O處,由圖中幾何關(guān)系,可知該光線在O點(diǎn)的入射角恰好等于臨界角而發(fā)生全反射。由幾何光路可知:從部分射入的光線在BO界面發(fā)生全反射,無(wú)光線射出,從部分射入的 光線在OD界面有光線射出。 由全反射條件知OCD= 由幾何關(guān)系,可知COD=,CDO=-2 即= 得OD=,11.2015江蘇單科,12B(3)人造樹(shù)脂是常用的眼鏡鏡片材料。如圖所示,光線射在一人造樹(shù)脂立方體上,經(jīng)折射后,射在桌面上的P點(diǎn)。已知光線的入射角為30,OA=5 cm,AB=20 cm,BP=12 cm,求該人造樹(shù)脂材料的折射率n。,答案 (或1.5),解析設(shè)折射角為,由折射定律有sin 30=n sin 由幾何關(guān)系知sin =,且OP= 代入數(shù)據(jù)解得n=(或n1.5),考點(diǎn)二光的干涉、衍射、偏振 12.(2018北京理綜,15,6分)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置得到白光的干涉條紋,在光源與單縫之間加上紅色濾光片后() A.干涉條紋消失 B.彩色條紋中的紅色條紋消失 C.中央條紋變成暗條紋 D.中央條紋變成紅色,答案D本題考查雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。 用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),屏上呈現(xiàn)彩色條紋,在光源與單縫間加紅色濾光片,光源發(fā)出的白光照射濾光片后,僅有紅光透過(guò)濾光片,故射到雙縫上的光為紅光,屏上呈現(xiàn)出的是紅色干涉條紋,中央條紋為紅色,選項(xiàng)D正確。,易錯(cuò)點(diǎn)撥雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中濾光片的作用 不要把紅色濾光片誤認(rèn)為是“濾掉”紅光的濾光片。,13.(2017上海單科,4,3分)用單色光照射位于豎直平面內(nèi)的肥皂液薄膜,所觀察到的干涉條紋為(),答案B本題考查薄膜干涉。由于在光的干涉中亮、暗條紋的位置取決于兩列光波相遇時(shí)通過(guò)的路程之差,則在薄膜干涉中取決于在入射點(diǎn)處薄膜的厚度。因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一個(gè)上薄下厚的楔形膜,厚度相等的位置在同一條水平線上,故同一條干涉條紋必然是水平的,由此可知只有選項(xiàng)B正確。,14.(2017天津理綜,2,6分)明代學(xué)者方以智在陽(yáng)燧倒影中記載:“凡寶石面凸,則光成一條,有數(shù)棱則必有一面五色”,表明白光通過(guò)多棱晶體折射會(huì)發(fā)生色散現(xiàn)象。如圖所示,一束復(fù)色光通過(guò)三棱鏡后分解成兩束單色光a、b,下列說(shuō)法正確的是() A.若增大入射角i,則b光先消失 B.在該三棱鏡中a光波長(zhǎng)小于b光 C.a光能發(fā)生偏振現(xiàn)象,b光不能發(fā)生 D.若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng),則a光的遏止電壓低,答案D本題考查色散、全反射、偏振、光電效應(yīng)。當(dāng)增大入射角i時(shí),兩單色光在左側(cè)界面的折射角增大,但在右側(cè)界面的入射角均減小,故不會(huì)引起全反射,A錯(cuò)誤。由圖知三棱鏡對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率,而同種介質(zhì)對(duì)頻率越大的光折射率越大,故ab,B錯(cuò)誤。偏振是橫波所特有的現(xiàn)象,故a、b兩光都能發(fā)生偏振, C錯(cuò)誤。由eUc=Ek=h-W可知,在照射同一光電管即W相同的條件下,a光波長(zhǎng)長(zhǎng)、頻率低,故a光的遏止電壓Uc也低,D正確。,15.(2016天津理綜,2,6分)如圖是a、b兩光分別經(jīng)過(guò)同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣,則() A.在同種均勻介質(zhì)中,a光的傳播速度比b光的大 B.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)a光臨界角大 C.照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),a光的飽和電流大 D.若兩光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生,產(chǎn)生a光的能級(jí)能量差大,答案D由a、b兩束光的干涉圖樣結(jié)合x(chóng)=知,ab、nanb,由n=知va<vb,A項(xiàng)錯(cuò) 誤。sin C=,故Ca<Cb,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),飽和電流與入射光的強(qiáng)度有關(guān),C項(xiàng)錯(cuò)誤;由 能級(jí)躍遷h=Em-En,由于a光的光子能量大,因此a光的能級(jí)能量差大,選項(xiàng)D正確。,易錯(cuò)點(diǎn)撥由干涉圖樣中條紋的寬度確定波長(zhǎng)、折射率、頻率的關(guān)系,易錯(cuò)點(diǎn)在于認(rèn)為飽和光電流與光的頻率有關(guān)而錯(cuò)選C選項(xiàng)。