1、 第第 103 节节 光学综合光学综合 1. 2014 年理综天津卷年理综天津卷 8一束由两种频率不同的单色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率，b 光照射时逸出的光电子最 大初动能大 【答案】AB 【解析】由题图可知，在玻璃中，a 光折射率大于 b 光，所以玻璃中的光速 a 小于 b，A 正确。由 全反射可知，同种介质中 a
2、 的折射率大于 b，则临界角 a 小于 b，B 正确。a 光波长小于 b 光，则双缝干 涉中，a 光的相邻亮条纹间距小，C 错。a 光频率大于 b 光，因此 a 光的光子能量大，在光电效应中， 逸出电子的最大初动能更大，D 错。 2. 2014 年理综浙江卷年理综浙江卷 18.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光从空气向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】蓝光的频率大于红光的频率，水对蓝光的折射率较大，由 n c v ，故蓝
3、光的传播速度比红 光小，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 d L x 可知红光的双缝干涉条纹间距大，选项 D 正确 3.2012 年理综四川卷年理综四川卷 18a、b 两种单色光组成的光束从介质进入空气时，其折射光束如图所示。用 a、b 两束光 A先后照射双缝干涉实验装置，在缝后屏上都能出现干涉条纹，由此确 定光是横波 B先后照射某金属，a 光照射时恰能逸出光电子，b 光照射时也能逸出 光电子 C从同一介质以相同方向射向
4、空气，其界面为平面，若 b 光不能进入 空气，则 a 光也不能进入空气 D从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，a 光的反射角比 b 光的反射角大 空气 介质 a b b a 答案：C 解析：确定光是横波应该用光的偏振实验，故 A 错；由题图可知 a 光的折射率大于 b 光的折射率， 可知 a 光的频率大于 b 光的频率， 根据光电效应规律， b 光照射时一定不能逸出光子， B错； 因为 sinC=1/n， 所以 a 光发生全反射的临界角较大，故 C 正确；由光的反射定律可知，二者反射角应该相同，故 D 错。 正确答案：C 4.2012 年理综天津卷年理综天津卷 6、半圆形玻璃砖横截面如
5、图，AB 为直径，O 点为圆心。在该截面内有 a 、b 两束单色可见光从空气垂直于 AB 射入玻璃砖， 两入射点到 O 的距 离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示：则 a、b 两束光， A 在同种均匀介质中传播，a 光的传播速度较大 B 以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角大 C 若 a 光照射某金属表面能发生光电效应，b 光也一定能 D 分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距大 答案：ACD 解析：当光由光密介质（玻璃）进入光疏介质（空气）时发生折射或全反射，b 发生全反射说明 b 的入射角大于或等于临界角，a 发生折射说明 a 的入射角小于临界角，比较可知
6、在玻璃中 a 的临界角大 于 b 的临界角；根据临界角定义有 n C 1 sin，玻璃对 a 的折射率小；根据 v c n 在玻璃中 a 光的速度 大，A 正确；通过色散现象分析比较 a 的折射率小，a 光的频率小波长大；双缝干涉相邻亮条纹间距大 小与波长成正比，a 光的相邻亮条纹间距大，D 正确；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的 极限频率，频率小的 a 光能发生光电效应，则频率大的 b 光一定能，C 正确；根据折射定律 r i n sin sin ， 在入射角 i 相同时 b 的折射率大则折射角 r 小，B 错误。 5.2015 年理综天津卷年理综天津卷 2、中国古人对许多自然现象
7、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”，从物理学的角度看，虹是太阳光经过雨 滴的两次折射和一次反射形成的，右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 （ C ） 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 解析：由图可知，光线 a 的折射率大于 b，根据 v c n 可以确定 a 光在同种玻璃中速度小于 光速，故 A 错误
8、；以相同的入射角度射入平行玻璃砖折射率越大侧移量越大，故 B 错误；根据 A B a b O a b hvE 光的频率越大光子能量越大，就越容易发生光电效应，C 正确；根据 n C 1 sin，折射率 越大，越容易发生全反射，在水外越不容易看到，D 错误。故选 C。 6.2015 年理综北京卷年理综北京卷 24 （20 分）真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图所示。光 照前两板都不带电。以光照射 A 板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。假设所有逸出的电子都垂 直于 A 板向 B 板运动，忽略电子之间的相互作用。保持光照条件不变，a 和 b 为接线柱。已知单位时间 内从 A 板逸
9、出的电子数为 N，电子逸出时的最大动能为 Ekm，元电荷为 e。 求 A 板和 B 板之间的最大电势差 Um，以及将 a、b 短接时回路中的电流 I短； 图示装置可看作直流电源，求其电动势 E 和内阻 r； 在 a 和 b 之间连接一个外电阻时，该电阻两端的电压 为 U。外电阻上消耗的电功率设为 P；单位时间内到达 B 板 的电子，在从 A 板运动到 B 板的过程中损失的动能之和设为 Ek。请推导证明：P=Ek。 解：(1) 光照射 A 板后，A 板发出的电子不断打到 B 板上，在 AB 间形成电场，将阻碍后续的电子 向 B 板运动，当 AB 间的电势差达到最大值 m U时，以最大初动能从 A
10、 板逸出的电子也刚好不能到达 B 板，由到动能定理可得 mKm eUE， e E U Km m 短路时在上 A 板上方设置与 A 平行等大的参考平面， 时间 t 内通过参考平面的电荷量为 Q=Nte,根据 电流的定义式 q I t 可得，NeI 短 (2) 电源电动势等于开路路端电压故， Km m E EU e ，由 闭合电路欧姆定律得， 2 Km Ne E r (3)设单位时间内到达 B 板的电子数为 N，则电路中的电流 QN te IN e tt ， 则外电阻消耗的功率 PUIUN e 光电子在两极板中运动时，两极板间电压为 U,每个电子损失的动能= K EeU 每个 则单位时间内到达 B
11、 板的电子损失的总动能= K ENENeU 每个 因此 K PE 7.2017 年天津卷年天津卷 2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 Ca 光能发生偏振现象，b 光不能发生 D若 a、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 a b B A a b i 【答案】D 【解析】设折射角为，在右界面的入射角为 ， +=A，根据折射定
12、律： r i n sin sin ，若增大入射 角 i，折射角增大， 减小，而 增大才能使 b 光发生全反射，故 A 错误； 由光路图可知，a 光的折射率小于 b 光的折射率， （nab） ，故 B 错误； 根据光电效应方程和遏止电压的概念可知，最大初动能 0 WhEk， 再根据动能定理： kc EeU0，即遏止电压 e W e h Uc 0 ，可知入射光的频率越大，需要的遏止 电压越大，因为折射率 na nb，则 a 光的频率小于 b 光的频率， （ ba ） ，a 光的遏止电压小于 b 光的 遏止电压，故 D 正确；光是一种横波，横波有偏振现象，纵波没有，有无偏振现象与光的频率无关，故 C 错误。 i A
