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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,专题,十四,光学,考点,1,光的折射和全反射,必备知识 新题精练,1 2022,江苏南京、盐城二模,如图所示,一束激光斜射到一块折射率为,1,.,5,的长方体玻璃砖上表面后折射到侧面,已知入射光与玻璃砖上表面间的夹角为,45,则光离开侧面的路径是,A.,A,B.,B,C.,C,D.,D,题组,1,折射定律和折射率的应用,答案,1.A,光在进入介质过程中，设折射角为,，由折射定律得,sin 45,=n,sin,，则,sin(90,-,),=,，所以光在该介质侧面会发生全反射，,A,正确,.,2 2022,武汉武昌区检测,一束复色光从空气射入上下表面平行的玻璃砖后分成,a,、,b,两束单色光,光路如图所示,.,关于玻璃砖内的,a,、,b,两束光,下列说法正确的是,A.,a,光的频率比,b,光的频率高,B.,a,光在玻璃砖下表面可能发生全反射,C.,a,光的传播速度比,b,光的传播速度大,D.,a,、,b,两束光穿出玻璃砖下表面后的方向可能不平行,题组,1,折射定律和折射率的应用,答案,2.C,由折射定律可知，,b,光的折射率较大，则频率较大，所以,a,光的频率比,b,光的频率低，,A,项错；由光路的可逆性可知，,a,光在玻璃砖的下表面入射角一定小于临界角，不能发生全反射，,B,项错；由,A,项分析知,n,a,sin30,，故在,M,点的入射角小于临界角,C,，故不能发生全反射,.,4 2022,山东潍坊统考,如图所示,abc,是玻璃制成的柱体的横截面,玻璃的折射率,n=,ab,是半径为,R,的圆弧,圆弧所对应的圆心为,O,ac,边垂直于,bc,边,aOc=,60,.,一束平行光垂直,ac,入射,只有一部分光从,ab,穿出,则有光穿出部分的弧长为,A.,B.,C.,D.,题组,2,光的全反射,答案,4.C,由题意作出光路图如图所示，由,，得临界角,，当入射角不小于,45,时，光线在圆弧,ab,上会发生全反射，图中射向,d,点的光线入射角等于临界角，所以在,ab,部分表面只有,bd,部分有光射出，对应弧长为,，故,C,正确,.,5 2022,名师原创,某种反光材料的有效单元的微观结构如图所示,是半径为,R,、球心为,O,的玻璃半球,A,、,B,为半球底面同一直径上两端点,.,现有一细光线从距离,O,点,的,D,点垂直于,AB,射入玻璃半球,光线恰好在球面发生全反射,最后又从底面射出,.,已知光在真空中的速度为,c.,则光线在玻璃半球中传播的时间为,A.,B.,C.,D.,题组,2,光的全反射,答案,5.A,设临界角为,C,，由几何关系得,sin,C=,=,，而,sin,C=,，解得,C=,60,，,n=,，光线发生三次全反射后垂直底面射出，光路图如图所示，设光线在玻璃中的传播速度为,v,，则,n=,，光线在玻璃中传播的路程,s=,2,R+,2,R,cos,C=,3,R,，光线在玻璃中的传播时间,t=,=,，,A,正确,.,关键能力 强化提升,1 2022,辽宁沈阳一模,某玻璃三棱镜的截面如图所示,边沿竖直方向,.,已知玻璃的折射率为,.,当一束水平单色光照射在三棱镜,边上时,光在,边上的折射角为,(,不考虑光在玻璃中的多次反射,),A.,B.,C.,D.,答案,1.C,光在玻璃中的临界角正弦值,sin,C,0,=,=,，由于水平光束直接射到,BC,、,AC,界面的光的入射角分别为,45,和,60,，均大于临界角，故在界面上发生全反射，由,BC,界面反射的光线传播到,AC,界面时的入射角为,30,，由折射定律可知，,n=,，解得,r=,60,，,C,正确,.,2 2022,重庆调研,如图所示,一束自然光经过玻璃三棱镜折射后分为几束单色光,选取其中两种单色光,a,、,b,进行研究并作出光路图,.,单色光,a,、,b,的波长分别为,a,、,b,在该玻璃中的传播速度分别为,v,a,、,v,b,该玻璃对单色光,a,、,b,的折射率分别为,n,a,、,n,b,则,A,.,a,v,b,n,a,n,b,B,.,a,b,v,a,=v,b,n,a,b,v,a,v,b,n,a,b,v,a,=v,b,n,a,n,b,答案,2.C,设单色光,a,、,b,射入界面的入射角为,i,，折射角分别为,a,、,b,，根据光路图可知,a,b,，根据折射定律,n=,可以得到,n,a,=,b,；光在介质中的传播速度,v=,，结合,a,、,b,的折射率可以判断得出,v,a,v,b,，故选项,C,正确，选项,A,、,B,、,D,均错误,.,3 