1、专题十七光学电磁波相对论专题十七光学电磁波相对论考点一光的折射、全反射、色散1.2015课标,34(1),5分,0.372(多选)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()五年高考A组 统一命题课标卷题组A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中,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光的干涉条纹间距答案ABD从光路图看,入射角相同,a光的折射角较大,所以
2、玻璃砖对a光的折射率较大,a光的频率较大,波长较短,B正确,C不正确;根据n=知vaf红得n蓝n红,又因n=,2相同,故1蓝1红,蓝光在D点射出时的折射角大于60。12sinsin312sinsin3.2018课标,34(2),10分如图,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。()求出射光相对于D点的入射光的偏角;()为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?答案()60()nnsini3式中C是全反射临界角,满足nsinC=1由式知,棱镜
3、的折射率n的取值范围应为n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232OG=OC=R射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出。32解题关键准确找出刚好发生全反射的临界光线位置是解答第()问的关键。找出从O点左侧与O点相距R处垂直射入的光线在上表面的入射角是解答第()问的关键。32考查点全反射9.2014课标,34(2),10分,0.374一厚度为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
4、平板玻璃的折射率。答案见解析解析如图,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式中,n是玻璃的折射率,是入射角,是折射角。现假设A恰好在纸片边缘。由题意,在A点刚好发生全反射,故=设AA线段在玻璃上表面的投影长为L,由几何关系有sin=由题意,纸片的半径应为222LLhR=L+r联立以上各式得n=21hRr考查点全反射思路指导依据题述“恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线”可知射到玻璃上表面的光线恰好在圆纸片的边缘处发生全反射,进而作出示意图,找到几何关系从而完成求解。易错警示因为圆形发光面紧贴下表面,所以不用思考光在下表面的
5、折射影响。考点二光的干涉、衍射、偏振10.2017课标,34(1),5分(多选)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是()A.改用红色激光B.改用蓝色激光C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动答案ACD本题考查双缝干涉。由相邻两亮条纹间距x=可知,若要增大两相邻亮条纹的间距,应增大双缝与光屏间距离L、减小双缝间距d或增大照射光波长,而红绿蓝,故选项A、C、D正确。Ld解题关键熟记双缝干涉中相邻亮条纹间距公式及各色光的波长大小关系。11.(2014大纲全国,17,6分)在双
6、缝干涉实验中,一钠灯发出的波长为589nm的光,在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm,则双缝的间距为()A.2.0610-7mB.2.0610-4mC.1.6810-4mD.1.6810-3m答案C由x=可得双缝间距d=m=1.6810-4m,选项C正确。ldlx921.00 589 100.350 10考查点双缝干涉实验解题关键理解公式x=中l、d的物理意义。ld12.2015课标,34(1),5分,0.253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,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,x1x2(填“”、
7、“=”或“(2分)0.300(3分)解析根据公式x=,红光波长大于绿光波长,因此x1x2。根据题意,条纹间距x=mm=2.1mm,所以d=3.0010-4m=0.300mm。ld10.56 1lx考查点双缝干涉解后反思判断双缝干涉条纹间距的大小关系,要掌握七种可见光之间的频率和波长的关系。了解公式x=的含义,会应用公式进行相关的计算和定性的分析,并注意单位的换算关系。ld考点三电磁波、相对论13.2016课标,34(1),5分(多选)关于电磁波,下列说法正确的是()A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时,其传
