專題17 光學(xué) 電磁波 相對論第一部分名師綜述綜合分析近幾年的高考物理試題發(fā)現(xiàn)，試題在考查主干知識的同時，注重考查基本概念和基本規(guī)律?？季V要求（1）理解折射率的概念，掌握光的折射定律；掌握全反射的條件，會進(jìn)行有關(guān)簡單的計算（2）理解光的干涉現(xiàn)象，掌握雙縫干涉中出現(xiàn)明暗條紋的條件；理解光的衍射現(xiàn)象，知道發(fā)生明顯衍射的條件；知道光的偏振現(xiàn)象，了解偏振在日常生活中的應(yīng)用（3）知道電磁波是橫波；了解電磁波的產(chǎn)生、傳播、發(fā)射和接收，熟記電磁波譜；了解狹義相對論的基本假設(shè)和幾個重要結(jié)論命題規(guī)律（1）分析幾何光學(xué)中的折射、全反射和臨界角問題時，應(yīng)注意與實際應(yīng)用的聯(lián)系，作出正確的光路圖，可能出現(xiàn)計算題和作圖題。（2）光的干涉、衍射和偏振部分，以考查基本概念及對規(guī)律的簡單理解為主，主要是以選擇題和填空題為主（3）電磁波和相對論部分，以考查基本概念及對規(guī)律的簡單理解為主，主要是以選擇題為主第二部分知識背一背(1)折射現(xiàn)象折射定律：在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的折射率：定義式：；計算公式：，因為v<c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1。當(dāng)光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時，入射角大于折射角；當(dāng)光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時，入射角小于折射角（2）全反射現(xiàn)象條件：（a）光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；（b）入射角大于或等于臨界角。現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光臨界角：折射角等于90時的入射角，用C表示，（3）光的色散光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長的有序排列光的色散現(xiàn)象說明：白光為復(fù)色光；同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長越短，波速越慢（4）光的干涉定義：兩列頻率相同、振動情況相同的光波相疊加，某些區(qū)域出現(xiàn)振動加強(qiáng)，某些區(qū)域出現(xiàn)振動減弱，并且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域總是相互間隔的現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象。相干條件：只有相干光源發(fā)出的光疊加，才會發(fā)生干涉現(xiàn)象相干光源是指頻率相同、相位相同(振動情況相同)的兩列光波。雙縫干涉：由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后，在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋白光的雙縫干涉的條紋是中央為白色條紋，兩邊為彩色條紋，單色光的雙縫干涉中相鄰亮條紋間距離為。薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后兩面反射的光相遇而形成的圖樣中同一條亮(或暗)條紋上所對應(yīng)的薄膜厚度相同（5）光的衍射定義：光離開直線路徑繞到障礙物陰影區(qū)的現(xiàn)象叫光的衍射，衍射產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)叫衍射圖樣(2)發(fā)生明顯衍射的條件：只有當(dāng)障礙物的尺寸跟光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)象才會明顯衍射圖樣：(a)單縫衍射:明暗相間的不等距條紋，中央亮紋最寬最亮，兩側(cè)條紋具有對稱性。(b)圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)，圓環(huán)面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過孔的直線照明的面積。