2023年高考物理二轮复习专题11光学教学案

专题11光学熟练利用反射定律、折射定律及光路可逆作光路图．加深对折射率、全反射、临界角概念的理解．并能结合实际，解决问题．同时应注意对物理规律的理解和对物理现象、物理情景和数学几何知识结合的分析能力的培养．物理光学局部应遵循历史开展线索，理解干预、衍射、偏振等现象，并能解释生活中的相关物理现象．光的偏振、激光这些内容，与生产、生活、现代科技联系密切，应学以致用．一、几何光学的常见现象工程内容折射定律(1)三线共面(2)分居两侧(3)入射角正弦与折射角正弦之比为常数＝n折射率定义式:光从真空进入介质时n＝折射率

决定式:n＝

物理意义:描述透明介质对光线的偏折作用,n越大,折射光线偏离入射方向的夹角越大

全反射

发生条件:(1)从光密介质进入光疏介质

(2)入射角大于或等于临界角,即θ1≥C临界角：sinC＝

光的

色散

产生原因：(1)太阳光是复色光；

(2)不同的色光折射率不同

规律:光的频率越大,折射率越大

红光→紫光:折射率逐渐增大,在介质中的速度逐渐减小;(3)临界角逐渐减小;波长逐渐减小

常见光

学元件

的特点

平行玻璃板:(1)出射光线与入射光线平行;(2)出射光线发生侧移

棱镜:(1)光线向底边偏折;(2)能发生色散

全反射棱镜:(1)垂直于直角边射入,出射光线方向改变90°;(2)垂直于斜边射入,出射光线方向改变180°

二、光的干预、衍射和偏振现象工程

内容

光的

干预

双缝

干预

产生条件:两光源频率相等,相位差恒定

出现明暗条纹的条件:路程差Δs＝nλ,明条纹;Δs＝(n＋)λ,暗条纹

相邻条纹间距:Δx＝λ

光的干预

薄膜干预

产生原因：同一束光分别经薄膜的前后外表反射的光叠加而成

规律:经薄膜上厚度相等的位置反射的光叠加后在同一干预条纹上,相邻条纹间距与波长成正比,与斜面倾角成反比

应用:(1)光干预法检查平面的平整度

(2)在光学镜头上涂增透膜d＝

λ

光的

衍射

明显衍射条件

障碍物或孔的尺寸跟光的波长差不多或者比光的波长小

衍射现象

单缝衍射:中间条纹亮、宽;两侧条纹暗、窄;波长越长,条纹越宽,间距越大

圆孔衍射:明暗相间的圆形条纹

圆板衍射:圆形阴影的外侧是明暗相间的圆形条纹,中间是亮斑(泊松亮斑)

光的

偏振

偏振片有特定的透振方向,自然光通过后成为偏振光,两偏振光片平行时透过的光最强,垂直时最弱

【特别提醒】(1)光的干预和衍射现象说明光具有波动性,光的偏振现象说明光是横波.(2)光的干预条纹和光的衍射条纹的最大区别是研究条纹间距是否均匀,中央条纹和两侧条纹的亮度是否相同.三、光电效应及光的波粒二象性工程

