第十六章 光学 电磁波 相对论.doc

光的折射与全反射考向扫描1分析光路图,利用n=sin1sin2求介质折射率2根据全反射,利用n=1sinC求折射率或临界角3根据全反射、光的色散等分析判断折射光的边界备考点拨考题一般结合三棱镜、半圆玻璃砖、平行玻璃砖等考查考生对光的折射、折射率、全反射概念的理解,考题的题型有选择题、计算题,也有作图题,每年必考.复习时,要在理解概念和规律上多下工夫,养成正确做光路图的习惯,同时注意数学知识的应用.1.(2012年北京理综,14,6分)一束单色光经由空气射入玻璃,这束光的()A.速度变慢,波长变短B.速度不变,波长变短C.频率增高,波长变长D.频率不变,波长变长解析:由光在介质中的波速与折射率的关系式v=cn知,光由空气射入玻璃中,速度会变慢;光的频率与介质无关,只由光源决定,即光在玻璃中传播时,频率f不变,据v=f可得气玻,只有A项正确.答案:A. 当光从真空射向其他透明介质时,频率不变,波速和波长都要发生改变.2.(2012年天津理综,6,6分)半圆形玻璃砖横截面如图,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解析:在半圆面上b光发生全反射而a光没有,可知navb,A项正确;由n=sinisinr知rbra,B项错误;因为fab,波长越长,条纹间距越大,D项正确.答案:ACD.3.(2012年四川理综,18,6分)a、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光的反射角大解析:双缝干涉实验,屏上出现干涉条纹,说明光是一种波,故A选项错误;由折射定律知nanb,所以fafb,a光能发生光电效应时,b光不一定能达到临界频率,故B选项错误;因为全反射时临界角sin C=1n,故CaCb,b光全反射时,a光更全反射,故C选项正确;反射时,反射角等于入射角,故D选项错误.答案:C.4.(2011年安徽理综,15,6分)实验表明,可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长的变化符合科西经验公式:n=A+B2+C4,其中A、B、C是正的常量.太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示.则()A.屏上c处是紫光B.屏上d处是红光C.屏上b处是紫光D.屏上a处是红光解析:本题考查光的折射、色散,由科西经验公式n=A+B2+C4知光的波长越长,折射率越小.在白光的七种色光里红光波长最长,折射率最小,经过三棱镜后,偏折程度最小,故射到屏上a点应为红光,故D正确.答案:D.5.(2011年大纲全国理综卷,16,6分)雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹.设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是()A.紫光、黄光、蓝光和红光B.紫光、蓝光、黄光和红光C.红光、蓝光、黄光和紫光D.红光、黄光、蓝光和紫光解析:不同频率单色光,同种介质对其折射率不同.频率越大,折射率越大,光传播时的偏折程度就越大.所以A、C、D错误,B正确.答案:B.6.(2011年重庆理综,18,6分)在一次讨论中,老师问道:“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源,有人在水面上方同等条件下观测发现,b在水下的像最深,c照亮水面的面积比a的大.关于这三种光在水中的性质,同学们能做出什么判断?”有同学回答如下:c光的频率最大a光的传播速度最小b光的折射率最大a光的波长比b光的短根据老师的假定,以上回答正确的是()A.B.C.D.解析:b光在水中的像最深,由折射定律知b光在水中折射率最小;c照亮水面的面积比a大,由全反射临界角公式sin C=1n,知ncna,所以三种光的折射率关系为nbncvcva,频率fbfcC,故能发生全反射.答案:(1)2(2)能16.(2011年新课标全国理综,34(2),9分)一半圆柱形透明物体横截面如图所示,底面AOB镀银(图中粗线),O表示半圆截面的圆心.一束光线在横截面内从M点入射,经过AB面反射后从N点射出.已知光线在M点的入射角为30,MOA=60,NOB=30.求:()光线在M点的折射角;()透明物体的折射率.解析:()作物体内部的光路图与AOB相交于P点,根据反射定律,知QM关于AOB对称,N、P、Q共线设M点的入射角为1,折射角为2OMQ=,PNF=,则有:=30由几何关系知PNO=PQO=2则:2+=60+2=联立解得:2=15.()由题意,折射率n=sin 1sin 2=sin30sin15=6+221.932.答案:()15()6+22或1.932光的波动性考向扫描1考查光的干涉、衍射现象及产生条件2考查光的偏振现象及其应用3考查用双缝干涉测光的波长的原理、步骤及实验数据处理备考点拨对光的干涉、衍射、偏振现象的考查,通常结合具体应用技术以选择题的形式出现,对双缝干涉实验的考查多集中在实验原理、实验步骤及数据处理上1.(2012年全国大纲卷,16,6分)在双缝干涉实验中,某同学用黄光作为入射光,为了增大干涉条纹的间距,该同学可以采用的方法有()A.改用红光作为入射光B.改用蓝光作为入射光C.增大双缝到屏的距离D.增大双缝之间的距离解析:依据双缝干涉条纹间距公式:x=ld可知,为了增大干涉条纹的间距可采用的方法是:采用波长更长的红光做实验,A正确,B错误;增大双缝到屏的距离l,C正确;减小双缝之间的距离d,D错误.答案:AC.2.(2012年江苏物理,12B(1),4分,节选)如图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q,A点位于P、Q之间,B点位于Q右侧.旋转偏振片P,A、B两点光的强度变化情况是.A.A、B均不变B.A、B均有变化C.A不变,B有变化D.A有变化,B不变解析:因白炽灯光为自然光,含各个方向的偏振光,且各个方向的偏振光的强度都相同,偏振片P和Q都只允许特定方向的偏振光通过,不管偏振片P旋转到任何位置都有光线通过,而且强度不变,所以A点的光的强度不变,当自然光通过偏振片P后变为偏振光,再通过偏振片Q,旋转偏振片P,当偏振片P和Q允许通过的方向相同时,则B点最亮,当偏振片P和Q允许通过的方向不同时,B点为暗点,所以B点光的强度会发生变化.所以A错误;B错误;C正确;D错误.答案:C.3.