《解密18 光学（解析版）-【高频考点解密】2021年高考物理二轮复习讲义+分层训练.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《解密18 光学（解析版）-【高频考点解密】2021年高考物理二轮复习讲义+分层训练.docx（25页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、解密18 光学核心考点考纲要求光的折射定律折射率全反射、光导纤维光的干涉、衍射和偏振现象考点1 光的折射 全反射 光导纤维一、光的折射1折射现象：光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向改变的现象。2折射定律（1）内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。（2）表达式：，式中n是比例常数。（3）在光的折射现象中，光路是可逆的。3折射率（1）折射率是一个反映介质光学性质的物理量，折射率越大，说明光从真空中射入到该介质时的偏折程度越大，反之偏折程度越小。（2）定义式：，折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定，与入
2、射角1和折射角2无关。（3）计算公式：，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1。（4）当光从光疏介质射入光密介质时，入射角大于折射角；当光从光密介质射入光疏介质时，入射角小于折射角。4解决光的折射问题的一般方法：（1）根据题意画出正确的光路图。（2）利用几何关系确定光路中的边、角关系，确定入射角和折射角。（3）利用折射定律建立方程进行求解。5玻璃砖对光路的控制两平面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移，如图所示。6三棱镜对光路的控制（1）光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折，偏折角为，如图所示。（2）光疏三棱镜：光线两次折射均向顶角偏折。（3）全反射棱镜（等腰直角棱镜
3、），如图所示。甲 乙当光线从一直角边垂直射入时，在斜边发生全反射，从另一直角边垂直射出（如图甲所示）。当光线垂直于斜边射入时，在两直角边发生全反射后又垂直于斜边射出，入射光线和出射光线互相平行（如图乙所示）。特别提醒：不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同。二、全反射1全反射现象（1）条件：光从光密介质射入光疏介质。入射角大于或等于临界角。（2）现象：折射光完全消失，只剩下反射光。2临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，sin C=。3光的色散（1）光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。（2）光谱：含有多种颜色的
4、光被分解后，各种色光按其波长的有序排列。（3）光的色散现象说明：白光为复色光；同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢。（4）棱镜含义：截面是三角形的玻璃仪器，可以使光发生色散，白光的色散表明各色光在同一介质中的折射率不同。三棱镜对光线的作用：改变光的传播方向，使复色光发生色散。4全反射现象的理解与应用（1）在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的。（2）当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。当折射角等于90°时，实际上就已经没有
5、折射光了。（3）全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射。5光的折射、全反射中的三个“一”一个规律：光的折射定律一个概念：折射率一个条件：全反射的条件6解答全反射类问题的技巧（1）解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：光必须从光密介质射入光疏介质；是入射角大于或等于临界角。利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符，这样更有利于问题的分析。（2）解答光的折射、全反射问
6、题时抓好两个关键点：准确作出光路图；利用几何关系确定光路中的边、角关系，找准入射角和折射角。三、光导纤维1原理：光的全反射。2构造：由内芯跟外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。3传播路径：4光纤通信（1）方法：光也是一种电磁波，也可以像无线电波那样，作为载体来传递信息。载有声音、图象以及各种数字信号的激光从光纤的一端输入，就可以传到千里以外的另一端，实现光纤通信。（2）优点：光纤通信的主要优点是容量大。此外，光纤传输还有衰减小，抗干扰能力强等多方面的优点。（2020·湖北高三月考）如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径，在球的左
7、侧有一竖直接收屏在A点与玻璃球相切。自B点发出的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，照射在接收屏上的Q点。另一光线BN恰好在N点发生全反射已知ABM30°，下列说法正确的是（ ）A玻璃的折射率为B光由B传到M点与再由M传到Q点所需时间比为C球心O到BN的距离D若该B点处光源为红光，将其替换为绿光光源，则圆弧上恰好全反射的N点向左移动【答案】ACD【详解】A已知，由几何关系知入射角，折射角，则玻璃的折射率为故A正确；B光在玻璃中传播速度光由B传到M的时间光由M传到Q的时间则，故B错误；C由题意知临界角，则则球心O到BN的距离故C正确；D若该B点处光源为红光，将其替换为绿光光源，波长
8、变小，折射率变大，临界角变小，则圆弧上恰好全反射的N点向左移动，故D正确。故选ACD。1（2020·浙江高三其他模拟）如图所示，圆心为O、半径为R的圆形介质中有一点光源（图中未画出），介质的折射率为n（n>1），当点光源从O点沿着某一半径方向移动到边界的过程中，下面说法正确的是（）A圆形边界各处始终都有光射出B点光源远离O点的距离只要不超过，圆形边界各处都有光射出C点光源远离O点的距离只要不超过，圆形边界各处都有光射出D点光源远离O点一定距离后，圆形边界上不能射出光的区域逐渐变大【答案】BD【详解】ABC如图当点光源沿半径方向运动到P点时，此时设OP=h，则若此时射到圆形边界的