(c)圓盤衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)，中心有一亮斑稱為泊松亮斑。（6）光的偏振偏振：光波只沿某一特定的方向振動，稱為光的偏振自然光：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫做自然光偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光，叫做偏振光光的偏振證明光是橫波自然光通過偏振片后，就得到了偏振光（7）電磁波的特性電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播。不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小，但在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)。電磁波的頻率f、波長和波速v的關(guān)系：vf.電磁波是橫波，具有波的特性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象（8）電磁波的發(fā)射與接收電磁振蕩(LC電路)的周期，頻率.發(fā)射電磁波的條件：振蕩電路要有足夠高的頻率；振蕩電路應(yīng)采用開放電路。發(fā)射電磁波需經(jīng)過調(diào)制過程，調(diào)制的方法分為調(diào)頻和調(diào)幅接收電磁波需經(jīng)過解調(diào)過程，解調(diào)是調(diào)制的逆過程（9）狹義相對論狹義相對論的基本假設(shè)：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的；真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。時間間隔的相對性.長度的相對性相對論的速度變換公式相對論質(zhì)量質(zhì)能方程Emc2第三部分技能+方法一、確定光線的方法先確定光線在界面上的入射點，然后再找光線通過的另外一個點，通過兩點確定光線。根據(jù)折射定律計算折射角，確定折射光線當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，應(yīng)注意是否發(fā)生全反射。二、解決光的折射問題的一般方法：根據(jù)題意畫出正確的光路圖：準(zhǔn)確、規(guī)范地畫出光路圖是解決幾何光學(xué)問題的前提和關(guān)鍵。(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，確定入射角和折射角：從光路圖上找準(zhǔn)入射角和折射角。利用折射定律建立方程進(jìn)行求解：應(yīng)用數(shù)學(xué)知識求出它們的正弦值必要時可利用光路可逆原理輔助解題。三、全反射現(xiàn)象的理解與應(yīng)用在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的。當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時，往往同時發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射當(dāng)折射角等于90時，實際上就已經(jīng)沒有折射光了。全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，這時就發(fā)生了全反射。解答這一類問題要抓住折射定律和發(fā)生全反射的條件這個關(guān)鍵在分析、研究光路時，常要假設(shè)某一條光線恰能符合題意要求，再據(jù)此畫出其反射、折射或全反射的光路圖，作出推斷或求解。四、兩束振動情況相同的光源產(chǎn)生的光相互疊加時：雙縫干涉中出現(xiàn)象、暗條紋是由屏上某點P到兩縫的光程差來決定的，而條紋間距則由雙縫到屏的距離、雙縫之間的距離和光的波長共同決定明確雙縫干涉中條紋特點和分布情況、掌握出現(xiàn)明條紋和暗條紋的條件是解決這類問題的關(guān)鍵。出現(xiàn)明條紋的條件是屏上某點P到兩個相干光源S1和S2的路程差等于波長的整數(shù)倍或半波長的偶數(shù)倍，即（(k0,1,2,3)；當(dāng)k0時，即PS1PS2，此時P點處的明條紋叫做中央亮條紋。