内容

光电

效应

概念

金属在光(包括不可见光)的照射下发射电子的现象

规律

(1)每种金属都有一个极限频率,ν≥ν0时才会发生光电效应

(2)光电子的最大初动能与光强无关,随ν的增大而增大

(3)光电效应的产生几乎是瞬时的

(4)饱和光电流与光强成正比

光电

效应

解释

光子说:(1)光在传播时是一份一份的,每份叫一个光子;(2)光子能量E＝hν,h＝6.63×10－34J·s

逸出功:电子脱离金属时克服原子核引力做功的最小值W＝hν

光强:P＝nhν

光电效应方程:Ek＝hν－W

物质波

每个实物粒子对应一种波,叫物质波

物质波的波长λ＝

波粒二

象性

概率波:只能预测粒子在某区域出现的概率,概率符合波动规律

考点一、光的折射、全反射例1．【2023·北京卷】A．红光B．黄光C．绿光D．紫光【答案】D【变式探究】(2023·四川理综，5，6分)某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sini－sinr图象如图乙所示，那么()A．光由A经O到B，n＝1.5B．光由B经O到A，n＝1.5C．光由A经O到B，n＝0.67D．光由B经O到A，n＝0.67【答案】B【解析】在题图乙中任取一点，对应sinr>sini，即折射角大于入射角，可知光由B经O到A，A、C错误．由折射定律和题图乙可知，n＝＝，当sinr＝0.9时，sini＝0.6，代入数据得n＝1.5，B正确，D错误．【变式探究】(2023·四川理综，3，6分)直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如下图．a、b光相比()A．玻璃对a光的折射率较大B．玻璃对a光的临界角较小C．b光在玻璃中的传播速度较小D．b光在玻璃中的传播时间较短【答案】C【解析】从题图中看出，b光线进入玻璃后偏折程度较大，因此玻璃对b光折射率大，A错误．根据sinC＝知，折射率大的临界角小，B错误．根据v＝知，折射率大的传播速度小，C正确．由几何关系知，b在玻璃中运动路程长，结合b的传播速度小，可知b在玻璃中的传播时间较长，D错误．考点二、光的折射、全反射的计算例2.【2023·江苏卷】人的眼球可简化为如下图的模型，折射率相同、半径不同的两个球体共轴，平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点．取球体的折射率为，且D=R，求光线的会聚角α．〔示意图未按比例画出〕【答案】30°【解析】由几何关系，解得那么由折射定律，解得且，解得【变式探究】如下图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，∠B＝60°.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出．假设光线在P点的入射角和在M点的折射角相等．(1)求三棱镜的折射率；(2)在三棱镜的AC边是否有光线透出，写出分析过程．(不考虑屡次反射)【解析】(1)光路图如下图，由反射定律可知∠PNA＝∠MNC ⑥联立④⑤⑥式得∠PNA＝r ⑦由几何关系得r＝30° ⑧联立①②⑧式得n＝⑨(2)设在N点的入射角为i″，由几何关系得i″＝60° ⑩此三棱镜的全反射临界角满足nsinθc＝1 ⑪由⑨⑩⑪式得θc＝arcsin，有i″>θc ⑫此光线在N点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线透出．【答案】(1)(2)没有；理由见解析【变式探究】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，如下图．玻璃的折射率为n＝.(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下外表，假设光线到达上外表后，都能从该外表射出，那么入射光束在AB上的最大宽度为多少？(2)一细束光线在O点左侧与O相距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．(2)设光线在距O点R的C点射入后，在上外表的入射角为α，由几何关系知sinα＝，即α＝60°＞θ ⑤光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，考虑整体几何关系，得出光路如下图．由反射定律和对称性可得OG＝OC＝R ⑥射到G点的光有一局部被反射，沿原路返回到达C点射出．【答案】(1)R(2)O点左右侧与O相距R处考点三、光的波动性例3．【2023·新课标Ⅱ卷】〔5分〕在双缝干预实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干预图样。假设要增大干预图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是________〔选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分〕。A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动【答案】ACD【变式探究】(2023·天津理综，2，6分)如下图是a、b两光分别经过同一双缝干预装置后在屏上形成的干预图样，那么()A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D．假设两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大【答案】D【解析】由干预条纹间距Δx＝·L可知，λa<λb，νa>νb同种均匀介质，对频率大的曲折射率更大即na>nb，光在介质中的传播速度v＝，故va<vb，A错误．发生全反射的临界角满足sinC＝，故Ca<Cb，B错误．饱和电流只与入射光强度有关，与频率无关，C错误．光子能量E＝hν，因此Ea>Eb，D正确．【变式探究】[2023·浙江自选，13(1)，4分]以下说法正确的选项是()A．真空中蓝光的波长比红光的波长长B．天空中的彩虹是由光的干预形成的C．光纤通信利用了光的全反射原理D．机械波在不同介质中传播，波长保持不变【答案】C【解析】真空中蓝光的波长比红光的波长短，A错误．天空中的彩虹是由光的折射形成的，B错误．光纤通信利用了光的全反射传递信息，C正确．机械波在不同的介质中传播时频率不变，速度变化，因而波长会变化，D错误．1．【2023·北京卷】A．红光B．黄光C．绿光D．紫光【答案】D【解析】根据题意作出完整光路图，如下图，a光进入玻璃砖时光线偏折角较大，根据光的折射定律可知玻璃砖对a光的折射率较大，因此a光的频率应高于b光，应选D。