高中物理光学专题2

1、 高中物理光学专题1.反射定律i ：反射角，i：入射角 2.绝对折射率(光从真空中到介质)光的色散，可见光中红光折射率小，n:折射率，c:真空中的光速，v:介质中的光速，i:入射角，r:折射角 3.全反射：1）光从介质中进入真空或空气中时发生全反射的临界角C： 2)全反射的条件：光密介质射入光疏介质；入射角等于或大于临界角 (1)平面镜反射成像规律：成等大正立的虚像，像与物沿平面镜对称； (2)三棱镜折射成像规律：成虚像，出射光线向底边偏折，像的位置向顶角偏移； (3)光导纤维是光的全反射的实际应用，放大镜是凸透镜，近视眼镜是凹透镜； (4)熟记各种光学仪器的成像规律，利用反射(折射)规律、光

2、路的可逆等作出光路图是解题关键； (5)白光通过三棱镜发色散规律：紫光靠近底边出射见。 二、光的本性（光既有粒子性,又有波动性,称为光的波粒二象性） 2双缝干涉:中间为亮条纹；亮条纹位置: n；暗条纹位置: (2n+1) （n0,1,2,3）；条纹间距：:路程差(光程差)；:光的波长；:光的半波长；d两条狭缝间的距离；l：挡板与屏间的距离 3.光的颜色由光的频率决定,光的频率由光源决定,与介质无关,光的传播速度与介质有关，光的颜色按频率从低到高的排列顺序是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫(助记：紫光的频率大，波长小) 4.薄膜干涉:增透膜的厚度是绿光在薄膜中波长的，即增透膜厚度 5.光的衍射：光在

3、没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光的衍射现象不明显可认为沿直线传播，反之，就不能认为光沿直线传播6.光的偏振：光的偏振现象说明光是横波 7.光的电磁说：光的本质是一种电磁波。电磁波谱(按波长从大到小排列):无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线。红外线、紫外、线伦琴射线的发现和特性、产生机理、实际应用。8.光子说,一个光子的能量Eh h:普朗克常量6.6310-34J.s，:光的频率 9.爱因斯坦光电效应方程： :光电子初动能，hv:光子能量，W:金属的逸出功 1、 如图示是两个同种玻璃制成的棱镜,顶角1略大于2 ,两束单色光A和B分别垂

4、直射于三棱镜后,出射光线与第二界面的夹角 1= 2 , 则 ( )A. A光束的频率比B光束的大.B.在棱镜中A 光束的波长比B 光束的短.C.在棱镜中B 光束的传播速度比A 光束的大.i空气玻璃NO BA211 BA212D.把两束光由水中射向空气, 产生全反射,A 光的临界角比B 的临界角大.2；91年高考. 一束光从空气射向折射率n=的某种玻璃的表面,如图所示. i 代表入射角,则错误的是（ ） (A) 当i 45时会发生全反射现象 (B) 无论入射角i 是多大,折射角r 都不会超过45 (C) 欲使折射角r=30,应以i =45的角度入射(D)当入射角i =arctg时，反射光线跟折射

5、光线恰好互相垂直3：03年江苏高考845入射光15O1如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为，入射角为45（相应的折射角为24），现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于图面的轴线顺时针转过15，如图中虚线所示，则（ ）A光束1转过15 B光束1转过45C光束2转过的角度小于15D光束2转过的角度大于152OAB 1 23ir44、 如图示：光从A点射入圆形玻璃，并从B点射出，若射出玻璃与射入玻璃的光线夹角为30,AB弧所对的圆心角为120,下列说法正确的是：( )A. 在A点的入射角为30B. 在B点的

6、入射角为45C. 玻璃的折射率为D. 玻璃的折射率为ab左右P5：如图，a和b 都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为，一细光束以入射角从P点射入， ，已知此光束由红光和蓝光组成，则当光束透过b板后，（ ）A传播方向相对于入射光方向向左偏转角B传播方向相对于入射光方向向右偏转角C红光在蓝光的左边D红光在蓝光的右边6.在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（ ）A、只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B、红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依

