第二講光學 電磁波 相對論 真題模擬體驗 名師詮釋高考 1 2 3 4 5 1 2013全國理綜 14 下列現象中 屬于光的衍射的是 A 雨后天空出現彩虹B 通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋C 海市蜃樓現象D 日光照射在肥皂膜上出現彩色條紋解析 雨后天空出現的彩虹是光的折射形成的 A錯 海市蜃樓是光的全反射形成的 C錯 陽光照射在肥皂膜上形成的彩色條紋是光的干涉形成的 D錯 B項是單縫衍射現象 答案 B 真題模擬體驗 名師詮釋高考 1 2 3 4 5 2 2015課標全國 34 1 在雙縫干涉實驗中 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 x1 選填 或 x2 若實驗中紅光的波長為630nm 雙縫與屏幕的距離為1 00m 測得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10 5mm 則雙縫之間的距離為mm 真題模擬體驗 名師詮釋高考 1 2 3 4 5 3 2014江蘇單科 12B 3 Morpho蝴蝶的翅膀在陽光的照射下呈現出閃亮耀眼的藍色光芒 這是因為光照射到翅膀的鱗片上發(fā)生了干涉 電子顯微鏡下鱗片結構的示意圖如圖 一束光以入射角i從a點入射 經過折射和反射后從b點出射 設鱗片的折射率為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所需的時間t 分析 由折射定律求出光線進入鱗片后的折射角 分別求出光在鱗片和在兩鱗片間的傳播時間 還需注意的是光在空氣和鱗片中的傳播速度是不同的 真題模擬體驗 名師詮釋高考 1 2 3 4 5 真題模擬體驗 名師詮釋高考 1 2 3 4 5 4 2013課標全國 34 2 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點射入三棱鏡 在AC邊發(fā)生反射后從BC邊的M點射出 若光線在P點的入射角和在M點的折射角相等 1 求三棱鏡的折射率 2 在三棱鏡的AC邊是否有光線透出 寫出分析過程 不考慮多次反射 真題模擬體驗 名師詮釋高考 1 2 3 4 5 解析 1 光路圖如圖所示 圖中N點為光線在AC邊發(fā)生反射的入射點 設光線在P點的入射角為i 折射角為r 在M點的入射角為r 折射角依題意也為i 有i 60 由折射定律有sini nsinr nsinr sini 由 式得r r OO 為過M點的法線 C為直角 OO AC 由幾何關系有 MNC r 由反射定律可知 PNA MNC 聯立 式得 PNA r 由幾何關系得r 30 聯立 式得n 真題模擬體驗 名師詮釋高考 1 2 3 4 5 2 設在N點的入射角為i 由幾何關系得i 60 此三棱鏡的全反射臨界角滿足nsin c 1由 式得i c此光線在N點發(fā)生全反射 三棱鏡的AC邊沒有光線透出 真題模擬體驗 名師詮釋高考 1 2 3 4 5 5 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的一束光線由O點垂直AD邊射入 已知棱鏡的折射率n AB BC 8cm OA 2cm OAB 60 1 求光線第一次射出棱鏡時 出射光線的方向 2 第一次的出射點距Ccm 真題模擬體驗 名師詮釋高考 1 2 3 4 5 解析 1 設發(fā)生全反射的臨界角為C 由折射定律得代入數據得C 45 光路圖如圖所示 由幾何關系可知光線在AB邊和BC邊的入射角均為60 均發(fā)生全反射 設光線在CD邊的入射角為 折射角為 由幾何關系得 30 小于臨界角 光線第一次射出棱鏡是在CD邊 由折射定律得代入數據得 45 真題模擬體驗 名師詮釋高考 1 2 3 4 5 2 由于AO 2cm OAB 60 可得AE 4cm BE 4cm由 EBF為等腰三角形可知 BF 4cmFC 4cm因為 30 則出射點跟C的距離l FC tan30 cm 答案 1 在CD邊 且與豎直方向成45 斜向左下方 真題模擬體驗 名師詮釋高考 在本講中 高考命題主要涉及 1 光的折射和全反射 以作圖和計算為主 對數學幾何知識的運用要求較高 是高考命題重點 2 光的干涉 衍射 偏振 色散等 以理解和辨析生活中的相關現象為主 考點一 考點二 1 折射定律 1 表達式 當光從真空 或空氣 射入某種介質時 式中n就是介質的折射率 2 在光的折射現象中 光路是可逆的 2 全反射 1 發(fā)生條件 光從光密介質射向光疏介質 入射角等于或大于臨界角 2 臨界角 折射角為90 發(fā)生全發(fā)射 時對應的入射角 當光從折射率為n的介質射向空氣時 有 3 在同一介質中 頻率大的色光折射率大 光速小 波長小 臨界角小 光從一種介質進入另一種介質 頻率不變 光速和波長發(fā)生改變 考點一 考點二 2014課標全國 34 2 一個半圓柱形玻璃磚 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 1 一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面 若光線到達上表面后 都要從該表面射出 則入射光束在AB上的最大寬度為多少 2 一細束光線在O點左側與O相距處垂直于AB從下方入射 求此光線從玻璃磚射出點的位置 