资源描述
专题11 光学 熟练利用反射定律、折射定律及光路可逆作光路图加深对折射率、全反射、临界角概念的理解并能结合实际，解决问题同时应注意对物理规律的理解和对物理现象、物理情景和数学几何知识结合的分析能力的培养物理光学部分应遵循历史发展线索，理解干涉、衍射、偏振等现象，并能解释生活中的相关物理现象光的偏振、激光这些内容，与生产、生活、现代科技联系密切，应学以致用 一、几何光学的常见现象 项目内容折射定律(1)三线共面 (2)分居两侧(3)入射角正弦与折射角正弦之比为常数sin2(sin1)n折射率定义式:光从真空进入介质时nsin2(sin1)折射率决定式:n物理意义:描述透明介质对光线的偏折作用,n越大,折射光线偏离入射方向的夹角越大全反射发生条件:(1)从光密介质进入光疏介质(2)入射角大于或等于临界角,即1C 临界角：sin C光的色散产生原因：(1)太阳光是复色光；(2)不同的色光折射率不同规律:光的频率越大,折射率越大红光紫光:折射率逐渐增大,在介质中的速度逐渐减小;(3)临界角逐渐减小;波长逐渐减小常见光学元件的特点平行玻璃板:(1)出射光线与入射光线平行; (2)出射光线发生侧移棱镜:(1)光线向底边偏折;(2)能发生色散全反射棱镜:(1)垂直于直角边射入,出射光线方向改变90;(2)垂直于斜边射入,出射光线方向改变180二、光的干涉、衍射和偏振现象 项目内容光的干涉双缝干涉产生条件:两光源频率相等,相位差恒定出现明暗条纹的条件:路程差sn,明条纹;s(n),暗条纹相邻条纹间距:x 光的干涉薄膜干涉产生原因：同一束光分别经薄膜的前后表面反射的光叠加而成规律:经薄膜上厚度相等的位置反射的光叠加后在同一干涉条纹上,相邻条纹间距与波长成正比,与斜面倾角成反比应用:(1)光干涉法检查平面的平整度(2)在光学镜头上涂增透膜d 光的衍射明显衍射条件障碍物或孔的尺寸跟光的波长差不多或者比光的波长小衍射现象单缝衍射:中间条纹亮、宽;两侧条纹暗、窄;波长越长,条纹越宽,间距越大圆孔衍射:明暗相间的圆形条纹圆板衍射:圆形阴影的外侧是明暗相间的圆形条纹,中间是亮斑 (泊松亮斑) 光的偏振偏振片有特定的透振方向,自然光通过后成为偏振光,两偏振光片平行时透过的光最强,垂直时最弱【特别提醒】(1)光的干涉和衍射现象说明光具有波动性,光的偏振现象说明光是横波. (2)光的干涉条纹和光的衍射条纹的最大区别是研究条纹间距是否均匀,中央条纹和两侧条纹的亮度是否相同. 三、光电效应及光的波粒二象性 项目内容光电效应概念金属在光(包括不可见光)的照射下发射电子的现象规律(1)每种金属都有一个极限频率,0时才会发生光电效应(2)光电子的最大初动能与光强无关,随的增大而增大(3)光电效应的产生几乎是瞬时的(4)饱和光电流与光强成正比光电效应解释光子说:(1)光在传播时是一份一份的,每份叫一个光子;(2)光子能量Eh, h6.631034 Js逸出功:电子脱离金属时克服原子核引力做功的最小值Wh光强:Pnh光电效应方程:EkhW 物质波每个实物粒子对应一种波,叫物质波物质波的波长波粒二象性概率波:只能预测粒子在某区域出现的概率,概率符合波动规律 考点一、光的折射、全反射例1【2017北京卷】如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光，则光束a可能是 A红光 B黄光 C绿光 D紫光【答案】D 【变式探究】(2016四川理综，5，6分)某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin isin r图象如图乙所示，则( ) A光由A经O到B，n1.5B光由B经O到A，n1.5C光由A经O到B，n0.67D光由B经O到A，n0.67【答案】B 【解析】在题图乙中任取一点，对应sin rsin i，即折射角大于入射角，可知光由B经O到A，A、C错误由折射定律和题图乙可知，nsin i(sin r)k(1)，当sin r0.9时，sin i0.6，代入数据得n1.5，B正确，D错误【变式探究】(2015四川理综，3，6分)直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示a、b光相比( )A玻璃对a光的折射率较大B玻璃对a光的临界角较小Cb光在玻璃中的传播速度较小Db光在玻璃中的传播时间较短【答案】C 【解析】从题图中看出，b光线进入玻璃后偏折程度较大，因此玻璃对b光折射率大，A错误根据sin Cn(1)知，折射率大的临界角小，B错误根据vn(c)知，折射率大的传播速度小，C正确由几何关系知，b在玻璃中运动路程长，结合b的传播速度小，可知b在玻璃中的传播时间较长，D错误考点二、光的折射、全反射的计算例2.【2017江苏卷】人的眼球可简化为如图所示的模型，折射率相同、半径不同的两个球体共轴，平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点取球体的折射率为，且D=R，求光线的会聚角（示意图未按比例画出） 【答案】30【解析】由几何关系，解得则由折射定律，解得且，解得【变式探究】如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，A30，B60.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等(1)求三棱镜的折射率；(2)在三棱镜的AC边是否有光线透出，写出分析过程(不考虑多次反射)【解析】(1)光路图如图所示， 由反射定律可知PNAMNC联立式得PNAr由几何关系得r30联立式得n(2)设在N点的入射角为i，由几何关系得i60此三棱镜的全反射临界角满足nsin c1由式得carcsin 3(3)，有ic此光线在N点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线透出【答案】 (1) (2)没有；理由见解析 【变式探究】一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示玻璃的折射率为n. (1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？