高中物理选修34光学考点技法详解

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1、高中物理光学专题授课讲义训练稿物理特级教师 尹海钢 一、几何光学1光的反射及平面镜成像：光的反射遵守反射定律，平面镜成成等大正立的虚像，像和物 关于镜面对称。2光的折射、全反射和临界角：重点应放在能应用光的折射定律和全反射的原理解答联系 实际的有关问题。3用折射规律分析光的色散现象：着重理解两点：其一，光的频率（颜色）由光源决定， 与介质无关；其二，同一介质中，频率越大的光折射率越大。二、光的本性1光的波动性：光的干涉、衍射现象表明光具有波动性，光的偏振现象说明光波为横波， 光的电磁说则揭示了光波的本质光是电磁波。在电磁波谱中，波长从大到小排列顺 序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线

2、、射线，各种电磁波中，除可见光 以外，相邻两个波段间都有重叠，但各种电磁波产生机理不同，表现出来的性质也不同。2光的粒子性 （1）光电效应：在光的照射下，从物体发射出电子（光电子）的现象。其规律是：任何 金属都存在极限频率，只有用高于极限频率的光照射金属，才会发生光电效应现象。在 入射光的频率大于金属极限频率的情况下，从光照射到逸出光电子，几乎是瞬时的。光 电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与光强无关。单位时间内逸出的光电子 数与入射光的强度成正比。 （2） 光子说：即空间传播的光是一份一份地进行的，每一份的能量等于（为光子 的频率），每一份叫做一个光子。光子说能解释光电效应现象。爱因

3、斯坦光电方程 3光的波粒二象性：光的干涉、衍射说明光具有波动性，光电效应现象表明光具有粒子性， 因此光具有波粒二象性。题型一 光的反射、光的折射和全反射题型特点：题目主要考查光的反射定律、光的折射定律和全反射的基本应用，考查对重要物理现象和物理规律的掌握情况。物理特级教师尹海钢老师解题策略：这类题目一般都有一定的难度。解题时既要抓住基本规律光的折射定律和临界角公式，还要结合实际图形进行分析，重在形成一个正确的思维过程。例1如图所示，P、Q是两种透明材料制成的两块相同的直角梯形棱镜，叠合在一起组成一个长方体，一单色光处P的上表面射入，折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率，射到P上表

4、面的光线与P的上表面的夹角为，下列判断正确的是A光线一定在Q的下表面发生全反射B光线一定能从Q的下表面射出，出射光线与下表面 的夹角一定等于C光线一定能从Q的下表面射出，出射光线与下表面 的夹角一定大于D光线一定能从Q的下表面射出，出射光线与下表面 的夹角一定小于解析：光由P进入Q时垂直界面，故传播方向不改变，在Q中的入射角等于P中的折射角，光线在P中的折射角小于临界角，故在Q中不会发生全反射,又，故从Q中射出时折射角小于射入P的入射角，即出射光线与下表面夹角大于，正确选项为：C。 例2在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形的透光圆面，若透光园面的半径匀速增大，则光源正（

5、）A加速上升 B加速下降 C匀速上升 D匀速下降解析：所形成的透光圆面是由于全反射造成的，如下图（a）所示，圆面的边缘处是光发生全反射的位置，即若光源向上移动，只能导致透光圆面越来越小，所以光源只能向下移动。如右图(b)所示，取时间t，则透光圆面扩大的距离为，由几何知识可得设这段时间内，光源下移的距离L，由几何关系可得：，由上面的表达式可知：为定值，L与t成正比关系，满足匀速运动条件，所以，光源向下匀速运动。故正确选项为D。物理特级教师尹海钢老师点拨：在解决光的折射问题时，如果光源是动态的，解此类题目的关键是：通过瞬时(静态)物理量之间的关系，找出它们动态时的变化规律。题型二 光的波动性问题题

6、型特点：题目主要考查光的干涉、光的衍射现象，考查对光的波动性现象和根据叠加原理得出的一些特定条件的掌握情况。物理特级教师尹海钢老师解题策略：这类题目一般都是中等难度和较容易的题。主要包含反映光的波动性的一些基本现象的识记和用明暗条纹形成条件分析及条纹间距的计算，解题时要识记平时少有接触的有关公式就能直接进行有关计算。例3如图所示，S1和S2是杨氏双缝实验装置的两个狭缝，S是光源，光源发出的光的波长为，则下列说法正确的是（ ） A在光屏上的P位置出现明条纹B若把其中一条狭缝挡住，屏上出现相同的明 暗相间的条纹，只是亮度减半C不论是单缝衍射或双缝干涉或薄膜干涉，都是 色散效应造成的D光通过双缝或单

