内容正文:
第2讲 光学
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1. (2022·浙江卷)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.气泡表面有折射没有全反射
B.光射入气泡衍射形成“亮斑”
C.气泡表面有折射和全反射
D.光射入气泡干涉形成“亮斑”
C
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解析:光线从水进入气泡时,是从光密介质进入光疏介质,满足发生全反射的条件,即气泡看起来很明亮的原因是气泡表面有折射和全反射,A错误,C正确;该现象与干涉和衍射无关,B、D错误。
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2.(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。用同一单色光垂直照射狭缝,实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示的图样。下列描述正确的是( )
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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,图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D.照射两条狭缝时,若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍,P点处一定是暗条纹
答案:ACD
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A
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图如图2所示,可知该光线经Q点全反射后射至OM面上E点,由几何关系可知在E点的入射角为2Ca-45°,小于Ca,即可以从E点射出,A正确,D错误。
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4. (2022·河北卷)如图,一个半径为R的玻璃球,O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出,出射光线AB与球直径SC平行,θ=30°。光在真空中的传播速度为c。求:
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(1)玻璃的折射率;
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(2)从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。
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(1)tan θ的值;
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(2)B位置到水面的距离H。
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真题定位
1.命题规律:高考对本讲的命题形式,选择题和计算题中都有,选择题以光的折射、全反射、光的干涉、衍射和偏振的概念及相关现象的解释为主,而计算题侧重于考查光的折射和全反射规律应用及光路控制问题,有一定的综合性,难度中等。
2.常用思想方法:对称法、临界法、几何作图法、相似三角形法、三角函数法、可逆思想等。
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2.折射率的理解
(1)折射率与介质和光的频率有关,与入射角的大小无关。
(2)光密介质指折射率大的介质,而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。
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3.两种现象
(1)全反射现象:光从光密介质射向光疏介质且入射角大于或等于临界角。
(2)光的色散现象:在同一介质中,不同频率的光对应的折射率不同,频率越高,对应的折射率越大。
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(1)为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出,求θ的取值范围;
[答案] 0<θ<45