思路點撥 1 首先找到由O點左側入射后在玻璃磚上表面恰好發(fā)生全反射的臨界光線 再由對稱性可求入射光束最大寬度 2 對入射光線的光路進行準確作圖 判定是否發(fā)生全反射 并進一步確定光線的射出位置 考點一 考點二 考點一 考點二 2 設光線在距O點的C點射入后 在上表面的入射角為 由幾何關系及 式和已知條件得 60 光線在玻璃磚內會發(fā)生三次全反射 最后由G點射出 如圖 由反射定律和幾何關系得射到G點的光有一部分被反射 沿原路返回到達C點射出 考點一 考點二 考點一 考點二 對點訓練11 多選 2015全國理綜 34 1 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 經折射后射出a b兩束光線 則 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光的波長小于b光的波長C 玻璃磚對a光的折射率小于對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光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗 a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距 考點一 考點二 考點一 考點二 2 2014課標全國 34 2 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 分析 玻璃板上表面圓紙片恰好能完全擋住從下表面圓形發(fā)光面發(fā)出的光線 這表明從圓形發(fā)光面邊緣發(fā)出的到達圓紙片邊緣的光線恰好發(fā)生全反射 作出相應光路圖 由幾何關系便可求出臨界角 再由折射率與臨界角的關系 即可求出折射率 考點一 考點二 解析 如圖 考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A點發(fā)出的一條光線 假設它斜射到玻璃上表面的A 點折射 根據折射定律有nsin sin 考點一 考點二 1 判斷在AM和AN兩處產生亮斑的顏色 2 求兩個亮斑間的距離 考點一 考點二 解析 1 設紅光和紫光的臨界角分別為C1 C2 則因為i 53 C2 i C1 所以紫光在AB面發(fā)生全反射 而紅光在AB面一部分折射 一部分反射 且由幾何關系可知 反射光線與AC垂直 所以在AM處產生的亮斑P1為紅色 在AN處產生的亮斑P2為紅色與紫色的混合色 考點一 考點二 考點一 考點二 1 光的干涉 1 干涉條件 頻率相同 振動情況相同 2 出現明暗條紋的條件 當兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長的偶數倍時 兩列光在這里相互加強 出現亮條紋 當兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長的奇數倍時 兩列光在這里相互削弱 出現暗條紋 3 相鄰條紋間距 相鄰兩個亮條紋或暗條紋的中心間距是 x 用雙縫干涉實驗測光波波長的原理 考點一 考點二 2 光的衍射 1 單縫衍射 中央為亮條紋且最寬 兩側有明暗相間的條紋 白光衍射時 中央仍為白光 最靠近中央的是紫光 最遠離中央的是紅光 2 圓孔衍射 明暗相間的不等距圓環(huán) 3 泊松亮斑 光照射到一個半徑很小的不透明圓板后 在圓板的陰影中心出現的亮斑 這是光能發(fā)生衍射的有力證據之一 考點一 考點二 4 衍射與干涉的圖樣比較 考點一 考點二 3 光的偏振 1 光的偏振說明光是橫波 只有橫波才有偏振現象 2 偏振片不同于增透膜 偏振片只是讓跟透振方向振動相同的光波通過 其他方向的光波不能通過 增透膜的機理是干涉 是使反射光的強度減弱 增加透射光的強度 偏振片與增透膜都是減弱反射光的強度 但前者是減弱景物周圍物體反射的光進入鏡頭的強度 后者是減弱從鏡頭反射回的光的強度 考點一 考點二 對點訓練21 如圖所示的4種明暗相間的條紋 分別是紅光 藍光各自通過同一雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光 紫光各自通過同一單縫形成的衍射圖樣 灰黑色部分表示亮紋 則在下面的四個圖中從左往右排列 亮條紋的顏色依次是 A 紅黃藍紫B 紅紫藍黃C 藍紫紅黃D 藍黃紅紫 考點一 考點二 解析 根據圖樣特點 易知A C是干涉 B D是衍射 再根據相鄰明條紋間距 x 又紅光波長大于藍光波長 所以干涉圖像中紅光的相鄰亮紋間距大于藍光間距 A是紅光干涉條紋 C是藍光干涉條紋 在衍射中 波長越大的色光的中央亮條紋越寬 所以B是紫光衍射圖像 D是黃光衍射圖樣 答案 B 考點一 考點二 2 多選 下列說法中正確的是 A 根據麥克斯韋的電磁場理論可知 變化的電場周圍一定可以產生變化的磁場B 狹義相對論認為 物體運動時的質量會隨著物體運動速度的增大而增加C 白光通過雙縫后產生彩色條紋的原因是不同色光的波長不同D 沙漠中的 蜃景 現象是光的衍射引起的解析 變化的電場周圍一定可以產生磁場 但不一定變化 故A錯誤 狹義相對論認為 物體運動時的質量會隨著物體運動速度的增大而增加 故B正確 不同光的波長不同 產生的干涉圖樣中相鄰條紋間的距離不同 從而出現彩色條紋 故C正確 沙漠中的 蜃景 現象是光的折射引起的 故D錯誤 答案 BC