2．【2023·天津卷】明代学者方以智在?阳燧倒影?中记载：“凡宝石面凸，那么光成一条，有数棱那么必有一面五色〞，说明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如下图，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，以下说法正确的选项是A．假设增大入射角i，那么b光先消失B．在该三棱镜中a光波长小于b光C．a光能发生偏振现象，b光不能发生D．假设a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，那么a光的遏止电压低【答案】D3．【2023·北京卷】物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干预，可将无线电波的干预信号用于飞机降落的导航。如下图，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干预实验中的双缝。两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波。飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，说明飞机已对准跑道。以下说法正确的选项是A．天线发出的两种无线电波必须一样强B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干预C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合【答案】C【解析】由于两无线电波波源对称分布在跑道两侧，两种波长的无线电波各自发生干预，在跑道处干预均加强，两种无线电波各自在空间的强弱分布稳定，但不重合，当接收到的λ1和λ2的信号都保持最强时，说明飞机已对准跑道。由题意，天线发出的两种无线电波不必一样强，A错误；导航利用了两种波长的无线电波各自的稳定干预，B错误；假设两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合，那么接收到λ1和λ2的信号都保持最强的位置，不一定在跑道上，D错误；应选C。5．【2023·新课标Ⅱ卷】〔5分〕在双缝干预实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干预图样。假设要增大干预图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是________〔选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分〕。A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动【答案】ACD6．【2023·江苏卷】人的眼球可简化为如下图的模型，折射率相同、半径不同的两个球体共轴，平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点．取球体的折射率为，且D=R，求光线的会聚角α．〔示意图未按比例画出〕【答案】30°【解析】由几何关系，解得那么由折射定律，解得且，解得7．【2023·新课标Ⅰ卷】〔10分〕如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高位2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R。最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行〔不考虑屡次反射〕。求该玻璃的折射率。【答案】由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i。由题设条件和几何关系有③式中L是入射光线与OC的距离。由②③式和题给数据得④由①③④式和题给数据得⑤8．【2023·新课标Ⅱ卷】〔10分〕一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如下图。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，由液体上外表的D【答案】1.55【解析】设从光源发出直射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1，在剖面内做光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接CD，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点；光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如下图；设液体的折射率为n，由折射定律：①②依题意：③联立①②③解得：④由几何关系：⑤⑥联立④⑤⑥解得：n=1.559．【2023·新课标Ⅲ卷】〔10分〕如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO′表示光轴〔过球心O与半球底面垂直的直线〕。玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出〔不考虑被半球的内外表反射后的光线〕。求〔i〕从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；〔ii〕距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。【答案】〔i〕〔ii〕【解析】〔i〕如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角i0时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l。①设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有②由几何关系有③联立①②③式并利用题给条件，得④〔ii〕设与光轴距的光线在球面B点折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由折射定律有⑤设折射光线与光轴的交点为C，在△OBC中，由正弦定理有⑥由几何关系有⑦⑧联立⑤⑥⑦⑧式及题给的条件得⑨1．