8、播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失答案ABC电磁波在真空中的传播速度为3108m/s,与频率无关,选项A正确;由麦克斯韦电磁场理论可知,选项B正确;变化的电场和磁场相互激发,且相互垂直,形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直,选项C正确;电磁波可以通过电缆、光缆传输,选项D错误;电磁振荡停止后,电磁波可以在空间继续传播,直到能量消耗完为止,选项E错误。考点一光的折射、全反射、色散1.(2017北京理综,14,6分)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,
9、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B组 自主命题省(区、市)卷题组 答案D本题考查光的折射、色散。由题图可知,可见光穿过玻璃砖后,发生了色散,其中a光的侧移距离大于b光的侧移距离,说明玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,同种介质对红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的折射率依次增大,由于b光是蓝光,故只有D选项符合题意。2.(2015安徽理综,18,6分)如图所示,一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上,经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角i和入射角i相等时,出射光线相对于入射光线偏转的角度为。已知棱镜顶角为,则计算棱镜对该色光的折射
10、率表达式为()A.B.C.D.sin2sin2sin2sin2sinsin()2 sinsin()2 答案A由图可知,当出射角与入射角相等时,AB面上的折射角与AC面上的入射角相等,设为r,由几何关系可知+=180,2r+=180,得=2r,而=2(i-r),得i=,由折射定律得n=,选项A正确。2sinsinirsin2sin23.(2015福建理综,13,6分)如图,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为a、b,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则()A.anbB.ab,nanbC.ab,nab,nanb答案B由图可知b光偏折程度大,则nab,B项正确。4.(
11、2015四川理综,3,6分)直线P1P2过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气射入玻璃球的光路如图。a、b光相比()A.玻璃对a光的折射率较大B.玻璃对a光的临界角较小C.b光在玻璃中的传播速度较小D.b光在玻璃中的传播时间较短答案C从光路图可以看出,a、b两束光的入射角相等,b光的折射角更小一些,由此可知nbna,A错误;由sinC=可知,玻璃对a光的临界角较大,B错误;由n=可知,b光在玻璃中的传播速度较小,C正确;b光在玻璃中的传播速度较小,且它在玻璃中传播的距离较长,所以在玻璃中的传播时间较长,D错误。1ncv5.(2015天津理综,2,6分)中国古人对许多自然
12、现象有深刻认识,唐人张志和在玄真子涛之灵中写道:“雨色映日而为虹”。从物理学角度看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图,其中a、b是两种不同频率的单色光,则两光()A.在同种玻璃中传播,a光的传播速度一定大于b光B.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b光侧移量大C.分别照射同一光电管,若b光能引起光电效应,a光也一定能D.以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是a光答案C根据光路图可知,a光的折射率大于b光的折射率。由n=可知,在同种玻璃中,a光的传播速度应小于b光,A项错误;以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,由于a光
