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1、第二讲第二讲光学、光学、电磁波、相对论电磁波、相对论2021/8/11 星期三1真题模拟体验名师诠释高考123451.(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:B2021/8/11 星期三2真题模拟体验名师诠释高考123452.(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
2、,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“c此光线在N点发生全反射,三棱镜的AC边没有光线透出.2021/8/11 星期三8真题模拟体验名师诠释高考123455.(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=8 cm,OA=2 cm,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C cm.2021/8/11 星期三9真题模拟体验名师诠释高考12345解析:(1)设发生全反射的临界角为C,由折射定
3、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=45.2021/8/11 星期三10真题模拟体验名师诠释高考12345(2)由于AO=2 cm,OAB=60可得AE=4 cm,BE=4 cm由EBF为等腰三角形可知,BF=4 cmFC=4 cm因为=30,则出射点跟C的距离l=FCtan 30=cm.答案:(1)在CD边,且与竖直方向成45斜向左下方2021/8/11 星期三11真题模拟体验名师诠释高考在本讲中,高考命
4、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.2021/8/11 星期三12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,
5、频率不变,光速和波长发生改变.2021/8/11 星期三13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
6、位置.2021/8/11 星期三14考点一考点二2021/8/11 星期三15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.2021/8/11 星期三16考点一考点二2021/8/11 星期三17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
7、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2021/8/11 星期三18考点一考点二2021/8/11 星期三19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
8、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.2021/8/11 星期三20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 2021/8/11 星期三21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.2021/8/11 星期三22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=53C2,iC1,所以紫光在AB面发生
9、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.2021/8/11 星期三23考点一考点二2021/8/11 星期三24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:.2021/
10、8/11 星期三25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一.2021/8/11 星期三26考点一考点二(4)衍射与干涉的图样比较:2021/8/11 星期三27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
11、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.2021/8/11 星期三28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2021/8/11 星期三29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
12、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:B2021/8/11 星期三30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:BC2021/8/11 星期三31