高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 第14讲　光学

第14讲光学高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025课程标准考点考情梳理浙江真题问题情境光的折射2021.6,T12用激光笔照射光盘边缘2022.1,T11用激光笔照射玻璃砖圆心2023.1,T13等腰直角棱镜全反射2024.6,T3激光照射出水口2022.6,T8太空水球光学实验2023.6,T13水池底部的三角形发光体光的干涉2021.6,T16薄膜干涉2022.6,T4双缝干涉实验2023.1,T15干涉条纹与光电效应2023.6,T15干涉条纹与光电效应2024.6,T10玻尔氢原子电子轨道考点一光的折射与全反射统揽主干知识1.常见折射模型

种类平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)结构玻璃砖上下表面平行横截面为三角形的棱镜横截面是圆种类平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向,但要发生侧移

通过三棱镜的光线经两次折射后,出射光线向棱镜底面偏折

圆界面的法线是过圆心的直线,经过两次折射后向圆心偏折

种类平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)应用测定玻璃的折射率全反射棱镜,改变光的传播方向

改变光的传播方向2.求解光的全反射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图,特别注意全反射的临界光线。(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系。研学选考命题1.(2022浙江6月选考)如图所示,王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验,在失重环境下,往大水球中央注入空气,形成了一个空气泡,气泡看起来很明亮,其主要原因是(

)A.气泡表面存在折射现象不存在全反射现象B.光射入气泡时发生衍射形成“亮斑”C.气泡表面存在折射现象和全反射现象D.光射入气泡时发生干涉形成“亮纹”C【解析】

当光从水中射到空气泡的界面处时,一部分光的入射角大于或等于临界角,发生了全反射现象;还有一部分光折射到内壁然后再折射出去,所以水中的空气泡看起来很明亮。故选C。2.(2021浙江6月选考)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处,空气中存在四条细光束,分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d,已知光束a和b间的夹角为90°,则(

)A.光盘材料的折射率n=2B.光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二C.光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度D.光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度D【解析】

如图所示,由几何关系可得入射角为i=45°,折射角为r=30°,光束b、c和d的强度之和小于光束a的强度,因为在Q处光还有反射光线,所以C错误;光束c的强度与反射光线PQ的强度之和等于折射光线OP的强度,所以D正确。3.(2023浙江6月选考)在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体,直角边的长度为0.9m,水的折射率n=,细灯带到水面的距离h=m,则有光射出的水面形状(用阴影表示)为(

)C角度衍生练(2023全国乙卷)如图所示,一折射率为

的棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC,AB=AC=l,BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜,若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A,求M点到A点的距离。由几何关系可得∠MDA=30°,∠MAD=30°,故MA=MD设MA=MD=x,则MB=l-x考点二光的干涉、衍射、偏振统揽主干知识1.薄膜干涉(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。2.双缝干涉(1)相邻亮(暗)条纹中心间距公式:Δx=λ。(2)亮暗条纹的判断方法①光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2-r1=kλ(k=0,1,2,…)时,光屏上出现亮条纹。②光的路程差r2-r1=(2k+1)(k=0,1,2,…)时,光屏上出现暗条纹。3.光的双缝干涉和单缝衍射的比较

现象单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等,中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不相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4.对偏振光的理解要点(1)当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向平行时,透射的光最强;当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向垂直时,光不能穿过偏振片。(2)当偏振光的偏振方向与偏振片的透振方向既不平行也不垂直时,仍会有部分光透过偏振片,透过的光的强度介于平行和垂直两种情况之间。5.各种色光的比较含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质,由于介质对不同色光的折射率不同,各种色光的偏折程度不同。颜色频率f同一介质中的折射率同一介质中的速度波长临界角通过棱镜的偏折角红橙黄绿蓝靛紫低→高小→大大→小大→小大→小小→大研学选考命题1.(2022浙江6月选考)关于双缝干涉实验,下列说法正确的是(

)A.用复色光投射就看不到条纹B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果C.把光屏前移或后移,不能看到明暗相间条纹D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大B【解析】

用复色光投射同样能看到条纹,A错误;双缝干涉实验中,明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果,B正确;由条纹间距Δx=λ知,把光屏前移或后移,改变了L,从而改变了条纹间距,但还可以看到明暗相间条纹,C错误;由条纹间距Δx=λ,且λ蓝<λ红知,蓝光干涉条纹的间距比红光的小,D错误。2.(多选)(2021浙江6月选考)肥皂膜的干涉条纹如图所示,条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是(

)A.过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形B.肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹C.肥皂膜从形成到破裂,条纹的宽度和间距不会发生变化D.将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°,条纹也会跟着转动90°AB【解析】

肥皂膜因为自重会上面薄下面厚,因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形,A正确;薄膜干涉是等厚干涉,其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹,B正确;形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点,肥皂膜形成到破裂的过程中上面越来越薄,下面越来越厚,因此出现的加强点和减弱点的位置发生了变化,条纹宽度和间距发生变化,C错误;将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°,由于重力和表面张力等的作用,肥皂膜的形状和厚度会重新分布,因此并不会跟着旋转90°,D错误。角度衍生练1.(多选)(2024浙江宁波高二期末)关于下列四幅图中物理现象的描述,说法正确的是(

)A.图甲是光的色散现象,出射光线a的折射率最小B.图乙被称为“泊松亮斑”,是光通过小圆板衍射形成的图样C.图丙是利用光的干涉来检查样板平整度,右侧小垫片厚度越小则干涉条纹越稀疏D.图丁中当P固定不动,将Q从图示位置绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°,光屏上的亮度增加BCD【解析】

由图甲可知,入射角相同,a光的折射角小,根据

可知,a光的折射率最大,故A错误;图乙为泊松亮斑,是光通过小圆板衍射形成的,故B正确;图丙是利用薄膜干涉来检查样板平整度,右侧小垫片厚度越小则干涉条纹越稀疏,故C正确;Q从图示位置开始缓慢转动90°的过程中,光的偏振方向与狭缝趋于平行,通过Q的光逐渐变多,光屏上的亮度逐渐增加,故D正确。2.(多选)(2024湖南卷)1834年,洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验),平面镜沿OA放置,靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时,平面镜意外倾斜了某微小角度θ,如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是(

)A.沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹不移动B.沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距减小C.若θ=0°,沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距不变D.若θ=0°,沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹向A处移动BC【解析】

当θ=0°时,画出光路图,如图甲所示,S发出的光与通过平面镜反射的光(可以等效成虚像S'发出的光)是同一列光分成的,满足相干光条件,且该干涉可看成双缝干涉,设S与S'的距离为d,S到光屏的距离为l,代入双缝干涉条纹间距公式可得Δx=,则沿OA向右略微平移平面镜,对l和d均没有影响,干涉条纹间距不变,故C正确