高考物理二轮复习 专题十二 选考3-4 机械波、光学、电磁波 第二讲 光学、电磁波、相对论课件.ppt

第二讲光学 电磁波 相对论 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 1 2013全国理综 14 下列现象中 属于光的衍射的是 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 日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹解析 雨后天空出现的彩虹是光的折射形成的 A错 海市蜃楼是光的全反射形成的 C错 阳光照射在肥皂膜上形成的彩色条纹是光的干涉形成的 D错 B项是单缝衍射现象 答案 B 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 2 2015课标全国 34 1 在双缝干涉实验中 分别用红色和绿色的激光照射同一双缝 在双缝后的屏幕上 红光的干涉条纹间距 x1与绿光的干涉条纹间距 x2相比 x1 选填 或 x2 若实验中红光的波长为630nm 双缝与屏幕的距离为1 00m 测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10 5mm 则双缝之间的距离为mm 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 3 2014江苏单科 12B 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如图 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 分析 由折射定律求出光线进入鳞片后的折射角 分别求出光在鳞片和在两鳞片间的传播时间 还需注意的是光在空气和鳞片中的传播速度是不同的 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 4 2013课标全国 34 2 如图 三棱镜的横截面为直角三角形ABC A 30 B 60 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 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 解析 1 光路图如图所示 图中N点为光线在AC边发生反射的入射点 设光线在P点的入射角为i 折射角为r 在M点的入射角为r 折射角依题意也为i 有i 60 由折射定律有sini nsinr nsinr sini 由 式得r r OO 为过M点的法线 C为直角 OO AC 由几何关系有 MNC r 由反射定律可知 PNA MNC 联立 式得 PNA r 由几何关系得r 30 联立 式得n 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 2 设在N点的入射角为i 由几何关系得i 60 此三棱镜的全反射临界角满足nsin c 1由 式得i c此光线在N点发生全反射 三棱镜的AC边没有光线透出 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 5 2013山东理综 37 2 如图所示 ABCD是一直角梯形棱镜的横截面 位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入 已知棱镜的折射率n AB BC 8cm OA 2cm OAB 60 1 求光线第一次射出棱镜时 出射光线的方向 2 第一次的出射点距Ccm 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 解析 1 设发生全反射的临界角为C 由折射定律得代入数据得C 45 光路图如图所示 由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60 均发生全反射 设光线在CD边的入射角为 折射角为 由几何关系得 30 小于临界角 光线第一次射出棱镜是在CD边 由折射定律得代入数据得 45 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 4 5 2 由于AO 2cm OAB 60 可得AE 4cm BE 4cm由 EBF为等腰三角形可知 BF 4cmFC 4cm因为 30 则出射点跟C的距离l FC tan30 cm 答案 1 在CD边 且与竖直方向成45 斜向左下方 真题模拟体验 名师诠释高考 在本讲中 高考命题主要涉及 1 光的折射和全反射 以作图和计算为主 对数学几何知识的运用要求较高 是高考命题重点 2 光的干涉 衍射 偏振 色散等 以理解和辨析生活中的相关现象为主 考点一 考点二 1 折射定律 1 表达式 当光从真空 或空气 射入某种介质时 式中n就是介质的折射率 2 在光的折射现象中 光路是可逆的 2 全反射 1 发生条件 光从光密介质射向光疏介质 入射角等于或大于临界角 2 临界角 折射角为90 发生全发射 时对应的入射角 当光从折射率为n的介质射向空气时 有 3 在同一介质中 频率大的色光折射率大 光速小 波长小 临界角小 光从一种介质进入另一种介质 频率不变 光速和波长发生改变 考点一 考点二 2014课标全国 34 2 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 