,評(píng)析本題以光的雙縫干涉圖樣為背景材料,綜合考查雙縫干涉、折射率、臨界角、光電效應(yīng)規(guī)律和氫原子的能級(jí)躍遷,試題涉及內(nèi)容多,知識(shí)覆蓋面廣,難度適中,真正考查了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。,16.2014江蘇單科,12B(1)某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在屏上觀察到(甲)圖所示的條紋,僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后,觀察到的條紋如(乙)圖所示。他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是() A.減小光源到單縫的距離 B.減小雙縫之間的距離 C.減小雙縫到光屏之間的距離 D.換用頻率更高的單色光源,答案B由(甲)和(乙)兩圖可知改變條件以后條紋變寬,由x=可知,只有B正確。,17.(2014浙江理綜,18,6分)(多選)關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象,說(shuō)法正確的是() A.水中藍(lán)光的傳播速度比紅光快 B.光從空氣射入玻璃時(shí)可能發(fā)生全反射 C.在岸邊觀察前方水中的一條魚(yú),魚(yú)的實(shí)際深度比看到的要深 D.分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬,答案CD因?yàn)轭l率f藍(lán)f紅,則n藍(lán)n紅,又因?yàn)樵谒衯=,得到v藍(lán)藍(lán),同一裝置L/d相同,所以用紅光時(shí)條紋間距更寬,D項(xiàng)正確。,考點(diǎn)三電磁波、相對(duì)論 18.2018江蘇單科,12B(1)(多選)梳子在梳頭后帶上電荷,搖動(dòng)這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波。該電磁波() A.是橫波 B.不能在真空中傳播 C.只能沿著梳子搖動(dòng)的方向傳播 D.在空氣中的傳播速度約為3108 m/s,答案AD電磁波為橫波,電磁波的傳播不需要介質(zhì),可以向周圍各個(gè)方向傳播,真空中傳播速度最大,c=3.0108 m/s,在空氣中的傳播速度與真空中的傳播速度近似相等,故選A、D。,19.(2017北京理綜,20,6分)物理學(xué)原理在現(xiàn)代科技中有許多重要應(yīng)用。例如,利用波的干涉,可將無(wú)線電波的干涉信號(hào)用于飛機(jī)降落的導(dǎo)航。 如圖所示,兩個(gè)可發(fā)射無(wú)線電波的天線對(duì)稱地固定于飛機(jī)跑道兩側(cè),它們類似于楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫。兩天線同時(shí)都發(fā)出波長(zhǎng)為1和2的無(wú)線電波。飛機(jī)降落過(guò)程中,當(dāng)接收到1和2的信號(hào)都保持最強(qiáng)時(shí),表明飛機(jī)已對(duì)準(zhǔn)跑道。下列說(shuō)法正確的是() A.天線發(fā)出的兩種無(wú)線電波必須一樣強(qiáng) B.導(dǎo)航利用了1與2兩種無(wú)線電波之間的干涉 C.兩種無(wú)線電波在空間的強(qiáng)弱分布穩(wěn)定 D.兩種無(wú)線電波各自在空間的強(qiáng)弱分布完全重合,答案C本題考查波的干涉。波的干涉產(chǎn)生與否與波的強(qiáng)弱無(wú)關(guān),故A錯(cuò);導(dǎo)航利用了同頻率的兩列波的干涉,而波長(zhǎng)為1和2的兩列波頻率不同,B錯(cuò);1與1干涉,2與2干涉,兩個(gè)干涉圖樣在空間的強(qiáng)弱分布穩(wěn)定,故C正確;由于1與2兩列波的波長(zhǎng)不同,故兩干涉圖樣在空間強(qiáng)弱分布不重合,D錯(cuò)。,疑難突破波的干涉及干涉圖樣 兩列波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉圖樣的條件之一是兩列波的頻率相同,本題中,每個(gè)天線同時(shí)且都發(fā)出兩列波長(zhǎng)為1和2的波,在同種介質(zhì)中波長(zhǎng)相同,頻率相同,產(chǎn)生干涉,故在飛機(jī)跑道區(qū)域存在兩個(gè)穩(wěn)定的干涉圖樣,且跑道中心線上每點(diǎn)到波源的距離相等,故中心線上各點(diǎn)均為兩個(gè)干涉圖樣的加強(qiáng)點(diǎn),飛機(jī)降落時(shí)利用這些加強(qiáng)點(diǎn)來(lái)對(duì)準(zhǔn)跑道中心線,實(shí)現(xiàn)安全降落。,20.2017江蘇單科,12B(1)(多選)接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘,飛船和地球上的人觀測(cè)這兩只鐘的快慢,下列說(shuō)法正確的有() A.飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較快 B.飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較慢 C.地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較快 D.