小题精练16 光的折射 全反射 衍射和偏振

小题精练16光的折射全反射衍射和偏振公式、知识点回顾（时间：5分钟）一、折射定律的理解与应用1．折射定律(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．(2)表达式：sinθ1＝n.sinθ2(3)在光的折射现象中，光路是可逆的．2．折射率(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．(2)定义式：n＝sinθ1.sinθ2(3)计算公式：n＝cv，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角．3．折射率的理解(1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．(2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质．(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．(4)公式n＝sinθ1中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线sinθ2间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角．二、全反射现象的理解与应用1．定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象．2．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质．(2)入射角大于或等于临界角．3．临界角：折射角等于90°时的入射角，若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sinC＝1n.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．三、光的双缝干涉现象1．产生条件两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样．2．杨氏双缝干涉(1)原理图所示(2)亮、暗条纹的条件．①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹．a．光的路程差 r＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹．b．光的路程差 r＝r－r＝(2k＋1)λ(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．2 1 2③条纹间距公式： x＝dlλ.四、薄膜干涉现象1．薄膜干涉现象如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．2．薄膜干涉原理分析(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波．(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)条纹对应的薄膜的厚度相等．单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹．3．薄膜干涉的应用干涉法检查平面的平整程度如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲．五、光的干涉和衍射的比较1．衍射与干涉的比较双缝干涉两种现象单缝衍射比较项目条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等不同点条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹六、光的偏振现象1．偏振：光波只沿某一特定的方向的振动．2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光．3．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光．光的偏振证明光是横波．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光．4．偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波．光的偏振现象说明了光波是横波．(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．【例题】（2023•海口模拟）如图所示是某款手机防窥屏的θ原理图，在透明介质θ中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于屏幕，可实现对像素单元可视角度的控制（可视角度定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍）。发光像素单元紧贴防窥屏的下表面，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。不考虑光的衍射。下列说法正确的是（ ）A．屏障的高度d越大，可视角度θ越小θB．透明介质的折射率越小，可视角度越大C．防窥屏实现防窥效果主要是因为光发生了全反射D．防窥屏实现防窥效果主要是因为防窥屏使光的波长发生了变化难度：★★★ 建议时间：30分钟 正确率： /15（2023•奉贤区二模）一束激光照在很小的圆盘上，在屏上观察到如图所示的图样，在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”。