13、的折射率大,偏折程度大,a光侧移量大,B项错误;折射率大的a光频率也高,所以分别照射同一光电管,若b光能引起光电效应,a光也一定能,C项正确;由于b光的折射率小,b光从光密介质射向光疏介质发生全反射的临界角大,当a、b光以相同的入射角从水中射入空气时,若在空气中只能看到一种光,说明该光未发生全反射,所以一定是b光,D项错误。cv6.(2014北京理综,20,6分)以往,已知材料的折射率都为正值(n0)。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料,其折射率可以为负值(n0),称为负折射率材料。位于空气中的这类材料,入射角i与折射角r依然满足=n,但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)
14、。现空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束电磁波从其上表面射入,下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n=-1,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是()sinsinir答案B折射线与入射线应位于法线的同一侧,故选项A、D错误。因为材料折射率n=-1,电磁波由空气进入介质时,sin=-sin(-),得=,则C项错。故正确选项为B。7.2014重庆理综,11(1),6分打磨某剖面如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在12,光线一定在OP边发生全反射B.若2,光线会从OQ边射出C.若1,光线会从OP边射出D.若1,光线会在OP边发生全反射答案D作出12时的光路如图所示。由
15、图中几何关系有i1=90-,2+90-i1+90-i2=180,即i1+i2=2。则有i2=3-90。可见越大时i2越大、i1越小。要使光线在OP上发生全反射,应有i1C,即90-C;要使光线在OQ上发生全反射,应有i2C,即30+。可见在OP边和OQ边都发生全反射时应满足130+90-C2时一定有90-C,光线一定不会在OP边上发生全反射,同时也一定有30+,即光线若能射在OQ边上,一定会发生全反射,故A、B皆错误。当1时,一定有90-C,即光线一定在OP边发生全反射,C错误D正确。3C3C3C8.(2014福建理综,13,6分)如图,一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截面的圆心
16、,下图能正确描述其光路的是()答案A光束沿玻璃砖半径射向O点,在界面处入射角大于或等于临界角时,发生全反射,小于临界角时,在空气中的折射角大于入射角,A正确,C错误;当光束由空气射向玻璃砖时,由发生全反射的条件可知B错误;在玻璃中的折射角应小于入射角,D错误。9.2017江苏单科,12B(3)人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个球体共轴。平行光束宽度为D,对称地沿轴线方向射入半径为R的小球,会聚在轴线上的P点。取球体的折射率为,且D=R。求光线的会聚角。(示意图未按比例画出)22答案见解析解析由几何关系sini=,解得i=45,则由折射定律=n,解得=30且i=+,解得=
17、302DRsinsini210.2015海南单科,16(2),8分一半径为R的半圆柱形玻璃砖,横截面如图所示。已知玻璃的全反射临界角为()。与玻璃砖的底平面成(-)角度且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后,有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出。若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光,求底面透光部分的宽度。32答案2cosR解析如图所示,设光线从A沿半径方向进入半圆柱形玻璃砖,恰好与法线重合,折射光线恰好射入圆心O处,由图中几何关系,可知该光线在O点的入射角恰好等于临界角而发生全反射。由几何光路可知:从部分射入的光线在BO界面发生全反射,无光线射出,从
18、部分射入的光线在OD界面有光线射出。由全反射条件知OCD=由几何关系,可知COD=,CDO=-2即=得OD=BAACsinODsin(2)R2cosR11.2015江苏单科,12B(3)人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P点。已知光线的入射角为30,OA=5cm,AB=20cm,BP=12cm,求该人造树脂材料的折射率n。答案(或1.5)44914解析设折射角为,由折射定律有sin30=nsin由几何关系知sin=,且OP=代入数据解得n=(或n1.5)PBOAOP22()PBOAAB44914考点二光的干涉、衍射、偏振12.(2018北