地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較慢,答案AC由狹義相對(duì)論的“鐘慢效應(yīng)”原理可知,飛船上的人觀測(cè)到地球上的鐘較慢,地球上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較慢,故A、C正確,B、D錯(cuò)誤。,21.(2016北京理綜,14,6分)下列說(shuō)法正確的是() A.電磁波在真空中以光速c傳播 B.在空氣中傳播的聲波是橫波 C.聲波只能在空氣中傳播 D.光需要介質(zhì)才能傳播,答案A聲波是機(jī)械波,是縱波,在氣體、固體、液體中都能傳播,故B、C兩項(xiàng)均錯(cuò)誤;電磁波的傳播不需要介質(zhì),能在真空中以光速傳播,A項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,22.(2016天津理綜,1,6分)我國(guó)成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機(jī)的克星,它標(biāo)志著我國(guó)雷達(dá)研究又創(chuàng)新的里程碑。米波雷達(dá)發(fā)射無(wú)線電波的波長(zhǎng)在110 m范圍內(nèi),則對(duì)該無(wú)線電波的判斷正確的是() A.米波的頻率比厘米波頻率高 B.和機(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播 C.同光波一樣會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象 D.不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象,答案C無(wú)線電波與光波均為電磁波,均能發(fā)生反射、干涉、衍射現(xiàn)象,故C正確、D錯(cuò)。電磁波在真空中傳播速度最快,故B錯(cuò)。由c=f可知,頻率與波長(zhǎng)成反比,故A錯(cuò)。,知識(shí)歸納 所有波共有的特性:能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射和多普勒效應(yīng)。,23.(2014四川理綜,2,6分)電磁波已廣泛運(yùn)用于很多領(lǐng)域。下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法符合實(shí)際的是() A.電磁波不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象 B.常用的遙控器通過(guò)發(fā)出紫外線脈沖信號(hào)來(lái)遙控電視機(jī) C.根據(jù)多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度 D.光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在不同慣性系中測(cè)得的數(shù)值可能不同,答案C衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象,故電磁波能發(fā)生衍射現(xiàn)象,A錯(cuò)誤。遙控器是通過(guò)發(fā)出的紅外線脈沖信號(hào)遙控電視機(jī)的,B錯(cuò)誤。根據(jù)多普勒效應(yīng),當(dāng)天體相對(duì)地球運(yùn)動(dòng)時(shí),我們接收到來(lái)自天體的電磁波頻率發(fā)生變化,根據(jù)其變化可判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)速度,C正確。光在真空中的速度是定值,在任何慣性系中測(cè)出的數(shù)值應(yīng)相同,D錯(cuò)誤。,24.2018北京理綜,24(2)觀測(cè)宇宙中輻射電磁波的天體,距離越遠(yuǎn)單位面積接收的電磁波功率越小,觀測(cè)越困難。為了收集足夠強(qiáng)的來(lái)自天體的電磁波,增大望遠(yuǎn)鏡口徑是提高天文觀測(cè)能力的一條重要途徑。2016年9月25日,世界上最大的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST在我國(guó)貴州落成啟用,被譽(yù)為“中國(guó)天眼”。FAST直徑為500 m,有效提高了人類觀測(cè)宇宙的精度和范圍。 a.設(shè)直徑為100 m的望遠(yuǎn)鏡能夠接收到的來(lái)自某天體的電磁波功率為P1,計(jì)算FAST能夠接收到的來(lái)自該天體的電磁波功率P2; b.在宇宙大尺度上,天體的空間分布是均勻的。僅以輻射功率為P的同類天體為觀測(cè)對(duì)象,設(shè)直徑為100 m望遠(yuǎn)鏡能夠觀測(cè)到的此類天體數(shù)目是N0,計(jì)算FAST能夠觀測(cè)到的此類天體數(shù)目N。,答案 a.25P1b.125N0,解析a.地球上不同望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)同一天體,單位面積上接收的功率應(yīng)該相同,因此 P2=P1=25P1 b.在宇宙大尺度上,天體的空間分布是均勻的。因此,一個(gè)望遠(yuǎn)鏡能觀測(cè)到的此類天體數(shù)目正比于以望遠(yuǎn)鏡為球心、以最遠(yuǎn)觀測(cè)距離為半徑的球體體積。 設(shè)地面上望遠(yuǎn)鏡能觀測(cè)到此類天體需收集到的電磁波的總功率的最小值為P0,直徑為100 m望遠(yuǎn)鏡和FAST能觀測(cè)到的最遠(yuǎn)距離分別為L(zhǎng)0和L,則 P0= 可得L=5L0 則N=N0=125N0,考點(diǎn)一光的折射、全反射、色散,1.