【2023·全国卷Ⅰ】【物理——选修34】(2)如图1，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0m．从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为.图1(i)求池内的水深；(ii)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0m．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保存1位有效数字)．〔2〕【答案】(i)2.6m(ii)0.7m【解析】(i)如图，设到达池边的光线的入射角为i，依题意，水的折射率n＝，光线的折射角θ＝90°，由折射定律有nsini＝sinθ①由几何关系有sini＝②式中，l＝3m，h是池内水的深度，联立①②式并代入题给数据得h＝m≈2.6m③2．【2023·全国卷Ⅲ】【物理——选修34】(2)如图1所示，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面的半径是球半径的倍；在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点．求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角．图1〔2〕【答案】150°【解析】设球半径为R，球冠底面中心为O′，连接OO′，那么OO′⊥AB.令∠OAO′＝α，有cosα＝＝①即α＝30°②由题意MA⊥AB所以∠OAM＝60°设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的光线的光路图如下图．设光线在M点的入射角为i、折射角为r，在N点的入射角为i′，反射角为i″，玻璃折射率为n.由于△OAM为等边三角形，有i＝60°④由折射定律有sini＝nsinr⑤代入题给条件n＝得r＝30°⑥作底面在N点的法线NE，由于NE∥AM，有i′＝30°⑦根据反射定律，有i″＝30°⑧连接ON，由几何关系知△MAN≌△MON，故有∠MNO＝60°⑨由⑦⑨式得∠ENO＝30°⑩于是∠ENO为反射角，ON为反射光线．这一反射光线经球面再次折射后不改变方向．所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为β＝180°－∠ENO＝150°⑪3．【2023·天津卷】图1是a、b两光分别经过同一双缝干预装置后在屏上形成的干预图样，那么()图1A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D．假设两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大4.【2023·江苏卷】B．【选修34】(2)杨氏干预实验证明光确实是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干预的必要条件，那么两列光的________相同．如图1所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A〞“B〞或“C〞)点会出现暗条纹．图1B．〔2〕【答案】频率C【解析】只有频率相同的两列波才可能发生干预现象．只有波峰与波谷相遇处才是振动减弱点，也就是出现暗条纹处．【2023·重庆·11〔1〕】1．虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如题11图1所示.M、N、P、Q点的颜色分别为A．紫、红、红、紫B．红、紫、红、紫C．红、紫、紫、红D．紫、红、紫、红1．【答案】A【考点定位】光的折射和全反射、光路、折射率。【名师点睛】识记电磁波谱中的各种光具有三大〔波长、同一介质中的波速、临界角〕三小〔频率、能量、折射率〕，几何光学局部的规律。【2023·福建·13】2．如下图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb。那么〔〕A．λa<λb，na>nbB．λa>λb，na<nbC．λa<λb，na<nbD．λa>λb，na>nb2．【答案】B【解析】由图知，三棱镜对b光的折射率较大，又因为光的频率越大，介质对光的折射率就越大，所以na<nb，故b光的频率大于a光的频率，在根据，所以b光的波长小于a光的波长，即λa>λb，所以B正确，ACD错误。【考点】：光的折射、折射率【方法技巧】：此题主要是理解，光的频率与折射率的关系，即频率越大，介质对光的折射率就越大，结合公式，判断波长。【2023·山东·38〔2〕】3．半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO’的截面如下图。位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出。当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。求A、B两点间的距离。3．【答案】【解析】【考点定位】光的折射定律；全反射.【规律总结】首先要熟练掌握光的折射定律及全反射规律，然后画出光路图，结合几何关系进行求解.【2023·海南·16〔2〕】4．一半径为R的半圆形玻璃砖，横截面如下图。玻璃的全反射临界角r〔r<〕。与玻璃砖的底平面成〔〕角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后，有局部光〔包括与柱面相切的入射光〕能直接从玻璃砖底面射出。假设忽略经半圆柱内外表反射后射出的光，求底面透光局部的宽度。4．【答案】【解析】【解析】在半圆柱形玻璃砖横截面内，考虑沿半径方向射到圆心O的光线1〔如图〕，它在圆心处的入射角，为①恰好等于全反射临界角，发生全反射在光线1左侧的光线，〔例如光线2，〕，经过柱面折射后，射在玻璃砖底面上的入射角满足②因而在底面上发生全反射，不能直接折射出，在光线1右侧的光线〔例如光线3〕经柱面折射后，射在玻璃砖底面上的入射角满足③因而在底面上不能发生全反射，能从玻璃砖底面射出射到半圆柱面最右侧的光线4与柱面相切，入射角i为④由折射定律知，经圆柱面折射后的折射角，满足，⑤式子中，n时玻璃的折射率，由全反射角的定义知⑥联立④⑤⑥式得⑦由几何关系可得，故底面上透光局部的宽度OB为【考点定位】光的折射全反射【方法技巧】在解决光的折射问题时，关键是画出光路图，结合几何知识解题，此类型题目很大程度上依靠几何知识，所以一定要注意数学和物理的结合。【2023·天津·2】5．