2018年高考物理二輪復習 專題11 光學教學案

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1、 專題11 光學 熟練利用反射定律、折射定律及光路可逆作光路圖．加深對折射率、全反射、臨界角概念的理解．并能結合實際，解決問題．同時應注意對物理規(guī)律的理解和對物理現(xiàn)象、物理情景和數(shù)學幾何知識結合的分析能力的培養(yǎng)． 物理光學部分應遵循歷史發(fā)展線索，理解干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象，并能解釋生活中的相關物理現(xiàn)象．光的偏振、激光這些內容，與生產、生活、現(xiàn)代科技聯(lián)系密切，應學以致用． 一、幾何光學的常見現(xiàn)象 項目 內容 折射 定律 (1)三線共面 (2)分居兩側 (3)入射角正弦與折射角正弦之比為常數(shù)sinθ2(sinθ1)＝n 折射率 定義式:光從真空進入介質時n＝s

2、inθ2(sinθ1) 折射率? 決定式:n＝? 物理意義:描述透明介質對光線的偏折作用,n越大,折射光線偏離入射方向的夾角越大? 全反射? 發(fā)生條件:(1)從光密介質進入光疏介質? (2)入射角大于或等于臨界角,即θ1≥C 臨界角：sin C＝? 光的? 色散? 產生原因：(1)太陽光是復色光；? (2)不同的色光折射率不同? 規(guī)律:光的頻率越大,折射率越大? 紅光→紫光:折射率逐漸增大,在介質中的速度逐漸減小; (3)臨界角逐漸減小;波長逐漸減小? 常見光? 學元件? 的特點? 平行玻璃板:(1)出射光線與入射光線平行; (2)出射光線發(fā)生側移? 棱

3、鏡:(1)光線向底邊偏折;(2)能發(fā)生色散? 全反射棱鏡:(1)垂直于直角邊射入,出射光線方向改變90°;(2)垂直于斜邊射入,出射光線方向改變180°? 二、光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象 項目? 內容? 光的? 干涉? 雙縫? 干涉? 產生條件:兩光源頻率相等,相位差恒定? 出現(xiàn)明暗條紋的條件:路程差Δs＝nλ,明條紋;Δs＝(n＋)λ,暗條紋? 相鄰條紋間距:Δx＝λ? 光的 干涉? 薄膜 干涉? 產生原因：同一束光分別經薄膜的前后表面反射的光疊加而成? 規(guī)律:經薄膜上厚度相等的位置反射的光疊加后在同一干涉條紋上,相鄰條紋間距與波長成正比,與斜面傾角成

4、反比? 應用:(1)光干涉法檢查平面的平整度? (2)在光學鏡頭上涂增透膜d＝?λ? 光的? 衍射? 明顯衍射條件? 障礙物或孔的尺寸跟光的波長差不多或者比光的波長小? 衍射 現(xiàn)象? 單縫衍射:中間條紋亮、寬;兩側條紋暗、窄;波長越長,條紋越寬,間距越大? 圓孔衍射:明暗相間的圓形條紋? 圓板衍射:圓形陰影的外側是明暗相間的圓形條紋,中間是亮斑 (泊松亮斑)? 光的? 偏振? 偏振片有特定的透振方向, 自然光通過后成為偏振光, 兩偏振光片平行時透過的光最強, 垂直時最弱? 【特別提醒】 (1)光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有波動性,光的偏振現(xiàn)象說明

5、光是橫波. (2)光的干涉條紋和光的衍射條紋的最大區(qū)別是研究條紋間距是否均勻,中央條紋和兩側條紋的亮度是否相同. 三、光電效應及光的波粒二象性 項目? 內容? 光電? 效應? 概念? 金屬在光(包括不可見光)的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象? 規(guī)律? (1)每種金屬都有一個極限頻率,ν≥ν0時才會發(fā)生光電效應? (2)光電子的最大初動能與光強無關,隨ν的增大而增大? (3)光電效應的產生幾乎是瞬時的? (4)飽和光電流與光強成正比? 光電? 效應? 解釋? 光子說:(1)光在傳播時是一份一份的,每份叫一個光子;(2)光子能量E＝hν, h＝6.63×10－3

6、4 J·s? 逸出功:電子脫離金屬時克服原子核引力做功的最小值W＝hν? 光強:P＝nhν? 光電效應方程:Ek＝hν－W? 物質波? 每個實物粒子對應一種波,叫物質波? 物質波的波長λ＝? 波粒二? 象性? 概率波:只能預測粒子在某區(qū)域出現(xiàn)的概率,概率符合波動規(guī)律? 考點一、光的折射、全反射 例1．【2017·北京卷】如圖所示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍光，則光束a可能是 A．紅光 B．黃光 C．綠光 D．紫光 【答案】D 【變式探

7、究】(2016·四川理綜，5，6分)某同學通過實驗測定半圓形玻璃磚的折射率n.如圖甲所示，O是圓心，MN是法線，AO、BO分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑．該同學測得多組入射角i和折射角r，作出sin i－sin r圖象如圖乙所示，則( ) A．光由A經O到B，n＝1.5 B．光由B經O到A，n＝1.5 C．光由A經O到B，n＝0.67 D．光由B經O到A，n＝0.67 【答案】B 【解析】在題圖乙中任取一點，對應sin r>sin i，即折射角大于入射角，可知光由B經O到A，A、C錯誤．由折射定律和題圖乙可知，n＝sin i(sin r)＝k(1)，當sin