2022,江苏百校联考,如图所示,两块折射率不同、厚度相同、上下表面平行的透明玻璃板水平放置在空气中,一光束以,=45,射到第一块玻璃板的上表面,.,则,A.,在第一块玻璃板的上表面可能没有反射光,B.,光分别通过两块玻璃板的时间一定不同,C.,第二块玻璃板的上表面的入射光方向与下表面的出射光方向不平行,D.,第二块玻璃板的下表面的出射光在其上表面的入射光延长线的右侧,答案,3.B,光从空气进入第一块玻璃板时，其上表面同时发生反射和折射，故,A,错误；因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等，所以第二块玻璃板的上表面的入射光方向与下表面的出射光方向平行，故,C,错误；设光在进入一块玻璃板时发生折射的折射角为,，则有,，设玻璃板的厚度为,d,，因此光在玻璃板中传播的路程为,，由,可知光在玻璃板中的传播时间为,，可知光通过两块玻璃板的时间一定不同，故,B,正确；光线在玻璃板中发生偏折，由于光射入玻璃板时折射角小于入射角，结合,C,选项分析可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在其上表面的入射光延长线的左侧，故,D,错误,.,4 2022,湖北十一校联考,某三棱镜的横截面为等腰三角形,A,=120,AB,边长为,2,L,空气中一束包含,a,、,b,两种单色光的细光束沿平行于,BC,方向照射到,AB,边的中点,O,经三棱镜折射后分成,a,、,b,两束单色光,(,部分光路图如图所示,),其中,b,单色光从,O,点入射后的折射光线平行于,AC,.,已知光在真空中的传播速度为,c,不考虑光线在,AC,面的反射,下列结论不正确的是,A.,在该三棱镜中,单色光,a,的传播速度比,b,小,B.,单色光,b,在该三棱镜中发生全反射的临界角,C,0,满足,sin,C,0,=,C.,若用单色光,a,、,b,分别通过同一双缝干涉装置,单色光,a,的相邻亮纹间距比,b,的大,D.,仅改变入射光在,AB,边上入射点的位置,b,光在该三棱镜中的传播时间始终为,答案,4.C,比较两束光的传播光路图可知，,a,光偏转角较大，说明棱镜对,a,光的折射率较大，由,v=,可知，单色光,a,在该棱镜中的传播速度比,b,小，,A,项正确，不合题意,.,由几何关系可知单色光,b,进入棱镜的入射角为,60,、折射角为,30,，所以该棱镜对,b,光的折射率为,n,b,=,=,，由,sin,C,0,=,得临界角,C,0,满足,sin,C,0,=,，,B,项正确，不合题意,.,因为,a,光折射率较大，故,a,光的波长较短，由双缝干涉条纹间距公式,x=,可知，单色光,a,的干涉条纹间距比,b,小，,C,项错误，符合题意,.,仅改变光线入射点的位置，,b,光在,BC,边上的入射角不变，始终在,BC,边上发生全反射，且反射光线与,AB,平行，由几何关系可知,b,光在三棱镜中传播的距离始终为,2,L,，与入射点的位置无关，,b,光在三棱镜中的传播时间,t=,=,，,D,项正确，不合题意,.,5 2022,广东广州调研,如图,竖直放置在水平地面上的方形玻璃砖折射率,n=,左表面镀有反射膜,.,一束,单色光以入射角,i=,45,射到玻璃砖右表面的,A,点,经左、右两表面反射后在地面上出现两个光点,(,图中未,画出,),.,已知玻璃砖的厚度为,d,不考虑多次反射,求地面上两光点间的距离,.,5.,【解析】,作出光路图如图所示，根据折射定律有,n=,可得,=,30,根据平面几何知识可得,A,点的反射光线,AF,与,B,点处的折射光线,BD,相互平行，分别过,B,点、,D,点作,AF,的垂线且与,AF,交于,C,、,E,两点,.,解法一,:,等腰三角形的几何特征,在等腰直角,BOD,中,BO=OD,，在等腰直角,AOF,中,AO=OF,则有,AB=AO-BO=OF-OD=DF,即地面上两光点间的距离,DF=AB=,2,d,tan,=,d,解法二,:,全等三角形,根据平面几何知识可得,ACB,DEF,，即,DF=AB=,2,d,tan,=,d,答案,【规律总结】,光的折射和全反射综合问题的分析思路,1,.,确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质,.,2,.,若光由光密介质进入光疏介质，则根据,sin,C=,确定临界角，看是否发生全反射,.,3,.,根据题设条件，作出光路图,.,作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线,.,4,.,运用光路的可逆性、对称性，寻找三角形全等或相似、三角函数等关系，进行判断推理、运算及变换，然后进行动态分析或定量计算,.,6 