7、缝产生的明暗相间的条纹，说明光具有波动性解析:光源S发出的光同时传到S1和S2，S1和S2就形成了两个振动情况总是相同的光源，它们发出的光在屏上叠加，就会出现干涉现象。若S1、S2的光到达屏上某位置的路程差等于波长的整数倍时，光在该位置总是波峰跟波峰或波谷跟波谷叠加，就互相加强，出现明条纹；若r等于半个波长的奇数倍，光在该位置总是波峰跟波谷叠加，就相互抵消，出现暗条纹。由于本题给出的，等于波长的3倍，所以在P位置出现明条纹。 若将S1或S2挡住就成为单缝衍射，其明暗相间的条纹与双缝干涉的不同。单缝衍射或双缝干涉或薄膜干涉所出现的明暗条纹都不是色散效应造成的，而是光的叠加效应造成的，即单缝衍射是

8、衍射光叠加，双缝干涉是双缝发生的光叠加，薄膜干涉是两表面的反射光叠加造成的，而色散是由于同一媒质对不同频率的光的折射情况不同而产生的现象。光能产生干涉和衍射现象，所以光具有波动性。 故正确选项为A、D物理特级教师尹海钢老师点拨：对于光的干涉，学生往往觉得抽象难懂，如果建立起清晰的物理图景如例1中的图，对照图将光的干涉的知识内容一一落实，加深理解，同时要熟记一些相关知识，如各种色光波长的大小比较，红光波长大，紫光波长小等。例4如图所示，图（a)表示单缝，图(b)表示双缝，用某单色光分别照射竖直放置的单缝和双缝，在缝后较远位置竖直放置的光屏上可以观察到明暗相间的条纹(图中阴影表示明条纹)，如图(c

9、)(d)所示，下列关于缝和条纹间关系的说法中正确的是（ ） A图(c)表示单缝衍射条纹，图(d)表示双缝干涉条纹 B单缝S越宽，越不容易观察到对应的明暗条纹 C双缝间距离越短，对应条纹间距越小 D照射双缝的单色光波长越短，对应条纹间距越大解析：光通过单缝会发生衍射，通过双缝会发生干涉，两者都会产生明暗相间的条纹，但干涉的条纹宽度都一样，而衍射的条纹中间宽、两侧愈来愈窄，所以(c)为干涉条纹，(d)为衍射条纹，对于衍射，缝越窄，条纹愈宽，条纹愈明显(但亮度逐渐变暗)；而缝越宽，条纹愈模糊，所以A错、B正确双缝干涉时，双缝间距越小，波长越长，条纹愈宽，所以C、D选项都不正确，故本题选项为B。物理特

10、级教师尹海钢老师点拨：要正确解答考查光的衍射和双逢干涉结合在一起的问题，必须熟练掌握光的衍射和双缝干涉的特点和区别，否则，很容易因为识记不清或对原理理解的似是而非选择错误的选项。变式训练2：如图415所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样和黄光、紫光通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分代表亮纹)。那么1、2、3、4四个图中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 （答案：B）题型三 光的量子性问题题型特点：题目主要考查光的量子性和爱因斯坦光电效应方程，考查对光的量子性和发生光电效应的条件以及结合其他知识综合应用分析问题的

11、能力。物理特级教师尹海钢老师解题策略：这类题目一般都是光子能量频率光电效应光电流联系在一起的，解题时一个非常重要的关键就是极限频率，同时还要考虑带电粒子在电场中的能量转化的问题有较强的综合性和严密的思维。例5 如图，当电键K断开时，用频率为的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于u时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于u时，电流表读数为零。其中普朗克常量为h,由此可知阴极材料的逸出功为（ ）A BC D解析：电流表读数刚好为零说明刚好没有光电子能够到达阳极，光电子逸出后动能全部转化成电势能可得光电子的最大初动能为。再由光电效应方程可知，故