下列说法正确的是（）A．圆盘中心有个小孔，这是光的衍射现象B．圆盘中心有个小孔，这是光的干涉现象C．圆盘中心是不透光的，这是光的衍射现象D．圆盘中心是不透光的，这是光的干涉现象（2023•南通模拟）如图所示，图中阴1影部分ABC为一折射率n＝2的透明材料做成的柱形光学元件的横截面，为一半径为R的4圆弧，在圆弧面圆心D处有一点光源，ABCD构成正方直接射向AB、BC的光线，光在真空中的光速为c，则（）形。若只考虑首次从A．从AB、BC面有光射出的区域总长度为23BBCAB322(2−1)D．点光源发出的光射到AB面上的最长时间为（2023•淮南二模）彩虹是太阳光射入球形水珠经过折射、全反射、折射形成的，在雨后立即出太阳的情况下最容易出现，如图为一束复色光进入水珠后传播路径的示意图，下列关于a光和b光的说法正确的是（）A．在真空中，b光传播速率比a光大B．在水中，b光波长比a光大C．在水中，b光频率比a光大D．b光全反射的临界角大于a光全反射的临界角（2023•沛县校θ级模拟）如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角α边AB以角度入射，依次经AC和BC两次反射，从直角边AC出射。则出射光线折射角（）C．小于θDθA．等于B．大于．与棱镜的折射率有关（2023•坪山区校级三模）如图所示，CD为透明圆柱体的水平直径，a、b两束单色光分别从A、B两点平行于CD射入圆柱体，A、B两点到CD的距离相等。两束光线经圆柱体折射后相交于E点，E点在CD上方。下列说法正确的是（ ）A．圆柱体对a光的折射率大于圆柱体对b光的折射率B．在圆柱体中，a光的传播速度大于b光的传播速度C．b光在圆柱体中发生全反射的临界角大于a光在圆柱体中发生全反射的临界角D．进入圆柱体中，a光和b光的频率小于在真空中的频率（2023•邵阳模拟）如图所示，有一个长为12cm的线光源AB，其表面可以朝各个方向发光，现将AB封装在一个半球形透明介质的底部，AB中点与球心O重合。半球形介质的折射率为1.5，为使AB发出的所有光都能射出球面，不考虑二次反射，则球半径R至少为（ ）A．3 5 B．6 5 C．9cm D．18cm（2023•山东模拟）如图所示，一束平行光垂直照射到有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2的间距和宽度都很小。下列说法正确的是（）A．光通过狭缝S1和S2时会发生衍射现象B．无论用哪种频率的光照射双缝，光屏上都会呈现中间宽、两端窄的条纹C．用蓝光照射时产生的条纹间距比用红光照射时产生的条纹间距大D．若用白光照射双缝，光屏上会呈现一片白色（2023•石家庄模拟）如图甲所示为双缝干涉实验的原理图，屏上的P0点位于双缝S1和S2的中垂线上，在双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质。用一单色光垂直照射双缝，在屏上会产生干涉条纹λ，屏上P1点是一条暗条纹的中心，P1点到P0点的距离为x。已知该单色光在真空中的波长为，双缝与屏之间的距离为L，则双缝S和S间的距离为（）12A．23 B．4 C． D．（2023•河北模拟）如图所示，O为一玻璃球的球心，AB、CD为过球心截面内互相垂直的直径。甲、乙两束单色光，分别从M、N两点沿平行AB方向射入玻璃球，M点到CD的距离等于球半径的一半。经一次折射后，两单色光均从B点射出，两出射光线的夹角为134°。（sin74°＝0.96）下列说法正确的是（）A．玻璃球对单色光甲的折射率为 2B．单色光乙由N点射入玻璃球时的入射角为75°C．单色光甲的频率小于单色光乙的频率D．单色光甲从M点传播到B点的时间大于单色光乙从N点传播到B点的时间（2023•西城区校级三模）用a、b两种不同的单色光分别经同一单缝衍射装置得到的衍射图样如图甲、乙所示。对于这两种单色光，下列说法正确的是（）A．在真空中a光的波长较短B．在水中a光的传播速度较大C．经同一双缝干涉装置后a光的条纹间距较小D．a光从水中射向空气发生全反射时的临界1角较小11. （2023•龙华区校级一模）一半径为R的4球体放置在水平桌面上，球体由透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到3球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为2，出射光线与水平方向的夹角θ＝60°。则该透明材料的折射率为（ ）A．1.2 B．1.5 C． 2 D． 3（2023•市中区校级二模）在一块平板玻璃上放置一如图所示的薄透镜，在两者之间形成空气膜，现让单色光竖直射向薄透镜，在薄透镜上方向下观察，观察到的现象是（）A．只能看到同颜色的平行反射光B．平行、等间距的明暗相间的直干涉条纹C．同心、内密外疏的明暗相间的圆环状干涉条纹D．若薄透镜的高度h不变仅增大半径R，则相邻条纹的间距变大（2023•海安市校级模拟）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演示说明。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，光路图如图所示。关于照到M、N、P、Q点的单色光的说法正确的是（）A．M、N、P、Q点的光的颜色分别为红、紫、红、紫B．M点的光的波长较N点的大C．P点的光的波长较Q点的大D．水对P点的光比对Q点的光的折射率大（2023•青岛模拟）如图，利用平面镜也可以实现杨氏双缝干涉实验的结果，下列说法正确的是（）A M+．光屏上的条纹关于平面镜 上下对称=C．若将平面