(2016浙江自選,13.1,4分)如圖所示的半圓形玻璃磚,圓心為O,半徑為R,折射率為 。光由 空氣從A點(diǎn)垂直射入玻璃磚,OA=。則() A.該玻璃的臨界角為45 B.光在玻璃磚中的傳播速度為v=c C.光第一次射出玻璃磚的折射角為60 D.玻璃的臨界角隨入射光線位置變化而變化,C組教師專用題組,答案C由sin C=知該玻璃的臨界角C45,A錯(cuò)誤。光在玻璃磚中的傳播速度為v= =c,B錯(cuò)誤。如圖,sin i=,由折射定律有sin r=n sin i=,故r=60,C正確。由sin C= 知臨界角只取決于玻璃的折射率,而與光線的入射位置無(wú)關(guān),D錯(cuò)誤。,2.(2014四川理綜,3,6分)如圖所示,口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球。則() A.小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球 B.小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出 C.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大 D.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大,答案D設(shè)發(fā)光小球在P點(diǎn),如圖甲,當(dāng)發(fā)光小球不在缸底中心O時(shí),仍有光線從側(cè)面射出,所以A錯(cuò)誤。光從水面射入空氣時(shí),當(dāng)入射角大于或等于臨界角時(shí),會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象,如圖乙,只有在入射角小于臨界角C的范圍內(nèi)光才能從水面射出,B錯(cuò)誤。光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),頻率保持不變,C錯(cuò)誤。光在水中的傳播速度v=,光在空氣中的傳播速度近似等于真空 中的傳播速度c,所以D正確。,3.2014江蘇單科,12B(3)Morpho蝴蝶的翅膀在陽(yáng)光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光芒,這是因?yàn)楣庹丈涞匠岚虻镊[片上發(fā)生了干涉。電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖如圖。一束光以入射角i從a點(diǎn)入射,經(jīng)過(guò)折射和反射后從b點(diǎn)出射。設(shè)鱗片的折射率為n,厚度為d,兩片之間空氣層厚度為h。取光在空氣中的速度為c,求光從a到b所需的時(shí)間t。,答案 見(jiàn)解析,解析設(shè)光在鱗片中的折射角為,由折射定律有sin i=n sin 在鱗片中傳播的路程l1=,傳播速度v=,傳播時(shí)間t1= 解得t1= 同理,在空氣中的傳播時(shí)間t2= 則t=t1+t2=+,4.(2014天津理綜,8,6分)(多選)一束由兩種頻率不同的單色光組成的復(fù)色光從空氣射入玻璃三棱鏡后,出射光分成a、b兩束,如圖所示,則a、b兩束光() A.垂直穿過(guò)同一塊平板玻璃,a光所用的時(shí)間比b光長(zhǎng) B.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí),a光臨界角比b光的小 C.分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置,b光形成的相鄰亮條紋間距小 D.若照射同一金屬都能發(fā)生光電效應(yīng),b光照射時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大,答案AB由圖知nanb,則由n=知vatb,A正確。由sin C=知Ca<Cb,故B正 確。因?qū)νN介質(zhì)頻率越大、波長(zhǎng)越短時(shí)折射率越大,故a<b,結(jié)合雙縫干涉條紋寬度x= 可知C錯(cuò)誤。由光電效應(yīng)方程Ekm=h-W=h-W可知,同一金屬W相同時(shí),a光頻率高,用a光照射 時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大,D錯(cuò)誤。,5.(2013四川理綜,3,6分)光射到兩種不同介質(zhì)的分界面,分析其后的傳播情形可知() A.折射現(xiàn)象的出現(xiàn)說(shuō)明光是縱波 B.光總會(huì)分為反射光和折射光 C.折射光與入射光的傳播方向總是不同的 D.發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同,答案D折射是橫波、縱波共有的現(xiàn)象,光是一種電磁波,而電磁波是橫波,A錯(cuò)誤;當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)而且入射角不小于臨界角時(shí),就只有反射光而無(wú)折射光,B錯(cuò)誤;當(dāng)入射角等于0時(shí)折射光與入射光傳播方向相同,C錯(cuò)誤;由惠更斯原理對(duì)折射的解釋可知D正確。,6.(2013福建理綜,14,6分)一束由紅、紫兩色光組成的復(fù)色光,從空氣斜射向玻璃三棱鏡。