8、 r＝0.9時，sin i＝0.6，代入數(shù)據(jù)得n＝1.5，B正確，D錯誤． 【變式探究】(2015·四川理綜，3，6分)直線P1P2過均勻玻璃球球心O，細光束a、b平行且關于P1P2對稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖所示．a、b光相比( ) A．玻璃對a光的折射率較大 B．玻璃對a光的臨界角較小 C．b光在玻璃中的傳播速度較小 D．b光在玻璃中的傳播時間較短 【答案】C 【解析】從題圖中看出，b光線進入玻璃后偏折程度較大，因此玻璃對b光折射率大，A錯誤．根據(jù)sin C＝n(1)知，折射率大的臨界角小，B錯誤．根據(jù)v＝n(c)知，折射率大的傳播速度小，C正確．由幾何關系知，b在玻璃中

9、運動路程長，結合b的傳播速度小，可知b在玻璃中的傳播時間較長，D錯誤． 考點二、光的折射、全反射的計算 例2.【2017·江蘇卷】人的眼球可簡化為如圖所示的模型，折射率相同、半徑不同的兩個球體共軸，平行光束寬度為D，對稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球，會聚在軸線上的P點．取球體的折射率為，且D=R，求光線的會聚角α．（示意圖未按比例畫出） 【答案】30° 【解析】由幾何關系，解得 則由折射定律，解得 且，解得 【變式探究】如圖所示，三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC，∠A＝30°，∠B＝60°.一束平行于AC邊的光線自AB邊的P點射入三棱鏡，在AC邊發(fā)生反射后從BC邊的M點射

10、出．若光線在P點的入射角和在M點的折射角相等． (1)求三棱鏡的折射率； (2)在三棱鏡的AC邊是否有光線透出，寫出分析過程．(不考慮多次反射) 【解析】(1)光路圖如圖所示， 由反射定律可知∠PNA＝∠MNC ⑥ 聯(lián)立④⑤⑥式得∠PNA＝r ⑦ 由幾何關系得r＝30° ⑧ 聯(lián)立①②⑧式得n＝ ⑨ (2)設在N點的入射角為i″，由幾何關系得i″＝60° ⑩ 此三棱鏡的全反射臨界角滿足nsin θc＝1 ? 由⑨⑩?式得θc＝arcsin 3(3)，

11、有i″>θc ? 此光線在N點發(fā)生全反射，三棱鏡的AC邊沒有光線透出． 【答案】 (1) (2)沒有；理由見解析 【變式探究】一個半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖所示．玻璃的折射率為n＝. (1)一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在AB上的最大寬度為多少？ (2)一細束光線在O點左側與O相距2(3)R處垂直于AB從下方入射，求此光線從玻璃磚射出點的位置． (2)設光線在距O點2(3)R的C點射入后，在上表面的入射角為α，由幾何關系知sin α＝2(3)，即α＝60°

12、＞θ ⑤ 光線在玻璃磚內會發(fā)生三次全反射，最后由G點射出，考慮整體幾何關系，得出光路如圖所示．由反射定律和對稱性可得OG＝OC＝2(3)R ⑥ 射到G點的光有一部分被反射，沿原路返回到達C點射出． 【答案】 (1)R (2)O點左右側與O相距2(3)R處 考點三、光的波動性 例3．【2017·新課標Ⅱ卷】（5分）在雙縫干涉實驗中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是________（選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分；每選錯1個扣3分，最低得分為0分）。 A

13、．改用紅色激光 B．改用藍色激光 C．減小雙縫間距 D．將屏幕向遠離雙縫的位置移動 E．將光源向遠離雙縫的位置移動 【答案】ACD 【變式探究】(2016·天津理綜，2，6分)如圖所示是a、b兩光分別經過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，則( ) A．在同種均勻介質中，a光的傳播速度比b光的大 B．從同種介質射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角大 C．照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應時，a光的飽和電流大 D．若兩光均由氫原子能級躍遷產生，產生a光的能級能量差大 【答案】D 【解析】

14、由干涉條紋間距Δx＝d(λ)·L可知，λa<λb，νa>νb同種均勻介質，對頻率大的波折射率更大即na>nb，光在介質中的傳播速度v＝n(c)，故vaEb，D正確． 【變式探究】[2015·浙江自選，13(1)，4分]以下說法正確的是( ) A．真空中藍光的波長比紅光的波長長 B．天空中的彩虹是由光的干涉形成的 C．光纖通信利用了光的全反射原理 D．機械波在不同介質中傳播，波長保持不變 【答案】C 【解析】真空中藍光的波長比

15、紅光的波長短，A錯誤．天空中的彩虹是由光的折射形成的，B錯誤．光纖通信利用了光的全反射傳遞信息，C正確．機械波在不同的介質中傳播時頻率不變，速度變化，因而波長會變化，D錯誤． 1．【2017·北京卷】如圖所示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍光，則光束a可能是 A．紅光 B．黃光 C．綠光 D．紫光 【答案】D 【解析】根據(jù)題意作出完整光路圖，如圖所示，a光進入玻璃磚時光線偏折角較大，根據(jù)光的折射定律可知玻璃磚對a光的折射率較大，因此a光的頻率應高于b光，故選D。