2022,重庆测试,如图所示,ABC,为顶角,=,30,的直角三棱镜的截面,P,为垂直于直线,BCD,放置的足够长的光屏,一束宽度,d=AB,的单色平行光束垂直射向,AB,面,经三棱镜折射后在屏,P,上形成一条光带,.,已知三棱镜对该单色光的折射率,n=,.,求,:,(1),图中编号为,b,的光线经过棱镜后传播方向改变的角度,;,(2),在屏,P,上形成的光带宽度,.,6.,【解析】,(1),b,光线从,AB,面垂直射入棱镜后，传播方向不变，设在,AC,面入射角为,1,，折射角为,i,，作出光路图如图，则由折射定律有,n=,由几何关系知,1,=,代入数据解得,i=,60,由几何关系得光线传播方向改变的角度,=i-,1,=,30,(2),由几何关系有,BC=d,tan 30,C,2,C,1,=BC,tan 30,AC=C,1,C=C,2,C-C,2,C,1,又,C,2,C=AB=d,联立解得在屏,P,上形成的光带宽度,AC=,d,答案,7 2022,安徽马鞍山监测,如图为半圆柱体玻璃砖的横截面,半径为,R,放在水平桌面上方,玻璃砖上表面水平,.O,为截面的圆心,O,为,O,在水平面上的投影点,该截面内的两束平行单色光与上表面成,=,30,射向半圆柱体,光线,A,从,O,点进入,光线,B,从半圆柱体射出后恰与入射方向平行,不考虑半圆柱体内光的反射,两束光通过半圆柱体后相交于桌面上的,P,点,已知,OP=,R,光在真空中的传播速度为,c.,求,:,(1),OO,的长度,;,(2),光线,A,从进入半圆柱体到,P,点所需的时间,.,7.,【解析】,(1),光线,B,从半圆柱体射出后与入射方向平行，所以光线,B,的出射点为玻璃砖的最低点,C,，点,D,为光线,A,射出点，光路图如图所示，知,OPC=,30,OC=OP,tan 30,=,得,OO=OC+CO=,R,(2),由,tan,OOP=,=,得,OOP=,30,玻璃砖的折射率,n=,=,OP=,=,R,t,AD,=,=,，,t,DP,=,得,t,AP,=t,AD,+t,DP,=,答案,8 2022,云南昆明诊断,如图,透明材料的圆柱体底部中心,P,点处有一束光以入射角,射入,已知圆柱体的底面半径为,l,高度为,2,l,光在真空中的传播速度为,c.,(1),若圆柱体折射率为,入射角,=,60,求光线从圆柱体底部传播到顶部的时间,;,(2),若任意改变入射角,圆柱体侧面始终没有光线射出,求折射率的取值范围,.,答案,【解析】,(1),作出光路图如图所示，根据折射定律有,n,1,=,解得,1,=,30,根据几何关系可知，光在圆柱体中传播的路程,s=,4,l,，,又,n,1,=,传播时间,t=,解得,t=,答案,(2),若将,逐渐增大，则折射角,也将不断增大，而光线在侧面的入射角,i,将不断减小,.,当,趋近于,90,时，如图所示，由折射定律及全反射可知，,将趋于临界角,C,，而此时光线射到侧面处时的入射角,i,将达到最小，若此时刚好发生全,反射，则所有到达侧面的光线将全部发生全反射，不会从侧面射出,.,因此可得,sin,i,sin,C,i+C=,90,sin,C=,联立以上各式解得,n,考点,2,光的干涉、衍射和偏振,1 2022,名师原创,如图所示,竖直的肥皂液薄膜由于重力的作用形成上薄下厚的楔形,用红光照射肥皂液薄膜,图中实线和虚线是来自,AA,和,BB,两个面的反射光,.,下列说法正确的是,A.,C,处产生的是暗条纹,B.,用绿光照射时,明暗条纹位置不发生变化,C.,用白光照射时,薄膜上会有彩色条纹,D.,利用该原理可制作观看,3D,电影时戴的眼镜,题组,1,光的干涉,答案,1.C,C,处两列光波振动情况相同，相互叠加，干涉加强，形成亮条纹，,A,错误；用绿光照射时，由于光的波长发生了变化，肥皂膜前后两面反射的光将在别的位置相互加强或减弱，所以明暗条纹位置会发生变化，,B,错误；用白光照射时，薄膜上不同颜色的光的明暗条纹的位置不同，所以会看到彩色条纹，,C,正确；利用薄膜干涉的原理可对镜面或其他精密光学平面的平整度进行检测，而观看,3D,电影时戴的眼镜利用的原理是光的偏振，,D,错误,.,2 