出現(xiàn)暗條紋的條件是屏上某點P到兩個相干光源S1和S2的路程差等于半波長的奇數(shù)倍，即（(k0,1,2,3)；五、衍射與干涉的比較兩種現(xiàn)象比較項目單縫衍射雙縫干涉不同點條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相等相同點干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋六、偏振光的產(chǎn)生方式自然光通過起偏器：通過兩個共軸的偏振片觀察自然光，第一個偏振片的作用是把自然光變成偏振光，叫起偏器第二個偏振片的作用是檢驗光是否為偏振光，叫檢偏器自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，如果光入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90時，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直特別提醒不能認(rèn)為偏振片就是刻有狹縫的薄片，偏振片并非刻有狹縫，而是具有一種特征，即存在一個偏振方向，只讓平行于該方向振動的光通過，其他振動方向的光被吸收了七、偏振光的理論意義及應(yīng)用理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波光的偏振現(xiàn)象說明了光波是橫波應(yīng)用：照相機(jī)鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等八、電磁波譜分析及電磁波的應(yīng)用波長不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性其中波長較長的無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長較短的紫外線、X射線、射線等，穿透能力較強(qiáng)。電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長并沒有很明顯的界線，如紫外線和X射線、X射線和射線都有重疊，但它們產(chǎn)生的機(jī)理不同。九、狹義相對論的理解慣性系：如果牛頓運動定律在某個參考系中成立，這個參考系叫做慣性系，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，即對于一切物理現(xiàn)象的描述來說，所有的慣性系都是等效的。光速的大小與選取的參考系無關(guān)，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運動和觀察者的運動無關(guān)。狹義相對論認(rèn)為物體的質(zhì)量m與物體的速度v有關(guān)，其關(guān)系式為相對論質(zhì)量第四部分基礎(chǔ)練+測1下列說法正確的是_A當(dāng)觀察者向靜止的聲源運動時，觀察者接收到的聲波的頻率高于聲源的頻率B通過小縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的衍射現(xiàn)象C拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片可以增加透射光的強(qiáng)度D用紅光代替黃光在同一裝置上做雙縫干涉實驗形成的干涉條紋中相鄰兩亮(暗)條紋間距變大E. 兩個完全相同的日光燈發(fā)出的光相遇時，一定可以發(fā)生干涉【答案】 ABD【解析】【詳解】A：由多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的波的頻率變高。故A項正確。B：小縫隙的間隙與光的波長相差不大，通過小縫隙觀察日關(guān)燈，光發(fā)生衍射，可以看到彩色條紋。故B項正確。C：在鏡頭前加一個偏振片，可以減小反射光的影響，應(yīng)用了光的偏振現(xiàn)象；加一個偏振片不能增加透射光的強(qiáng)度。故C項錯誤。D：紅光波長大于黃光波長，同樣的裝置，光的波長越長，雙縫干涉實驗形成的干涉條紋中兩相鄰亮(暗)條紋間距越大。故D項正確。E：兩個完全相同的日光燈發(fā)出的光不是相干光，不能形成干涉。故E項錯誤。22018年央視春節(jié)晚會大量使用激光，為觀眾提供了一場視覺盛宴下列關(guān)于光的應(yīng)用說法正確的是_A光學(xué)鏡頭的增透膜是利用光的衍射原理B全息照相主要是利用激光的相干性好的特點C光的偏振現(xiàn)象說明了光是一種橫波D用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查平面的平整度是利用光的偏振E. 