1、 专题专题 13 13 光学光学 12014新课标全国卷 (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. ()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，都能从该表面射出，则入 射光束在AB上的最大宽度为多少？ ()一细束光线在O点左侧与O相距 2 3 R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射 出点的位置 答案:()R ()略 解析： 在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射 的临界角，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图所示，由全反 射条件有 sin n 1 由几何
2、关系有 OERsin 由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为 l2OE 联立式，代入已知数据得 l2R ()设光线在距O点 2 3 R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，如图所示，由反射定律和几何关系得 OGOC 2 3 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 2 2014北京卷 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sin r sin i
3、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)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n1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径 的示意图是( ) A B C D 答案:B 解析：本题考查光的折射是一道创新题，但本质上还是光的折射定律，本题给定信息“光 的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空 气，都要符合此规律，故 A、D 错误折射率为1，由光的折射定律可知，同侧的折射角等 于入射角，C 错误，B 正确 3 2014福建卷 如图， 一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖
4、截面的 圆心，下图能正确描述其光路的是( ) A B C D 答案:A 解析： 光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，在其分界 面处当入射角大于或等于临界角时，会发生全反射现象，故 A 项正确；光线由空气射向玻璃 砖时，由于光线与分界面不垂直，所以除了有反射现象之外还应发生折射现象，其折射角小 于入射角，故 B、D 项错误；光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射 向空气时，折射角应大于入射角，故 C 项错误 4.2014江苏卷 选修 34 (1)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题 12B1(甲)图所示的条纹，仅改变一 个实验条件后，观察到的
5、条纹如题 12B1(乙)图所示他改变的实验条件可能是_ (题 12B1 图) A减小光源到单缝的距离 B减小双缝之间的距离 C减小双缝到光屏之间的距离 D换用频率更高的单色光源 答案:B 解析： 根据x d l 知，要使条纹间距变大，可减小双缝之间的距离，增大光的波长(即 降低光的频率)或增大双缝到屏的距离，故只有 B 正确 5 2014 四川卷 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
6、同 答案:C 解析： 衍射现象是波的特有现象，A 错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控 电视机，B 错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生 变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，C 正确；光在真空中运 动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，D 错误 62014四川卷 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 解
7、析： 光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，就可以看到光线射出，所以 A、 B 错误；光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以 C 错误；由vn c 得，光从水中进入空 气后传播速度变大，所以 D 正确 7 2014天津卷 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大初动能大 答案:AB 解析
8、： 本题考查了光的折射率、全反射、双缝干涉及光电效应等知识点，根据图中光线的 偏转角度可以判断出三棱镜对a光的折射率比b光的大， 所以a光的频率大， 在玻璃中速度 小，通过玻璃所用的时间长，A 正确；a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界 角，B 正确；发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式x d l ，由于b光的波长长，所以 b光形成的相邻亮条纹间距大，C 错误；由于a光的频率大于b光的频率，根据公式Ekh W得出a光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，D 错误 8 2014浙江卷 关于下列光学现象，说法正确的是( ) A水中蓝光的传播速度比红光快 B光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深 D分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽 答案:CD 解析： 本题考查光速、光的全反射、折射、双缝干涉等知识在同一种介质中，波长越短， 波速越慢，故红光的传播速度比蓝光大，选项 A 错误；光从空气射向玻璃是从光疏介质射向 光密介质，不能发生全反射，选项 B 错误；在岸边观察水中的鱼，由于光的折射，鱼的实际 深度比看到的深度要深，选项 C 正确；在空气中红光的波长比蓝光要长，根据x d l 可 知红光的双缝干涉条纹间距大，选项 D 正确