2022,山东潍坊测评,为了测量细金属丝的直径,把金属丝夹在两块平板玻璃之间,使空气层形成尖劈,金属丝与劈尖平行,如图所示,.,如用单色光垂直照射,就得到等厚干涉条纹,测出干涉条纹间的距离,就可以算出金属丝的直径,.,某次测量结果为,:,单色光的波长,=,589,.,3 nm,金属丝与劈尖间的距离,L=,28,.,880 mm,其中,30,条亮条纹间的距离为,4,.,295 mm,则金属丝的直径为,A.4,.,2510,-,2,mmB.5,.,7510,-,2,mm,C.6,.,5010,-,2,mmD.7,.,2010,-,2,mm,题组,1,光的干涉,答案,2.B,设距劈尖,x,处空气层厚度为,y,，劈形空气层如图所示，由几何关系得,=,.,出现亮条纹处的空气层厚度满足,y=,(,n=,1,，,2,，,3,，,),，相邻亮条纹处的空气层厚度差为,y=,，则相邻两亮条纹间距为,x=,=,mm,，解得,D=,5,.,75,10,-,2,mm,，,B,正确,.,3 2022,江苏南京模拟,某小组用图甲装置进行双缝干涉实验,调节完毕后,在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹,.,下列说法正确的是,图甲,图乙,A.,装置中的双缝沿水平方向放置,B.,仅向右移动单缝,使之靠近双缝,干涉条纹间距将变大,C.,仅更换双缝间距更小的双缝,干涉条纹间距将变大,D.,仅将红色滤光片换为绿色滤光片,干涉条纹间距将变大,题组,1,光的干涉,题组,1,光的干涉,答案,3.C,由于条纹是竖直的，故双缝沿竖直方向放置，,A,错误,.,干涉条纹间距,x=,，向右移动单缝不影响干涉条纹间距；减小双缝间距,d,，干涉条纹间距增大，,B,错误，,C,正确,.,绿光波长小于红光，所以干涉条纹间距减小，,D,错误,.,【易错分析】,单缝衍射与双缝干涉的比较,单缝衍射,双缝干涉,不,同,点,条纹宽度,条纹宽度不等，中央最宽,条纹宽度相等,条纹间距,各相邻条纹间距不等,各相邻条纹等间距,亮度情况,中央条纹最亮，两边变暗,条纹清晰，亮度基本相同,相同点,干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹,4 2022,浙江三市检测,(,多选,),对下列现象解释正确的是,A.,全息照相利用了光的偏振原理,B.,光的色散现象利用了光的衍射原理,C.,水流导光利用了光的全反射原理,D.,照相机镜头表面镀有增透膜利用了光的干涉原理,题组,2,光的衍射和偏振,答案,4.CD,全息照相利用的是光的干涉原理，故,A,错误,.,光的色散利用的是光的折射原理，故,B,错误,.,水流导光与光导纤维导光一样，利用的是光的全反射原理，故,C,正确,.,照相机的增透膜是利用膜前、后表面的反射光相干抵消，从而增加透射光强度，利用的是光的干涉原理，故,D,正确,.,5 2022,北京东城区一模,用如图,1,所示的装置做圆孔衍射实验,在屏上得到的衍射图样如图,2,所示,实验发现,光绕过孔的边缘,传播到了相当大的范围,.,下列说法正确的是,A.,此实验说明了光沿直线传播,B.,圆孔变小,衍射图样的范围反而变大,C.,圆孔变小,中央亮斑和亮纹的亮度变大,D.,用不同波长的光做实验,衍射图样相同,图,1,图,2,题组,2,光的衍射和偏振,答案,5.B,圆孔衍射实验无法用光沿直线传播解释，该实验证明了光具有衍射的能力，说明光具有波动性，故,A,错误；圆孔变小，则圆孔的尺寸相对更接近光的波长，衍射现象更明显，衍射图样的范围反而变大，故,B,正确；圆孔变小，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱，故,C,错误；用不同波长的光做实验，衍射图样并不相同，因为波长越长，对同一圆孔而言，衍射现象越明显，故,D,错误,.,考点,3,电磁波,相对论,1,电磁波的发现使人类进入了无线通信时代,.,下列说法正确的是,A.,导线中的电流以电磁波的形式传播,B.,不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同,C.,孤立的,LC,振荡电路不能一直发出电磁波,D.,电磁波不能在光导纤维中传播,答案,1.C,电子在导线中的定向移动形成了电流，,A,错误；真空中电磁波的传播速度均为,3,.,0,10,8,m/s,，与频率大小无关，,B,错误；,LC,振荡电路中存在能量损失，一部分能量转化为内能，一部分能量以电磁波的形式辐射，所以孤立的,LC,振荡电路不能一直发出电磁波，,C,正确；光导纤维可以传输光信号，光属于电磁波，,D,错误,.,2 