19、京理综,15,6分)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹,在光源与单缝之间加上红色滤光片后()A.干涉条纹消失B.彩色条纹中的红色条纹消失C.中央条纹变成暗条纹D.中央条纹变成红色答案D本题考查双缝干涉实验。用白光做双缝干涉实验时,屏上呈现彩色条纹,在光源与单缝间加红色滤光片,光源发出的白光照射滤光片后,仅有红光透过滤光片,故射到双缝上的光为红光,屏上呈现出的是红色干涉条纹,中央条纹为红色,选项D正确。易错点拨双缝干涉实验中滤光片的作用不要把红色滤光片误认为是“滤掉”红光的滤光片。13.(2017上海单科,4,3分)用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜,所观察到的干涉条纹为()答案B本题考查
20、薄膜干涉。由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程之差,则在薄膜干涉中取决于在入射点处薄膜的厚度。因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜,厚度相等的位置在同一条水平线上,故同一条干涉条纹必然是水平的,由此可知只有选项B正确。14.(2017天津理综,2,6分)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C.a光能发生偏振现象,b光不能发生D.若a
21、、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本题考查色散、全反射、偏振、光电效应。当增大入射角i时,两单色光在左侧界面的折射角增大,但在右侧界面的入射角均减小,故不会引起全反射,A错误。由图知三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率,而同种介质对频率越大的光折射率越大,故ab,光在三棱镜中的波长=,nab,B错误。偏振是横波所特有的现象,故a、b两光都能发生偏振,C错误。由eUc=Ek=h-W可知,在照射同一光电管即W相同的条件下,a光波长长、频率低,故a光的遏止电压Uc也低,D正确。vcn15.(2016天津理综,2,6分)如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上
22、形成的干涉图样,则()A.在同种均匀介质中,a光的传播速度比b光的大B.从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C.照射在同一金属板上发生光电效应时,a光的饱和电流大D.若两光均由氢原子能级跃迁产生,产生a光的能级能量差大答案D由a、b两束光的干涉图样结合x=知,ab、nanb,由n=知vavb,A项错误。sinC=,故Caf红,则n蓝n红,又因为在水中v=,得到v蓝蓝,同一装置L/d相同,所以用红光时条纹间距更宽,D项正确。cnLd考点三电磁波、相对论18.2018江苏单科,12B(1)(多选)梳子在梳头后带上电荷,摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波()A.是横波B.不能在真空中传播C
23、.只能沿着梳子摇动的方向传播D.在空气中的传播速度约为3108m/s答案AD电磁波为横波,电磁波的传播不需要介质,可以向周围各个方向传播,真空中传播速度最大,c=3.0108m/s,在空气中的传播速度与真空中的传播速度近似相等,故选A、D。19.(2017北京理综,20,6分)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()
24、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本题考查波的干涉。波的干涉产生与否与波的强弱无关,故A错;导航利用了同频率的两列波的干涉,而波长为1和2的两列波频率不同,B错;1与1干涉,2与2干涉,两个干涉图样在空间的强弱分布稳定,故C正确;由于1与2两列波的波长不同,故两干涉图样在空间强弱分布不重合,D错。疑难突破波的干涉及干涉图样两列波产生稳定干涉图样的条件之一是两列波的频率相同,本题中,每个天线同时且都发出两列波长为1和2的波,在同种介质中波长相同,频率相同,产生干涉,故
25、在飞机跑道区域存在两个稳定的干涉图样,且跑道中心线上每点到波源的距离相等,故中心线上各点均为两个干涉图样的加强点,飞机降落时利用这些加强点来对准跑道中心线,实现安全降落。20.2017江苏单科,12B(1)(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有()A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C.地球上的人观测到地球上的钟较快D.地球上的人观测到地球上的钟较慢答案AC由狭义相对论的“钟慢效应”原理可知,飞船上的人观测到地球上的钟较慢,地球上的人观测到飞船上的钟较慢,故A、C正确,B、D错误。21.(2