16、2．【2017·天津卷】明代學者方以智在《陽燧倒影》中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數(shù)棱則必有一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會發(fā)生色散現(xiàn)象。如圖所示，一束復色光通過三棱鏡后分解成兩束單色光a、b，下列說法正確的是 A．若增大入射角i，則b光先消失 B．在該三棱鏡中a光波長小于b光 C．a光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，b光不能發(fā)生 D．若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應，則a光的遏止電壓低 【答案】D 3．【2017·北京卷】物理學原理在現(xiàn)代科技中有許多重要應用。例如，利用波的干涉，可將無線電波的干涉信號用于飛機降落的導航。 如圖所示，兩個可發(fā)射無線電波的天線對

17、稱地固定于飛機跑道兩側，它們類似于楊氏干涉實驗中的雙縫。兩天線同時都發(fā)出波長為λ1和λ2的無線電波。飛機降落過程中，當接收到λ1和λ2的信號都保持最強時，表明飛機已對準跑道。下列說法正確的是 A．天線發(fā)出的兩種無線電波必須一樣強 B．導航利用了λ1與λ2兩種無線電波之間的干涉 C．兩種無線電波在空間的強弱分布穩(wěn)定 D．兩種無線電波各自在空間的強弱分布完全重合 【答案】C 【解析】由于兩無線電波波源對稱分布在跑道兩側，兩種波長的無線電波各自發(fā)生干涉，在跑道處干涉均加強，兩種無線電波各自在空間的強弱分布穩(wěn)定，但不重合，當接收到的λ1和λ2的信號都保持最強時，表明飛機已對準跑道。由

18、題意，天線發(fā)出的兩種無線電波不必一樣強，A錯誤；導航利用了兩種波長的無線電波各自的穩(wěn)定干涉，B錯誤；若兩種無線電波各自在空間的強弱分布完全重合，則接收到λ1和λ2的信號都保持最強的位置，不一定在跑道上，D錯誤；故選C。 5．【2017·新課標Ⅱ卷】（5分）在雙縫干涉實驗中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是________（選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分；每選錯1個扣3分，最低得分為0分）。 A．改用紅色激光 B．改用藍色激光 C．減小雙縫間距

19、 D．將屏幕向遠離雙縫的位置移動 E．將光源向遠離雙縫的位置移動 【答案】ACD 6．【2017·江蘇卷】人的眼球可簡化為如圖所示的模型，折射率相同、半徑不同的兩個球體共軸，平行光束寬度為D，對稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球，會聚在軸線上的P點．取球體的折射率為，且D=R，求光線的會聚角α．（示意圖未按比例畫出） 【答案】30° 【解析】由幾何關系，解得 則由折射定律，解得 且，解得 7．【2017·新課標Ⅰ卷】（10分）如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高位2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平

20、行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行（不考慮多次反射）。求該玻璃的折射率。 【答案】 由幾何關系，入射點的法線與OC的夾角為i。由題設條件和幾何關系有③ 式中L是入射光線與OC的距離。由②③式和題給數(shù)據(jù)得④ 由①③④式和題給數(shù)據(jù)得⑤ 8．【2017·新課標Ⅱ卷】（10分）一直桶狀容器的高為2l，底面是邊長為l的正方形；容器內裝滿某種透明液體，過容器中心軸DD′、垂直于左右兩側面的剖面圖如圖所示。容器右側內壁涂有反光材料，其他內壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點光源，已知由液體上表面的D點射出的

21、兩束光線相互垂直，求該液體的折射率。 【答案】1.55 【解析】設從光源發(fā)出直射到D點的光線的入射角為i1，折射角為r1，在剖面內做光源相對于反光壁的鏡像對稱點C，連接CD，交反光壁于E點，由光源射向E點的光線，反射后沿ED射向D點；光線在D點的入射角為i2，折射角為r2，如圖所示； 設液體的折射率為n，由折射定律：① ② 依題意：③ 聯(lián)立①②③解得：④ 由幾何關系：⑤ ⑥ 聯(lián)立④⑤⑥解得：n=1.55 9．【2017·新課標Ⅲ卷】（10分）如圖，一半徑為R的玻璃半球，O點是半球的球心，虛線OO′表示光軸（過球心O與半球底面垂直的直線）。已知玻璃的折射率為1.