2022,吉林长春测试,下列说法错误的是,A.,电磁波可以发生衍射现象和偏振现象,B.,光纤通信是一种现代通信手段,它是利用光的全反射原理来传递信息的,C.,利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能在真空中传输,D.,真空中的光速在不同的惯性参考系中相同,与光源和观察者间的相对运动无关,答案,2.C,电磁波是横波，可以发生衍射现象和偏振现象，,A,正确；光导纤维中的光信号会在界面上发生全反射，从而传递信息，,B,正确；电磁波的传播不需要介质，机械波的传播才需要介质，故,C,错误；根据狭义相对论的光速不变原理，可知真空中的光速在不同的惯性参考系中相同，与光源和观察者的相对运动无关，,D,正确,.,3 2022,浙江宁波测试,(,多选,),关于电磁波,以下说法正确的是,A.,麦克斯韦推算出电磁波的速度等于光速,并提出光是以波动形式传播的一种电磁振动,B.,电磁波具有能量,如食物中的水分子在微波炉微波的作用下热运动加剧,温度升高,C.,同水波和声波的传播一样,电磁波的传播也离不开介质,D.X,射线可以用于诊断病情,射线可以摧毁病变的细胞,这两类电磁波波长较长,答案,3.AB,麦克斯韦推算出电磁波的速度等于光速，并提出光是以波动形式传播的一种电磁振动，故,A,正确；电磁波具有能量，如食物中的水分子在微波炉微波的作用下热运动加剧，温度升高，故,B,正确；电磁波的传播不需要介质，故,C,错误；,X,射线可以用于诊断病情，,射线可以摧毁病变的细胞，这两类电磁波频率较高，波长较短，故,D,错误,.,4,下列关于狭义相对论和多普勒效应的说法正确的是,A.,狭义相对论认为在不同的非惯性参考系中,一切物理规律都是相同的,B.,根据狭义相对论,杆沿自身长度方向高速运动时杆的长度比静止时的长,C.,根据多普勒效应,在真空中当光源向观察者运动时,光的速度、频率都会发生变化,D.,向人体内发射频率已知的超声波,超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收,测出反射波的频率变化就能知道血液流动的速度,这种方法俗称,“,彩超,”,利用的是多普勒效应,答案,4.D,根据狭义相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，,A,错误；考虑相对论效应，根据长度与速度的关系公式可知，,，沿杆自身长度方向高速运动时，杆的长度比静止时的短，,B,错误；根据狭义相对论的光速不变原理可知，真空中光在任何惯性参考系中的速度都是相同的，,C,错误；向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液流动的速度，这种方法俗称,“,彩超,”,，利用的原理是多普勒效应，,D,正确,.,5 2022,北京海淀区考试,“,啁啾,(zhu ji),激光脉冲放大技术,”,是高强度激光研究的重大技术创新和核心技术,.,如图所示,该技术原理可以简化为,:,种子激光脉冲经过单模光纤的色散作用,将时长为飞秒,(10,-,15,s),脉宽的激光脉冲在时间上进行了展宽,;,展宽后的脉冲经过激光增益介质放大,充分提取了介质的储能,;,最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽值,.,上述技术中的关键是,“,啁啾,”,脉冲,.,种子激光脉冲包含有不同的频率分量,因此在单模光纤中,频率高的部分和频率低的部分传播速度不同,这样光脉冲在时间上就被逐渐拉宽,形成脉冲前沿、后沿频率不同的现象,宛如鸟儿发出的不同声音,.,下列说法正确的是,A.,展宽过程使脉冲各频率分量的频率都变小,B.,在传播方向上,“,啁啾,”,脉冲前沿频率低于后沿频率,C.,若激光脉冲能量约为,1 