光導(dǎo)纖維傳遞信息是利用了光的全反射【答案】 BCE【解析】【詳解】光學(xué)鏡頭的增透膜是利用光的干涉原理，故A錯；激光的相干性比較好，所以全息照相主要是利用激光的相干性好的特點，故B對；只有橫波才有偏振現(xiàn)象，所以光的偏振現(xiàn)象說明了光是一種橫波，故C對；用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查平面的平整度是利用光的干涉原理，故D錯；光在纖維中傳播發(fā)生全發(fā)射，由近到遠(yuǎn)傳播信號，所以光導(dǎo)纖維傳遞信息是利用了光的全反射，故E對；故選BCE3（加試題）波長為1和2的兩束可見光入射到雙縫，在光屏上觀察到干涉條紋，其中波長為1的光的條紋間距大于波長為2的條紋間距。則（下列表述中，腳標(biāo)“1”和“2”分別代表波長為1和2的光所對應(yīng)的物理量）A這兩束光的光子的動量p1p2B這兩束光從玻璃射向真空時，其臨界角C1C2C這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則遏止電壓U1U2D這兩束光由氫原子從不同激發(fā)態(tài)躍遷到n2能級時產(chǎn)生，則相應(yīng)激發(fā)態(tài)的電離能E1E2【答案】 BD【解析】【詳解】A根據(jù)雙峰干涉的條紋間距的表達(dá)式x=ld可知1>2，由P=h可知p1<p2，選項A錯誤；B光1的折射率n1小于光2的折射率n2，則根據(jù)sinC=1/n可知這兩束光從玻璃射向真空時，其臨界角C1C2，選項B正確；C光1的頻率f1小于光2的頻率f2，則這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則根據(jù)Ue=12mvm2=hf-W逸出功可知，遏止電壓U1<U2，選項C錯誤；D這兩束光由氫原子從不同激發(fā)態(tài)躍遷到n2能級時產(chǎn)生，可知1光所處的激發(fā)態(tài)的能級較低，相應(yīng)激發(fā)態(tài)的電離能較大，即E1E2，選項D正確.4OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面。a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN(兩束光關(guān)于OO對稱)，在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖所示，則下列說法正確的是_A在玻璃棱鏡中，a光由MN面射向MO面的傳播時間大于b光由MN面射向NO面的傳播時間B在玻璃棱鏡中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度C若光束從玻璃棱鏡中射向空氣，則光束b的臨界角比光束a的臨界角小D用同樣的裝置做“雙縫干涉”實驗，a光的條紋間距小E. 用a、b照射同一狹縫，a光衍射現(xiàn)象更明顯【答案】 BCE【解析】【詳解】AB：由圖可知，a、b兩單色光以相同的入射角分別射向OM、ON兩界面，b光發(fā)生全反射，而a光發(fā)生折射，所以a光的折射率小于b光的折射率，a光的傳播速度大于b光的傳播速度，a光在玻璃棱鏡中的運動時間短。故A項錯誤，B項正確。C：由臨界角公式Carcsin1n知，折射率大的光臨界角小，則光束b的臨界角比光束a的臨界角小。故C項正確。D：a光的折射率小，a光頻率小，波長大，用同樣的裝置做“雙縫干涉”實驗，a光的條紋間距大。故D項錯誤。E：a光波長大，照射同一狹縫，a光衍射現(xiàn)象更明顯。故E項正確。5在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤是存儲信息的一種重要媒體。光盤上的信息通常是通過激光束來讀取的。若激光束不是垂直入射到盤面上，則光線在通過透明介質(zhì)層時會發(fā)生偏折而改變行進(jìn)的方向。如圖所示為一束激光（紅、藍(lán)混合）入射到光盤面上后的折射情況。則下列說法中正確的是( )A圖中光束是紅光，光束是藍(lán)光B光束的光子動量比光束的光子動量大C若光束、先后通過同一雙縫干涉裝置，光束 條紋寬度比光束的寬D若光束、都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則光束照射下逸出的光電子的最大初動能較大【答案】 BD【解析】【詳解】A由圖可知光的偏折程度較大，則折射率較大，藍(lán)光的折射率大于紅光的折射率，所以光是藍(lán)光，是紅光。