22、5?，F(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出（不考慮被半球的內表面反射后的光線）。求 （i）從球面射出的光線對應的入射光線到光軸距離的最大值； （ii）距光軸的入射光線經球面折射后與光軸的交點到O點的距離。 【答案】（i） （ii） 【解析】（i）如圖，從底面上A處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時的入射角為i，當i等于全反射臨界角i0時，對應入射光線到光軸的距離最大，設最大距離為l。 ① 設n是玻璃的折射率，由全反射臨界角的定義有 ② 由幾何關系有③ 聯(lián)立①②③式并利用題給條件，得④ （ii）設與光軸距的光線在球面B點折射時的入射角和折射角分別為

23、i1和r1，由折射定律有 ⑤ 設折射光線與光軸的交點為C，在△OBC中，由正弦定理有⑥ 由幾何關系有⑦ ⑧ 聯(lián)立⑤⑥⑦⑧式及題給的條件得 ⑨ 1．【2016·全國卷Ⅰ】【物理——選修34】 (2)如圖1，在注滿水的游泳池的池底有一點光源A，它到池邊的水平距離為3.0 m．從點光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為3(4). 圖1 (i)求池內的水深； (ii)一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上，他的眼睛到池面的高度為2.0 m．當他看到正前下方的點光源A時，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45°.求救生員的眼睛到池

24、邊的水平距離(結果保留1位有效數(shù)字)． （2）【答案】(i)2.6 m (ii)0.7 m 【解析】(i)如圖，設到達池邊的光線的入射角為i，依題意，水的折射率n＝3(4)，光線的折射角θ＝90°，由折射定律有 nsin i＝sin θ ① 由幾何關系有 sin i＝l2＋h2(l) ② 式中，l＝3 m，h是池內水的深度，聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)得 h＝ m≈2.6 m ③ 2．【2016·全國卷Ⅲ】【物理——選修34】 (2)如圖1所示，玻璃球冠的折射率為，其底面鍍銀，底面的半徑是球半徑的2(3)倍；在過球心O且垂直于底面的平面(紙面)內，有一與底面垂直的光線射

25、到玻璃球冠上的M點，該光線的延長線恰好過底面邊緣上的A點．求該光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏角． 圖1 （2）【答案】150° 【解析】設球半徑為R，球冠底面中心為O′，連接OO′，則OO′⊥AB.令∠OAO′＝α，有 cos α＝OA(O′A)＝R(R) ① 即α＝30° ② 由題意MA⊥AB 所以∠OAM＝60° 設圖中N點為光線在球冠內底面上的反射點，所考慮的光線的光路圖如圖所示．設光線在M點的入射角為i、折射角為r，在N點的入射角為i′，反射角為i ″，玻璃折射率為n.由于△OAM為等邊三角形，有 i＝60° ④ 由折射定律有sin i＝

26、nsin r ⑤ 代入題給條件n＝得r＝30° ⑥ 作底面在N點的法線NE，由于NE∥AM，有i′＝30° ⑦ 根據(jù)反射定律，有i ″＝30° ⑧ 連接ON，由幾何關系知△MAN≌△MON，故有∠MNO＝60°⑨ 由⑦⑨式得∠ENO＝30° ⑩ 于是∠ENO為反射角，ON為反射光線．這一反射光線經球面再次折射后不改變方向．所以，經一次反射后射出玻璃球冠的光線相對于入射光線的偏角β為 β＝180°－∠ENO＝150° ? 3．【2016·天津卷】圖1是a、b兩光分別經過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，則( ) 圖1 A．在同種均勻介質中，a光的傳播速度比b

27、光的大 B．從同種介質射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角大 C．照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應時，a光的飽和電流大 D．若兩光均由氫原子能級躍遷產生，產生a光的能級能量差大 4.【2016·江蘇卷】 B．【選修34】 (2)楊氏干涉實驗證明光的確是一種波，一束單色光投射在兩條相距很近的狹縫上，兩狹縫就成了兩個光源，它們發(fā)出的光波滿足干涉的必要條件，則兩列光的________相同．如圖1所示，在這兩列光波相遇的區(qū)域中，實線表示波峰，虛線表示波谷，如果放置光屏，在________(選填“A”“B”或“C”)點會出現(xiàn)暗條紋． 圖1 B．（2）【答案】頻率 C 【解析】只有

28、頻率相同的兩列波才可能發(fā)生干涉現(xiàn)象．只有波峰與波谷相遇處才是振動減弱點，也就是出現(xiàn)暗條紋處． 【2015·重慶·11（1）】1．虹和霓是太陽光在水珠內分別經過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來說明.兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如題11圖1所示.M 、N、P、Q點的顏色分別為 A．紫、紅、紅、紫 B．紅、紫、紅、紫 C．紅、紫、紫、紅 D．紫、紅、紫、紅 1．【答案】A 【考點定位】光的折射和全反射、光路、折射率。 【名師點睛】識記電磁波譜中的各種光具有三大（波長、同一介質中的波速、臨界角

29、）三?。l率、能量、折射率），幾何光學部分的規(guī)律。 【2015·福建·13】2．如圖所示，一束光經玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b，波長分別為λa、λb，該玻璃對單色光a、b的折射率分別為na、nb。則 （ ） A．λa<λb，na >nb B．λa>λb，na λb，na >nb 2．【答案】B 【解析】由圖知，三棱鏡對b光的折射率較大，又因為光的頻率越大，介質對光的折射率就越大，所以na λ