12、正确选项为D。物理特级教师尹海钢老师点拨：本题在考察光电效应方程的同时考察光子的能量方程，还包含了带电粒子在电场中运动的能量转化，综合性很强。变式训练3：用不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能EK随入射光频率变化的图，已知钨的逸出功是328eV，锌的逸出功是334eV，若将两者的图线画在一个坐标图中，用实线表示钨，虚线示锌，则正确反映这一过程的是如下图所示的（ ）（答案：A）【专题训练A】1如图所示，两束单色光以不同的入射角从空气射入玻璃中。若折射角相同，则下列说法 不正确的是（ ） A若此两种单色光从玻璃射入空气，则单色光发生全反射 的临界角较小 B若此

13、两种单色光分别通过相同的障碍物，则单色光比 单色光发生衍射现象明显 C此两种单色光相比，单色光的光子能量较小 D用此两种单色光分别照射某种金属，若用单色光照射恰 好能发生光电效应，则用单色光照射时一定也能发生光 电效应1A解析:由图可知：且折射角都为r，由，由色光与折射率的关系：。由临 界角公式得：单色光发生全反射的临界角大，A说法错。由发生衍射的条件可知， 单色光比单色光发生衍射现象明显，B说法正确。由，可知单色光光 子能量较小，C说法正确。由光电效应规律，可知用单色光照射恰好能发生光 电效应，则用单色光照射时一定也能发生光电效应，D说法正确。2一束光从真空射到折射率为的某种玻璃的表面，用表

14、示入射角，r表示折射角，则 A当r=30o时，B无论多大，r都小会超过45o C当时，将没有光线射入到玻璃中 D当时，反射光线与折射光线恰好相互垂直2ABD 解析: ，A正确，时，所以，无论多 大，r都不会超过，B正确，光线从空气到玻璃，无论入射角多大，都不会发生全反 射现象， C错误。当反射光线与折射光线恰好相互垂直时， 解得，D正确。3单色光在真空中的波长比单色光b在真空中的波长短，现让、b两束光以相同的入时角从空气中分别射向长方体玻璃砖的同一点(见图)，此时两束光都能直接从下表面射出，那么（ ） A从上表面射入时，光的折射角将大于b光的折射角 B从下表面射入时，光的折射角将小于b光的折射

15、角 C从上表面射出时，光的出射角将大于b光的出射角D将入射角不断增加，总可以使两束光在玻璃砖的下表 面发生全反射现象3B 解析：由题意，光的频率大于b光的频率，所以在同一介质中 光的折射率大于b 光的折射率，据，n大，r小，故从上表面射入时，光的折射角小 于b光的折射角；据光路可逆，出射角等于入射角，且将入射角不断增加，在玻璃砖的 下表面不可能发生全反射现象。故B对，A、C、D错。4有关红、蓝两束单色光，下列说法正确的是（ ）A在空气中的波长B在水中的光速C在同一介质中的折射率D蓝光光子的能量大于红光光子的能量4D 解析：红、蓝两色光的频率为红光小于蓝光，在空气中的速度可认为大致相同。因此 由

16、知，红光波长大于蓝光波长，A错误；水对红、蓝两色光的折射率是， 由知，B、C错误；因频率，据知，D正确。5在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若双缝中的一缝 前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时 A只有红光和绿光的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B红光和绿光的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在 C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D屏上无任何光亮5C 解析：由题意可知，从一条缝透出的光是红光，另一条缝透出的光是绿光由于红光 和绿光的频率不同，不是相干光，不能发生干涉，但都能产生单缝衍射现象

17、，屏上仍有 红光和绿光各自的衍射条纹叠加后的光亮。6太阳光照射下把肥皂泡呈现的彩色，瀑布在阳光下呈现的彩虹和通过狭缝观察发光的日 光灯时看到的彩色条纹，这些现象分别属于 （ ） A光的干涉、色散和衍射现象 B光的干涉、衍射和色散现象 C光的衍射、色散和干涉现象 D光的衍射、干涉和色散现象6A 解析：太阳光照射下肥皂呈现的彩色，是薄膜干涉，瀑布在阳光下呈现的彩虹是光的 色散现象，通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色是光的单缝衍射现象。7按照大爆炸理论，我们所生活的宇宙是在不断膨胀的，各星球都离地球而远去，由此可 以断言（ ） A地球上接收到遥远星球发出的光的波长要变长 B地球上接收到遥远星球发出