26、016北京理综,14,6分)下列说法正确的是()A.电磁波在真空中以光速c传播B.在空气中传播的声波是横波C.声波只能在空气中传播D.光需要介质才能传播答案A声波是机械波,是纵波,在气体、固体、液体中都能传播,故B、C两项均错误;电磁波的传播不需要介质,能在真空中以光速传播,A项正确,D项错误。22.(2016天津理综,1,6分)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在110m范围内,则对该无线电波的判断正确的是()A.米波的频率比厘米波频率高B.和机械波一样须靠介质传播C.同光波一样会发生反射现象D.不可能产生干涉和
27、衍射现象答案C无线电波与光波均为电磁波,均能发生反射、干涉、衍射现象,故C正确、D错。电磁波在真空中传播速度最快,故B错。由c=f可知,频率与波长成反比,故A错。知识归纳所有波共有的特性:能发生反射、折射、干涉、衍射和多普勒效应。23.(2014四川理综,2,6分)电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是()A.电磁波不能产生衍射现象B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同答案C衍射现象是波特有的现象,故电磁波能发生衍射现象,A错误。遥控器是通过发出的红外
28、线脉冲信号遥控电视机的,B错误。根据多普勒效应,当天体相对地球运动时,我们接收到来自天体的电磁波频率发生变化,根据其变化可判断遥远天体相对地球的运动速度,C正确。光在真空中的速度是定值,在任何惯性系中测出的数值应相同,D错误。24.2018北京理综,24(2)观测宇宙中辐射电磁波的天体,距离越远单位面积接收的电磁波功率越小,观测越困难。为了收集足够强的来自天体的电磁波,增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条重要途径。2016年9月25日,世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州落成启用,被誉为“中国天眼”。FAST直径为500m,有效提高了人类观测宇宙的精度和范围。a.设直径为100
29、m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为P1,计算FAST能够接收到的来自该天体的电磁波功率P2;b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象,设直径为100m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0,计算FAST能够观测到的此类天体数目N。答案a.25P1b.125N0解析a.地球上不同望远镜观测同一天体,单位面积上接收的功率应该相同,因此P2=P1=25P1b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。因此,一个望远镜能观测到的此类天体数目正比于以望远镜为球心、以最远观测距离为半径的球体体积。设地面上望远镜能观测到此类天体需收集到的电磁波的总功率的最小值
30、为P0,直径为100m望远镜和FAST能观测到的最远距离分别为L0和L,则P0=可得L=5L0则N=N0=125N0225001002500224PL21002204PL330LL考点一光的折射、全反射、色散1.(2016浙江自选,13.1,4分)如图所示的半圆形玻璃砖,圆心为O,半径为R,折射率为。光由空气从A点垂直射入玻璃砖,OA=。则()A.该玻璃的临界角为45B.光在玻璃砖中的传播速度为v=cC.光第一次射出玻璃砖的折射角为60D.玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化3R232C组教师专用题组 答案C由sinC=知该玻璃的临界角C45,A错误。光在玻璃砖中的传播速度为v=c,B错误。如
31、图,sini=,由折射定律有sinr=nsini=,故r=60,C正确。由sinC=知临界角只取决于玻璃的折射率,而与光线的入射位置无关,D错误。1n33cn33OAR12321n2.(2014四川理综,3,6分)如图所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球。则()A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B.小球所发的光能从水面任何区域射出C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大答案D设发光小球在P点,如图甲,当发光小球不在缸底中心O时,仍有光线从侧面射出,所以A错误。光从水面射入空气时,当入射角大于或等于临界角时,会发生全反射现象
