2019年高考物理备考 中等生百日捷进提升系列 专题17 光学 电磁波 相对论（含解析）

专题17 光学 电磁波 相对论第一部分名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查基本概念和基本规律。考纲要求（1）理解折射率的概念，掌握光的折射定律；掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算（2）理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现明暗条纹的条件；理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件；知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用（3）知道电磁波是横波；了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱；了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论命题规律（1）分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图，可能出现计算题和作图题。（2）光的干涉、衍射和偏振部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，主要是以选择题和填空题为主（3）电磁波和相对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，主要是以选择题为主第二部分知识背一背(1)折射现象折射定律：在光的折射现象中，光路是可逆的折射率：定义式：；计算公式：，因为v2，由P=h可知p1p2，选项A错误；B光1的折射率n1小于光2的折射率n2，则根据sinC=1/n可知这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1C2，选项B正确；C光1的频率f1小于光2的频率f2，则这两束光都能使某种金属发生光电效应，则根据Ue=12mvm2=hf-W逸出功可知，遏止电压U1sinC则单色光在玻璃砖内射到平面上时会发生全反射，其光路图如图所示单色光在玻璃砖内传播的距离为：x2=42R+2R传播速度为v=cn=35c传播时间为t2=(202+10)R3c。16如图所示，某透明介质的横截面由半径为R的14的圆和一锐角为30的直角三角形构成，一细束激光从圆弧上的A点平行于MP边射入透明介质，且入射点A与MP的距离h=32R，已知该透明介质对激光的折射率n=62sin75=6+24。激光第一次射到NP边时能否射出透明介质？请说明理由。第一次从MP边射出的激光与MP边所成的夹角(锐角)为多大？【答案】第一次射到NP的光束不能射出透明介质；第一次有MP射出的光线与MP的夹角应为30。【解析】【详解】画出光路图如图。由几何知识得：i=AOM由sinAOM=hR，解得：AOM=60在A点，由折射定律得n=sinisinr解得：r=45根据几何知识可得光线第一次射到NP上时入射角1=75；设介质全反射临界角为C，则sinC=1n而sin75=6+24，可得1C所以光线NP上发生全反射，不能射出透明介质；光线射到MP上时入射角2=45C所以光线第一次由MP射出，由折射定律有n=sin3sin2 得3=60所以第一次由MP射出的光线与MP间的夹角为30。17如图所示，ABC为一直角三棱镜的截面，其一个底角为30，一束单色平行光束斜射向AB面，经三棱镜折射后在AC面平行于BC射出。以图中三条光线代表光束，画出三条光线经棱镜折射的光路示意图；若棱镜的折射率为3，求入射光线与AB面的夹角。【答案】光路图如图所示：；（2）=30【解析】【详解】解：光路图如图甲所示。由乙可知sinsin=n，又n=3，解得=30由图中几何关系可知=30同理sinsin=n，解得=60则=3018如图所示，O是半球形玻璃砖的球心，MN是其中心轴，玻璃砖半径为R两束与中心轴平行的同种单色光a、b分居在中心轴的两侧，当a光与中心轴MN的距离是R/2时单色光a从玻璃砖上C点射出，出射光线与中心轴MN交于F点当b光与中心轴MN距离为33R时，b光在玻璃砖右侧的出射光线恰好消失；求：（1）这种单色光对玻璃砖的折射率n；（2）C点与F点间的距离【答案】（1）3（2）R【解析】【详解】（1）由题意当b光移至与中心轴MN距离33R时，在球面处发生全反射,光路如图所示:sinCb=33解得:nb=1sinCb=3（2）由题意，单色光a从球面的C点射出，其入射角为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为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图（a）所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成角射入。CD为光学传感器用以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随角变化的情况如图（b）所示。现在将这种新材料制成的一根光导纤维束弯成半圆形，如图（c）所示，暴露于空气中（假设空气中的折射率与真空相同），设半圆形外半径为R, 光导纤维束的半径为r. 求：(i)这种新材料的折射率；(ii)用同种激光垂直于光导纤维的端面EF射入，若该束激光不从光导纤维的侧面外泄，则弯成的半圆形的半径R与光导纤维半径r应满足的关系。【答案】（1）n=1.25 ; （2）R=10r【解析】【分析】根据题中“反射回来的光强随角变化的情况如图(b)所示”“激光不从光导纤维束侧面外泄”本题考察全反射问题，应用折射率、临界条件等知识列式求解。【详解】(i)由图知，当=53时发生全反射，则：n=1sinC=1sin53=1.25(ii)激光不从光导纤维束侧面外泄的临界条件是入射光在外侧面处发生全反射，临界光路如图：sinC=R-2rR，解得：R=10r20光纤公司规定光纤内芯玻璃材料的折射率大于等于2，在抽制光纤时为检测材料是否合格，将样品材料用模具制成半径为R的半圆柱体，如图所示。再用一束可以转动的光束OC沿截面半径射向材料的O点，当45时屏上只有一个光点，就说明材料合格。(1)写出质检人员推断的原理；(2)写出公司规定“光纤内芯的玻璃材料折射率大于等于2”的原因。【答案】见解析。【解析】【详解】（1）光束CO射向O点后，同时发生折射和反射，在屏上出现P和Q两个光斑，减小时，r角逐渐变大，由n=sinisinr可知i角也增大；当r角增大到大于临界角时折射光线消失，屏上只有光斑P；由n=1sin450，因此在450时，屏上只有一个光斑，就说明材料是合格的；（2）取一段光纤，若任意一束光DE从端面中心E点以角入射，经端面折射后射向F点，若能在F点发生全反射，就可实现光信号的传输；由n=sinsin知F点刚好发生全反射时n=1sin由：sin2+sin2=1可得n=1+sin2；当角接近900时折射光还能在F点发生全反射，需要n221