30、b，所以B正確，ACD錯誤。 【考點】：光的折射、折射率 【方法技巧】：本題主要是理解，光的頻率與折射率的關系，即頻率越大，介質對光的折射率就越大，結合公式，判斷波長。 【2015·山東·38（2）】3．半徑為R、介質折射率為n的透明圓柱體，過其軸線OO’的截面如圖所示。位于截面所在平面內的一細束光線，以角i0由O點入射，折射光線由上邊界的A點射出。當光線在O點的入射角減小至某一值時，折射光線在上邊界的B點恰好發(fā)生全反射。求A、B兩點間的距離。 3．【答案】 【解析】 【考點定位】光的折射定律；全反射. 【規(guī)律總結】首先要熟練掌握光的折射定律及全反射規(guī)律，然后畫出光路

31、圖，結合幾何關系進行求解. 【2015·海南·16（2）】4．一半徑為R的半圓形玻璃磚，橫截面如圖所示。已知玻璃的全反射臨界角r（r<）。與玻璃磚的底平面成（）角度、且與玻璃磚橫截面平行的平行光射到玻璃磚的半圓柱面上。經柱面折射后，有部分光（包括與柱面相切的入射光）能直接從玻璃磚底面射出。若忽略經半圓柱內表面反射后射出的光，求底面透光部分的寬度。 4．【答案】 【解析】 【解析】 在半圓柱形玻璃磚橫截面內，考慮沿半徑方向射到圓心O的光線1（如圖），它在圓心處的入射角， 為① 恰好等于全反射臨界角，發(fā)生全反射 在光線1左側的光線，（例如光線2，），經過柱面折射后，射在

32、玻璃磚底面上的入射角滿足 ② 因而在底面上發(fā)生全反射，不能直接折射出， 在光線1右側的光線（例如光線3）經柱面折射后，射在玻璃磚底面上的入射角 滿足③ 因而在底面上不能發(fā)生全反射，能從玻璃磚底面射出 射到半圓柱面最右側的光線4與柱面相切，入射角i為 ④ 由折射定律知，經圓柱面折射后的折射角，滿足， ⑤ 式子中，n時玻璃的折射率，由全反射角的定義知 ⑥ 聯(lián)立④⑤⑥式得 ⑦ 由幾何關系可得，故

33、底面上透光部分的寬度OB為 【考點定位】光的折射全反射 【方法技巧】在解決光的折射問題時，關鍵是畫出光路圖，結合幾何知識解題，此類型題目很大程度上依靠幾何知識，所以一定要注意數(shù)學和物理的結合。 【2015·天津·2】5．中國古人對許多自然現(xiàn)象有深刻認識，唐人張志和在《玄真子。濤之靈》中寫道：“雨色映日而為虹”，從物理學的角度看，虹時太陽光經過雨滴的兩次折射和一次反射形成的，右圖是彩虹成因的簡化示意圖，其中a、b時兩種不同頻率的單色光，則兩光 A．在同種玻璃種傳播，a光的傳播速度一定大于b光 B．以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，b光側移量大 C．分別照射同一光電管，若

34、b光能引起光電效應，a光一定也能 D．以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣張只能看到一種光時，一定是a光 5．【答案】C 考點：光的反射、折射、全反射及光電效應。 【名師點睛】光學部分可分為幾何光學和物理光學，在選擇題中考查時很少單獨考查一個知識點，多是綜合應用，解決這類問題除了把握好基本規(guī)律、公式、、等，還要注意幾何光學和物理光學間的相互聯(lián)系，如根據(jù)折射率判斷頻率，再由光子能量聯(lián)系光電效應方程分析相關問題。 【2015·安徽·18】6．如圖所示，一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上，經AB和AC兩個面折射后從AC面進入空氣。當出射角和入射角i相等時，出射光線相對于入射光線偏轉的角度

35、為。已知棱鏡頂角為α，則計算棱鏡對該色光的折射率表達式為 A． B． C． D． 6．【答案】A 【解析】由幾何關系，得入射角等于，折射角等于，所以折射率為，故選A。 考點：考查折射率知識。 【規(guī)律總結】折射率的考察主要是考幾何關系，在幾何中找到入射角和折射角與已知角的關系，再由折射率公式，就容易得到答案了 【2015·江蘇·12B（3）】7．人造樹脂時常用的眼鏡片材料，如圖所示，光線射在一人造樹脂立方體上，經折射后，射在桌面上的P點，已知光線的入射角為30°，OA=5cm，AB=20cm，BP=12cm，求該人造樹脂材料的

36、折射率n 7．【答案】1.5 【解析】設折射角為，由折射定律 由幾何關系知，且 代入數(shù)據(jù)解得（或n=1.5） 【考點】 光的折射 【方法技巧】 本題主要是公式，能利用折射定律求相關問題 【2015·全國新課標Ⅱ·34（1）】8．如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經折射后射出a、b兩束光線，則 （填正確答案標號，選對1個給2分，選對2個得4分，選對3個得5分，每選錯1個扣3分，最低得分0分） A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度 B．在真空中，a光的波長小于b光的波長 C．玻璃磚對a光的折射率小于

37、對b光的折射率 D．若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線a首先消失 E．分別用a、b光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距 8．【答案】ABD 【考點定位】光的折射；光的干涉；波長、頻率和波速 【方法技巧】本題主要是光的折射，重點是考察不同頻率的光，折射率也是不一樣的。注意折射率的兩種算方法，這往往是解決問題的關鍵。 【2015·四川·3】9．直線P1P2過均勻玻璃球球心O，細光束a、b平行且關于P1P2對稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖。a、b光相比 A．玻璃對a光的折射率較大 B．玻璃對