32、,如图乙,只有在入射角小于临界角C的范围内光才能从水面射出,B错误。光从一种介质进入另一种介质时,频率保持不变,C错误。光在水中的传播速度v=,光在空气中的传播速度近似等于真空中的传播速度c,所以D正确。cn3.2014江苏单科,12B(3)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒,这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图如图。一束光以入射角i从a点入射,经过折射和反射后从b点出射。设鳞片的折射率为n,厚度为d,两片之间空气层厚度为h。取光在空气中的速度为c,求光从a到b所需的时间t。答案见解析解析设光在鳞片中的折射角为,由折射定律有sini=n
33、sin在鳞片中传播的路程l1=,传播速度v=,传播时间t1=解得t1=同理,在空气中的传播时间t2=则t=t1+t2=+2cosdcn1lv2222sinn dc ni2coshci2222sinn dc ni2coshci4.(2014天津理综,8,6分)(多选)一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后,出射光分成a、b两束,如图所示,则a、b两束光()A.垂直穿过同一块平板玻璃,a光所用的时间比b光长B.从同种介质射入真空发生全反射时,a光临界角比b光的小C.分别通过同一双缝干涉装置,b光形成的相邻亮条纹间距小D.若照射同一金属都能发生光电效应,b光照射时逸出的光电子最
34、大初动能大答案AB由图知nanb,则由n=知vatb,A正确。由sinC=知CaCb,故B正确。因对同种介质频率越大、波长越短时折射率越大,故aC此光线在N点发生全反射,三棱镜的AC边没有光线透出。考查点光的折射、全反射方法技巧考查几何光学时,要根据折射定律和反射定律正确画出光路图,找出几何关系。9.(2013浙江理综,16,6分)与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是()A.地球上有人用红色激光照射月球B.太阳照射到地球的红光反射到月球C.太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D
35、.太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹答案C月全食是月亮、地球、太阳三者在同一直线且地球在中间时,地球将太阳光挡住而形成的,看到月亮是暗红的,原因是太阳光中的红光经地球大气层的折射到了月球表面,选项C正确。10.(2013天津理综,8,6分)(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图,O点为圆心,OO为直径MN的垂线。足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点,入射光线与OO夹角较小时,光屏NQ区域出现两个光斑,逐渐增大角,当=时,光屏NQ区域A光的光斑消失,继续增大角,当=时,光屏NQ区域B光的光斑消失,则()A.玻璃砖对A光的折射率比对B光的大
36、B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大C.时,光屏上只有1个光斑D.时,光屏上只有1个光斑2答案AD因A光先消失,说明A光先发生全反射,所以玻璃对A光的折射率大于B光,A项正确。由v=可知折射率越大则速度v越小,B项错误。当时,A光发生全反射,只有反射光斑与B光的折射光斑,共2个,C项错误。当黄可知C是错误的。在拍摄玻璃橱窗内物品时,镜头前加装偏振片主要是为了减弱玻璃的反射光,所以D是正确的。赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,所以E是错误的。故选A、B、D。Ld温馨提示电磁波的存在可是赫兹证实的哟!考查点相对论、电磁波、光的干涉、多普勒效应12.(2017吉林普通高中第三次调研,15)(多选)
37、下列说法中正确的是()A.光的偏振现象说明光具有波动性,但并非所有的波都能发生偏振现象B.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失C.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,则干涉条纹间距变窄D.一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹,是因为玻璃三棱镜吸收了白光中的一些色光E.火车过桥慢行,目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率,以免发生共振损坏桥梁答案ACE光的偏振现象能说明光是横波,则光具有波动性,纵波并不能发生偏振现象,故A正确;电磁振荡停止了,只是不能产生新电磁波,但已发出的电磁波不会立即消失,还要继续传播一段时间,B错误;光的双缝干涉实验中,
