专题1.3 几何光学与物理光学问题-2023届高考物理二、三轮复习总攻略

第一部分 保分模块前置 专题1.3 几何光学与物理光学问题 目录 【专题知识网络构建】 1 【专题高考定位】 2 【突破高考题型】 2 题型一　光的折射与全反射 2 题型二　光的干涉、衍射、多普勒效应 电磁波 5 题型三 电磁波与电磁振荡 7 题型四　几何光学与物理光学的综合应用 10 【专题突破练】 11 【专题知识网络构建】 【专题高考定位】 1．考查重点：光的折射与全反射，光的干涉与衍射，几何光学与物理光学的综合，LC振荡电路、电磁波谱的特性及应用。 2．考题形式：选择题。 【突破高考题型】 题型一　光的折射与全反射 1．光的折射与全反射的三个公式 (1)n＝ (2)n＝ (3)sin C＝。 2．光的色散 (1)同种介质对不同频率的光的折射率不同，频率越高，折射率越大。 (2)由n＝，n＝可知，光的频率越高，波长越小，在同一介质中的折射率越大，传播速度越小，全反射的临界角越小。 3．几何光学的解题思路 【例1】(2022·金丽衢十二校联考)在做测定玻璃折射率的实验时，某同学发现实验室有一块半圆形的玻璃砖，他用一束自然红光沿平行于直径AB方向，从AB的上方照射该玻璃砖，调整入射点的位置，当光从C点入射，可使折射光线恰好打在B点，此时入射点到直径AB的距离刚好等于玻璃砖半径的一半，则(　　) A．玻璃的折射率为2cos 15° B．从C点反射的光线仍然为自然光 C．换用绿光从C点入射，其折射光线可能打在E点 D．改变光线的入射位置和颜色，折射光线可能过O点 【总结提炼】解决光的折射问题的思路 (1)根据题意画出正确的光路图。 (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准。 (3)利用折射定律、折射率公式求解。 (4)注意折射现象中光路是可逆的。　　 【例2】(2022·山东临沂市等级考模拟)如图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率n＝2，AC为一半径为R的圆弧，D为圆弧面的圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，从点光源射入圆弧AC的光中，能从AB、BC面直接射出的部分占整个圆弧的(　　) A. B. C. D. 【例3】(2022·七彩阳光3月联考)2021年12月9日，我国神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在空间站进行了太空授课。如图甲所示，王亚平在水球里注入一个气泡，观察水球产生的物理现象。课后小明同学画了过球心的截面图，如图乙所示，内径是R，外径是R。假设一束单色光(纸面内)从外球面上A点射入，光线与AO直线所成夹角i＝30°，经折射后恰好与内球面相切。已知光速为c。则(　　) A．单色光在材料中的折射率为 B．单色光在该材料中的传播时间为 C．只要调整好A点射入的单色光与AO直线的夹角，就能够在内球面发生全反射 D．只要调整好A点射入的单色光与AO直线的夹角，就能够在外球面发生全反射 【提炼总结】解决几何光学问题的关键 (1)充分运用光路的可逆性、对称性准确作出光路图。 (2)利用边角关系、三角函数、相似三角形、正弦定理等求解光路图中的几何关系。 题型二　光的干涉、衍射、多普勒效应 电磁波 1．双缝干涉(如图所示) (1)相邻条纹间距公式：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。 2．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。 3．光的双缝干涉和单缝衍射的比较 双缝干涉 单缝衍射 产生条件 两束光频率相同、相位差恒定 障碍物或狭缝的尺寸足够小(明显衍射) 图样不同点 条纹宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等，中央最宽 条纹间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等 亮度情况 清晰条纹，亮度基本相等 中央条纹最亮，两边变暗 与光的偏振的区别 干涉、衍射都是波特有的现象； 光的偏振现象说明光是横波 【例1】(多选)(2022·山东卷)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是(　　) A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射 B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大 C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图