下面四幅圖中能正確表示該復(fù)色光經(jīng)三棱鏡折射分離成兩束單色光的是(),答案B光線通過(guò)玻璃三棱鏡后應(yīng)向底邊偏折,可知C、D錯(cuò)誤。光的頻率越大,折射率越大,向底邊偏折程度越大,光線在進(jìn)入與射出兩處都會(huì)發(fā)生不同程度的偏折,所以A錯(cuò)誤、B正確。,7.2013課標(biāo),34(2),9分,0.511圖示為一光導(dǎo)纖維(可簡(jiǎn)化為一長(zhǎng)玻璃絲)的示意圖,玻璃絲長(zhǎng)為L(zhǎng),折射率為n,AB代表端面。已知光在真空中的傳播速度為c。 ()為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣?求光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件; ()求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L(zhǎng)時(shí)間。,答案 ()sin i(),解析()設(shè)光線在端面AB上C點(diǎn)(見(jiàn)圖)的入射角為i,折射角為r,由折射定律有sin i=n sin r 設(shè)該光線射向玻璃絲內(nèi)壁D點(diǎn)的入射角為,為了使該光線可在此光導(dǎo)纖維中傳播,應(yīng)有 式中,是光線在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射時(shí)的臨界角,它滿足 n sin =1 由幾何關(guān)系得 +r=90 由式得,sin i ()光在玻璃絲中傳播速度的大小為 v= 光速在玻璃絲軸線方向的分量為 vz=v sin 光線從玻璃絲端面AB傳播到其另一端面所需時(shí)間為 T= 光線在玻璃絲中傳播,在剛好發(fā)生全反射時(shí),光線從端面AB傳播到其另一端面所需的時(shí)間最長(zhǎng),由式得 Tmax=,思路點(diǎn)撥從AB端面射入的光線折射后射到光導(dǎo)纖維邊界面上,其入射角必須大于或等于臨界角。 光線在玻璃絲中傳播,在剛好發(fā)生全反射時(shí),光線從端面AB傳播到另一端面所走路程最長(zhǎng),所用時(shí)間最長(zhǎng)。,考查點(diǎn)全反射、光導(dǎo)纖維,8.2013課標(biāo),34(2),10分,0.43如圖,三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC,A=30,B=60。一束平行于AC邊的光線自AB邊的P點(diǎn)射入三棱鏡,在AC邊發(fā)生反射后從BC邊的M點(diǎn)射出。若光線在P點(diǎn)的入射角和在M點(diǎn)的折射角相等, ()求三棱鏡的折射率; ()在三棱鏡的AC邊是否有光線透出?寫(xiě)出分析過(guò)程。(不考慮多次反射),答案()()沒(méi)有光線透出;分析過(guò)程見(jiàn)解析,解析()光路圖如圖所示,圖中N點(diǎn)為光線在AC邊發(fā)生反射的入射點(diǎn)。設(shè)光線在P點(diǎn)的入射角為i、折射角為r,在M點(diǎn)的入射角為r、折射角依題意也為i,有 i=60 由折射定律有 sin i=n sin r n sin r=sin i 由式得 r=r OO為過(guò)M點(diǎn)的法線,C為直角,OOAC。由幾何關(guān)系有,MNC=r 由反射定律可知 PNA=MNC 聯(lián)立式得 PNA=r 由幾何關(guān)系得 r=30 聯(lián)立式得 n= ()設(shè)在N點(diǎn)的入射角為i,由幾何關(guān)系得 i=60 此三棱鏡的全反射臨界角滿足 n sin C=1 由式得,iC 此光線在N點(diǎn)發(fā)生全反射,三棱鏡的AC邊沒(méi)有光線透出。,考查點(diǎn)光的折射、全反射,方法技巧 考查幾何光學(xué)時(shí),要根據(jù)折射定律和反射定律正確畫(huà)出光路圖,找出幾何關(guān)系。,9.(2013浙江理綜,16,6分)與通常觀察到的月全食不同,小虎同學(xué)在2012年12月10日晚觀看月全食時(shí),看到整個(gè)月亮是暗紅的。小虎畫(huà)了月全食的示意圖,并提出了如下猜想,其中最為合理的是() A.地球上有人用紅色激光照射月球 B.太陽(yáng)照射到地球的紅光反射到月球 C.太陽(yáng)光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球 D.太陽(yáng)光中的紅光在月球表面形成干涉條紋,答案C月全食是月亮、地球、太陽(yáng)三者在同一直線且地球在中間時(shí),地球?qū)⑻?yáng)光擋住而形成的,看到月亮是暗紅的,原因是太陽(yáng)光中的紅光經(jīng)地球大氣層的折射到了月球表面,選項(xiàng)C正確。,10.(2013天津理綜,8,6分)(多選)固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖,O點(diǎn)為圓心,OO為直徑MN的垂線。足夠大的光屏PQ緊靠玻璃磚右側(cè)且垂直于MN。由A、B兩種單色光組成的一束光沿半徑方向射向O點(diǎn),入射光線與OO夾角較小時(shí),光屏NQ區(qū)域出現(xiàn)兩個(gè)光斑,逐漸增大角,當(dāng)=時(shí),光屏NQ區(qū)域A光的光斑消失,繼續(xù)增大角,當(dāng)=時(shí),光屏NQ區(qū)域B光的光斑消失,則 () A.玻璃磚對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的大 B.A光在玻璃磚中傳播速度比B光的大 C.