故A錯誤。B紅光波長較長，則根據(jù)P=h可知，紅光動量較小，光束的光子動量比光束的光子動量大，選項B正確；C藍(lán)光的波長小于紅光的折射率波長，干涉條紋的間距與波長成正比，則若光、光先后通過同一雙縫干涉裝置，前者得到的條紋比后者的窄，故C錯誤。D光是藍(lán)光，頻率大，則若光束、都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則光束照射下逸出的光電子的最大初動能較大；故D正確。6以下關(guān)于原子、原子核的說法正確的是( )A只要空間中某區(qū)域有均勻變化的電場或均勻變化的磁場就能產(chǎn)生電磁波BLC 振蕩電路中，在電容器的放電過程中，振蕩電流逐漸增大C各種氣體原子的能級不同，躍遷時發(fā)射光子的能量各異，因此利用不同氣體可以制作五顏六色的霓虹燈D衰變方程：90234Th91234Pa+-10e，因為90234Th和91234Pa的核子數(shù)均為234，所以這兩個原子核的結(jié)合能相等.【答案】 BC【解析】【詳解】A均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，則如果空間中某區(qū)域有均勻變化的電場或均勻變化的磁場不能產(chǎn)生電磁波，選項A錯誤；BLC 振蕩電路中，在電容器的放電過程中，振蕩電流逐漸增大，選項B正確；C根據(jù)玻爾理論，各種氣體原子的能級不同，不同的能級之間躍遷，可產(chǎn)生不同頻率的光，故C正確；D衰變：90234Th91234Pa+-10e會釋放能量，雖然90234Th和91234Pa的核子數(shù)均為234，但前者比后者的結(jié)合能小，故D錯誤。7下列說法正確的是_。A單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振動周期與單擺的擺長無關(guān)B在干涉現(xiàn)象中，振動加強(qiáng)點的位移總比減弱點的位移要大C火車鳴笛向我們駛來，我們聽到的笛聲頻率比聲源發(fā)聲的頻率高D用兩東單色光A、B，分別在同一套裝置上做雙縫干涉實驗，若A光的條紋間距比B光的大，則說明A光波長大于B光波長E. 當(dāng)水波通過障礙物時，若障礙物的尺寸與波長差不多，或比波長大的多時，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【答案】 ACD【解析】【詳解】A單擺在周期性外力作用下做受迫振動，單擺的周期與驅(qū)動力的周期相等，與固有周期無關(guān)，與單擺的擺長無關(guān)，故A正確B在干涉現(xiàn)象中，振動加強(qiáng)點振幅最大，位移在變化，所以振動加強(qiáng)點的位移不是總比減弱點的位移大，故B錯誤；C火車鳴笛向我們駛來時，根據(jù)多普勒效應(yīng)知，我們聽到的笛聲頻率大于聲源發(fā)出的頻率，故C正確；D根據(jù)x=Ld知，A光的條紋間距比B光的條紋間距大，則A光的波長大于B光的波長，故D正確；E當(dāng)水波通過障礙物時，若障礙的尺寸與波長差不多，或比波長小的多時，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故E錯誤；8光是人出生第一眼見到的物質(zhì)，可是迄今為止人們還不能說對光有了深入的了解。下列對光的認(rèn)為正確的是_。A光垂直界面射入另一種介質(zhì)時仍沿直線傳播，因此其傳播速度也不變B海市蜃樓等現(xiàn)象使人們有時眼見也不為實C由于同種介質(zhì)對不同顏色的光的折射率不同，導(dǎo)致復(fù)色光通過三棱鏡時發(fā)生色散現(xiàn)象D光的干涉說明光具有波動性E. 材料的折射率越大，全反射的臨界角越大【答案】 BCD【解析】【詳解】光垂直界面射入另一種介質(zhì)時雖然仍沿直線傳播，但其傳播速度一定發(fā)生變化，且變化遵循折射規(guī)律，選項A錯；海市蜃樓是由于光的折射引起的，不是實際情景，B正確；由于同種介質(zhì)對不同色光的折射率不同。導(dǎo)致復(fù)色光通過三棱鏡時，不同色光的折射角不同而分離發(fā)生色散，選項C正確；干涉是波的特性，因此光的干涉說明光具有波動性，選項D正確；由n=1sinC可知材料的折射率越大，全反射的臨界角越小，E錯誤。