38、a光的臨界角較小 C．b光在玻璃中的傳播速度較小 D．b光在玻璃中的傳播時間較短 9．【答案】C 【考點定位】對折射率、臨界角、光的折射定律的理解與應用。 【名師點睛】正確求解本題的前提與關鍵是：首先要知道球面界面中，法線一定過球心，其次通過作出光路圖，從圖中正確找出對應的入射角與折射角，再次熟記相應的物理規(guī)律和概念。 【方法技巧】熟記折射率定義式n＝，折射定律n＝、臨界角公式sinC＝（前提是光由介質進入真空或空氣中）、波長與波速和頻率（周期）間關系v（c）＝λf或λ＝vT 【規(guī)律總結】在光的折射中，光線便折程度越大，介質對其折射率越大、臨界角越小

39、、在介質中的傳播速率越小、波長越短，值得注意的是，光（波）在進入介質前后頻率不變。 【2015·北京·21（1）】10．“測定玻璃的折射率”的實驗中，在白紙上放好玻璃磚，和分別是玻璃磚與空氣的兩個界面，如圖1所示，在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針和，用“+”表示大頭針的位置， 然后在另一側透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針和，在插和時，應使 （選填選項前的字母） A、只擋住的像 B、只擋住的像 C、同時擋住、的像 10．【答案】C 【解析】在“測定玻璃磚的折射率”實驗中，由折射的光路可知插針時應使同時擋住、的像，同時擋住、、的像，故選項C正確。 【考

40、點定位】測定玻璃的折射率。 【規(guī)律總結】動手操作的演示實驗和學生實驗，注意事項和實驗步驟是重點掌握的。 1.【物理——選修34]【2014·新課標全國卷Ⅰ】(2)一個半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖所示．玻璃的折射率為n＝. (ⅰ)一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在AB上的最大寬度為多少？ (ⅱ)一細束光線在O點左側與O相距2(3)R處垂直于AB從下方入射，求此光線從玻璃磚射出點的位置． 【答案】(ⅰ)R (ⅱ)略 sin θ＝n(1)① 由幾何關系有 OE＝Rsin θ② 由

41、對稱性可知，若光線都能從上表面射出，光束的寬度最大為 l＝2OE③ 聯(lián)立①②③式，代入已知數(shù)據(jù)得 l＝R④ (ⅱ)設光線在距O點2(3)R的C點射入后，在上表面的入射角為α，由幾何關系及①式和已知條件得 α＝60°>θ⑤ 光線在玻璃磚內會發(fā)生三次全反射．最后由G點射出，如圖所示，由反射定律和幾何關系得 OG＝OC＝2(3)R⑥ 射到G點的光有一部分被反射，沿原路返回到達C點射出． 2.【2014·新課標Ⅱ卷】【物理——選修3－4】(2)一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面，在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一

42、豎直線上，已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射)，求平板玻璃的折射率． 【答案】(1)BCE (2)2(h) (2)如圖所示，考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A點發(fā)出的一條光線，假設它斜射到玻璃上表面的A′點折射，根據(jù)折射定律有 nsin θ＝sin α① 式中n是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角． 現(xiàn)假設A′恰好在紙片邊緣，由題意，在A′點剛好發(fā)生全反射，故α＝2(π)② 設AA′線段在玻璃上表面的投影長為L，由幾何關系有sin θ＝L2＋h2(L)③ 由題意，紙片的半徑應為 R＝L＋r④ 聯(lián)立以上各式可得n＝2(h)⑤ 3.【2014·北京卷】

43、以往，已知材料的折射率都為正值(n>0)．現(xiàn)已有針對某些電磁波設計制作的人工材料，其折射率可以為負值(n<0) ，稱為負折射率材料．位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角r依然滿足sin r(sin i)＝n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(此時折射角取負值)．現(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出．若該材料對此電磁波的折射率n＝－1，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是( ) A B C D 【答案】B 4.【2014·全國卷】在雙縫干涉實驗中，一鈉燈發(fā)出的波長為589

44、nm的光，在距雙縫1.00 m的屏上形成干涉圖樣．圖樣上相鄰兩明紋中心間距為0.350 cm，則雙縫的間距為( ) A．2.06×10－7 m B．2.06×10－4 m C．1.68×10－4 m D．1.68×10－3 m 【答案】C 【解析】本題考查雙縫干涉條紋間距離公式．雙縫干涉相鄰條紋間距Δx＝d(l)λ，則d＝Δx(l)λ＝1.68×10－4 m，C正確． 5.【2014·福建卷Ⅰ】如圖， 一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是( ) A B C D 【答案】A

45、 6.【2014·江蘇卷】【選修3－4] (1)某同學用單色光進行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到題12B1(甲)圖所示的條紋，僅改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如題12B1(乙)圖所示．他改變的實驗條件可能是______． (題12B1圖) A．減小光源到單縫的距離 B．減小雙縫之間的距離 C．減小雙縫到光屏之間的距離 D．換用頻率更高的單色光源 【答案】(1)B 【解析】根據(jù)Δx＝d(l)λ知，要使條紋間距變大，可減小雙縫之間的距離，增大光的波長(即降低光的頻率)或增大雙縫到屏的距離，故只有B正確． 7.【2014·四川卷】電磁波已廣泛運用于很多領域．下列關于