J,则其峰值功率一定不能达到,10,15,W,量级,D,.,通过,“,啁啾激光脉冲放大技术,”,获得的激光脉冲与种子激光脉冲能量几乎相同,答案,5.B,激光脉冲通过展宽器,(,即另一种介质,),改变的是传播速度，但不改变频率，,A,项错误,.,由,“,展宽后的脉冲经过激光增益介质放大，充分提取了介质的储能,”,，可知通过,“,啁啾激光脉冲放大技术,”,获得的激光脉冲比种子激光脉冲能量更大，,D,错误,.,光的频率越大，同一介质对光的折射率越大，在介质中的传播速度越小，故在传播方向上，,“,啁啾,”,脉冲前沿频率低于后沿频率，,B,正确,.,激光器产生超短脉冲时长为,10,-,15,s,，根据功率的定义有,P=,=,1,.,0,10,15,W,，,C,错误,.,情境创新专练,提升素养 拓展思维,1 2022,四川成都一诊,(,寓言故事,:,坐井观天,),如图,(a),所示,为帮助在井底正中央,“,坐井观天,”,的青蛙拓宽视野,某同学设计了图,(b),所示的方案,在深度等于井口半径的圆柱形井中注满透明液体,.,该方案中,:,注入液体的折射率,(,填,“,较大,”,或,“,较小,”),时,观察范围较大,;,当注入液体的折射率大于,时,观察范围不再增大,;,若注入的液体是折射率为,1,.,33,的水,则青蛙的观察范围为,.,(,可能用到的三角函数值,:sin 70,=,0,.,94,cos 70,=,0,.,34),答案,1.,【参考答案】,较大,(,或,1,.,41,、,1,.,414) 140,【解题思路】,由题图,(b),可知，最大折射角,r,一定，观察范围越大，则入射角,i,越大，由公式,n=,可知折射率越大；由题意结合题图,(b),可知，光线的最大折射角为,45,，当入射光线水平时，液体的折射率为,n=,=,，此后再增大液体折射率，观察范围不再增大；当注入的液体的折射率为,n=,1,.,33,时，由折射定律得,n=,，则,sin,i=n,sin 450,.,94,，故,i=,70,，则青蛙的观察范围为,140.,2 2022,山东潍坊测评,(,多选,)(,生产生活,:,回归反光膜,),回归反光材料可以使人们在光源处观察到明亮的图案符号反光表面,.,夜间行车时,标牌上的标志能把车灯射出的光逆向返回,标牌上的各种标志特别醒目,这种,“,回归反光膜,”,是用球体反射元件制成的,反光膜内均匀分布着一层直径非常小的玻璃球,.,如图所示,玻璃球的半径为,R,所用玻璃的折射率为,n=,一光线沿平行于球直径,AB,的方向射入球中,只在里面发生一次反射后就通过球体折射出来,出射光线与入射光线反向,则,A.,该光线在玻璃球内不能发生全反射,B.,该入射光线离,AB,的距离,d,是,R,C.,所有平行,AB,方向照射到玻璃球内且只经一次反射后射出玻璃球的光线中,在球内经过的最长时间为,D.,所有平行,AB,方向照射到玻璃球内且只经一次反射后射出玻璃球的光线中,在球内经过的最长时间为,答案,2.AC,根据题意该光线射入球中，只在里面发生一次反射后又通过球体折射出，折射光线与入射光线平行且反向，由对称性可知光路图如图所示，由几何知识得,i=,2,r,，由折射率的定义得,n=,，解得,i=,60,，,r=,30.,发生全反射的临界角为,C,，则有,sin,C=,=,sin 30,=,，光线在,B,点和,D,点的入射角都是,30,，小于临界角,C,，故光线在玻璃球内不能发生全反射，又由几何关系可知,d=R,sin,i=R,sin 60,=,R,，,A,正确，,B,错误,.,在所有平行,AB,方向照射到玻璃球内且只经一次反射后射出玻璃球的光线中，光线的入射角越小，在球内的光程越长，即从,A,点射入的光线，在球内经过的时间最长，设经过的最长时间为,t,，则,t=,=,，又,v=,，解得,t=,，,C,正确，,D,错误,.,题型专练 创新集训,1 