9下列說法正確的是A當(dāng)聲源相對于觀察者遠(yuǎn)離時，觀察者聽到的聲音頻率會變低B光導(dǎo)纖維中內(nèi)層的折射率小于外層的折射率C泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，玻璃中的氣泡特別明亮是光的全反射現(xiàn)象D雷達(dá)是利用電磁波中的長波來測定物體位置的無線電設(shè)備E. 真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運動和觀察者的運動無關(guān)【答案】 ACE【解析】【分析】根據(jù)觀察者與聲源間距離變化，分析多普勒效應(yīng)，對照全反射條件分析光導(dǎo)纖維中內(nèi)層和外層的折射率關(guān)系；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，玻璃中的氣泡特別明亮是光的全反射現(xiàn)象，雷達(dá)是利用電磁波中的微波來測定物體位置的無線電設(shè)備；【詳解】A、當(dāng)聲源相對于觀察者遠(yuǎn)離時，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，觀察者聽到的聲音頻率會降低，故A正確；B、光導(dǎo)纖維利用的是全反射原理，對照全反射條件知，光導(dǎo)纖維中內(nèi)層的折射率大于外層的折射率，故B錯誤；C、泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，玻璃中的氣泡特別明亮是光的全反射現(xiàn)象，故C正確；D、雷達(dá)是利用電磁波中的微波來測定物體位置的無線電設(shè)備，故D錯誤；E、根據(jù)相對論的基本原理知，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運動和觀察者的運動無關(guān)，故E正確；故選ACE。10下列說法正確的是( )（填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分；每選錯1個扣3分，最低得分為O分）A做簡諧運動的物體，其振動能量與振幅無關(guān)B肥皂泡呈現(xiàn)的彩色是光的干涉現(xiàn)象，通過狹縫看太陽光呈現(xiàn)的彩色是光的衍射現(xiàn)象C照相機(jī)鏡頭上會鍍一層增透膜，是為了增強(qiáng)光的透射，利用光的干涉原理D波長越短的電磁波，越容易繞過障礙物，便于遠(yuǎn)距離傳播E. 在真空中傳播的電磁渡，當(dāng)它的頻率增加時，它的傳播速度不變，波長變短【答案】 BCE【解析】【分析】根據(jù)光的干涉產(chǎn)生原理；結(jié)合相對論原理：在運動方向，長度變短；根據(jù)公式v=T=f，確定波長與波速的關(guān)系，從而即可求解；【詳解】A、做簡諧運動的物體，其振動能量與振幅有關(guān)，即最大勢能，故A錯誤；B、肥皂泡呈現(xiàn)的彩色是光的等厚干涉現(xiàn)象，通過狹縫看太陽光呈現(xiàn)的彩色是光的衍射現(xiàn)象，故B正確；C、照相機(jī)鏡頭上會鍍一層膜，為增透膜，這是為了增強(qiáng)光的透射程度，故C正確；D、波長越短的電磁波，衍射本領(lǐng)越弱，越不容易繞過障礙物，不便于遠(yuǎn)距離傳播，故D錯誤；E、在真空中傳播的電磁波，波速不變，根據(jù)v=f可知，當(dāng)它的頻率增加時，波長變短，故E正確；故選BCE。11有一截面為正方形物體ABCD靜止浮在水面上，剛好在一半在水下，正方形邊長l=1.2m，AB側(cè)前方s1=0.8m處有一障礙物。一潛水員在障礙物前方s2=3.0m處下潛到深度為h1的P處時，看到A點剛好被障礙物擋住。已知水的折射率n=43。求：（1）深度h1；（2）繼續(xù)下潛h2恰好能看見CD右側(cè)水面上方的景物，則h2為多少？【答案】h1=4m；h21.0m【解析】【詳解】解：設(shè)過A點光線，恰好障礙物擋住時，入射角、折射角分別為、，則：s sin=s1s12+l24sin=s2s22+h12n=sinsin由解得：h1=4m潛水員和C點連線與水平方向夾角剛好為臨界角C，則：sinC=1n=34tanC=s1+s2+lh1+h2-l2=53.4+h2由解得：h21.0m12如圖所示一半徑為R、由透明介質(zhì)制成的球體，左側(cè)有一沿豎直方向且與球體相切的墻面，圖中過圓心的水平線段為球體的直徑，在該直徑的最右側(cè)S點沿不同的方向發(fā)射出兩束光，其中射到A點的光經(jīng)折射后垂直于墻面到達(dá)M點，而射到B點的光恰好在球體的表面發(fā)生全反射，OSA=30。求:(1)該透明介質(zhì)的折射率;(2)S點發(fā)出的光在傳播過程中，經(jīng)過SA與AM所用的時間的比值;(3)B點到SO的距離?！