46、電磁波的說法符合實際的是( ) A．電磁波不能產生衍射現(xiàn)象 B．常用的遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來遙控電視機 C．根據(jù)多普勒效應可以判斷遙遠天體相對于地球的運動速度 D．光在真空中運動的速度在不同慣性系中測得的數(shù)值可能不同 【答案】C 8.【2014·四川卷】如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則( ) A．小球必須位于缸底中心才能從側面看到小球 B．小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出 C．小球所發(fā)的光從水中進入空氣后頻率變大 D．小球所發(fā)的光從水中進入空氣后傳播速度變大 【答案】D 【解析】光從水中進入空氣，只要在沒有發(fā)生全反射

47、的區(qū)域，就可以看到光線射出，所以A、B錯誤；光的頻率是由光源決定的，與介質無關，所以C錯誤；由v＝n(c)得，光從水中進入空氣后傳播速度變大，所以D正確． 9.【2014·天津卷】一束由兩種頻率不同的單色光組成的復色光從空氣射入玻璃三棱鏡后，出射光分成a、b兩束，如圖所示，則a、b兩束光( ) A．垂直穿過同一塊平板玻璃，a光所用的時間比b光長 B．從同種介質射入真空發(fā)生全反射時，a光臨界角比b光的小 C．分別通過同一雙縫干涉裝置，b光形成的相鄰亮條紋間距小 D．若照射同一金屬都能發(fā)生光電效應，b光照射時逸出的光電子最大初動能大 【答案】AB 10. 【2014·浙江卷

48、】關于下列光學現(xiàn)象，說法正確的是( ) A．水中藍光的傳播速度比紅光快 B．光從空氣射入玻璃時可能發(fā)生全反射 C．在岸邊觀察前方水中的一條魚，魚的實際深度比看到的要深 D．分別用藍光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實驗，用紅光時得到的條紋間距更寬 【答案】CD 【解析】本題考查光速、光的全反射、折射、雙縫干涉等知識．在同一種介質中，波長越短，波速越慢，故紅光的傳播速度比藍光大，選項A錯誤；光從空氣射向玻璃是從光疏介質射向光密介質，不能發(fā)生全反射，選項B錯誤；在岸邊觀察水中的魚，由于光的折射，魚的實際深度比看到的深度要深，選項C正確；在空氣中紅光的波長比藍光要長，根據(jù)Δx＝d(l)λ

49、可知紅光的雙縫干涉條紋間距大，選項D正確． 11.【2014·重慶卷】打磨某剖面如題11圖1所示的寶石時，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1＜θ＜θ2的范圍內，才能使從MN邊垂直入射的光線在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況)，則下列判斷正確的是( ) 題11圖1 A．若θ＞θ2，光線一定在OP邊發(fā)生全反射 B．若θ＞θ2，光線會從OQ邊射出 C．若θ＜θ1，光線會從OP邊射出 D．若θ＜θ1，光線會在OP邊發(fā)生全反射 【答案】(1)D 【解析]本題第一問考查光的折射和全反射，第二問考查波的圖像

50、． 12.【2014·江蘇卷】(3)Morpho蝴蝶的翅膀在陽光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍色光芒，這是因為光照射到翅膀的鱗片上發(fā)生了干涉．電子顯微鏡下鱗片結構的示意圖見題12B2圖．一束光以入射角i從a點入射，經過折射和反射后從b點出射．設鱗片的折射率為n，厚度為d，兩片之間空氣層厚度為h.取光在空氣中的速度為c，求光從a到b所需的時間t. (題12B2圖) 【答案】(3)n2－sin2i(2n2d)＋ccos i(2h) 13.【2014·山東卷】(2)如圖所示，三角形ABC為某透明介質的橫截面，O為BC邊的中點，位于截面所在平面內的一束光線自O以角i入射，第一次到

51、達AB邊恰好發(fā)生全反射．已知θ＝15°，BC邊長為2L，該介質的折射率為.求： (ⅰ)入射角i； (ⅱ)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時間(設光在真空中的速度為c，可能用到：sin 75°＝4(2)或tan 15°＝2－. 【答案】(2)(ⅰ)45° (ⅱ)2c(2)L 【解析】(2)(ⅰ)根據(jù)全反射規(guī)律可知，光線在AB面上P點的入射角等于臨界角C，由折射定律得 sin C＝n(1)① 代入數(shù)據(jù)得 C＝45°② 設光線在BC面上的折射角為r，由幾何關系得 r＝30°③ 由折射定律得 n＝sin r(sin i)④ 聯(lián)立③④式，代入數(shù)據(jù)得 i＝45°⑤