9、任意一条光线为PB，则由正弦定理当=90°时角最大，此时由全反射知识可知则当即即点光源远离O点的距离只要不超过 ，圆形边界各处都有光射出，选项A错误，B正确；D点光源远离O点一定距离后，例如到达P点时，射到圆形边界的入射角等于临界角的入射点A的位置在A点的下方，则圆形边界上不能射出光的区域逐渐变大，选项D正确。故选BD。2（2020·河南高三一模）如图所示，一束由红、蓝两单色激光组成的复色光从水中射向空气中，并分成a、b两束，则下列说法正确的是_。Aa光的折射率小于b光折射率B在真空中，单色光a的波长大于单色光b的波长C使用同种装置，用b光做双缝干涉实验得到的条纹比用a光得
10、到的条纹宽Db光在水中传播的速度比a光大E.发生全反射时，a光的临界角比b光大【答案】ABE【详解】A由图可知，a光的偏折程度较小，则a光的折射率小于b光折射率，选项A正确；B a光的频率小于b光的频率，则根据可知，在真空中，单色光a的波长大于单色光b的波长，选项B正确；C使用同种装置，根据可知，用b光做双缝干涉实验得到的条纹比用a光得到的条纹窄，选项C错误；D根据可知，b光在水中传播的速度比a光小，选项D错误；E根据可知，a光的折射率小于b光折射率，则发生全反射时，a光的临界角比b光大，选项E正确。故选ABE。考点2 光的干涉、衍射和偏振现象一、光的干涉1定义两列频率相同、振动情况相同的光波
11、相叠加，某些区域出现振动加强，某些区域出现振动减弱，并且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象。2相干条件只有相干光源发出的光叠加，才会发生干涉现象。相干光源是指频率相同、相位相同（振动情况相同）的两列光波。3两束振动情况相同的光源产生的光相互叠加时：（1）出现明条纹的条件是屏上某点P到两个相干光源S1和S2的路程差等于波长的整数倍或半波长的偶数倍，即|PS1PS2|=k=2k·（k=0，1，2，3···）当k=0时，即PS1=PS2，此时P点处的明条纹叫做中央亮条纹。（2）出现暗条纹的条件是屏上某点P到两个相干光源S1和S2的路程差等于半波
12、长的奇数倍，即|PS1PS2|=（2k+1）（k=0，1，2，3···）4双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后，在屏上出现明暗相间的条纹。白光的双缝干涉条纹是中央为白色条纹，两边为彩色条纹，单色光的双缝干涉中相邻亮条纹间的距离为。5光的双缝干涉现象的理解（1）光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同。（2）双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即。（3）用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹。6薄膜干涉：利用薄膜（如肥皂液薄膜）前后两面反射的光相遇而形成的。图样中同一条亮（或暗）条纹上所对
13、应的薄膜厚度相同。7薄膜干涉现象的理解（1）如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。（2）光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA和后表面BB分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。（3）原理分析单色光在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差r等于波长的整数倍。r=n（n=1，2，3···），薄膜上出现明条纹。在Q处，两列反射回来的光波的路程差r等于半波长的奇数倍。r=（2n+1）（n=0，1，2，3···），薄膜上出现暗条纹。白光：薄膜上出现水平彩色条纹。（4）薄膜干涉的应用干涉法检查平面。如图所示
14、，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。二、光的衍射1定义光离开直线路径绕到障碍物阴影区的现象叫光的衍射，衍射产生的明暗条纹或光环叫衍射图样。2发生明显衍射的条件只有当障碍物的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。3衍射图样（1）单缝衍射单色光：明暗相间的不等距条纹，中央亮纹最宽最亮，两侧条纹具有对称性。白光：中间为宽且亮的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹，最靠近中央的是紫光，远离中央的是红光。（2）圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环，圆环面积远远超过孔
15、的直线照明的面积。（3）圆盘衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑称为泊松亮斑。4光的衍射现象的理解（1）衍射与干涉的比较两种现象比较项目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，亮度基本相等相同点干涉、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特别提醒：白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同。区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分。干涉与衍射的本质：光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从
16、本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理。在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹。（2）光的干涉和衍射比较内容干涉衍射现象在光重叠区域出现加强或减弱的现象光绕过障碍物偏离直线传播的现象产生条件两束光频率相同、相位差恒定障碍物或孔的尺寸与波长差不多或小得多典型实验杨氏双缝干涉实验单缝衍射、圆孔衍射、不透明圆盘衍射图样特点不同点条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度不等，中央最宽条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等亮度情况清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹三、光的偏
17、振1偏振：光波只沿某一特定的方向振动，称为光的偏振。2自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光。3偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光，叫做偏振光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。4光的偏振现象的理解（1）偏振光的产生方式自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器。第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器。自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是
