专题1.13 光学-2022-2023年高二物理期末重点考点模型方法特训专练（人教版2019）

2022-2023年高二物理期末重点考点模型方法特训专练 专题1.13 光学 特训专题 特训内容 专题1 多边形边界的几何光学问题（1T—4T） 专题2 圆形边界的几何光学问题（5T—8T） 专题3 立体空间光学问题（9T—12T） 专题4 光的干涉（13T—16T） 专题5 光的衍射和偏振（17T—20T） 【典例专练】 1、 多边形边界的几何光学问题 1．民间有“日晕三更雨，月晕午时风”的谚语。日晕也叫圆虹，是多出现于春夏季节的一种大气光学现象，如图甲所示。它形成的原因是在5000m的高空中出现了由冰晶构成的卷层云，太阳光照射着层云中的冰晶时会发生折射和反射，阳光便被分解成了红、黄、绿、紫等多种颜色，这样太阳周围就会出现一个巨大的彩色光环，称为日晕。其原理可简化为一束太阳光射到一个截面为正六边形的冰晶上，如图乙所示，a、b为其折射出的光线中的两束单色光。下列说法正确的是（　　） A．a光的折射率小于b光折射率 B．在冰晶中a光传播速度小于b光传播速度 C．从冰晶中射入空气发生全反射时b光的临界角较大 D．让a、b光分别通过同一双缝干涉装置，b光的相邻亮条纹间距比a光的大 【答案】A 【详解】A．由图可知，太阳光射入六角形冰晶时，a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律 可知，六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，故A正确； B．由公式可知，由于六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，则在冰晶中a光传播速度大于b光传播速度，故B错误； C．由公式可知，由于六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，则从冰晶中射入空气发生全反射时b光的临界角较小，故C错误； D．a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，由可知，a光的波长大于b光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式可知，a光相邻条纹间距大，故D错误。故选A。 2．某三棱镜的横截面为等腰三角形，，边长为，空气中一束包含a、b两种单色光的细光束沿平行于方向照射到边的中点O，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光（部分光路图如图所示）。其中，b单色光从O点入射后的折射光平行于。已知光在真空中传播速度为c。（不考虑面的反射）下列结论正确的是（　　） A．在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b大 B．单色光b在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足 C．若用单色光a、b分别通过同一单缝衍射装置，单色光a的中央亮纹间距比b的大 D．仅改变入射光在边上入射点的位置，b光在该三棱镜中的传播时间始终为 【答案】D 【详解】A．根据折射定律可知b光的折射率小于a光的折射率，根据可知在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b小，故A错误； B．由几何关系知a、b复合光的入射角为，b光的折射角为，则b光的折射率为 则单色光b在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足故B错误； C．由A选项可知，a光折射率大于b光折射率，则a光频率大于b光频率，根据可知a光的波长小于b光波长，可知若用单色光a、b分别通过同一单缝衍射装置，单色光a的相邻亮纹间距比b的小，故C错误； D．如图所示 改变入射光在边上入射点的位置，由于入射角始终为，所以折射光b始终平行于AC，根据B选项可知，b光在BC边会发生全反射，因为，可得因为；所以所以在平行四边形中在等腰中 所以从边上任意位置射入的光线，b光的路径等于AC的长度，则又 解得故D正确。故选D。 3．如图1所示，某种油量计是由许多透明等厚的薄塑料片叠合而成的，每个薄片的形状如图 2 所示，其底部为等腰直角三角形，薄片的长度不等。把这一油量计固定在油箱内，通过观察窗口可以清晰看到油量计的上表面有一条明暗分界线，从而可知箱内剩余油的多少。已知塑料的折射率为 n，当油箱中有半箱油时，油量计的上表面（　　） A．左明右暗，且n B．左明右暗，且n C．左暗右明，且n D．左暗右明，且n 【答案】A 【详解】在右侧，塑料薄片插入油中，由于油的折射率大于塑料的折射率，光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中，人看起来是暗的；而在左侧塑料的折射率又大于空气的折射率，光线在塑料和空气的界面处发生全反射，返回油量计的上端面并射出，故人看起来是明亮的。所以是左明右暗。 要使光线在塑料和空气的界面处发生全反射，临界角必须满足根据临界角公式 解得即选项A正确，BCD错误。故选A。 4．如图所示，玻璃砖厚度为L，一光线从真空射入玻璃砖AB界面；入射光线与折射光线（CD边出射光线未画出），其中AB∥CD。若入射角，测出折射角，光在真空中的光速为，则（　　） A．玻璃砖的折射率 B．光在玻璃中传播的时间为 C．光在玻璃中传播的时间为 D．从CD边射出的光线与从AB射入的光线平行 【答案】ACD 【详解】A．由折射定律可得，A正确； BC．玻璃砖厚度为L，光在玻璃中的