敬鸢浮浚?）n=sinrsini=3；（2）t1t2=6；（3）d=223R【解析】【詳解】(1)已知OSA=30，由幾何關(guān)系知光在A點的入射角i=30，折射角r=60則該透明介質(zhì)的折射率n=sinrsini=3(2)光在球體中的傳播速度v=cn光由S點傳到A點的時間t1=SAv=2Rcos30v=3Rc光由A點傳到M點的時間t2=AMc=R-Rcos60c=R2c解得t1t2=6(3)由題意可知臨界角C=OBS，又sinC=1n=33，則cosC=63B點到SO的距離d=SBsinC=2RcosCsinC=223R13如圖，玻璃柱的橫截面為半徑R=20.0 cm的半圓，O點為圓心。光屏CD緊靠在玻璃柱的右側(cè)，且與截面底邊MN垂直。一光束沿中半徑方向射向O點，光束和MN的夾角為，在光屏CD上出現(xiàn)兩個光斑。己知玻璃的折射率為n=3。（i）若=60，求兩個光斑間的距離；（ii）屏上兩個光斑間的距離會隨大小的變化而改變，求兩光斑間的最短距離。【答案】（i）8033cm；（ii）202cm【解析】【詳解】（i）光束在MN界面上一部分反射，設(shè)反射光與光屏CD的交點為C，另一部分折射，設(shè)折射光與光屏的交點為D，入射角為r，折射角為i，光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系得：r=90-=30得：LCN=Rtanr=3R根據(jù)折射定律得n=sinisinr可得，i=60則LDN=Rtani=33R所以兩個光斑間的距離LCD=LCN+LDN=433R=8033cm（ii）屏上兩個光斑間的距離會隨的減小而變短，當(dāng)光線在MN就要發(fā)生全反射時，兩光斑間距離最短，由臨界角公式sinC=1n得：sinC=33所以兩光斑間的最短距離Lmin=RtanC聯(lián)立解得 Lmin=202cm14一個儲油桶的底面半徑與高均為d。如圖a所示，當(dāng)桶內(nèi)沒有油時，從A點恰能看到桶底邊緣B點；如圖b所示，當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時，仍沿AB方向看去，恰能看到桶底上的C點。C、B兩點相距d2，光在真空中的傳播速率為c。求：（1）油的折射率；（2）光在油中傳播的速度【答案】（1）油的折射率2105；（2）光在油中傳播的速度是104c?！窘馕觥俊驹斀狻浚?）由題意知，底面半徑與桶高相等，圖中入射角i，折射角為r由幾何關(guān)系得：sinr=dd2+(12d)2=255sini=12d212d=22所以油的折射率為：n=sinrsini解得：n=2105（2）由n=cv得光在油中傳播的速度為：v=cn=104c15如圖所示，一透明玻璃磚橫截面的上半部分是半徑為R的半圓，下半部分是邊長為2R的正方形，在玻璃磚的左側(cè)距離為R處，有一和玻璃磚側(cè)面平行的足夠大的光屏。一束單色光沿圖示方向從光屏上的P點射出，從M點射入玻璃磚，恰好經(jīng)過半圓部分的圓心O，且MOA=45，已知玻璃磚對該單色光的折射率n=53，光在真空中的傳播速度為c。求該單色光在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角的正弦值。從M點射入玻璃磚到第一次射出玻璃磚，求該單色光在玻璃磚內(nèi)傳播的時間。【答案】(1)35；(2)(202+10)R3c【解析】【詳解】（1）設(shè)單色光在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角為C，則有n=1sinC解得：sinC=35；（2）單色光射到玻璃磚的平面上時的入射角均為i=45osin45o>sinC則單色光在玻璃磚內(nèi)射到平面上時會發(fā)生全反射，其光路圖如圖所示單色光在玻璃磚內(nèi)傳播的距離為：x2=42R+2R傳播速度為v=cn=35c傳播時間為t2=(202+10)R3c。16如圖所示，某透明介質(zhì)的橫截面由半徑為R的14的圓和一銳角為30的直角三角形構(gòu)成，一細(xì)束激光從圓弧上的A點平行于MP邊射入透明介質(zhì)，且入射點A與MP的距離h=32R，已知該透明介質(zhì)對激光的折射率n=62sin75=6+24。激光第一次射到NP邊時能否射出透明介質(zhì)？請說明理由。第一次從MP邊射出的激光與MP邊所成的夾角(銳角)為多大？【答案】第一次射到NP的光束不能射出透明介質(zhì)；第一次有MP射出的光線與MP的夾角應(yīng)為30。