18、的光的波长要变短 C遥远星球发出的紫光，被地球接收到时可能是紫外线 D遥远星球发出的红光，被地球接收到时可能是红外线7A、D 解析：当波源与观察者远离时，观察者接收到的频率减小，据波速公式，波长要 变长，本题考查了多普勒效应，这是高中物理新增内容，高考命题对新增内容比较重视。8下列说法中,正确的是（ ）A只有大量光子的行为才表现出波动性。B单个光子有时也会体现出波动性。C物质波就是，任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长与该物体的 动量成正比。D甲乙两种单色光均垂直射到一条直光纤的端面上，甲光穿过光纤的时间比乙光的长，则用它们分别作为同一双缝干涉装置的光源时，甲光相邻的干涉条纹间距

19、较大。8A 解析：波粒二象性中所说的波是一种概率波，波粒二象性中所说的粒子，是指其不连 续性，是一份能量，个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往往 表现为波动性，故A正确B错误。任何一个运动着的物体都有物质波且波长公式为 ，所以C错误。在介质中光的波长越长波速越大频率越小，甲光时间长则波长短 干涉条纹间距小，所以D错误。9如图3是双缝干涉实验装置示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为屏幕中心，SP垂直于屏，S1、S2关于SP对称 （1）用波长为的橙色光照射单缝，P1为P点上方第一条亮纹的中心，现换用波长 为的紫色光照射S，试讨论P点和P1点应出现亮条纹还是暗条纹? （2）若

20、用白光照射单缝S，并用蓝色透明薄纸挡住S1，用黄色透明薄纸挡住S2，试讨论P点应出现的颜色和屏上最可能出现的情况。9解析：(1)围S1、S2关于SP对称故从S1、S2射到P的两束光的光程差为零，用橙色光 照射时P1为第一条亮纹中心，S1P1和S2P1两束光的光程差d一定等于一个波长， ；用紫色光照射时，S1P=S2P,故从S1、S2射到P的两束光的光程差仍为 零，P点仍为亮条纹，从S1、S2射到P1的两束光的光程差仍为d，它 是紫光光波长的倍，即半波长的奇数倍，因而此时P1点应为暗条纹。 （2）从S1射出的蓝光和从S2射出的黄光因频率不同，它们不会发生干涉，但蓝光和黄光 均会发生单缝衍射，在屏

21、上分别形成黄色和蓝色的衍射条纹，两种颜色的条纹可能在屏 上某些区域重叠，重叠部分的颜色应为绿色，故屏上最可能出现黄、绿、蓝三种颜色的 条纹。【专题训练B】1.如图，一透明半圆柱体折射率为，半径为R、长为L。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出。球该部分柱面的面积S。解析：半圆柱体的横截面如图所示，为半径。设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，由折射定律有 式中，为全反射临界角。由几何关系得 代入题所给条件得 2.一棱镜的截面为直角三角形ABC，A=30o，斜边ABa。棱镜材料的折射率为n=。在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜射

22、出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。解析：设入射角为i，折射角为r，由折射定律得 由已知条件及式得 如果入射光线在法线的右侧，光路图如图1所示。设出射点为F，由几何关系可得 即出射点在AB边上离A点的位置。 如果入射光线在法线的左侧，光路图如图2所示。设折射光线与AB的交点为D。由几何关系可知，在D点的入射角 设全发射的临界角为，则 由和已知条件得 因此，光在D点全反射。 设此光线的出射点为E，由几何关系得DEB= 联立式得 即出射点在BC边上离B点的位置。3.一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角射入，穿过玻璃砖自下表射出.已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设

23、红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在从0逐渐增大至90的过程中 （ B ）A.t1始终大于t2 B.t1始终小于t2C.t1先大于后小于t2 D.t1先小于后大于t2解析：设折射角为，玻璃砖的厚度为h，由折射定律n= ，且n= ，在玻璃砖中的时间为t= ，联立解得t2，红光频率较小，为零时，t1t2，为90时，趋近渐近线，初步判定该函数为单调函数，通过带入为其它特殊值，仍然有t1t2，故B对。4.一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是 （ D ）A.红光以30的入射

24、角入射B.红光以45的入射角入射C.紫光以30的入射角入射D.紫光以45的入射角入射解析：因为同种介质对紫光的折射率较大，故入射角相同时，紫光侧移距离较大，A、B项错；设入射角为i,折射角为r,则侧移距离,可见对于同一种色光,入射角越大,侧移距离越大,D项正确。5.如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60。己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为 ( C )O60ABCDA. B.1.5 C. D.2解析：如图，为光线在玻璃球内的光路图.A、C为折射点，B为反射点，作OD平行于入射光线，故，所以，玻璃的折射率 .6.如图是一个圆柱体棱镜的截面图，

