1、专题专题 95光的折射、光的折射、全反射及波动性全反射及波动性 12021重庆市摸底(多选)下列说法正确的是() A受迫振动的频率总等于驱动力的频率 B一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象 C波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的频率不变 D红外线是一种光波 E狭义相对论认为，物体的质量随着物体速度的增大而减小 22021长春质检(多选)下列说法正确的是() A简谐运动的周期与振幅无关 B弹簧振子做简谐运动的回复力表达式 Fkx 中，F 为振动物体所受的合外力，k 为 弹簧的劲度系数 C在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度 D在双缝干涉实验中，同种条件下用紫光做实验比红
2、光做实验得到的条纹更宽 E在单缝衍射现象中要产生明显的衍射现象，狭缝宽度必须比波长小或者相差不多 32021海口调研(多选)下列有关光学现象描述正确的是() A肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的 B光导纤维传送图像信息利用了光的全反射原理 C在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由红光变为绿光造成的 D光从真空中以相同的入射角斜射入水中，红光的偏折程度小于紫光的偏折程度 EA、B 两种光从相同的介质入射到真空中，若 A 光的频率大于 B 光的频率，则逐渐增 大入射角，A 光先发生全反射 42021湖北重点中学摸底(多选)下列说法正确的是() A在潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个倒立
3、的圆锥里 B光纤通信利用了全反射的原理 C泊松亮斑的发现支持了光的波动说 D人们利用慢中子来研究晶体的结构是利用了中子发生的干涉现象 E变化的磁场一定产生变化的电场 5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，甲对应的缝宽较大 D都是双缝，甲对应的双缝间距较大 6如图，ABC 为一玻璃三棱镜的横截面，A30.一束红光垂直 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
4、径入射，则光线在 D 点射出时的折射角_(填“小于”“等于”或“大于”)60. 7(多选)ABCDE 为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，ABBC，由 a、b 两 种单色光组成的细光束从空气垂直于 AB 射入棱镜，经两次反射后光线垂直于 BC 射出，且在 CD、AE 边只有 a 光射出，光路图如图所示，则 a、b 两束光() Aa 光的频率比 b 光的频率小 Bb 光比 a 光更容易发生衍射现象 C在棱镜内，a 光的传播速度比 b 光的大 D以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角较小 E分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距较小 82021广东卷(节选)如图所示，一种
5、光学传感器是通过接收器 Q 接收到光的强度变化 而触发工作的光从挡风玻璃内侧 P 点射向外侧 M 点再折射到空气中，测得入射角为，折射 角为；光从 P 点射向外侧 N 点，刚好发生全反射并被 Q 接收，求光从玻璃射向空气时临界 角的正弦值表达式 92021广东七校联考如图为一玻璃球过球心的横截面，玻璃球的半径为 R，O 为球心， AB 为直径，来自 B 点的光线 BM 在 M 点射出，出射光线平行于 AB，另一光线 BN 恰好在 N 点发生全反射，已知ABM30，求： ()玻璃的折射率； ()球心 O 到 BN 的距离 10.2021包头市质检如图所示，一透明半圆柱体的折射率 n2、半径 R0
6、.4m、长 L 1.2m，一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，部分柱面有光线射出求： ()光在半圆柱体中出射时的临界角； ()该部分柱面的面积 S(结果保留一位有效数字). 11. 如图，直角三角形 ABC 为一棱镜的横截面，A90，B30.一束光线平行于底边 BC 射到 AB 边上并进入棱镜，然后垂直于 AC 边射出 ()求棱镜的折射率； ()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 122021河北卷(节选)将两块半径均为 R、完全相同的透明半圆柱体 A、B 正对放置， 圆心上下错开一定距离，如图所示用一束单色光沿半径
7、照射半圆柱体 A，设圆心处入射角为 .当60时，A 右侧恰好无光线射出；当30时，有光线沿 B 的半径射出，射出位置与 A 的圆心相比下移 h.不考虑多次反射求： ()半圆柱体对该单色光的折射率； ()两个半圆柱体之间的距离 d. 13. 2021江南十校模拟如图所示，扇形 BAC 为透明柱状介质的横截面，半径为 R，圆心角 A 为 30.现有一细束单色光 MN 平行于 AC 由 N 点从 AB 面射入介质已知光束 MN 到 AC 的 距离R 3，且此光束从 AB 面射入介质后恰好在 BC 面上的 P 点发生全发射求该介质的折射率 14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
8、m距水面 4m 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 sin530.8).已知水的折射率为4 3. ()求桅杆到 P 点的水平距离； ()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 专题专题 95光的折射、全反射及波动性光的折射、全反射及波动性 1ABD受迫振动的频率总是等于驱动力的频率，A 正确；一切波都能发生干涉现象， 干涉是波特有的现象，B 正确；当波源与观察者靠近时，接收到的频率增大，当波源与观察者 远离时，接收到的频率减小，C 错
9、误；红外线是一种比可见光波长长的光波，D 正确；根据相 对论原理，当物体的速度增大时，其运动质量要增大，E 错误 2ABE3.BDE4.ABC 5A本题考查光的干涉和衍射现象，体现了科学推理的素养 单缝衍射图样中心亮纹较宽，两侧亮纹宽度逐渐变窄，故甲图样为单缝衍射图样；双缝 干涉图样相邻两条亮纹的宽度相同，对应乙图样故 A 正确，B、C、D 均错 6. 3大于 解析：根据题述和图示可知，折射角 i60，入射角 r30，由折射定律得，玻璃对红光 的折射率 nsini sinr 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.