(2)一细束光线在O点左侧与O相距2(3)R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置 (2)设光线在距O点2(3)R的C点射入后，在上表面的入射角为，由几何关系知sin 2(3)，即60光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，考虑整体几何关系，得出光路如图所示由反射定律和对称性可得OGOC2(3)R射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出 【答案】 (1)R (2)O点左右侧与O相距2(3)R处考点三、光的波动性例3【2017新课标卷】（5分）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是_（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。A改用红色激光 B改用蓝色激光C减小双缝间距 D将屏幕向远离双缝的位置移动E将光源向远离双缝的位置移动【答案】ACD 【变式探究】(2016天津理综，2，6分)如图所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则( ) A在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大【答案】D 【解析】由干涉条纹间距xd()L可知，ab同种均匀介质，对频率大的波折射率更大即nanb，光在介质中的传播速度vn(c)，故vavb，A错误发生全反射的临界角满足sin Cn(1)，故CaEb，D正确【变式探究】2015浙江自选，13(1)，4分以下说法正确的是( )A真空中蓝光的波长比红光的波长长B天空中的彩虹是由光的干涉形成的C光纤通信利用了光的全反射原理D机械波在不同介质中传播，波长保持不变【答案】C 【解析】真空中蓝光的波长比红光的波长短，A错误天空中的彩虹是由光的折射形成的，B错误光纤通信利用了光的全反射传递信息，C正确机械波在不同的介质中传播时频率不变，速度变化，因而波长会变化，D错误 1【2017北京卷】如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光，则光束a可能是 A红光 B黄光 C绿光 D紫光【答案】D【解析】根据题意作出完整光路图，如图所示，a光进入玻璃砖时光线偏折角较大，根据光的折射定律可知玻璃砖对a光的折射率较大，因此a光的频率应高于b光，故选D。 2【2017天津卷】明代学者方以智在阳燧倒影中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是 A若增大入射角i，则b光先消失B在该三棱镜中a光波长小于b光Ca光能发生偏振现象，b光不能发生D若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低【答案】D 3【2017北京卷】物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为1和2的无线电波。飞机降落过程中，当接收到1和2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是 A天线发出的两种无线电波必须一样强B导航利用了1与2两种无线电波之间的干涉C两种无线电波在空间的强弱分布稳定D两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合【答案】C【解析】由于两无线电波波源对称分布在跑道两侧，两种波长的无线电波各自发生干涉，在跑道处干涉均加强，两种无线电波各自在空间的强弱分布稳定，但不重合，当接收到的1和2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。由题意，天线发出的两种无线电波不必一样强，A错误；导航利用了两种波长的无线电波各自的稳定干涉，B错误；若两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合，则接收到1和2的信号都保持最强的位置，不一定在跑道上，D错误；故选C。5【2017新课标卷】（5分）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是_（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。A改用红色激光 B改用蓝色激光C减小双缝间距 D将屏幕向远离双缝的位置移动E将光源向远离双缝的位置移动【答案】ACD6【2017江苏卷】人的眼球可简化为如图所示的模型，折射率相同、半径不同的两个球体共轴，平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点取球体的折射率为，且D=R，求光线的会聚角（示意图未按比例画出） 【答案】30【解析】由几何关系，解得则由折射定律，解得且，解得7【2017新课标卷】（10分）如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高位2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行（不考虑多次反射）。求该玻璃的折射率。 【答案】由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i。由题设条件和几何关系有式中L是入射光线与OC的距离。由式和题给数据得由式和题给数据得 8【2017新课标卷】（10分）一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。 【答案】1.55【解析】设从光源发出直射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1，在剖面内做光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接CD，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点；光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示； 设液体的折射率为n，由折射定律：依题意：联立解得：由几何关系：联立解得：n=1.559【2017新课标卷】（10分）如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。