25、图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、 GG1、HH1平行于半径ON,ON边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n=,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线 ( B )A.不能从圆孤射出 B.只能从圆孤射出C.能从圆孤射出 D.能从圆孤射出 解析：本题考查光的折射有关的知识，本题为中等难度题目。由该棱镜的折射率为 可知其临界角C满足：,可求出GG1右边的入射光线没有发生全反射，其左边的光线全部发生全反射。所以光线只能从圆弧NG1射出。7.一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面

26、上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为。求出射角。解析：设入射光线与1/4球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线。因此，图中的角为入射角。过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B。依题意，COB=。又由OBC知sin= 设光线在C点的折射角为，由折射定律得 由式得 由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角(见图)为30。由折射定律得 因此，解得.本题考查几何光学知识，通过画光路图，根据折射定律，由几何关系列式求解。8.麦克斯韦在1865年发表的电磁场的动力学理论一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波。（1）一单色光波在折射率为1.5的

27、介质中传播，某时刻电场横波图象如图1所示.求该光波的频率。（2）图2表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图.并标出出射光线与界面法线夹角的度数。答案 见解析解析：(l）设光在介质中的传播速度为v，波长为.频率为f，则f= v= 联立式得f 从波形图上读出波长=410-7m，代人数据解得f =51014Hz （2）光路如图所示9.（1）大海中航行的轮船，受到大风大浪冲击时，为了防止倾覆，应当改变航行方向和 ，使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的 。（2）光纤通信中,光导纤维递

28、光信号的物理原理是利用光的 现象，要发生这种现象，必须满足的条件是：光从光密介质射向 ，且入射角等于或大于 。答案 （1）速度 频率 （2）全反射 光疏介质 临界角10.如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用长更_（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离_（填增大、减小）。答案：长，增大。解析：依据双缝干涉条纹间距规律，可知要使干涉条纹的间距变大，需要改用波长更长的单色光，应将增大双缝与屏之间的距离L。11.已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光 （ C ） A.在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大 B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大 C

29、.从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大 D.用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大解析：由可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，A错；以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，向法线靠拢偏折得多，折射角应较小，B错。从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式可知，红光的折射率小，临界角大，C正确；用同一装置进行双缝干涉实验，由公式可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，D错。12.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是 （ D ）A. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射

30、现象C. 在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象解析：用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，A错；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射形成的色散现象，B错；在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，C错；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，D对。13.下列有关光现象的说法正确的是 （ A ）A.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大B.以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射C.紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射D.拍摄

31、玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度解析：根据干涉条纹的间距的公式x=可知，由于紫光的波长比红光的波长短，所以改为红光后条纹间距一定增大，A正确；紫光的临界角比红光的临界角小，所以紫光发生全反射后红光不一定发生全反射，B错误；由于紫光的频率大于红光的频率，所以紫光的能量比红光的能量大，紫光发生光电效应红光不一定发生光电效应，C错误，拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振镜是为了防止玻璃的反光，所以D错误。14.在杨氏双缝干涉实验中，如果 ( BD )（A）用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹（B）用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹（C）用红光照射

32、一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹（D）用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹解析：白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色两条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，D对。15.如图所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成。一束频率5.31014Hz的单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与AD面的夹角。已知光在真空中的速度c=3108m/s，玻璃的折射率n=

33、1.5，求：（1）这束入射光线的入射角多大？（2）光在棱镜中的波长是多大？（3）该束光线第一次从CD面出射时的折射角。（结果可用三角函数表示）答案：（1）设光在AD面的入射角、折射角分别为i、r r=30根据 得 （2）根据 根据 （3）光路如图所示 ab光线在AB面的入射角为45设玻璃的临界解为C，则sin450.67，因此光线ab在AB面会发生全反射光线在CD面的入射角r=r=30根据 ，光线CD面的出射光线与法线的夹角 16.如图所示，某透明液体深1m，一束与水平面成300角的光线照向该液体，进入该液体的光线与水平面的夹角为450。试求：该液体的折射率；450300进入液面的光线经多长时