中国古人对许多自然现象有深刻认识，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，虹时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时两种不同频率的单色光，那么两光A．在同种玻璃种传播，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外表后，b光侧移量大C．分别照射同一光电管，假设b光能引起光电效应，a光一定也能D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气张只能看到一种光时，一定是a光5．【答案】C考点：光的反射、折射、全反射及光电效应。【名师点睛】光学局部可分为几何光学和物理光学，在选择题中考查时很少单独考查一个知识点，多是综合应用，解决这类问题除了把握好根本规律、公式、、等，还要注意几何光学和物理光学间的相互联系，如根据折射率判断频率，再由光子能量联系光电效应方程分析相关问题。【2023·安徽·18】6．如下图，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为。棱镜顶角为α，那么计算棱镜对该色光的折射率表达式为A．B．C．D．6．【答案】A【解析】由几何关系，得入射角等于，折射角等于，所以折射率为，应选A。考点：考查折射率知识。【规律总结】折射率的考察主要是考几何关系，在几何中找到入射角和折射角与角的关系，再由折射率公式，就容易得到答案了【2023·江苏·12B〔3〕】7．人造树脂时常用的眼镜片材料，如下图，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点，光线的入射角为30°，OA=5cm，AB=20cm，BP=12cm，求该人造树脂材料的折射率n7．【答案】1.5【解析】设折射角为，由折射定律由几何关系知，且代入数据解得〔或n=1.5〕【考点】光的折射【方法技巧】此题主要是公式，能利用折射定律求相关问题【2023·全国新课标Ⅱ·34〔1〕】8．如图，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线，那么〔填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分〕A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．在真空中，a光的波长小于b光的波长C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D．假设改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，那么折射光线a首先消失E．分别用a、b光在同一个双缝干预实验装置上做实验，a光的干预条纹间距大于b光的干预条纹间距8．【答案】ABD【考点定位】光的折射；光的干预；波长、频率和波速【方法技巧】此题主要是光的折射，重点是考察不同频率的光，折射率也是不一样的。注意折射率的两种算方法，这往往是解决问题的关键。【2023·四川·3】9．直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图。a、b光相比A．玻璃对a光的折射率较大B．玻璃对a光的临界角较小C．b光在玻璃中的传播速度较小D．b光在玻璃中的传播时间较短9．【答案】C【考点定位】对折射率、临界角、光的折射定律的理解与应用。【名师点睛】正确求解此题的前提与关键是：首先要知道球面界面中，法线一定过球心，其次通过作出光路图，从图中正确找出对应的入射角与折射角，再次熟记相应的物理规律和概念。【方法技巧】熟记折射率定义式n＝，折射定律n＝、临界角公式sinC＝〔前提是光由介质进入真空或空气中〕、波长与波速和频率〔周期〕间关系v〔c〕＝λf或λ＝vT【规律总结】在光的折射中，光线便折程度越大，介质对其折射率越大、临界角越小、在介质中的传播速率越小、波长越短，值得注意的是，光〔波〕在进入介质前后频率不变。【2023·北京·21〔1〕】10．“测定玻璃的折射率〞的实验中，在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“+〞表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和，在插和时，应使〔选填选项前的字母〕A、只挡住的像B、只挡住的像C、同时挡住、的像10．【答案】C【解析】在“测定玻璃砖的折射率〞实验中，由折射的光路可知插针时应使同时挡住、的像，同时挡住、、的像，应选项C正确。【考点定位】测定玻璃的折射率。【规律总结】动手操作的演示实验和学生实验，考前须知和实验步骤是重点掌握的。1.【物理——选修34]【2023·新课标全国卷Ⅰ】(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，如下图．玻璃的折射率为n＝.(ⅰ)一束平行光垂直射向玻璃砖的下外表，假设光线到达上外表后，都能从该外表射出，那么入射光束在AB上的最大宽度为多少？(ⅱ)一细束光线在O点左侧与O相距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】(ⅰ)R(ⅱ)略sinθ＝①由几何关系有OE＝Rsinθ②由对称性可知，假设光线都能从上外表射出，光束的宽度最大为l＝2OE③联立①②③式，代入数据得l＝R④(ⅱ)设光线在距O点R的C点射入后，在上外表的入射角为α，由几何关系及①式和条件得α＝60°>θ⑤光线在玻璃砖内会发生三次全反射．最后由G点射出，如下图，由反射定律和几何关系得OG＝OC＝R⑥射到G点的光有一局部被反射，沿原路返回到达C点射出．2.【2023·新课标Ⅱ卷】【物理——选修3－4】(2)一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下外表贴有一半径为r的圆形发光面，在玻璃板上外表放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上，圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．【答案】(1)BCE(2)(2)如下图，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上外表的A′点折射，根据折射定律有nsinθ＝sinα①式中n是玻璃的折射率，θ是入射角，α是折射角．