物理二轮复习跟踪训练 第14讲 光学、电磁波

第14讲光学、电磁波跟踪训练基础练选择题:1.(2025·河北廊坊一模)片片雪花洋洋洒洒从天而降,摄影师透过微距镜头,将雪花美丽而梦幻的瞬间留存下来。如图所示,利用微距相机可以拍摄到形状各异的雪花图像,图像中有一种彩色雪花,该雪花内部有一夹着空气的薄冰层,使其呈彩色花纹。下列情景中与雪花呈彩色花纹原理相同的是()A.利用光导纤维传递信息B.阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹C.观看3D电影D.泊松亮斑2.(2025·河南卷,2)折射率为2的玻璃圆柱水平放置,平行于其横截面的一束光线从顶点入射,光线与竖直方向的夹角为45°,如图所示。该光线从圆柱内射出时,与竖直方向的夹角为(不考虑光线在圆柱内的反射)()A.0°B.15° C.30°D.45°3.(2025·江苏扬州中学阶段检测)某同学使用不同波长的单色光a、b进行双缝干涉实验,观察到实验现象,分别如图甲、乙所示。下列说法正确的是()A.a的波长小于b的波长B.a的频率大于b的频率C.利用透明薄膜检查元件平整度是利用光的干涉原理D.用a照射单缝有明显的衍射现象,则b通过同一单缝一定会观察到明显的衍射现象4.(2025·山东泰安高三期末)利用双缝干涉装置可以测量液体的折射率。如图所示,用一束单色光照射单缝S0,当双缝与屏之间的介质为空气时,荧光屏上的干涉条纹间距为0.68mm,已知该单色光在空气中的折射率n=1。当介质换为待测液体时,干涉条纹间距变为0.50mm,则待测液体的折射率为()A.1.50B.1.40C.1.30D.1.365.(2025·浙江金华模拟)如图所示,一束包含a、b两种单色光的细光束从空气中A点水平射入球状透明均匀介质,a、b光分别从C、D两点直接射出介质。已知光在A点处入射角为60°,a光偏向角(出射光线与入射光线的夹角)为30°,CD弧所对的圆心角为10°,则()A.在透明介质中a光的速度小B.介质对a光的折射率na=3C.b光的偏向角为40°D.改变入射角,b光第一次由介质射向空气时有可能发生全反射6.(2025·四川绵阳模拟预测)如图所示,一足够高的长方体玻璃砖abcd和光屏P均竖直放置在水平地面上。用激光笔从ad侧面O点以60°入射角照射,激光射到屏上A点,移走玻璃砖,激光射到屏上B点(图上未标出A、B),A、B两点之间距离为l。已知玻璃砖折射率为3,不考虑光的反射。则长方体玻璃砖厚度为()A.233lB.3C.32lD.1７.(2025·山东卷,3)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S1、S2关于OO'轴对称,光屏垂直于OO'轴放置。将偏振片P1垂直于OO'轴置于双缝左侧,单色平行光沿OO'轴方向入射在屏上观察到干涉条纹,再将偏振片P2置于双缝右侧,P1、P2透振方向平行。保持P1不动,将P2绕OO'轴转动90°的过程中,关于光屏上的干涉条纹,下列说法正确的是()A.条纹间距不变,亮度减小B.条纹间距增大,亮度不变C.条纹间距减小,亮度减小D.条纹间距不变,亮度增大８.使用蓝牙耳机接听手机来电,信号传输示意图如图所示,以下说法正确的是()A.蓝牙通信的电磁波是可见光B.在同种介质中,蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短C.两束蓝牙通信的电磁波在任何情况下都不会发生干涉D.蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度小于光速提能增分练一．选择题:9.(2025·江苏模拟预测)一横截面为半圆形的柱状玻璃砖MNP对称放在直角坐标系的第一、四象限,两束平行于x轴且与x轴等距离的单色光a、b,从空气中垂直y轴射入玻璃砖中,在圆弧面上发生反射和折射的光路如图所示。由此可知()A.玻璃砖对a光的折射率比b光的小B.在真空中a光的传播速度比b光小C.a光在玻璃砖内的波长比在空气中的小D.将a光向上平移,a光也可能直接从玻璃砖中透射出来10.(多选)(2024·甘肃卷,10)如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面,一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O,当θ=30°时,反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是()A.该材料对红光的折射率为3B.若θ=45°,光线c消失C.若入射光a变为白光,光线b为白光D.若入射光a变为紫光,光线b和c仍然垂直二．计算题:11.(2025·甘肃卷,13)已知一圆台容器,高H=15cm,上口半径R=13cm,容器底部中心有一质点,未装入水时,人眼从容器边缘无法观测到该质点,装入某种液体后,恰好可以看到,此时液面高度h=12cm,人眼观测角度α满足sinα=35,人眼到容器入射处距离为5cm。光在真空中的传播速度c=3×108m/s,(1)该液体的折射率;(2)光从底部质点反射至人眼全过程的时间。12.(2025·云南卷,13)用光学显微镜观察样品时,显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源,为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射,可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充,如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5,盖玻片厚度d=2.0mm,盖玻片与物镜的间距h=0.20mm,不考虑光在盖玻片中的多次反射,已知真空中光速c=3.0×108m/s,π=3.14。(1)求未滴油时,O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积(结果保留2位有效数字);(2)滴油前后,光从O点传播到物镜的最短时间分别为t1、t2,求t2-t1(结果保留2位有效数字)。培优练计算题:13.