18、90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。特别提醒：不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片，偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特征，即存在一个偏振方向，只让平行于该方向振动的光通过，其他振动方向的光被吸收了。（2）偏振光的理论意义及应用理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波。光的偏振现象说明了光波是横波。应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。5自然光和偏振光的比较自然光（非偏振光）偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传
19、播方向的平面内，光振动沿特定方向（2020·江苏南通市·高三月考）水平放置的单色线光源S发出的光有一部分直接入射到竖直光屏上，一部分通过水平放置的平面镜反射后射到屏上，这两列光相遇时会发生干涉，形成水平的明暗相间的条纹。则（）A将光屏向右平移，相邻条纹间距减小B将光屏向右平移，相邻条纹间距增大C将线光源S向下平移，相邻条纹间距减小D将线光源S向下平移，相邻条纹间距增大【答案】BD【详解】如果S被视为其中一个缝，S经平面镜成像S相当于另一个缝，根据可知，若将光屏向右平移，则l变大，相邻条纹间距增大。若将线光源S向下平移，则d减小，相邻条纹间距增大。故选BD。1（2020
20、83;巴楚县第一中学高三一模）用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图所示，调整实验装置使屏上可以接收到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（）A若将滤光片向右平移一小段距离，光屏上相邻两条明纹中心的距离增大B若将光屏向右平移一小段距离，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大C若将双缝间的距离d减小，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大D若将滤光片由绿色换成蓝色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大【答案】BC【详解】A相邻两条明纹（或暗纹）的距离， 指双缝间的距离，指的是双缝到光屏的距离，指的是光的波长，分析表达式可知条纹间距与滤光片位置无关，因此将滤光片向右平移一小段距离，光屏上相邻两条明纹中心的距
21、离不变，故A错误； B若将光屏向右平移一小段距离，l增大，条纹间距增大，故B正确；C根据可知将双缝的距离d减小，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，故C正确；D若将滤光片由绿色换成蓝色，色光的波长减小，根据可知光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，故D错误。故选BC。2（2020·浙江高三期中）雨过天晴，天空中悬浮着一颗球形小水珠，一缕阳光水平入射，如图所示，则关于甲光、乙光和丙光，以下表述正确的是（）A若甲光是氢原子从向跃迁时产生的，则乙光可能是向跃迁时产生的B用同一装置做光的双缝干涉实验，甲光的干涉条纹间距一定大于乙光的干涉条纹间距C用甲光、乙光和丙光，照射同一金属板，若乙光能发生光
22、电效应，则甲光不一定能发生光电效应，丙光一定能发生光电效应D逐渐增大左侧入射光线的入射角，右侧出射光线中丙光最先消失，甲光最后消失【答案】BC【详解】A由图看出，三条光线进入小水珠时入射角相同，而甲光的折射角最大，丙光的折射角最小，由知甲的折射率最小，丙的折射率最大，则甲光的频率小于乙光的频率，根据玻尔理论，知若甲光是氢原子从n=4向n=2跃迁时产生的，则乙光不可能是n=3向n=2跃迁时产生的，可能是n=5向n=2跃迁时产生的，故A错误；B甲光的频率小于乙光的频率，由波速公式c=f知，c相同，波长与频率成反比，则甲光的波长大于乙光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式，知甲光的干涉条纹间距一定大于乙
23、光的干涉条纹间距，故B正确；C甲光的频率最小，丙光的频率最大，用甲光、乙光和丙光，照射同一金属板，若乙光能发生光电效应，则甲光不一定能发生光电效应，丙光一定能发生光电效应，故C正确；D由几何知识可知，左侧入射光线的折射角等于右侧出射光线的入射角，根据光路可逆性原理可知，三条光线一定能从右侧射出，不会发生全反射，故D错误。故选BC。1（2020·山东高考真题）截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB'C'C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑
24、由DE直接射向侧面AA'CC的光线。下列说法正确的是（）A光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的B光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的C若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将增大D若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将减小【答案】AC【详解】AB由题可知可知临界角为45o，因此从D点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时C点也恰好是出射光线的边缘，如图所示，因此光线只能从MC段射出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中点，因此在 平面上有一半
25、的面积有光线射出，A正确，B错误；C由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，折射率也会变小，导致临界角会增大，这时M点上方也会有光线出射，因此出射光线区域的面积将增大，C正确，D错误。故选AC。2（2020·浙江高考真题）如图所示，波长为和的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a和b，则这两束光（ ）A照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能B射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距C在水中的传播速度D光子动量【答案】BD【详解】A根据光路图可知三棱镜对b光的偏折程度更大，所以b光折射率大，频率高，波长短。根据光电效应方程：因为，所以，故A错误；B根据双缝干涉条
