2019年高考物理備考 中等生百日捷進(jìn)提升系列 專(zhuān)題17 光學(xué) 電磁波 相對(duì)論(含解析).docx
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專(zhuān)題17 光學(xué) 電磁波 相對(duì)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(shí)的同時(shí),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(huì)進(jìn)行有關(guān)簡(jiǎn)單的計(jì)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(duì)論的基本假設(shè)和幾個(gè)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(wèn)題時(shí),應(yīng)注意與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系,作出正確的光路圖,可能出現(xiàn)計(jì)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(duì)規(guī)律的簡(jiǎn)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(duì)論部分,以考查基本概念及對(duì)規(guī)律的簡(jiǎn)單理解為主,主要是以選擇題為主第二部分知識(shí)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(jì)算公式:,因?yàn)関2,由P=h可知p1p2,選項(xiàng)A錯(cuò)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(shí),其臨界角C1C2,選項(xiàng)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U1sinC則單色光在玻璃磚內(nèi)射到平面上時(shí)會(huì)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(shí)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(diǎn)平行于MP邊射入透明介質(zhì),且入射點(diǎn)A與MP的距離h=32R,已知該透明介質(zhì)對(duì)激光的折射率n=62sin75=6+24。激光第一次射到NP邊時(shí)能否射出透明介質(zhì)?請(qǐng)說(shuō)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(xiàn)與MP的夾角應(yīng)為30?!窘馕觥俊驹斀狻慨?huà)出光路圖如圖。由幾何知識(shí)得:i=AOM由sinAOM=hR,解得:AOM=60在A點(diǎn),由折射定律得n=sinisinr解得:r=45根據(jù)幾何知識(shí)可得光線(xiàn)第一次射到NP上時(shí)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1C所以光線(xiàn)NP上發(fā)生全反射,不能射出透明介質(zhì);光線(xiàn)射到MP上時(shí)入射角2=45C所以光線(xiàn)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(xiàn)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(gè)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(xiàn)代表光束,畫(huà)出三條光線(xiàn)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(xiàn)與AB面的夾角。【答案】光路圖如圖所示:;(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(shí)單色光a從玻璃磚上C點(diǎn)射出,出射光線(xiàn)與中心軸MN交于F點(diǎn)當(dāng)b光與中心軸MN距離為33R時(shí),b光在玻璃磚右側(cè)的出射光線(xiàn)恰好消失;求:(1)這種單色光對(duì)玻璃磚的折射率n;(2)C點(diǎn)與F點(diǎn)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(shí),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(diǎn)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(guò)O的法線(xiàn)成角射入。CD為光學(xué)傳感器用以探測(cè)光的強(qiáng)度。從AB面反射回來(lái)的光強(qiáng)隨角變化的情況如圖(b)所示?,F(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(mǎn)足的關(guān)系。【答案】(1)n=1.25 ; (2)R=10r【解析】【分析】根據(jù)題中“反射回來(lái)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(wèn)題,應(yīng)用折射率、臨界條件等知識(shí)列式求解?!驹斀狻?i)由圖知,當(dāng)=53時(shí)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(shí)為檢測(cè)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(dòng)的光束OC沿截面半徑射向材料的O點(diǎn),當(dāng)45時(shí)屏上只有一個(gè)光點(diǎn),就說(shuō)明材料合格。(1)寫(xiě)出質(zhì)檢人員推斷的原理;(2)寫(xiě)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。【答案】見(jiàn)解析。【解析】【詳解】(1)光束CO射向O點(diǎn)后,同時(shí)發(fā)生折射和反射,在屏上出現(xiàn)P和Q兩個(gè)光斑,減小時(shí),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(shí)折射光線(xiàn)消失,屏上只有光斑P;由n=1sin450,因此在450時(shí),屏上只有一個(gè)光斑,就說(shuō)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(diǎn)以角入射,經(jīng)端面折射后射向F點(diǎn),若能在F點(diǎn)發(fā)生全反射,就可實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸;由n=sinsin知F點(diǎn)剛好發(fā)生全反射時(shí)n=1sin由:sin2+sin2=1可得n=1+sin2;當(dāng)角接近900時(shí)折射光還能在F點(diǎn)發(fā)生全反射,需要n2- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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