<<時(shí),光屏上只有1個(gè)光斑 D.<<時(shí),光屏上只有1個(gè)光斑,答案AD因A光先消失,說(shuō)明A光先發(fā)生全反射,所以玻璃對(duì)A光的折射率大于B光,A項(xiàng)正確。由v=可知折射率越大則速度v越小,B項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)<<時(shí),A光發(fā)生全反射,只有反射光 斑與B光的折射光斑,共2個(gè),C項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)<<時(shí),A、B光均發(fā)生全反射,光屏上只剩下1個(gè)反 射光斑,D項(xiàng)正確。,11.2014山東理綜,38(2)如圖,三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面,O為BC邊的中點(diǎn),位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角i入射,第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射。已知=15,BC邊長(zhǎng)為2L,該介質(zhì)的折射率為。求: ()入射角i; ()從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時(shí)間(設(shè)光在真空中的速度為c,可能用到:sin 75=或tan 15=2-)。,答案 ()45()L,解析()根據(jù)全反射規(guī)律可知,光線在AB面上P點(diǎn)的入射角等于臨界角C,由折射定律得 sin C= 代入數(shù)據(jù)得 C=45 設(shè)光線在BC面上的折射角為r,由幾何關(guān)系得 r=30 由折射定律得 n= 聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得 i=45,()在OPB中,根據(jù)正弦定理得 = 設(shè)所用時(shí)間為t,光線在介質(zhì)中的速度為v,得 =vt v= 聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得 t=L,12.2013山東理綜,37(2)如圖所示,ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面,位于截面所在平面內(nèi)的一束光線由O點(diǎn)垂直AD邊射入。已知棱鏡的折射率n=,AB=BC=8 cm,OA=2 cm,OAB=60。,求光線第一次射出棱鏡時(shí),出射光線的方向。 第一次的出射點(diǎn)距Ccm。,答案 見(jiàn)解析,解析設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為C,由折射定律得 sin C= 代入數(shù)據(jù)得 C=45 光路圖如圖所示,由幾何關(guān)系可知光線在AB邊和BC邊的入射角均為60,均發(fā)生全反射。設(shè)光線在CD邊的入射角為,折射角為,由幾何關(guān)系得=30,小于臨界角,光線第一次射出棱鏡是在CD邊,由折射定律得 n= 代入數(shù)據(jù)得,=45 由于AO=2 cm,AB=BC=8 cm,由幾何關(guān)系得 AE=BE=BF=CF=4 cm,所以CG=CF tan 30= cm,13.2013江蘇單科,12B(3)如圖為單反照相機(jī)取景器的示意圖,ABCDE為五棱鏡的一個(gè)截面,ABBC。光線垂直AB射入,分別在CD和EA上發(fā)生反射,且兩次反射的入射角相等,最后光線垂直BC射出。若兩次反射都為全反射,則該五棱鏡折射率的最小值是多少?(計(jì)算結(jié)果可用三角函數(shù)表示),答案,解析由題意知,光線經(jīng)界面CD和界面EA兩次反射后傳播方向改變了90,光線在兩界面上反射時(shí)入射角與反射角的和都為45,則對(duì)應(yīng)的入射角為22.5,若此時(shí)恰好發(fā)生全反射,則折射率為最小值,即n=。,考點(diǎn)二光的干涉、衍射、偏振 14.(2013大綱全國(guó),14,6分)下列現(xiàn)象中,屬于光的衍射的是() A.雨后天空出現(xiàn)彩虹 B.通過(guò)一個(gè)狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋 C.海市蜃樓現(xiàn)象 D.日光照射在肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋,答案B彩虹是光的色散現(xiàn)象,海市蜃樓是光的折射、全反射現(xiàn)象,肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是薄膜干涉現(xiàn)象,A、C、D錯(cuò)誤。通過(guò)狹縫觀察日光燈看到彩色條紋是單縫衍射現(xiàn)象,B正確。,考查點(diǎn)光的衍射,知識(shí)拓展單縫衍射條紋間距不等,中央條紋是亮條紋;雙縫干涉條紋間距相等。白光的單縫衍射條紋和雙縫干涉條紋都是彩色的。,15.(2013上海單科,3,2分)白光通過(guò)雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的,其原因是不同色光的 () A.傳播速度不同B.強(qiáng)度不同 C.振動(dòng)方向不同D.頻率不同,答案D白光是由各種不同顏色的單色光組成的復(fù)色光,而光的顏色由頻率決定,不同單色光,頻率不同,D正確。