都要从该表面射出 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相距处垂直于AB从下方入射 求此光线从玻璃砖射出点的位置 思路点拨 1 首先找到由O点左侧入射后在玻璃砖上表面恰好发生全反射的临界光线 再由对称性可求入射光束最大宽度 2 对入射光线的光路进行准确作图 判定是否发生全反射 并进一步确定光线的射出位置 考点一 考点二 考点一 考点二 2 设光线在距O点的C点射入后 在上表面的入射角为 由几何关系及 式和已知条件得 60 光线在玻璃砖内会发生三次全反射 最后由G点射出 如图 由反射定律和几何关系得射到G点的光有一部分被反射 沿原路返回到达C点射出 考点一 考点二 考点一 考点二 对点训练11 多选 2015全国理综 34 1 如图 一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖 在玻璃砖底面上的入射角为 经折射后射出a b两束光线 则 A 在玻璃中 a光的传播速度小于b光的传播速度B 在真空中 a光的波长小于b光的波长C 玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D 若改变光束的入射方向使 角逐渐变大 则折射光线a首先消失E 分别用a b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验 a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 考点一 考点二 考点一 考点二 2 2014课标全国 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 分析 玻璃板上表面圆纸片恰好能完全挡住从下表面圆形发光面发出的光线 这表明从圆形发光面边缘发出的到达圆纸片边缘的光线恰好发生全反射 作出相应光路图 由几何关系便可求出临界角 再由折射率与临界角的关系 即可求出折射率 考点一 考点二 解析 如图 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 考点一 考点二 1 判断在AM和AN两处产生亮斑的颜色 2 求两个亮斑间的距离 考点一 考点二 解析 1 设红光和紫光的临界角分别为C1 C2 则因为i 53 C2 i C1 所以紫光在AB面发生全反射 而红光在AB面一部分折射 一部分反射 且由几何关系可知 反射光线与AC垂直 所以在AM处产生的亮斑P1为红色 在AN处产生的亮斑P2为红色与紫色的混合色 考点一 考点二 考点一 考点二 1 光的干涉 1 干涉条件 频率相同 振动情况相同 2 出现明暗条纹的条件 当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时 两列光在这里相互加强 出现亮条纹 当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时 两列光在这里相互削弱 出现暗条纹 3 相邻条纹间距 相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是 x 用双缝干涉实验测光波波长的原理 考点一 考点二 2 光的衍射 1 单缝衍射 中央为亮条纹且最宽 两侧有明暗相间的条纹 白光衍射时 中央仍为白光 最靠近中央的是紫光 最远离中央的是红光 2 圆孔衍射 明暗相间的不等距圆环 3 泊松亮斑 光照射到一个半径很小的不透明圆板后 在圆板的阴影中心出现的亮斑 这是光能发生衍射的有力证据之一 考点一 考点二 4 衍射与干涉的图样比较 考点一 考点二 3 光的偏振 1 光的偏振说明光是横波 只有横波才有偏振现象 2 偏振片不同于增透膜 偏振片只是让跟透振方向振动相同的光波通过 其他方向的光波不能通过 增透膜的机理是干涉 是使反射光的强度减弱 增加透射光的强度 偏振片与增透膜都是减弱反射光的强度 但前者是减弱景物周围物体反射的光进入镜头的强度 后者是减弱从镜头反射回的光的强度 考点一 考点二 对点训练21 如图所示的4种明暗相间的条纹 分别是红光 蓝光各自通过同一双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光 紫光各自通过同一单缝形成的衍射图样 灰黑色部分表示亮纹 则在下面的四个图中从左往右排列 亮条纹的颜色依次是 A 红黄蓝紫B 红紫蓝黄C 蓝紫红黄D 蓝黄红紫 考点一 考点二 解析 根据图样特点 易知A C是干涉 B D是衍射 再根据相邻明条纹间距 x 又红光波长大于蓝光波长 所以干涉图像中红光的相邻亮纹间距大于蓝光间距 A是红光干涉条纹 C是蓝光干涉条纹 在衍射中 波长越大的色光的中央亮条纹越宽 所以B是紫光衍射图像 D是黄光衍射图样 答案 B 考点一 考点二 2 多选 下列说法中正确的是 A 根据麦克斯韦的电磁场理论可知 变化的电场周围一定可以产生变化的磁场B 狭义相对论认为 物体运动时的质量会随着物体运动速度的增大而增加C 白光通过双缝后产生彩色条纹的原因是不同色光的波长不同D 沙漠中的 蜃景 现象是光的衍射引起的解析 变化的电场周围一定可以产生磁场 但不一定变化 故A错误 狭义相对论认为 物体运动时的质量会随着物体运动速度的增大而增加 故B正确 不同光的波长不同 产生的干涉图样中相邻条纹间的距离不同 从而出现彩色条纹 故C正确 沙漠中的 蜃景 现象是光的折射引起的 故D错误 答案 BC