38、若将入射光由红光改为绿光,由于波长变短,根据公式x=,则干涉条纹间距变窄,故C正确;一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹是因为光的折射,故D错误;火车过桥要慢行,目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率,以免发生共振损坏桥梁,故E正确。Ld1.2018宁夏银川一中一模,34(1)(多选)如图甲,可以用来测定半圆柱形玻璃砖的折射率n,O是圆心,MN是法线。一束单色光线以入射角i=30由玻璃砖内部射向O点,折射角为r,当入射角增大到也为r时,恰好无光线从玻璃砖的上表面射出。让该单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后,得到图乙所示的衍射图像(光在真空中的传播速度为c)。则下列说法正确的是()A.此
39、光在玻璃砖中的全反射临界角为60B.玻璃砖的折射率n=2B组20162018年高考模拟综合题组（时间:50分钟分值:65分）一、选择题(每题5分,共25分)C.此光在玻璃砖中的传播速度v=cD.单缝b宽度较大E.光的偏振现象说明光是一种纵波22答案BCD根据折射定律有n=,由题知,玻璃砖的全反射临界角等于r,则有:sinr=,因i=30,解得n=,r=45,故A错误,B正确;光在玻璃砖中的传播速度为v=c,故C正确;缝宽增加,单缝衍射条纹变窄,由乙图知单色光通过单缝b条纹较窄,所以单缝b宽度较大,故D正确;偏振现象是横波的特有现象,光的偏振现象说明光是一种横波,故E错误。sinsinri1n2
40、cn22考查点光的折射、全反射、衍射、偏振答题指导单缝越窄衍射越明显。2.(2018内蒙古赤峰4月模拟,15)(多选)下列说法正确的是()A.海啸发生后尚未到达海岸边,沿海渔民没有反应,但狗显得烦躁不安,这是因为次声波传播速度比超声波大B.当声源相对于观察者匀速远离时,观察者听到的声音的音调变低C.电场总是由变化的磁场产生的D.真空中的光速在任何惯性参考系中测得的数值都相同E.在照相机镜头前加装偏振片拍摄水下的景物,可使景物更清晰答案BDE海啸发生时,发出很强的次声波,狗能接收到次声波,但人无法接收次声波,故A错误;据多普勒效应可知,当声源相对于观察者匀速远离时,观察者听到的声音音调会变低,故
41、B正确;电场也可以由电荷产生,故C错误;真空中的光速在任何惯性参考系中测得的数值都相同,故D正确;在照相机镜头前加装偏振片拍摄水下的景物,利用光的干涉,可使景物更清晰,故E正确。温馨提示光速不变原理是相对惯性参考系来说明的。考查点电磁波、相对论、机械波、光的波动性3.2017新疆维吾尔自治区一测,34(1)(多选)以下说法正确的是()A.光在任何介质中的传播速度都相同B.光从光密介质射向光疏介质时一定会发生全反射C.太阳光下看到肥皂泡呈彩色是光的干涉现象D.可见光是电磁波的一种,其中红光的波长最长E.激光全息照相利用了激光的高度相干性答案CDE光在真空中的速度是c,在介质中的速度v=,与介质的
42、折射率有关,A错误。光发生全反射的条件是入射角大于临界角,故B错误。太阳光下看到肥皂泡呈彩色是光的薄膜干涉现象,C正确。可见光是电磁波的一种,红光频率最小,波长最长,所以D正确。激光全息照相利用了激光是相干光的特性,所以E正确。cn考查点几何光学、电磁波解题关键1.理解光发生全反射的条件。2.了解日常生活中薄膜干涉的事例。3.理解激光全息照相的原理。4.2017东北三省四市教研联合体一模,34(1)(多选)下列说法正确的是()A.单摆的周期与摆球质量、振幅无关,与摆长和当地的重力加速度有关B.用光导纤维束传递信息是光的衍射的应用C.a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中,a光的
43、相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距,则可以判断a光对水的折射率比b光大D.肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象E.激光测距是应用了激光平行度好的特点答案ACE由单摆的周期公式T=2,可知单摆的周期与摆球质量及振幅无关,与摆长和当地的重力加速度有关,故A正确。用光导纤维束传送信息是光的全反射的应用,所以B错误。由x=、xaxb可知afb,因为频率越大折射率越大,所以a对水的折射率比b大,故C正确。肥皂泡呈现彩色条纹是光的薄膜干涉现象,故D错误。激光平行度好,常用来测距,所以E正确。LgLd答题指导用光导纤维束传递信息是光的全反射的应用。双缝干涉条纹间距公式为x=。Ld易错警示肥皂泡呈现彩色条纹是