10、 7ACD在 CD 边和 AE 边都只有 a 光射出，说明 b 光发生了全反射，而 a 光没有发生 全反射，b 光的临界角较小，由临界角公式 sinC1 n，可知 b 光的折射率较大，a 光的频率比 b 光的频率小，选项 A 正确根据 nc v可知，在棱镜内，a 光的传播速度比 b 光的传播速度大， 选项 C 正确以相同的入射角从空气斜射入水中，根据折射定律 nsini sinr，折射率越大，折射 角越小，选项 D 正确根据频率与波长的关系可知，a 光的频率比 b 光的频率小，a 光的波长 比 b 光的波长长，a 光比 b 光更容易发生衍射现象，选项 B 错误由双缝干涉实验得出的相邻 亮(暗)
11、条纹间距公式xl d可知，波长较长的单色光的干涉条纹间距较大，即让 a、b 两束光 分别通过同一双缝干涉实验装置，a 光的相邻亮条纹间距大，选项 E 错误 8.sin sin 解析：由折射定律有 nsin sin， 光从 P 点射向外侧 N 点时，刚好发生全反射，则有 sin1 n sin sin. 9() 3() 3 3 R 解析：()设光线 BM 在 M 点的入射角为 i，折射角为 r，由几何图形可得 i30，r60 根据折射定律知 nsinr sini 解得玻璃的折射率 n 3 ()光线 BN 恰好在 N 点发生全反射，则 sinC1 n 设球心到 BN 的距离为 d，可知 dRsinC
12、 解得 d 3 3 R 10() 6 ()0.5m2 解析：()半圆柱体的横截面如图所示，其中 O 为截面圆的圆心 OOR0.4m， 如图示光线在 B 点处恰好发生全反射有 sin1 n 解得 6 ()由 S2RLOOB 解得 S0.5m2 11() 3() 3 2 2 解析：本题考查了光的折射、全反射，突出应用数学知识处理物理问题的能力，体现了 核心素养中模型建构、科学论证要素，有利于培养考生的应用与创新价值观 ()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 sini sinn 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 B 联立式，并代入 i60得
13、 n 3 ()设改变后的入射角为 i，折射角为，由折射定律得 sini sinn 依题意，光束在 BC 边上的入射角为全反射的临界角c，且 sinc1 n 由几何关系得 c30 由式得入射角的正弦为 sini 3 2 2 12()2 3 3 () 2h 2 2 R 解析：()由题意可知，光线在半圆柱体内发生全反射的临界角 C60，根据全反射规律 有 n 1 sinC，解得半圆柱体对该单色光的折射率 n 2 3 3 . ()当30时，由于光线沿 B 的半径射出，故射出半圆柱体 A 的光线经过 B 的圆心，光 路图如图所示 设光线在射出半圆柱体 A 时的折射角为 r， 则根据光的折射定律有sinr
14、 sinn， 解得 sinr 3 3 ， 根据几何知识有 dhRsin tanr ， 解得 d 2h 2 2 R. 13n 3 解析：光路图如图所示，可知 AN2R/3，APR，i60， 在ANP 中，由正弦定理得 AN sinC AP sin（90r） sini sinrn sin (90r)cosr 1sin2r sinC1 n 联立解得 n 3 14()7m()5.5m 解析：()设光束从水面射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 x1 h1tan53 x2 h2tan 由折射定律有 sin53nsin 设桅杆到 P 点的水平距离为 x，则 xx1x2 联立式并代入题给数据得 x7m ()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 i， 由折射定律有 sininsin45 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 x1，到 P 点的 水平距离为 x2，则 x1x2xx x1 h1tani x2 h2tan45 联立式并代入题给数据得 x(6 23) m5.5m