7、然存在C、任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D、屏上无任何光亮7.把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入（如图），这时可以看到亮暗相间的条纹，下面关于条纹的说法中正确的是（ ）A、将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏B、将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，条纹变疏C、将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D、将上玻璃板平行上移，条纹远离劈尖移动8.先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大的那种单色光比另一种单色光在真空中的波长较短 在玻璃中传播速度较大 在玻璃中传播时

8、，玻璃的折射率较大 其光子的能量较小 以上说法正确的是（ ）A、 B、 C、 D、9.a、b是两束相互平行的单色可见光，当它们从空气射入水中时各自发生如图所示的折射现象，已知折射角r1r2，由此可以判定（ ）a光光子能量小；在水中b光波长长一些；让它们在同一双缝上发生干涉，所得相邻两条干涉条纹间距xaxb；a、b从水中射入空气时，则a光的临界角小一些。A、只有 B、只有 C、只有 D、只有10.、下列说法正确的是：A、光波是一种概率波 B、光波是一种电磁波C、单色光从密介质进入光疏介质时，光子的能量改变D、单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变D A C C D C BC B B AB

9、测定玻璃的折射率 双缝干涉实验(实验七)光的双缝干涉实验1 实验原理 通过单缝的一束光线，经双缝形成一对相干光，互相叠加产生干涉现象。根据公式 x =L/d 可算出波长d是双缝间距，L是双缝到屏的距离， x是相邻两条亮（暗）纹间隔，是单色光的波长。二实验步骤取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;用米尺测量双缝到屏的距离；用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离.在操作步骤时还应注意使单缝和双缝间距为510 cm ,使单缝与双缝相互平行.注意事项：1、安装仪器的顺序：光源、滤光片

10、、单缝、双缝、遮光筒、光屏2、双缝与单缝相互平行，且竖直放置3、光源、虑光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上4、若出现在光屏上的光很弱，由于不共轴所致5、若干涉条纹不清晰，与单缝和双缝是否平行有很大关系“插针法”测玻璃的折射率是几何光学的重要实验，用双缝干涉实验测光的波长提供了测微小长度的方法，、一、选择题(每小题5分，共35分)1.测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应该注意的是A.玻璃砖的宽度宜大些B.入射角应适当小些C.大头针应垂直地插在纸面上D.大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些2.某同学用插针法测定玻璃的折射率n,如图1461所示，他的实验方法和操作步骤正确无

11、误，但事后发现玻璃砖的两个光学面aa与bb不平行，那么下列说法中正确的是图1461A.P1P2与P3P4两条直线不平行B.P1P2与P3P4两条直线一定平行C.他测出的n值一定偏大D.他测出的n值不受影响3.图1462是双缝干涉的实验装置，其屏上P处发现明条纹，则双缝S1和S2到屏上P点的距离之差一定是图1462A.光波的半波长的奇数倍B.光波的波长的奇数倍C.光波的半波长的偶数倍D.光波的波长的偶数倍4.在光的干涉实验中，如果两条狭缝间的距离增加一倍，光的波长减半，则相邻两暗条纹间的距离是原来的A.4倍B.0.5倍C.0.25倍D.不变5.在双缝干涉实验中，用黄光得到一个干涉图样，若要使其干

12、涉条纹间的距离变宽，可以采取的办法是A.换用绿色的滤光片B.换用红色的滤光片C.使光源发出的光更强一些D.使光屏向双缝靠拢一些6.某同学按实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功，若他在此基础上对仪器的安装作如下改动，但还能使实验成功的是A.将遮光筒内的光屏，向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B.将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动C.将单缝向双缝移动少许，其他不动D.将单缝与双缝的位置互换，其他不动7.分别用a、b两种单色光在同一装置上做光的干涉实验时，观察到a光的干涉条纹中相邻两明条纹间距较大，则A.a光的频率较大B.a光的波长较大C.a光子的能量较大D.在玻璃中a光的速度较大二、