,考點(diǎn)三電磁波、相對(duì)論 16.(2013四川理綜,1,6分)下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法,正確的是() A.電磁波只能在真空中傳播 B.電場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)一定產(chǎn)生電磁波 C.做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生電磁波 D.麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,答案C電磁波是電磁場(chǎng)這種物質(zhì)在空間的傳播,它既可在真空中傳播,也可在介質(zhì)中傳播,A錯(cuò)誤;當(dāng)電場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),穩(wěn)定的磁場(chǎng)不能再產(chǎn)生電場(chǎng),故也就不能形成電磁波,B錯(cuò)誤;做變速運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)在其周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)交替產(chǎn)生,向外傳播的過(guò)程就形成了電磁波,C正確。麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在,赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,D錯(cuò)誤。,17.(2013浙江理綜,14,6分)關(guān)于生活中遇到的各種波,下列說(shuō)法正確的是() A.電磁波可以傳遞信息,聲波不能傳遞信息 B.手機(jī)在通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波 C.太陽(yáng)光中的可見(jiàn)光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同 D.遙控器發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)和醫(yī)院“CT”中的X射線波長(zhǎng)相同,答案B電磁波、聲波都能夠傳遞信息,A項(xiàng)錯(cuò)誤;手機(jī)通話時(shí)將人的聲音轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并通過(guò)電磁波傳遞,B正確;醫(yī)院“B超”的超聲波屬于聲波,傳播速度遠(yuǎn)小于光速,C錯(cuò)誤;紅外線與X射線相比頻率低,波長(zhǎng)長(zhǎng),D錯(cuò)誤。,18.2013江蘇單科,12B(2)如圖所示,兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行,相對(duì)地面的速度均為v(v接近光速c)。地面上測(cè)得它們相距為L(zhǎng),則A測(cè)得兩飛船間的距離(選填“大于”“等于”或“小于”)L。當(dāng)B向A發(fā)出一光信號(hào),A測(cè)得該信號(hào)的速度為。,答案 大于c(或光速),解析從飛船A測(cè)量時(shí)飛船B是靜止的,從地面上測(cè)量時(shí)兩飛船都是運(yùn)動(dòng)的,由相對(duì)論的“尺縮效應(yīng)”知運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度要縮短,故從地面測(cè)得的飛船間距小。由光速不變?cè)碇庑盘?hào)的傳播速度與參考系是無(wú)關(guān)的,故A測(cè)得該信號(hào)的速度仍為光速c。,考點(diǎn)一光的折射、全反射、色散 1.(2018重慶江津長(zhǎng)壽巴縣七校聯(lián)考,15)(多選)下列說(shuō)法正確的是() A.在水中的魚(yú)斜向上看岸邊的物體時(shí),看到的物體將比物體所處的實(shí)際位置高 B.光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段,光纖內(nèi)芯的折射率比外殼的大 C.水中的氣泡,看起來(lái)特別明亮,是因?yàn)楣饩€從氣泡中射向水中時(shí),一部分光在界面上發(fā)生全反射 D.全息照相機(jī)主要利用了光的衍射現(xiàn)象 E.沙漠蜃景和海市蜃樓都是光的折射+全反射現(xiàn)象,A組 20162018年高考模擬基礎(chǔ)題組,三年模擬,答案ABE岸邊物體的反射光經(jīng)過(guò)水的折射進(jìn)入魚(yú)的眼睛,根據(jù)折射定律,折射角小于入射角,魚(yú)看到的虛像將在實(shí)像之上,故A正確。光纖通信是應(yīng)用光的全反射來(lái)傳播信號(hào)的一種方式,為了保證光在光導(dǎo)纖維中發(fā)生全反射,內(nèi)芯的折射率要比外殼的大,B正確。光線從氣泡射向水中時(shí)是從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì),不能發(fā)生全反射,C錯(cuò)誤。全息照相機(jī)主要利用了光的干涉現(xiàn)象,D錯(cuò)誤。大氣在豎直方向密度不同,折射率不同,光線會(huì)發(fā)生折射,當(dāng)入射角增大至臨界角后發(fā)生全反射,出現(xiàn)蜃景,E正確。