求 （i）从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；（ii）距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。【答案】（i） （ii）【解析】（i）如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角i0时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l。设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有由几何关系有联立式并利用题给条件，得 （ii）设与光轴距的光线在球面B点折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由折射定律有设折射光线与光轴的交点为C，在OBC中，由正弦定理有由几何关系有联立式及题给的条件得1【2016全国卷】【物理选修34】 (2)如图1，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为3(4). 图1(i)求池内的水深；(ii)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)（2）【答案】(i)2.6 m (ii)0.7 m【解析】(i)如图，设到达池边的光线的入射角为i，依题意，水的折射率n3(4)，光线的折射角90，由折射定律有 nsin isin 由几何关系有sin il2h2(l) 式中，l3 m，h是池内水的深度，联立式并代入题给数据得h m2.6 m 2【2016全国卷】【物理选修34】(2)如图1所示，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面的半径是球半径的2(3)倍；在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角 图1（2）【答案】150【解析】设球半径为R，球冠底面中心为O，连接OO，则OOAB.令OAO，有cos OA(OA)R(R) 即30 由题意MAAB所以OAM60设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的光线的光路图如图所示设光线在M点的入射角为i、折射角为r，在N点的入射角为i，反射角为i ，玻璃折射率为n.由于OAM为等边三角形，有i60 由折射定律有sin insin r 代入题给条件n得r30 作底面在N点的法线NE，由于NEAM，有i30 根据反射定律，有i 30 连接ON，由几何关系知MANMON，故有MNO60由式得ENO30 于是ENO为反射角，ON为反射光线这一反射光线经球面再次折射后不改变方向所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角为180ENO150 3【2016天津卷】图1是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则( ) 图1A在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大4.【2016江苏卷】B【选修34】 (2)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的_相同如图1所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在_(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹 图1B（2）【答案】频率 C【解析】只有频率相同的两列波才可能发生干涉现象只有波峰与波谷相遇处才是振动减弱点，也就是出现暗条纹处【2015重庆11（1）】1虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如题11图1所示.M 、N、P、Q点的颜色分别为A紫、红、红、紫 B红、紫、红、紫 C红、紫、紫、红 D紫、红、紫、红 1【答案】A【考点定位】光的折射和全反射、光路、折射率。【名师点睛】识记电磁波谱中的各种光具有三大（波长、同一介质中的波速、临界角）三小（频率、能量、折射率），几何光学部分的规律。【2015福建13】2如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为a、b，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb。则 （ ） Aanb Bab，na nb Cab，na b，na nb2【答案】B【解析】由图知，三棱镜对b光的折射率较大，又因为光的频率越大，介质对光的折射率就越大，所以na b，所以B正确，ACD错误。【考点】：光的折射、折射率【方法技巧】：本题主要是理解，光的频率与折射率的关系，即频率越大，介质对光的折射率就越大，结合公式，判断波长。【2015山东38（2）】3半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO的截面如图所示。位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出。当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。求A、B两点间的距离。 3【答案】【解析】 【考点定位】光的折射定律；全反射.【规律总结】首先要熟练掌握光的折射定律及全反射规律，然后画出光路图，结合几何关系进行求解.【2015海南16（2）】4一半径为R的半圆形玻璃砖，横截面如图所示。已知玻璃的全反射临界角r（r光线在玻璃砖内会发生三次全反射最后由G点射出，如图所示，由反射定律和几何关系得 OGOC2(3)R射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出2.