13、实验 8.（6分）根据“测定玻璃砖的折射率”实验的要求，请回答下列问题：（1）某同学完成了实验的准备阶段，在图1463中的线段AO上竖直地插上大头针P1和P2，此后，该同学准备在b b一侧插上大头针P3和P4，则插P3和P4的要求是：_.图1463（2）在实验中，有两位同学各设计了一个记录表格，而且都已完成了计算，根据他们设计的表格所反应的信息，判断他们论证做得是否正确.甲同学设计的表格是：次数入射角isini折射角rsinrn1300.50020.90.3571.401.402450.70730.50.5081.393600.86638.00.6161.41乙同学设计的表格是：次数123角平

14、均值正弦值n入射角i304560450.7071.42折射角r20.930.538.028.80.497上述两位同学做得正确的是_（填“甲”或“乙”）.9.（6分）如图1464所示，是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图.玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则图1464（1）出射光线与入射光线_.（填“仍平行”或“不再平行”）（2）以入射点O为圆心，以R=5 cm长度为半径画圆，与入射线PO交于M点，与折射线的延长线OQ交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得 =1.68 cm, =1.12 cm.则该玻璃砖的折射率n=_.10.（8分）（2001年天津市高考试题）用双缝干涉测

15、光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件：A.白炽灯，B.单缝片，C.光屏，D.双缝，E.滤光片（其中双缝和光屏连在遮光筒上）.（1）把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A_（A已写好）.（2）正确调节后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测量头测出10条红亮纹间的距离为a；改用绿色滤光片，其他条件不变，用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b，则一定有_大于_.11.（7分）某学生用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P

16、2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图1465所示.（1）在图上画出所需的光路.（3）为了测出棱镜折射率，需测量的量是_.并在图上表示出它们.（3）计算折射率的公式是n=_. 图1465 图146612.（8分）某同学利用一半圆柱形玻璃砖用插针法测量玻璃的折射率，图1466中的半圆是描出的玻璃砖主截面的位置，A、B、C、D是该同学插下的四个针的位置.（1）完成测量玻璃折射率的光路图.（2）在只有一对三角板（带刻度）、没有量角器的情况下，要测量出玻璃的折射率，试在图中画出所需的线段，标出相关字母.（3）根据所测量的线段长度，导出计算折射率的表达式（用线段的

17、名称表示）_.13.(8分)某同学用直角梯形玻璃砖做“测定玻璃砖折射率”实验，如图1467所示，A=B=90，C=60，他在玻璃的CD侧作垂线，并在该垂线上插上大头针P1、P2，再在AB侧观察大头针P1、P2的像，先后插上两枚大头针P3、P4.图1467(1)插针时使P3_,使P4_,移去玻璃砖和大头针，作P3、P4点迹的连线，量得该直线与AB边的夹角为30.(2)在图上画出正确的光路图.(3)该玻璃的折射率n=_.14.（6分）由于实验室中矩形玻璃砖的数量不够，部分同学改用半圆形玻璃砖做“测定玻璃的折射率”实验.实验步骤如下：图1468（1）如图1468所示，在一张白纸上画一直线ab作为玻璃

18、砖的一个界面，标出点O；（2）过O点画一线段O A，在O A上垂直地插两枚大头针P1、P2；（3）放上玻璃砖，使O点正好处于圆心的位置；（4）透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像完全被P2的像挡住；（5）在观察的这一侧插一枚大头针P3， 使P3挡住P1、P2的像；（6）标出P3的位置；（7）移去玻璃砖和大头针，连接OP3，作过O点与ab垂直的直线MN；（8）用量角器量出MOA和NOB两角的大小.根据光路可逆性，当光线从空气射向玻璃砖时，NOB为入射角，记为i，MOA为折射角，记为r；（9）代入折射定律，得到玻璃的折射率n=.为保证实验成功，MOA_.原因是_.15.（