(2025·山东卷)由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示。器件下表面圆弧以O点为圆心,上表面圆弧以O'点为圆心,两圆弧的半径及O、O'两点间距离均为R,点A、B、C在下表面圆弧上。左界面AF和右界面CH与OO'平行,到OO'的距离均为910R(1)B点与OO'的距离为32R,单色光线从B点平行于OO'射入介质,射出后恰好经过O'点,求介质对该单色光的折射率n(2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质,并垂直CH射出。出射点在GE的延长线上,E点在OO'上,O'、E两点间的距离为22R,空气中的光速为c,求该光在介质中的传播时间t。参考答案：1.答案B解析利用光导纤维传递信息,实现光纤通信,是全反射现象,原理与该现象不相同,A错误;阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉,原理与该现象相同,B正确;电影院放映3D影片,佩戴立体眼镜,形成立体效果,是光的偏振,原理与该现象不相同,C错误;泊松亮斑是光的衍射,原理与该现象不相同,D错误。2.答案B解析由折射定律可知光线射入圆柱时的折射角r满足sinr=sin45°n,解得r=30°,光路图如图所示,由几何知识可知,该光线从圆柱中射出时的折射角r'=45°,则出射光线与竖直方向的夹角α=2×30°-45°=15°,B正确3.答案C解析由题图甲、乙可知a光的相邻条纹间距较大,根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=ldλ,可知λb<λa,故A错误;由c=λν和λb<λa知,νb>νa,故B错误;利用透明薄膜检查元件平整度是利用光的干涉原理,故C正确;因λb<λa,用a照射单缝有明显的衍射现象,则b通过同一单缝不一定会观察到明显的衍射现象,故D错误4.答案D解析设光在真空中的波长为λ0,则光在介质中的波长与折射率的关系为λ=λ0n,光在空气中的双缝干涉条纹间距为Δx空气=ld·λ0n空气,同理Δx液体=ld·λ0n液体,则Δx空气5.答案C解析由题图可知b光折射角小,折射率大,由v=cn可知b光速度小,A错误;如图所示,作出a光传播的光路图,偏向角α=30°,可得β=45°,介质对a光的折射率na=sin60°sin45°=62,B错误;由几何关系可知∠AOC=90°,又∠COD=10°,结合几何关系可得b光偏向角为40°,C正确;进入介质的折射角等于射出介质的入射角,所以改变入射角时,只要光线能射入介质,就一定有光线射出,6.答案C解析光线的传播路径如图所示,根据折射定律有n=sin60°sinα,解得α=30°,光线经矩形玻璃砖折射后与原光路平行,可知ABCD为平行四边形,∠COD=∠DCO=30°,△ODC为等腰三角形,由几何关系可知,OD=CD=AB=l,则d=ODcos30°=32l,故7.答案A解析初始时P2与P1的透振方向平行,则光屏上的干涉条纹亮度最大,P2绕OO'轴转动90°的过程中,亮度逐渐减小,B、D错误;转动P2不会影响光的波长λ、双缝间距d和光屏到双缝的距离l,由双缝干涉条纹间距公式Δx=ldλ可知,条纹间距不变,A正确,C错误8.答案B解析蓝牙通信的电磁波是无线电波,不是可见光,故A错误;在同种介质中,蓝牙通信与手机通信的电磁波传播速度相等,但蓝牙通信的电磁波频率高于手机通信的电磁波频率,所以蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短,故B正确;两束蓝牙通信的电磁波若频率相同,相位差恒定,就会发生干涉,故C错误;蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度等于光速,故D错误。9.答案C解析根据题图可知,a光发生了全反射,b光没有发生全反射,根据几何关系可知,题图中两光的入射角相等,则a光的临界角小于b光的临界角,根据n=1sinC可知,玻璃砖对a光的折射率比b光的大,故A错误;光在真空中的传播速度均为c,即在真空中a光的传播速度与b光相等,故B错误;根据折射率与光速、波长关系有n=cv=λ空λ介,a光折射率大于1,可知,a光在玻璃砖内的波长比在空气中的小,故C正确;将a光向上平移,根据几何关系可知,入射角增大,即入射角仍然大于临界角,可知,将a光向上平移,a10.答案ABC解析如图所示,根据几何关系可知,当入射角θ=30°时,折射角β=90°-θ=60°,根据光路可逆和折射定律可得n=sinβsinθ=3,A正确;根据全反射临界角公式可知sinC=1n=33,由于sin45°=22>33,则45°>C,因此θ=45°时,光在O点发生全反射,光线c消失,B正确;光在界面处发生反射时,不改变光的颜色,则入射光的颜色与反射光的颜色相同,C正确;若入射光a变为紫色,则折射角β增大,反射角不变,根据几何关系可知,光线b和11.答案(1)43(2)1×10-9解析(1)根据题意,画出光路图,如图所示由几何关系可得sini=45O'B=H-h=3则有O'A=4cm,AB=5cm则sinr=OCOB=R−由折射定律可得该液体的折射率为n=sinisinr(2)根据题意,由图可知,光在空气中传播的距离为s1=10cm光在液体中传播的距离为s2=OB=h2+(光在液体中传播的速度为v=cn=则光从底部质点反射至人眼全过程的时间t=s1c+s2v=0.13×108s+0.152.25×1012.答案(1)1.0×10-5m2(2)3.3×10-13s解析(1)未滴油时,画出O点发出的光在盖玻片的上表面恰好发生全反射时的光路图如图,由光路图可知,透光区域为圆形设透光圆的半径为r,则有sinC=r由全反射临界角公式得sinC=1n=23联立解得r=未滴油时,O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积为S=πr2=1.0×10-5m2。(2)滴油前后,光从O点传播到物镜的最短路径为从O点竖直向上射出的光线的路径,又光在油中传播速度v=c光从O点传播到物镜的最短时间之差t2-t1=hv-联立解得t2-t1=3.3×10-13s。13.答案(1)3(2)19解析(1)单色光线从B点射入介质,射出后恰好经过O',则单色光线经过B