【2014新课标卷】【物理选修34】(2)一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面，在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上，已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率【答案】(1)BCE (2)2(h) (2)如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A点折射，根据折射定律有nsin sin 式中n是玻璃的折射率，是入射角，是折射角 现假设A恰好在纸片边缘，由题意，在A点刚好发生全反射，故2()设AA线段在玻璃上表面的投影长为L，由几何关系有sin L2h2(L)由题意，纸片的半径应为RLr联立以上各式可得n2(h)3.【2014北京卷】以往，已知材料的折射率都为正值(n0)现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n0) ，称为负折射率材料位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足sin r(sin i)n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出若该材料对此电磁波的折射率n1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( ) A B C D【答案】B 4.【2014全国卷】在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为( )A2.06107 m B2.06104 mC1.68104 m D1.68103 m【答案】C 【解析】本题考查双缝干涉条纹间距离公式双缝干涉相邻条纹间距xd(l)，则dx(l)1.68104 m，C正确5.【2014福建卷】如图， 一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( ) A B C D【答案】A 6.【2014江苏卷】【选修34(1)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题12B1(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题12B1(乙)图所示他改变的实验条件可能是_ (题12B1图)A减小光源到单缝的距离B减小双缝之间的距离C减小双缝到光屏之间的距离D换用频率更高的单色光源【答案】(1)B 【解析】根据xd(l)知，要使条纹间距变大，可减小双缝之间的距离，增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离，故只有B正确7.【2014四川卷】电磁波已广泛运用于很多领域下列关于电磁波的说法符合实际的是( )A电磁波不能产生衍射现象B常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同【答案】C 8.【2014四川卷】如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则( ) A小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B小球所发的光能从水面任何区域射出C小球所发的光从水中进入空气后频率变大D小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大【答案】D 【解析】光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，就可以看到光线射出，所以A、B错误；光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以C错误；由vn(c)得，光从水中进入空气后传播速度变大，所以D正确9.【2014天津卷】一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光( ) A垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长B从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小C分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小D若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大【答案】AB 10. 【2014浙江卷】关于下列光学现象，说法正确的是( )A水中蓝光的传播速度比红光快B光从空气射入玻璃时可能发生全反射C在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽【答案】CD 【解析】本题考查光速、光的全反射、折射、双缝干涉等知识在同一种介质中，波长越短，波速越慢，故红光的传播速度比蓝光大，选项A错误；光从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不能发生全反射，选项B错误；在岸边观察水中的鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的深度要深，选项C正确；在空气中红光的波长比蓝光要长，根据xd(l)可知红光的双缝干涉条纹间距大，选项D正确11.【2014重庆卷】打磨某剖面如题11图1所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在12的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况)，则下列判断正确的是( ) 题11图1 A若2，光线一定在OP边发生全反射B若2，光线会从OQ边射出C若1，光线会从OP边射出D若1，光线会在OP边发生全反射【答案】(1)D【解析本题第一问考查光的折射和全反射，第二问考查波的图像 12.【2014江苏卷】(3)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉电子显微镜下鳞片结构的示意图见题12B2图一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t. (题12B2图) 【答案】(3)n2sin2i(2n2d)ccos i(2h)13.