现假设A′恰好在纸片边缘，由题意，在A′点刚好发生全反射，故α＝②设AA′线段在玻璃上外表的投影长为L，由几何关系有sinθ＝③由题意，纸片的半径应为R＝L＋r④联立以上各式可得n＝⑤3.【2023·北京卷】以往，材料的折射率都为正值(n>0)．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(n<0)，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＝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)．现空气中有一上下外表平行的负折射率材料，一束电磁波从其上外表射入，下外表射出．假设该材料对此电磁波的折射率n＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是()ABCD【答案】B4.【2023·全国卷】在双缝干预实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干预图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，那么双缝的间距为()A．2.06×10－7mB．2.06×10－C．1.68×10－4mD．1.68×10－【答案】C【解析】此题考查双缝干预条纹间距离公式．双缝干预相邻条纹间距Δx＝λ，那么d＝λ＝1.68×10－4m，C5.【2023·福建卷Ⅰ】如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，以下图能正确描述其光路的是()ABCD【答案】A6.【2023·江苏卷】【选修3－4](1)某同学用单色光进行双缝干预实验，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】(1)B【解析】根据Δx＝λ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．7.【2023·四川卷】电磁波已广泛运用于很多领域．以下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同【答案】C8.【2023·四川卷】如下图，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，那么()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v＝得，光从水中进入空气后传播速度变大，所以D正确．9.【2023·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，如下图，那么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预装置，b光形成的相邻亮条纹间距小D．假设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】AB10.【2023·浙江卷】关于以下光学现象，说法正确的选项是()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预实验，用红光时得到的条纹间距更宽【答案】CD【解析】此题考查光速、光的全反射、折射、双缝干预等知识．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Δx＝λ可知红光的双缝干预条纹间距大，选项D正确．11.【2023·重庆卷】打磨某剖面如题11图1所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ1＜θ＜θ2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如下图的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况)，那么以下判断正确的选项是()题11图1A．假设θ＞θ2，光线一定在OP边发生全反射B．假设θ＞θ2，光线会从OQ边射出C．假设θ＜θ1，光线会从OP边射出D．假设θ＜θ1，光线会在OP边发生全反射【答案】(1)D【解析]此题第一问考查光的折射和全反射，第二问考查波的图像．12.【2023·江苏卷】(3)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光辉，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干预．电子显微镜下鳞片结构的示意图见题12B2图．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.(题12B2图)【答案】(3)＋13.【2023·山东卷】(2)如下图，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射．θ＝15°，BC边长为2L，该介质的折射率为.求：(ⅰ)入射角i；(ⅱ)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到：sin75°＝或tan15°＝2－.【答案】(2)(ⅰ)45°(ⅱ)L【解析】(2)(ⅰ)根据全反射规律可知，光线在AB面上P点的入射角等于临界角C，由折射定律得sinC＝①代入数据得C＝45°②设光线在BC面上的折射角为r，由几何关系得r＝30°③由折射定律得n＝④联立③④式，代入数据得i＝45°⑤(ⅱ)在△OPB中，根据正弦定理得＝⑥设所用时间为t，光线在介质中的速度为v，得OP＝vt⑦v＝⑧联立⑥⑦⑧式，代入数据得t＝L⑨〔2023·天津卷〕8、固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O点为圆心，OO’为直径MN的垂线，足够大的光屛PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO’夹角较小时，光屛NQ区域出现两个光斑，逐渐增大角，当=时，光屛NQ区域A光的光斑消失，继续增大角，当=时，光屛NQ区域B光的光斑消失，那么〔〕A.玻璃砖对A光的折射率比对B光的大B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大C.时，光屛上只有1个光斑D.时，光屛上只有1个光斑本解析为名师解析团队原创，授权独家使用，如有盗用，依法追责！【答案】AD【考点定位】此题考查光的反射定律和折射定律、全反射，意在考查考生的理解能力和分析判断能力。〔202