19、6分）如图1469所示的装置测定玻璃的折射率，在光具盘的中央固定一个半圆形的玻璃砖，使二者的圆心重合，使一激光束从玻璃圆弧面一侧入射并垂直平面AOB，通过圆心O射出玻璃砖，记下入射光束在光具盘上所对应的位置的刻度. 以圆心O为轴逆时针转动光具盘，同时观察从平面AOB一侧出射光线的变化，出射光线不断向下偏转并越来越暗，直到刚好看不到出射光线为止.记下这时入射光线在光具盘上对应的刻度，光具盘上两次刻度之间的夹角就是光束从玻璃射向空气的_.玻璃折射率的表达式n=_.图146916.(10分)在一薄壁圆柱体玻璃烧杯中，盛上水或其他透明液体，中间竖直插入一根细直铁丝，沿水平方向观看，会发现铁丝在液面处出

20、现折断现象，这是光的折射现象形成的.阅读上述材料，回答下列问题： (1)若把铁丝插在_位置，无论沿水平方向从什么方向看，铁丝均无折断现象.(2)图14610四图中，与实际观察到的情况相符的是(其中O为圆心)图14610(3)利用上述现象，用毫米刻度尺、三角板、三根细直铁丝可测液体折射率，实验步骤是：用刻度尺测量找出玻璃烧杯的直径AB，并把刻度尺有刻度的边缘与AB重合后固定并测出直径R，如图14611所示.图14611将一根细铁丝竖直固定于B处，用三角板找出过圆心O且垂直AB的直线、交杯缘于C，把一根细铁丝竖直固定于C点 . . .完成上面的实验步骤，填在相应横线上.(4)利用上面的测量量，推算

21、出折射率n的表达式(要有推算过程).参考答案一、1.ACD 2.AD 3.C 4.C 5.B 6.ABC7.BD 条纹间距x=.二、8.(1)插P3时，应让P3挡住s1、P2的像，插P4时，应让P4挡住P3和P1、P2的像 （2）甲9.(1)不再平行 （2）1.510.(1)EBDC (2)a,b11.(1)如左下图所示 （2）i,r (3) 12.(1)如右上图所示 （2）过入射点作法线FG，延长OP，并连结OH、OE，过E点和H点分别向法线作垂线，交法线于F和G （3）n=13.(1)挡住P2、P1的像，挡住P3及P2、P1的像.(2)如图所示 （3）14.不能大于玻璃的全反射临界角.如果

22、MOA大于玻璃的全反射临界角，就无法观察到P1、P2，也无法确定P3的位置.15.临界角；1/sin16.(1)O 如图所示，设P为竖直插入的铁丝，根据光路图可知沿水平方向观看P的折射像P在P的外测.如果P移至圆心O处，则P和P重合，铁丝无折断现象.(2)BC（3）根据步骤可以确定BC为一出射光线，其出射角可求，只需插入第三根细直铁丝于直径AB上，当其成像于BC上时，由几何关系即可测出液体的折射率.把另一根铁丝紧靠直尺AB移动，使其折射像与C、B处铁丝三者重合.测出铁丝P距B(或A)的距离 (或）.求出液体折射率.(4)由上面的步骤知P为铁丝在P时的像，PC为入射光线，i、r分别为入射角和折射

23、角，由图知sinr=，sini=，则根据折射率定义得n= 作业图51.在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮2.关于薄膜干涉，下述说法中正确的是A.干涉条纹的产生是由于光在膜的前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果B.干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C.干涉条纹

