高中物理光学专题-2

精品文档 1欢迎下载 高中物理光学专题高中物理光学专题 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 sin sin ci n vr 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 1 sinC n 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 2 n 0 1 2 3 条纹间距 l x d 路程差 光程差 光的波长 2 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 1 4 即增透膜厚度 4 d 5 光的衍射 光在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 E h h 普朗克常量 6 63 10 34J s 光的频率 9 爱因斯坦光电效应方程 2 1 2 mvhvW 2 1 2 mv 光电子初动能 hv 光子能量 W 金属的逸出 功 精品文档 2欢迎下载 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 D 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2 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 反射光线跟折射光线恰好互相垂直2 3 03 年江苏高考 8 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3 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 45 C 光束 2 转过的角度小于 15 D 光束 2 转过的角度大于 15 4 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 30 B 在 B 点的入射角为 45 C 玻璃的折射率为2 D 玻璃的折射率为3 5 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 i i 空空 气气 玻玻 璃璃 2 n N 2 入射 光 1 1 2 3 i r 4 B B 2 1 精品文档 3欢迎下载 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 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 r1 r2 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 xa xb 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 测定玻璃的折射率 双缝干涉实验 实验七 精品文档 4欢迎下载 精品文档 5欢迎下载 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5 10 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 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 1 46 1 所示 他的实验方法和操作步骤正确无误 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 精品文档 6欢迎下载 图 1 46 1 A 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 1 46 2 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 1 46 2 A 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 精品文档 7欢迎下载 C a光子的能量较大 D 在玻璃中a光的速度较大 二 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 1 46 3 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 1 46 3 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 i sin i 折射角 r sin r nn 130 0 5 00 20 9 0 3 57 1 4 0 245 0 7 07 30 5 0 5 08 1 3 9 360 0 8 66 38 0 0 6 16 1 4 1 1 4 0 乙同学设计的表格是 次数 123 角平均 值 正弦 值 n 入射角 i 30 45 60 45 0 707 折射角 r 20 9 30 5 38 0 28 8 0 497 1 4 2 上述两位同学做得正确的是 填 甲 或 乙 9 6 分 如图 1 46 4 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 1 46 4 1 出射光线与入射光线 填 仍平行 或 不再平行 精品文档 8欢迎下载 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MNFE n 10 8 分 2001 年天津市高考试题 用双缝干涉测光的波长 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 P2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 1 46 5 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 1 46 5 图 1 46 6 12 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 1 46 6 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 1 46 7 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 1 46 7 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 精品文档 9欢迎下载 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 1 46 8 1 如图 1 46 8 所示 在一张白纸上画一直线ab作为玻璃砖的一个界面 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 r i sin sin 15 6 分 如图 1 46 9 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 1 46 9 16 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 1 46 10 四图中 与实际观察到的情况相符的是 其中O为圆心 精品文档 10欢迎下载 图 1 46 10 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 1 46 11 所示 图 1 46 11 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 ABC 7 BD 条纹间距 x d l 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 5 10 1 EBDC 2 a b 11 1 如左下图所示 2 i r 3 r i sin sin 精品文档 11欢迎下载 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 GH OH OE EF 13 1 挡住P2 P1的像 挡住P3及P2 P1的像 2 如 图所示 3 3 14 不能大于玻璃的全反射临界角 如果 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 sin 16 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 PBPA 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角 由图知 sinr sini 2 2 2 R R 22 PBRR PBR 则根据折射率定义得 n 2 2 sin sin 22 PBR PBRR i r 作业 1 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 图 5 精品文档 12欢迎下载 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 D 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 8 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 图 2 图 3 精品文档 13欢迎下载 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 SABB使到达 处的光最强 然后将被测样品置于 OPA之间 B 则下列说法中正确的是 A 到达处光的强度会明显减弱O B 到达处光的强度不会明显减弱O 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BOB 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AOA 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 2 如图所示 光由空气射入半圆形玻璃砖 再由玻璃砖射向空气中的光路图 O 点是半圆形玻璃砖的圆心 下列情况 一定能发生的是 3 沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象 发生沙尘暴时能见度只有十几米 天气变黄发暗 这是由 于这种情况下 A 只有波长较短的一