26、纹间距公式：因为，所以，故B正确；C介质中传播速度：因为，所以，故C错误；D根据光子动量的公式：因为，所以，故D正确。故选BD3（2020·北京高考真题）以下现象不属于干涉的是（）A白光经过杨氏双缝得到彩色图样B白光照射肥皂膜呈现彩色图样C白光经过三棱镜得到彩色图样D白光照射水面油膜呈现彩色图样【答案】C【详解】A根据光的干涉定义可知白光经过杨氏双缝得到彩色图样是杨氏双缝干涉，故A错误；B由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，光线通过薄膜时频率不变，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，白光照射肥皂膜呈现彩色图样是属于干涉现象，故B错误；C白光经过三
27、棱镜得到彩色图样是光在折射时产生的色散现象，故C正确；D水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象，属于薄膜干涉，故D错误；故选C。23（2020·山东高考真题）双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为。玻璃片厚度为10，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是（）ABCD【答案】A【详解】光在玻璃中的传播速度为可知时间差故选A。4（2020
28、3;浙江高考真题）如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c，则（）A玻璃砖的折射率为1.5B之间的距离为C光在玻璃砖内的传播速度为D光从玻璃到空气的临界角为30°【答案】C【详解】AB作出两种情况下的光路图，如图所示设，在A处发生全反射故有由于出射光平行可知，在B处射出，故由于联立可得，故AB错误；C由可得，故C正确；D由于所以临界角不为30°，故D错误。故选C。5（2020·浙江高考真题）如图所示，一束光与某材料
29、表面成45°角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k倍。若这束光最终进入材料的能量为入射光能量的倍，则该材料折射率至少为（ ）ABC1.5D2【答案】A【详解】根据题意光束最终要进入材料，说明光在材料表面即发生反射又发生折射，且两次反射的入射角均为，若临界角等于，则发生全反射：解得：若临界角小于，即可发生折射，即：根据选项可知，故A正确，BCD错误。故选A6（2019·北京卷）利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是A甲对应单缝，乙对应双缝B甲对应双缝，乙对应单缝C都是单缝，甲对应的缝宽
30、较大D都是双缝，甲对应的双缝间距较大【答案】A【解析】根据单缝衍射图样和双缝干涉图样特点判断。单缝衍射图样为中央亮条纹最宽最亮，往两边变窄，双缝干涉图样是明暗相间的条纹，条纹间距相等，条纹宽度相等，结合图甲，乙可知，甲对应单缝，乙对应双缝，故A正确，BCD错误。7（2019·天津卷）某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。下列哪些措施能够提高实验准确程度_。A选用两光学表面间距大的玻璃砖B选用两光学表面平行的玻璃砖C选用粗的大头针完成实验D插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针
31、扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是_。该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于、点，再过、点作法线的垂线，垂足分别为、点，如图所示，则玻璃的折射率_。（用图中线段的字母表示）【答案】AD D 【解析】采用插针法测定光的折射率的时候，应选定光学表面间距大一些的玻璃砖，这样光路图会更加清晰，减小误差，同时两枚大头针的距离尽量大一些，保证光线的直线度，因此AD正确，光学表面是否平行不影响该实验的准确度，因此B错误，应选用细一点的大头针因此C错误。根据光的折射定律可知当选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光，又因发生了折射因此
32、出射光的出射点应相比入射光的延长线向左平移，因此D正确，ABC错误；由折射定律可知折射率，联立解得。8（2019·江苏卷）将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的 （选填“折射”“干涉”或“衍射”）当缝的宽度 （选填“远大于”或“接近”）光波的波长时，这种现象十分明显。【答案】衍射 接近【解析】通过两支铅笔中间缝能看到彩色条纹，说明光绕过缝而到人的眼睛，所以这是由于光的衍射现象，由发生明显衍射条件可知，当缝的宽度与光波的波长接近或比光波的波长少得多时能发生明显衍射现象。9（2019·新课标全国卷）某同学利用图示
33、装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可_；A将单缝向双缝靠近B将屏向靠近双缝的方向移动C将屏向远离双缝的方向移动D使用间距更小的双缝（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x，则单色光的波长=_；（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为_nm（结果保留3位有效数字）。【答案】（1）B （2） （3）630
34、【解析】（1）由x= ，因x越小，目镜中观察得条纹数越多，故B符合题意；（2）由，=；（3）=。10（2019·新课标全国卷）如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°（取sin53°=0.8）。已知水的折射率为。（1）求桅杆到P点的水平距离；（2）船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。【答案】（1）7 m （2）【解析】（1）设光束从水面射
35、出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2；桅杆高度为h1，P点处水深为h2：激光束在水中与竖直方向的夹角为。由几何关系有由折射定律有sin53°=nsin设桅杆到P点的水平距离为x，则x=x1+x2联立式并代入题给数据得x=7 m（2）设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为，由折射定律有sin=nsin45°设船向左行驶的距离为x'，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x'1，到P点的水平距离为x'2，则联立式并代入题给数据得x'=11（2019·新课标全国卷）如图，直角