24、是平行等间距的平行线时，说明膜的厚度处处相等D.观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧3.蚌壳内表面上有一薄层珍珠质,在白光照射下常会呈现美丽的色彩,这是 ( )A.光的色散现象B.光的干涉现象C.光的全反射现象D.蚌壳凹面对光的会聚现象4沙尘暴是由于土地沙化形成的恶劣气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗。这是由于发生沙尘暴时 ( )A.只有波长较长的一部分光才能到达地面B.只有波长较短的一部分光才能到达地面C.只有频率较大的一部分光才能到达地面图2D.只有能量较大的光子才能到达地面5. 某学习小组把三块两面平行玻璃板放在一起做了如图2所示的空心三棱镜，然后让一束单色光从左侧玻

25、璃板射入，从右侧玻璃板射出，该小组同学有以下几种猜想，其中你认为正确的是 （ ）出射光线向底边偏折出射光线向顶角偏折出射光线与入射光线平行以上说法都不对6某同学在学习了光的干涉后进行了如下实验：在学校实验室借了两只小手电筒和一个光屏，然后让这两只手电筒发出的光照射到光屏的同一位置，但他却没有看到光的干涉条纹，于他沮丧地问老师这是为什么，如果你是老师你应该怎样回答他（ ）A.手电筒射出的光不是单色光B.周围环境的漫反射光太强C.干涉图样太小看不清楚D.两个光源并不是相干光源7在学习光的色散的时候老师在课堂上做了一个演示实验，让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚），经折射分成

26、两束单色光a、b，已知a光是红光，而b光是蓝光，你认为图3中哪个光路图是正确的（ ）图38某同学为了研究光的色散，设计了如下实验：在墙角放置一个盛水的容器，其中有一块与水平面成45角放置的平面镜M，如图5所示，一细束白光斜射向水面，经水折射向平面镜，被平面镜反射经水面折射后照在墙上，该同学可在墙上看到 ( ) A上紫下红的彩色光带 B上红下紫的彩色光带C外红内紫的环状光带 D一片自光9、把一个具有球面的平凸透镜平放在平行透明玻璃板上(如图)。现用单色光垂直于平面照射,在装置的上方向下观察,可以看到干涉条纹,那么关于两束干涉光及干涉条纹的说法正确的是（ ）A两束干涉光是a,b面反射形成的；B干涉

27、条纹是中央疏边缘密的同心圆；C两束干涉光是b,c面反射形成的；D干涉条纹中是中央密边缘疏的同心圆。10在一次观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，那么障碍物是下列给出的（ ）A很小的不透明圆板 B很大的中间有大圆孔的不透明挡板C很大的不透明圆板 D很大的中间有小圆孔的不透明挡板11某学习小组为探究影响干涉条纹宽度的因素，在实验室用蓝光做了双缝干涉实验，在光屏上呈现出蓝、暗相间的平行条纹，设相邻两条蓝条纹间的距离为x。你认以下结论中正确的是 （ ）A单缝到双缝间的距离越大，x 就越大B双缝之间的距离越大，x 就越大C双缝到光屏之间的距离越大，x 就越大D双缝间的距离不变，双缝

28、的每条缝的宽度越大，x就增大12.利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量。其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度，这一角度称为“旋光角”,的值与糖溶液的浓度有关。将的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，是自然光源，、是偏振片，转动，使到达处的光最强，然后将被测样品置于、之间，则下列说法中正确的是 ( )A.到达处光的强度会明显减弱B.到达处光的强度不会明显减弱C.将偏振片转动一个角度，使得处光的强度最大，偏振片转过的角度等于D.将偏振片转动一个角度，使得处光的强度最大，偏振片转过的角度等于答案CADBACDBBBCDCACD 作业二1某单色光由水中射入空气时，正确的是（ ）A频率不变，波长变短，波速变小 B频率不变，波长变长，波速变大 C频率变大，波长变短，波速变大 D频率变小，波长不变，波速变小A B C D2如图所示，光由空气射入半圆形玻璃砖，再