2022,山东济南模拟,(,多选,)(,设问创新,)2021,年,12,月,9,日,“,天宫课堂,”,第一课正式开讲,某同学在观看太空水球光学实验后,想研究光在含有气泡的水球中的传播情况,于是找到一块环形玻璃砖模拟光的传播,俯视图如图所示,.,光线,a,沿半径方向射入玻璃砖,光线,b,与光线,a,平行,两束光线之间的距离为,x,已知玻璃砖内圆半径为,R,外圆半径为,2,R,折射率为,光在真空中的传播速度为,c,不考虑反射光线,下列关于光线,b,的说法正确的是,A.,当,x,R,时,光不会经过内圆,B.,当,x=,R,时,光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角为,45,C.,当,x=,R,时,光线从外圆射出的方向与图中入射光线平行,D.,当,x=,R,时,光从内圆通过的时间为,答案,1.AD,如图中,光线所示，当折射光线恰好和内圆相切时，光恰好,不会经过内圆，根据几何关系得,sin,i=,，,sin,r=,，根据折射定律有,n=,，代入数据解得,x=,R,，因此当,x,R,时，光不会经过内圆，,A,正确,.,由,A,项分析可得,i=,45,、,r=,30,，结合几何关系分析可知，光线,从外圆射出的方向与图中入射光线的不等于,45,，,B,错误,.,当,x=,R,时，,作出光路图如图中光线,所示，由几何关系得,sin,1,=,=,，由折射,定律得,sin,2,=,，在三角形,OAB,中，由正弦定理有,=,，,解得,sin,3,=,，由折射定律得,sin,4,=,，故,3,=,30,，,4,=,45,，则光在内圆内通过的路程为,R,，所以光从内圆通过的时间为,，,D,正确,.,结合,D,项分析可知，光经过该玻璃砖后，光线的偏折角为,=2(,4,-,3,),-,(,1,-,2,),，由于,1,-,2,4,-,3,=,15,，故,0,，即出射光线与入射光线不平行，,C,错误,.,专题综合检测,1 2022,辽宁沈阳监测,光给世界带来五彩斑斓的景象,也将自然规律蕴含其中,.,下列有关光学现象的叙述正确的是,A.,荷叶上的露珠底部显得特别,“,明亮,”,是因为水珠将光线汇聚,B.,照相机镜头前镀增透膜,应用了光的干涉原理,C.,泊松亮斑是光沿直线传播产生的,D.,医学上的内窥镜,其核心部件光导纤维能传输光信号是利用光的偏振,答案,1.B,荷叶上的露珠显得特别,“,明亮,”,是由于光线从水中射向空气时，发生了全反射，并不是因为水珠将光线汇聚，故,A,错误；照相机镜头前的增透膜利用了光的干涉原理，故,B,正确；泊松亮斑是光的圆板衍射现象，说明了光具有波动性，故,C,错误；医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光信号是利用了光的全反射，故,D,错误,.,2 2022,江苏苏州八校联盟,如图所示,两单色光,a,、,b,由空气斜射入平行玻璃砖,折射后合成一束复色光,.,下列说法正确的是,A,.a,、,b,两光在玻璃砖中的折射率,n,a,n,b,B,.a,、,b,两光在玻璃砖中的传播时间,t,a,t,b,C,.a,、,b,两光从该玻璃砖射向空气时发生全反射的临界角,C,a,n,b,，,A,项错；由,sin,C=,可知，,a,、,b,两光从该玻璃砖射向空气时发生全反射的临界角,C,a,t,b,，,B,项错；由光路可逆特点可知，光线只要射入平行玻璃砖，则一定可以从另一侧射出，,D,项错,.,3 2022,湖南长沙适应性考试,(5,选,3),如图所示,一块半圆柱形玻璃砖截面的圆心为,O,点,一束红光和一束蓝光在截面平面内从不同的方向射向,O,点,经折射后恰好都从圆弧上的,D,点射出玻璃砖,则,A.,玻璃砖对,a,光的折射率小于对,b,光的折射率,B.,a,光为蓝光,b,光为红光,C.,在玻璃砖中,a,光的传播速度小于,b,光的传播速度,D.,在玻璃砖绕过,O,点垂直纸面的轴逆时针缓慢转动,90,的过程中,a,光先在,AB,界面发生全反射,E.,分别用,a,、,b,光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a,光的干涉条纹间距小于,b,光的干涉条纹间距,答案,3.BCE,根据光路图可得,n,a,=,n,b,=,，因此玻璃砖对,a,光的折射率大于对,b,光的折射率，故选项,A,错误；红光的波长大于蓝光的波长，红光的折射率小于蓝光的折射率，因此,a,光是蓝光，,b,光是红光，故选项,B,正确；根据光在介质中的传播速度,v=,并结合,n,a,n,b,可得,v,a,v,b,，即在玻璃砖中，,a,光的传播速度小于,b,光的传播速度，故选项,C,正确；只有光从光密介质射向光疏介质且其入射角大于等于临界角时才会发生全反射，而光从空气射向玻璃砖的界面,AB,时是从光疏介质射入光密介质，因此不会发生全反射，故选项,D,错误；根据干涉条纹间距公式,x=,，由于,a,b,，因此干涉条纹间距,x,a