36、三角形ABC为一棱镜的横截面，A=90°，B=30°。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出。（1）求棱镜的折射率；（2）保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。【答案】（1） （2）【解析】（1）光路图及相关量如图所示。光束在AB边上折射，由折射定律得式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知+=60°由几何关系和反射定律得联立式，并代入i=60°得n=（2）设改变后的入射角为，折射角为，由折射定律得=n依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角，且sin=由几何关系得
37、='+30°由式得入射角的正弦为sin=12（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
38、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，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，导航利用了两种波长的无线电波各自的稳定干涉，所以天线发出的两种无线电波不必一样强，AB错误；两种无线电波各自在空间的强弱分布稳定，但不重合，否则接收到1和2的信号都保持最强的位置不一定在跑道上，C正确，D错误。13（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
39、a光的折射率较大，因此a光的频率应高于b光，故选D。14（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【解析】设折射角为，在右界面的入射角为，根据几何关系有：，根据折射定律：，增大入射角i，折射角增大，减小，而增大才能使b光发生全反射，故A错误；由光路
40、图可知，a光的折射率小于b光的折射率（），则a光的波长大于b光的波长（），故B错误；根据光电效应方程和遏止电压的概念可知：最大初动能，再根据动能定理：，即遏止电压，可知入射光的频率越大，需要的遏止电压越大，则a光的频率小于b光的频率（），a光的遏止电压小于b光的遏止电压，故D正确；光是一种横波，横波有偏振现象，纵波没有，有无偏振现象与光的频率无关，故C错误。15（2018·新课标全国I卷）如图，ABC为一玻璃三棱镜的横截面，A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_。若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射
41、出时的折射射角_（“小于”“等于”或“大于”）60°。【答案】3 大于【解析】根据题述和图示可知，i=60°，r=30°，由折射定律，玻璃对红光的折射率n=sinisinr=3。若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°。16（2018·新课标全国II卷）如图，ABC是一直角三棱镜的横截面，A=90，B=60，一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点。不计多次反射。（1）求出射光相对于D点的入射光
42、的偏角；（2）为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？【答案】（1）=60° （2）233n2【解析】（1）光线在BC面上折射，由折射定律有sini1=nsinr1式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2=r2式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角。光线在AB面上发生折射，由折射定律有nsini3=sinr3式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。由几何关系得i2=r2=60°，r1=i3=30°F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为=（r1i1）+（18
43、0°i2r2）+（r3i3）由式得=60°（2）光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有nsini2nsinC>nsini3式中C是全反射临界角，满足nsinC=1由式知，棱镜的折射率n的取值范围应为233n217（2018·新课标全国III卷）如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上。D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察。恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于
44、E；DE=2 cm，EF=1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)【答案】3【解析】解析过D点作AB边的发现NN'，连接OD，则ODN=为O点发出的光纤在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为，如图所示。根据折射定律有nsin=sin式中n为三棱镜的折射率由几何关系可知=60°EOF=30°在OEF中有EF=OEsinEOF由式和题给条件得OE=2cm根据题给条件可知，OED为等腰三角形，有=30°由式得n=318（2017·新课标全国卷）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
45、，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】【解析】如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行。这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射。设光线在半球面的入射角为i，折射角为r。由折射定律有由正弦定理有由几何关系，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19（2017·新课标全国卷）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