(2011年北京理综,14,6分)如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时,在光屏P上观察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以()A.增大S1与S2的间距B.减小双缝屏到光屏的距离C.将绿光换为红光D.将绿光换为紫光解析:由x=ld知,d增大,x减小,A错误,l减小,x减小,B错误;绿光波长小于红光波长,大于紫光波长,易判定C正确,D错误.答案:C.4.(2011年浙江理综,18,6分)关于波动,下列说法正确的是()A.各种波均会发生偏振现象B.用白光做单缝衍射与双缝干涉实验,均可看到彩色条纹C.声波传播过程中,介质中质点的运动速度等于声波的传播速度D.已知地震波的纵波波速大于横波波速,此性质可用于横波的预警解析:只有横波才能发生偏振现象,所以A错误;用白光做单缝衍射实验,屏上出现间距不等的彩色条纹,用白光做双缝干涉实验时,屏上出现彩色条纹,所以B正确;机械波传播时,介质中质点的振动速度与波的传播速度没有关系,所以C错误;地震波中既有横波又有纵波,纵波传播速度大于横波传播速度,所以D正确.答案:BD.5.(2011年天津理综,6,6分)甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样,设相邻两个亮条纹的中心距离为x,若x甲x乙,则下列说法正确的是()A.甲光能发生偏振现象,乙光则不能发生B.真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C.甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D.在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光解析:光是电磁波,是横波,偏振现象是横波的特征.故A错误;据x=ld,知甲乙.故B正确;据=c,知甲光的频率小于乙光的频率,又据E=h,知甲光子能量小于乙光子能量.故C错误.由光的色散现象知在同一均匀介质中甲光的折射率小,据v=cn知甲光的传播速度大于乙光.故D正确.答案:BD. 本题综合考查了光的偏振、光的干涉、光的色散、光的折射率及光电效应,知识覆盖面广.注意公式x=ld,=c,E=h,v=cn间的联系,决定因素是光的频率.6.(2010年上海物理卷,2,2分)利用发波水槽得到的水面波形如图(a)、(b)所示,则()A.图(a)、(b)均显示了波的干涉现象B.图(a)、(b)均显示了波的衍射现象C.图(a)显示了波的干涉现象,图(b)显示了波的衍射现象D.图(a)显示了波的衍射现象,图(b)显示了波的干涉现象解析:图(a)是单缝衍射图样,波传到了沿直线传播达不到的地方;图(b)是稳定的干涉图样,振动加强区与减弱区互相间隔.答案:D.7.(2012年福建理综,19(1),6分,节选)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如下图):下列说法哪一个是错误的.(填选项前的字母)A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝B.测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C.为了减少测量误差,可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a,求出相邻两条亮纹间距x=a/(n-1)测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图,其示数为mm.解析:调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心,不能放上单缝和双缝,若放上,则光线过暗,无法调节,A错误;测亮纹位置应使目镜分划板中心刻线与亮纹的中心对齐,B正确;测相邻亮纹间距,应多测几条,通过平均值减小测量误差,求出相邻两条亮纹间距x=an-1,C正确.螺旋测微器的固定刻度读数为1.5 mm,可动刻度读数为0.470 mm,则示数为:1.5 mm+0.470 mm=1.970 mm.答案:A1.970电磁场、电磁波、相对论考向扫描1考查对麦克斯韦电磁场理论理解2考查电磁波的产生、发射、传播和接收3考查电磁波的特点及电磁波谱中不同波段的产生及应用4考查狭义相对论的两条基本假设5考查质能方程备考点拨1.从近三年的高考考点分布看,纯粹的考查电磁场和电磁波的题目极少,主要是对电磁波概念的考查和以电磁波内容为背景来考查波的传播和辐射能量问题.2.相对论的有关知识在高考中难度不太大,复习时,知道两个基本假设、质速关系、质能关系就行,不必拓展太多.1.(2012年北京理综,20,6分)“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成.若在结两侧加恒定电压U,则它会辐射频率为的电磁波,且与U成正比,即=kU.已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关.你可能不了解此现象的机理,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,推理判断比例系数k的值可能为()A.h2eB.2ehC.2heD.12he解析:结两侧超导体中的电子在电场力作用下通过绝缘体,减少的电势能为Ep=2eU,根据能量转化与守恒得2eU=h,故=2ehU,可得k=2eh,B项正确.答案:B.2.(2012年浙江理综,20,6分)为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器可通过开关S与线圈L或电源相连,如图所示.当开关从a拨到b时,由L与C构成的回路中产生周期T=2LC的振荡电流.当罐中的液面上升时()A.电容器的电容减小B.电容器的电容增大C.LC回路的振荡频率减小D.LC回路的振荡频率增大解析:液面上升,不导电液体的介电常数r比空气的介电常数大,r变大,电容器的电容C=rS4kd变大,A错误,B正确;LC回路的振荡频率f=1T=12LC,当C变大时,f减小,C正确,D错误.答案:BC. (1)本题采用新颖的方式考查电容的取决因素,C=rS4kd,不导电液体的介电常数比空气的大.(2)巧妙地考查LC回路振荡频率的取决因素,f=12LC,与C有关,与电容器的带电量Q无关.3.(2010年上海物理卷,7,2分)电磁波包含了射线、红外线、紫外线、无线电波等,按波长由长到短的排列顺序是()A.无线电波、红外线、紫外线、射线B.红外线、无线电波、射线、紫外线C