52、 (ⅱ)在△OPB中，根據(jù)正弦定理得 sin 75°(OP)＝sin 45°(L)⑥ 設所用時間為t，光線在介質中的速度為v，得 OP＝vt⑦ v＝n(c)⑧ 聯(lián)立⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得 t＝2c(2)L⑨ （2013·天津卷）8、固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖，O點為圓心，OO’為直徑MN的垂線，足夠大的光屛PQ緊靠玻璃磚右側且垂直于MN。由A、B兩種單色光組成的一束光沿半徑方向射向O點，入射光線與OO’夾角較小時，光屛NQ區(qū)域出現(xiàn)兩個光斑，逐漸增大角，當=時，光屛NQ區(qū)域A光的光斑消失，繼續(xù)增大角，當=時，光屛NQ區(qū)域B光的光斑消失，則（ ） A.玻璃磚對A光的折射率比對B

53、光的大 B.A光在玻璃磚中傳播速度比B光的大 C.時，光屛上只有1個光斑 D.時，光屛上只有1個光斑 本解析為名師解析團隊原創(chuàng)，授權獨家使用，如有盜用，依法追責！ 【答案】AD 【考點定位】本題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斷能力。 （2013·大綱卷）14．下列現(xiàn)象中，屬于光的衍射現(xiàn)象的是（ ） A．雨后天空出現(xiàn)彩虹 B．通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋 C．海市蜃樓現(xiàn)象 D．日光照射在肥皂泡上出現(xiàn)彩色條紋 【答案】B 【解析】雨后天空出現(xiàn)彩虹是由于光的折射，屬

54、于色散現(xiàn)象；通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋屬于光的衍射現(xiàn)象。海市蜃樓現(xiàn)象是光的全反射現(xiàn)象。日光照射在肥皂泡上出現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象。 【考點定位】考查光的現(xiàn)象及其相關知識。 （2013·四川卷）3．光射到兩種不同介質的分界面，分析其后的傳播情形可知 A．折射現(xiàn)象的出現(xiàn)說明光是縱波 B．光總會分為反射光和折射光 C．折射光與入射光的傳播方向總是不同的 D．發(fā)生折射是因為光在不同介質中的傳播速度不同 【答案】D 【考點定位】光的折射 全反射 （2013·上海卷）17．某半導體激光器發(fā)射波長為1.5×10-6m，功率為5.0×10-3W

55、的連續(xù)激光。已知可見光波長的數(shù)量級為10-7m，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，該激光器發(fā)出的 (A)是紫外線 (B)是紅外線 (C)光子能量約為1.3×10-18J (D)光子數(shù)約為每秒3.8×1016個 【答案】 BD 【解析】 紅橙黃綠藍靛紫波長逐漸變短，該激光的波長比可見光波長長，因此是紅外線，A錯B對?？捎嬎泐l率 Hz。光子能量==1.326×10-19故答案C錯誤。光子數(shù)n==3.8×1016光子答案D正確。 【考點定位】 光子能量，光速波長頻率的關系 （2013·上海卷）3．白光通過雙縫后產生的干涉條紋是彩色的，其原因是不同色光的 (A)傳播速度

56、不同 (B)強度不同 (C)振動方向不同 (D)頻率不同 【答案】D 【解析】雙縫干涉的條紋間距，為雙縫到屏的距離，為入射光的波長，是雙縫的間距。白光通過雙縫后對7種單色光來講，只有有是不同的，所以條紋間距不同，導致7種單色光的亮條紋暗條紋交替出現(xiàn)形成彩色條紋，各種色光傳播的速度都一樣m/s，，波長不同即頻率不同，答案D正確 【考點定位】 雙縫干涉的條紋間距 （2013·福建卷）14．一束由紅、紫兩色光組成的復色光，從空氣斜射向玻璃三棱鏡。下面四幅圖中能正確表示該復色光經三棱鏡折射分離成兩束單色光的是( ) 【答案】B 【考點定位】本題主要考查光的折射，屬于容易題。

57、 （2013·北京卷）14.如圖所示，一束可見光射向半圓形玻璃磚的圓心O，經折射后分為兩束單色光a和b。下列判斷正確的是 A．玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率 B．a光的頻率大于b光的頻率 C．在真空中a光的波長大于b光的波長 D．a光光子能量小于b光光子能量 【答案】B 【解析】根據(jù)光路可逆知識，a光的入射角大于b光，但折射角相等，根據(jù)可知介質對a光折射率大于對b光的折射率，A錯。根據(jù)頻率與折射率關系，a光的頻率大于b光的頻率，B對。根據(jù)可知C錯，由于頻率高，光子能量大，所以D錯 這類題型考察了幾何光學折射率知識，這一類題目中，要將能聯(lián)系在一起的知識都聯(lián)系在一起，例

58、如頻率跟折射率關系，跟波長、干涉現(xiàn)象、衍射現(xiàn)象、光子的能量的大小等之間的關系。這類題目如果能夠知道紅光和紫光的特點，在做題時，將紅光、紫光代入，技能快速準確的得到答案。 【考點定位】本題考查了不同頻率光在介質中的折射率、波長等光學知識。 （2013·海南卷）16．模塊3-4試題（12分） （1）（4分）下列選項與多普勒效應有關的是 （填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得3分.選對3個得4分;每選錯I個扣2分，最低得分為0分） A．科學家用激光測量月球與地球間的距離 B．醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速 C．技術人員用超聲波探測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡 D．交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進的速度 E．科學家通過比較星球與地球上同種元素發(fā)出光的頻率來計算星球遠離地球的速度 【答案】BDE 39