34、间可以照到底面。答案 因为入射角 折射角 所以 光在液体中传播的速度时:位移m 速度m/s 所以:s BACdMN第12题图17.如图所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC，A=30.它对红光的折射率为n1.对紫光的折射率为n2.在距AC边d处有一与AC平行的光屏。现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜.红光和紫光在棱镜中的传播速度比为多少？若两种光都能从AC面射出，求在光屏MN上两光点间的距离.BACdMN第17题图r1r2)答案 解析： v红=c/n1v紫=c/n2 v红/ v紫=n2/n1 x=d(tanr2tanr1)=d 18一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两

35、次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是A红光以30的入射角入射B红光以45的入射角入射C紫光以30的入射角入射D紫光以45的入射角入射【解析】因为同种介质对紫光的折射率较大，故入射角相同时，紫光侧移距离较大，A、B项错；设入射角为i,折射角为r,则侧移距离,可见对于同一种色光,入射角越大,侧移距离越大,D项正确。【答案】D19半径为r的圆形木板浮在深H的贮水池的水面上，在木板圆心的正上方h高处有一点光源s，求在水池的平底上影圈的半径R是多少？水的折射率为n。4【解析】点光源s射向圆形木板边缘的光线进入水中后折向水底，在水底以

36、O为圆心，以R为半径的圆形区域是点光源s发射的光线照射不到的影区（如图34）由，得 【答案】 20图18是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON,ON边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n=,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线（ ） A 不能从圆孤射出 B只能从圆孤射出C能从圆孤射出 D能从圆孤射出 图18【解析】本题考查光的折射有关的知识，本题为中等难度题目。由该棱镜的折射率为可知其临界角C满足：,可求出GG1右边的入射光线没有发生全反射，其左边的光线全部发生全反射。所以光线只能从圆弧NG1射出。【答案】B

37、r桌面21.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图19所示。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为（ ） Ar B1.5r C2r D2.5r 【解析】如图35所示,光线射到A或B时,入射角大于临界角,发生全反射,而后由几何关系得到第二次到达界面的时候垂直打出.O点为ABC的重心,设EC=x,则由几何关系得到: .解得光斑半径x=2r【答案】C 22光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射条纹的图样与障碍物的形

38、状相对应。这一现象说明（ ） A光是电磁波 B光具有波动性C光可以携带信息 D光具有波粒二象性【解析】衍射现象说明光具有波动性，利用衍射条纹的图样与障碍物的形状对应，可以让光携带不同的信息。所以选项BC正确。【答案】BC23.劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如下图20甲所示，将一块平板坡璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相邻明条纹所对应的薄膜厚度恒定，现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂入射到新的劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹（ ）两张纸片得片扯甲（侧视

39、图） 乙A、变疏 B、变密 C、不变 D消失 图20【解析】撤去一张纸后劈形空气的薄膜的劈势减缓，相同水平距离上，劈势厚度变化减小，以致波程差变化减小，条纹变宽，条纹数量变少（变疏）故A正确。【答案】A24光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转换成水的内能。如图21所示，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成热能，这种镀膜技术的物理依据是（ ）A 光的直线传播 B光的粒子性 C光的干涉 D光的衍射 图21【解析】真空玻璃管上采用镀膜技术，利用的是从镀膜前后表面反射回的相互叠加，增加光

40、的强度，该技术对镀膜的厚度有要求，即镀膜厚度应为自然光中主要色光的半波长的整数倍，故该技术运用了光的干涉原理【答案】C25 现有a、b、c三束单色光，其波长关系为abc，用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定（ ）A.a光束照射时，不能发生光电效应B.c光束照射时，不能发生光电效应C.a光束照射时，释放出的光电子数目最多D.c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小【解析】因光子的频率为=，又a、b、c三束单色光波长关系abc，得abd，已知用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，则c光束照射能发生光电效应，a光不能，故B、C错，由光电效应方

41、程Ek=hW，则c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最大，D错，所以只有A正确。【答案】A26.如图所示，一细束红蓝复色光垂直与AB边射入直角三棱镜，在AC面上反射和折射分成两束细光束，其中一束细光束为单色光束。若用V1和V2分别表示红、蓝光在三棱镜内的速度，下列判断正确的是（ ）AV1V2 单色光束为红色 BV1V2 单色光束为红色 DV1V2 单色光束为蓝色 【解析】 红光折射率小于蓝光折射率，由折射率公式n=c/v知红光在同种介质中的速度较大，即V1V2; 由全反射公式sinc=1/n知红光折射率小临界角大; 所以蓝光发生全反射时红光依然有折射现象。选C【答案】C27.如图所示，P、