44、光的薄膜干涉现象。5.2016吉林一中质量检测(六),14如图所示,一根10m长的梭镖以相对论速度穿过一根10m长的管子,它们的长度都是在静止状态下测量的。以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况()A.梭镖收缩变短,因此在某些位置上,管子能完全遮住它B.管子收缩变短,因此在某些位置上,梭镖从管子的两端伸出来C.两者都收缩,且收缩量相等,因此在某个位置,管子恰好遮住梭镖D.所有这些都与观察者的运动情况有关答案D如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖,那么梭镖看起来就比管子短,在某些位置梭镖会完全处在管子内部,然而当你和梭镖一起运动时,你看到的管子就缩短了,所以在某些位置,你可以看
45、到梭镖两端都伸出管子。假如你在梭镖和管子之间运动,运动的速度方向是在梭镖运动的方向上,而大小是其一半,那么梭镖和管子都相对于你运动,且速度的大小一样,你看到这两样东西都缩短了,且缩短的量相同。所以你看到的一切都是相对的,依赖于你的运动情况。考查点“尺缩效应”解题关键知道“尺缩效应”发生在物体相对观察者有很大速度时。知道“尺短效应”发生在沿速度方向上。6.(2018重庆第二次调研,16)一个足够大的水池盛满清水,水深h=0.4m,水池底部中心有点光源A,其中一条光线斜射到水面上距A为l=0.5m的B点时,它的反射光线与折射光线恰好垂直。求:水的折射率n;用折射率n和水深h表示水面上被光源照亮部分
46、的面积(推导出表达式,不用计算结果,圆周率用表示)。二、非选择题(每题10分,共40分)答案(1)(2)43221hn解析(1)设射向B点的光线入射角和折射角分别为i和r由题意得:sini=,i+r=90故水的折射率为n=(2)设射向水面的光发生全反射的临界角为C,则有:sinC=圆形光斑的半径为R=htanC圆形光斑的面积为S=R2联立解得:S=22lhlsinsinri431n221hn考查点光的折射、全反射温馨提示本题的关键是反射光线与折射光线恰好垂直。7.2018新疆乌鲁木齐三诊,34(2)如图所示为用某种透明材料制成的一块长方形棱镜的横截面图,一条光线从AB面上的M点入射,入射角i=
47、60,光进入棱镜后恰好在BC面上发生全反射,反射光线射向D点。已知BC的长度为L,真空中的光速为c。求:透明材料的折射率;光从M点传播到D点所用的时间。答案7274LC解析光路如图所示由折射定律得n=sin=n=设光从M点传播到D点的路程为ss=sinsinir1n72sinLv=t=解得v=cnsv74Lc考查点折射、全反射温馨提示几何光学常用公式:n=,sinC=,v=。sinsinir1ncn8.2017东北三校第一次联考,34(2)某单色光以45角入射到等腰三棱镜的一个侧面AB上,测得其折射光线偏离了原方向15角,如图所示。则:(1)此单色光在该三棱镜中的速度是多少?(结果保留2位有效
48、数字)(2)若要此折射光线在三棱镜内的另一侧面AC上发生全反射,那么三棱镜的顶角A的最小值是多少?答案(1)2.1108m/s(2)75解析(1)由题设条件知在AB侧面上入射角和折射角分别为:i=45r=45-15=30由折射定律有n=v=2.1108m/s(2)由几何关系可知光线在AC侧面上的入射角i1=A-30若要此折射光线在三棱镜内的另一侧面AC上发生全反射,则i1C又有sinC=所以C=45所以A75sinsinirsin45sin302cn83 10 m/s21n1222考查点光的折射解题关键掌握折射率n=。规范画出光路,找出各个角之间的关系。sinsinircv9.2016新疆乌鲁
49、木齐二诊,34(2)某种材料制成的边长为L的等边三棱镜,其截面ABC如图所示,BC边有不透光均匀涂层。一束垂直BC边的光线从AB边距B点处的E点入射,光线在三棱镜内经过一次反射后从AC边上距A点的F点射出,出射光线与入射光线平行。已知光在真空中的传播速度为c。求:该材料的折射率n;从AC边上射出的光在三棱镜中的传播时间t。3L3L答案33Lc解析光路图如图所示,由几何关系可得1=60,BDECDF,则=故BD=BE,由几何知识得2=30n=光在三棱镜中通过的路程s=+=L光在三棱镜中的传播时间t=又n=解得t=BDCDBECF123L12sinsin33L23Lsvcv3Lc解题关键规范作出光
50、路图,得出过E点的折射光线平行于AC;过D点的反射光线平行于AB。利用几何关系准确求出光线在棱镜中通过的路程。考查点折射率、光的折射1.(2018河南淮滨高级中学二模,15)如图所示,一个三棱镜的截面为等腰直角三角形,即ABC,腰长为a,A=90。一束细光线沿此截面所在平面且平行于BC边的方向射到AB边上的中点,光进入棱镜后直接射到AC边上,并且刚好能发生全反射。已知真空中的光速为c。试求:()该棱镜材料的折射率n;()光从AB边到AC边的传播时间t。C组教师专用题组答案(1)(2)623 24ac解析作出在AC边恰好发生全反射时的光路图,结合折射定律并抓住AB边的折射角与AC边入射角之和为9