,=n,b,，结合,n=,，,a,光在玻璃砖中的传播时间,t,a,=,，联立解得,t,a,=,=,，同理可得,t,b,=,，因为,t,b,，即,a,光在玻璃砖中的传播时间大于,b,光在玻璃砖中的传播时间，选项,A,正确,.,因为,a,、,b,两束单色光在玻璃砖上表面的折射角与反射后在玻璃砖上表面的入射角分别相等，根据几何知识可知出射光束一定相互平行，选项,B,错误,.,根据爱因斯坦光电效应方程,E,km,=h-W,0,，可知若用,a,、,b,两束单色光分别照射某金属均能发生光电效应，则,a,光照射产生的光电子最大初动能大于,b,光照射产生的光电子最大初动能，选项,C,错误,.,根据,c=f,，可知,a,光的波长小于,b,光的波长，结合,x=,，可知用同一双缝干涉实验装置进行干涉实验，,a,光干涉条纹间距小于,b,光干涉条纹间距，选项,D,错误,.,6 2022,山东青岛检测,如图,小伟学习了光学后,在自己家门上开了一个半径为,R=,1,.,5 cm,的圆孔,圆孔正对门外走廊的中心线,门厚度为,h=,4 cm,门外走廊的宽度为,d=,243 cm,他通过小孔观察门外走廊墙壁,能够看到与小孔在同一水平高度上距离拐角最近的点是,P,点,然后切割了一块高度等于门厚度的圆柱形玻璃,恰好镶嵌到小孔中,把圆孔补好,他通过玻璃向外看同一墙壁,能看到距离墙拐角最近的位置为,P,点,P,点到墙拐角的距离为,L=,90 cm,P,、,P,在同一水平高度,求,:,(1),P,点到墙角的距离,L,;,(2),该玻璃的折射率,n.,答案,6.,【解析】,(1),画出嵌入玻璃前后的光路图如图所示，由题意知,d,1,=,=,1,.,2 m,未嵌入玻璃时，根据光沿直线传播可知,=,解得,L=,1,.,6 m,(2),嵌入玻璃后，根据折射定律有,n=,其中,sin,=,=,0,.,6,sin,=,=,0,.,8,联立解得,n=,7 2022,湖南联考,某实验小组晚上乘船到公园的人工湖做探究实验,使一防水强光源从水面匀速下降,观察到水面有一半径逐渐变大的亮斑,半径与时间关系式为,r=,0,.,3,t,(m),半径增大至,3 m,后保持不变,已知水的折射率,n=,光在真空中的传播速度,c=,3,10,8,m/s,求,:,(1),光源匀速下降时的速度大小,;,(2),光从光源发出到射出水面的时间不会超过多少,(,计算结果保留两位有效数字,),.,答案,7.,【解析】,(1),亮斑半径不再增大时，画出光路图如图所示，光线在,B,点发生全反射，临界角为,，则,sin,=,已知,l,OB,=,3 m,，,h=,解得,h=,m,由,r=,0,.,3,t,(m),，可得,t=,10 s,则,v=,=,m/s,(2),光在水中的传播速度为,v=,l,AB,=,=,4 m,设光从光源发出到射到,B,点的时间为,t,，则,t=,解得,t=,1,.,8,10,-,8,s,8 2022,四川南充一诊,如图,一棱镜的横截面为直角三角形,ABC,A=,30,斜边,AC=d.,在此截面所在的平面内,一条光线沿图示方向从,AB,边的中点,M,射入棱镜,光线恰好垂直于,AC,边射出,.,在截面所在的平面内将入射光线绕,M,点顺时针方向转动的角度为,时,光线恰好垂直于,BC,边射出,.,不考虑光线沿原路返回的情况,已知棱镜对该光的折射率,n=,光在真空中的传播速度为,c,求,:,(1),光线绕,M,点顺时针方向转过的角度,;,(2),从,BC,边垂直射出的光线在棱镜中传播的时间,t.,答案,8.,【解析】,(1),光线垂直,AC,边射出时的光路如图甲,由几何关系得,r=,30,又,n=,=,，故,sin,i=,可得,i=,45,光线垂直,BC,边射出时的光路如图乙,由几何关系得,ADM=,30,故,AMD,为等腰三角形,=,180,-,90,-,30,-,30,=,30,又,n=,=,，故,sin,=,可得,=,45,则入射光线绕,M,点顺时针方向转过的角度,=i+=,90,(2),根据几何关系得,AB=d,cos 30,=,d,，,MD=AM=,AB=,d,AD=,2,AM,cos 30,=,d,DC=d-,d=,d,故,DE=DC,sin 60,=,d,光线在棱镜中传播的距离,s=MD+DE,又,t=,，,v=,联立并代入数据可得,t=,
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