,溫馨提示氣泡亮說(shuō)明光線在氣泡界面發(fā)生了全反射。 發(fā)生全反射一定是光線從水中到氣泡。,2.(2017北京海淀模擬,1)華裔科學(xué)家高錕因在“有關(guān)光導(dǎo)纖維用于光學(xué)通信方面”取得了突破性成就而獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行光學(xué)通信所依據(jù)的物理原理是() A.光的折射B.光的全反射 C.光的干涉D.光的色散,答案B利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行光學(xué)通信依據(jù)的是光的全反射,故B正確。,考查點(diǎn)全反射,溫馨提示 發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì),入射角大于或等于臨界角。,3.(2017內(nèi)蒙古包頭一模,34)高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反射膜”制成,夜間行車時(shí),它能把車燈射出的光逆向返回。這種“回歸反射膜”是用球體反射元件制成的。如圖,透明介質(zhì)球的球心位于O點(diǎn),半徑為R,光線DC平行于直徑AOB射到介質(zhì)球的C點(diǎn),DC與AB的距離H= R。若DC光線進(jìn)入介質(zhì)球折射后,經(jīng)一次反射,再折射出的光線與入射光線平行,試作出光路圖,并算出介質(zhì)球的折射率。,答案 見(jiàn)解析,解析如圖,作出光路圖 由幾何關(guān)系和折射定律得 i=rr=i 折射光線PQ與入射光線DC平行,則POA=COA=i sin i= 所以i=60 由圖可知,折射角 r=30,所以 sin r= 折射率n=,解題關(guān)鍵 規(guī)范地畫(huà)出光路圖,利用對(duì)稱性找?guī)缀侮P(guān)系。,4.2016寧夏銀川一中一模,34(2)如圖所示,直角棱鏡ABC置于空氣中,A=30,AB邊長(zhǎng)為2a。一束單色光從D點(diǎn)垂直于BC邊射入棱鏡,在AC邊上的E點(diǎn)恰好發(fā)生一次全反射后,從AB邊中點(diǎn)F處射出。已知真空中光速為c。求: 棱鏡的折射率n; 單色光通過(guò)棱鏡的時(shí)間t。,答案 ,解析在E點(diǎn)恰好發(fā)生全反射,臨界角:=60 則此棱鏡的折射率:n= 傳播的速度:v=c 光線在棱鏡中傳播的距離: x=xDE+xEF=a+(a-a cos 60)=a 所用時(shí)間:t=,考點(diǎn)二光的干涉、衍射、偏振 5.2018陜西質(zhì)檢(一),34(1)(多選)下列說(shuō)法正確的是() A.偏振光可以是橫波,也可以是縱波 B.光學(xué)鏡頭上的增透膜利用了光的干涉現(xiàn)象 C.光纖通信及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理 D.X射線在磁場(chǎng)中能偏轉(zhuǎn)、穿透能力強(qiáng),可用來(lái)進(jìn)行人體透視 E.聲源與觀察者相對(duì)靠近時(shí),觀察者所接收的頻率大于聲源振動(dòng)的顏率,答案BCE偏振是橫波特有現(xiàn)象,偏振光是橫波,故A錯(cuò)誤;光學(xué)鏡頭上的增透膜是光的干涉現(xiàn)象的應(yīng)用,B正確;用光導(dǎo)纖維傳播信號(hào)及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射,C正確;X射線穿透力較強(qiáng),但它不帶電,不能在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn),故D錯(cuò)誤;根據(jù)多普勒效應(yīng)可知聲源與觀察者相對(duì)靠近時(shí),觀察者所接收的頻率大于聲源振動(dòng)的頻率,E正確。,6.2018第二次全國(guó)大聯(lián)考(課標(biāo)),34(1)(多選)關(guān)于光的現(xiàn)象,下列說(shuō)法正確的是() A.如果某單色光線從空氣射入普通玻璃,光線傳播速度一定減小 B.發(fā)生全反射時(shí),反射光的能量幾乎等于入射光的能量 C.光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)和全息照相利用的都是光的全反射現(xiàn)象 D.刮胡須的刀片的影子邊緣模糊不清是光的干涉現(xiàn)象 E.在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以減弱反射光,就可以比較清楚地拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品,答案ABE由公式v=及光從空氣射入玻璃中折射率增大,可知傳播速度v減小,故A正確。 發(fā)生全反射時(shí),折射光線完全消失,反射光的能量幾乎等于入射光的能量,選項(xiàng)B正確。全息照相利用了光的干涉現(xiàn)象,故C錯(cuò)誤。刮胡須的刀片的影子邊緣模糊不清是光的衍射現(xiàn)象,故D錯(cuò)誤。在拍攝櫥窗內(nèi)的物品時(shí),往往在鏡頭前加偏振片以減弱玻璃的反射光,所以E正確。,考查點(diǎn)光的干涉、衍射、反射,溫馨提示 全息照相利用了光的干涉現(xiàn)象哦!,7.2017第二次全國(guó)聯(lián)考(課標(biāo)),34(2)(多選)下列說(shuō)法正確的是() A.利用紅外攝影可以不受天氣(陰雨、大霧等)的影響,因?yàn)榧t外線比可見(jiàn)光波長(zhǎng)