【解析】【詳解】畫出光路圖如圖。由幾何知識得：i=AOM由sinAOM=hR，解得：AOM=60在A點，由折射定律得n=sinisinr解得：r=45根據(jù)幾何知識可得光線第一次射到NP上時入射角1=75；設(shè)介質(zhì)全反射臨界角為C，則sinC=1n而sin75=6+24，可得1>C所以光線NP上發(fā)生全反射，不能射出透明介質(zhì)；光線射到MP上時入射角2=45<C所以光線第一次由MP射出，由折射定律有n=sin3sin2 得3=60所以第一次由MP射出的光線與MP間的夾角為30。17如圖所示，ABC為一直角三棱鏡的截面，其一個底角為30，一束單色平行光束斜射向AB面，經(jīng)三棱鏡折射后在AC面平行于BC射出。以圖中三條光線代表光束，畫出三條光線經(jīng)棱鏡折射的光路示意圖；若棱鏡的折射率為3，求入射光線與AB面的夾角?！敬鸢浮抗饴穲D如圖所示：；（2）=30【解析】【詳解】解：光路圖如圖甲所示。由乙可知sinsin=n，又n=3，解得=30由圖中幾何關(guān)系可知=30同理sinsin=n，解得=60則=3018如圖所示，O是半球形玻璃磚的球心，MN是其中心軸，玻璃磚半徑為R兩束與中心軸平行的同種單色光a、b分居在中心軸的兩側(cè)，當(dāng)a光與中心軸MN的距離是R/2時單色光a從玻璃磚上C點射出，出射光線與中心軸MN交于F點當(dāng)b光與中心軸MN距離為33R時，b光在玻璃磚右側(cè)的出射光線恰好消失；求：（1）這種單色光對玻璃磚的折射率n；（2）C點與F點間的距離【答案】（1）3（2）R【解析】【詳解】（1）由題意當(dāng)b光移至與中心軸MN距離33R時，在球面處發(fā)生全反射,光路如圖所示:sinCb=33解得:nb=1sinCb=3（2）由題意，單色光a從球面的C點射出，其入射角為i=30由na=sinrasini解得折射角:ra=60在CEF中CFE=300，CE=12R又因sin30=CECF解得:CF=R19為了研究某種透明新材料的光學(xué)性質(zhì)，將其壓制成半圓柱形，如圖（a）所示。一束激光由真空沿半圓柱體的徑向與其底面過O的法線成角射入。CD為光學(xué)傳感器用以探測光的強(qiáng)度。從AB面反射回來的光強(qiáng)隨角變化的情況如圖（b）所示。現(xiàn)在將這種新材料制成的一根光導(dǎo)纖維束彎成半圓形，如圖（c）所示，暴露于空氣中（假設(shè)空氣中的折射率與真空相同），設(shè)半圓形外半徑為R, 光導(dǎo)纖維束的半徑為r. 求：(i)這種新材料的折射率；(ii)用同種激光垂直于光導(dǎo)纖維的端面EF射入，若該束激光不從光導(dǎo)纖維的側(cè)面外泄，則彎成的半圓形的半徑R與光導(dǎo)纖維半徑r應(yīng)滿足的關(guān)系?！敬鸢浮浚?）n=1.25 ; （2）R=10r【解析】【分析】根據(jù)題中“反射回來的光強(qiáng)隨角變化的情況如圖(b)所示”“激光不從光導(dǎo)纖維束側(cè)面外泄”本題考察全反射問題，應(yīng)用折射率、臨界條件等知識列式求解?！驹斀狻?i)由圖知，當(dāng)=53時發(fā)生全反射，則：n=1sinC=1sin53=1.25(ii)激光不從光導(dǎo)纖維束側(cè)面外泄的臨界條件是入射光在外側(cè)面處發(fā)生全反射，臨界光路如圖：sinC=R-2rR，解得：R=10r20光纖公司規(guī)定光纖內(nèi)芯玻璃材料的折射率大于等于2，在抽制光纖時為檢測材料是否合格，將樣品材料用模具制成半徑為R的半圓柱體，如圖所示。再用一束可以轉(zhuǎn)動的光束OC沿截面半徑射向材料的O點，當(dāng)45時屏上只有一個光點，就說明材料合格。(1)寫出質(zhì)檢人員推斷的原理；(2)寫出公司規(guī)定“光纖內(nèi)芯的玻璃材料折射率大于等于2”的原因?！敬鸢浮恳娊馕觥！窘馕觥俊驹斀狻浚?）光束CO射向O點后，同時發(fā)生折射和反射，在屏上出現(xiàn)P和Q兩個光斑，減小時，r角逐漸變大，由n=sinisinr可知i角也增大；當(dāng)r角增大到大于臨界角時折射光線消失，屏上只有光斑P；由n=1sin450，因此在450時，屏上只有一個光斑，就說明材料是合格的；（2）取一段光纖，若任意一束光DE從端面中心E點以角入射，經(jīng)端面折射后射向F點，若能在F點發(fā)生全反射，就可實現(xiàn)光信號的傳輸；由n=sinsin知F點剛好發(fā)生全反射時n=1sin由：sin2+sin2=1可得n=1+sin2；當(dāng)角接近900時折射光還能在F點發(fā)生全反射，需要n2