42、Q是两种透明材料制成的两块相同的直角梯形棱镜，叠合在一起组成一个长方体，一单色光从P的上表面射入，折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率nPnQ，射到P上表面的光线与P的上表面的夹角为，下列判断正确的是（）PQA光线一定从Q的下表面射出B光线若从Q的下表面射出时，出射光线与下表面的夹角一定等于C光线若从Q的下表面射出时，出射光线与下表面的夹角一定大于D光线若从Q的下表面射出时，出射光线与下表面的夹角一定小于【解析】由于没有确定几何尺寸，所以光线可能射向Q的右侧面，也可能射向Q的下表面，A错误；当光线射向Q的下表面时，它的入射角与在P中的折射角相等，由于nPnQ，进入空气中的折射角大

43、于进入P上表面的入射角，那么出射光线与下表面的夹角一定小于，B、C错误，D正确。【答案】D28.在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象 （ ）（A）都是光的衍射现象； （B）都是光的干涉现象；（C）前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象 ；（D）前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象。【解析】两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹是薄膜干涉，狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹是单缝衍射【答案】C29.在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，图中四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是（ ）abcd Aa、c Bb、c Ca、d

44、Db、d5【解析】单缝衍射的条纹是不等间距，中央亮纹又宽又亮【答案】D30（1）下列说法中正确的是 （ ） A在地面附近有一高速飞过的火箭 ，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了；火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化 B托马斯杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波C在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象D在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽E光异纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大BACdMNF麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来由他又用实验证实电磁波的存在G次声波是频率低于20 Hz的声波，它比超声波更易发生

45、衍射（2）如图所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC，A=30.它对红光的折射率为n1.对紫光的折射率为n2.在距AC边d处有一与AC平行的光屏。现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜。 若两种光都能从AC面射出，求在光屏MN上两光点间的距离。BACdMN图29r1r2)【解析】（1）ADEG（2）如图29所示， x=d(tanr2tanr1)=d 【答案】（1）ADEG （2）dABCDPOMN31.如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为，当入射角时，求反射光束1和透射光束2之间的夹角多

46、大？ 【解析】反射角60 由折射定律 BCDPOMNir 解得折射角r = 30 因此反射光束1和透射光束2之间的夹角【答案】32 某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器。如图13所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2。同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。若AOF30，OP3与O

47、C之间的夹角为45，则在P3处刻的折射率应多大？ 若在同一液体中沿AO方向射入一束白光，最靠近0C边的是哪种颜色的光？增大入射角度，哪种颜色的光在刻度盘上先消失?9【解析】P3 应刻的折射率 最靠近0C边的是紫光；增大入射角度，紫光在刻度盘上最先消失【答案】（1） （2）紫光在刻度盘上最先消失（3）该束光线第一次从CD面出射时的折射角。 （结果可用三角函数表示）33如图所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成。一束频率5.31014Hz的单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与AD面的夹角。已知光在真空中的速度c=3108m/s，玻璃的

48、折射率n=1.5，求：（1）这束入射光线的入射角多大？（2）光在棱镜中的波长是多大？（3）该束光线第一次从CD面出射时的折射角。 （结果可用三角函数表示） 图1410【解析】（1）设光在AD面的入射角、折射角分别为i、r r=30 根据 得 （2）根据 根据 （2分）（3）光路如图31所示 ab光线在AB面的入射角为45设玻璃的临界解为C，则sin450.67，因此光线ab在AB面会发生全反射光线在CD面的入射角r=r=30 图31根据 ，光线CD面的出射光线与法线的夹角 由折射定律有：又由几何关系有： 解得 光线PC离直线AB的距离CD=Rsin10cm（1分）则距离直线AB为10cm的入射光线经折射后能到达B点【答案】（1） （2） （3）34 如图所示，一束截面为圆形半径为R的平行单色光，垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区，已知玻璃半球的半径为R，屏幕S到球心的距离为d（d3R），不考虑光的干涉和衍射，玻璃对该光的折射率为n，求屏幕上被照亮区域的半径。 【解析】光恰要发生全反射时的临界线射到屏幕S上的E点到亮区中心O的距离r，就是所求最大半径，设临界角为C，如图所示 又 解得 【答案】第 25 页 共 25 页