【2014山东卷】(2)如图所示，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射已知15，BC边长为2L，该介质的折射率为.求：()入射角i；()从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到：sin 754(2)或tan 152. 【答案】(2)()45 ()2c(2)L 【解析】(2)()根据全反射规律可知，光线在AB面上P点的入射角等于临界角C，由折射定律得 sin Cn(1)代入数据得C45设光线在BC面上的折射角为r，由几何关系得r30由折射定律得nsin r(sin i)联立式，代入数据得i45()在OPB中，根据正弦定理得sin 75(OP)sin 45(L)设所用时间为t，光线在介质中的速度为v，得OPvtvn(c)联立式，代入数据得t2c(2)L（2013天津卷）8、固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O点为圆心，OO为直径MN的垂线，足够大的光屛PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO夹角较小时，光屛NQ区域出现两个光斑，逐渐增大角，当=时，光屛NQ区域A光的光斑消失，继续增大角，当=时，光屛NQ区域B光的光斑消失，则（ ）A.玻璃砖对A光的折射率比对B光的大B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大C.时，光屛上只有1个光斑D.时，光屛上只有1个光斑 本解析为名师解析团队原创，授权独家使用，如有盗用，依法追责！【答案】AD【考点定位】本题考查光的反射定律和折射定律、全反射，意在考查考生的理解能力和分析判断能力。（2013大纲卷）14下列现象中，属于光的衍射现象的是（ ）A雨后天空出现彩虹 B通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C海市蜃楼现象 D日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹【答案】B 【解析】雨后天空出现彩虹是由于光的折射，属于色散现象；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹属于光的衍射现象。海市蜃楼现象是光的全反射现象。日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象。【考点定位】考查光的现象及其相关知识。（2013四川卷）3光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知A折射现象的出现说明光是纵波 B光总会分为反射光和折射光C折射光与入射光的传播方向总是不同的 D发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同【答案】D【考点定位】光的折射 全反射（2013上海卷）17某半导体激光器发射波长为1.510-6m，功率为5.010-3W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10-7m，普朗克常量h6.6310-34Js，该激光器发出的(A)是紫外线(B)是红外线(C)光子能量约为1.310-18J(D)光子数约为每秒3.81016个【答案】 BD【解析】 红橙黄绿蓝靛紫波长逐渐变短，该激光的波长比可见光波长长，因此是红外线，A错B对。可计算频率 Hz。光子能量=1.32610-19故答案C错误。光子数n=3.81016光子答案D正确。【考点定位】 光子能量，光速波长频率的关系 （2013上海卷）3白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的(A)传播速度不同(B)强度不同(C)振动方向不同(D)频率不同【答案】D【解析】双缝干涉的条纹间距，为双缝到屏的距离，为入射光的波长，是双缝的间距。白光通过双缝后对7种单色光来讲，只有有是不同的，所以条纹间距不同，导致7种单色光的亮条纹暗条纹交替出现形成彩色条纹，各种色光传播的速度都一样m/s，波长不同即频率不同，答案D正确【考点定位】 双缝干涉的条纹间距（2013福建卷）14一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜。下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是( )【答案】B【考点定位】本题主要考查光的折射，属于容易题。（2013北京卷）14.如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是A玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率Ba光的频率大于b光的频率C在真空中a光的波长大于b光的波长Da光光子能量小于b光光子能量 【答案】B【解析】根据光路可逆知识，a光的入射角大于b光，但折射角相等，根据可知介质对a光折射率大于对b光的折射率，A错。根据频率与折射率关系，a光的频率大于b光的频率，B对。根据可知C错，由于频率高，光子能量大，所以D错这类题型考察了几何光学折射率知识，这一类题目中，要将能联系在一起的知识都联系在一起，例如频率跟折射率关系，跟波长、干涉现象、衍射现象、光子的能量的大小等之间的关系。这类题目如果能够知道红光和紫光的特点，在做题时，将红光、紫光代入，技能快速准确的得到答案。【考点定位】本题考查了不同频率光在介质中的折射率、波长等光学知识。（2013海南卷）16模块3-4试题（12分）（1）（4分）下列选项与多普勒效应有关的是 （填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分.选对3个得4分;每选错I个扣2分，最低得分为0分）A科学家用激光测量月球与地球间的距离B医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡D交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度E科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度【答案】BDE39
展开阅读全文