第五板块 微专题(四) 光学(选修3－4)(Word教师用书)-【创新方案】2023高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

微专题(四)　光学(选修3－4) 命题视角(一)　光的折射和折射定律 [自测自评] 1．(2021年1月新高考8省联考·辽宁卷)如图所示，一束单色光从介质1射入介质2，在介质1、2中的波长分别为λ1、λ2，频率分别为f1、f2，则(　 ) A．λ1<λ2　　　　　　　 B．λ1>λ2　 C．f1<f2 D．f1>f2 解析：选B　根据折射定律可知折射率小的介质光线与法线的夹角大，因此n1<n2，由n＝，可得v1>v2，因为光从一种介质进入另一种介质时频率不变，即f1＝f2，根据v＝λf，可知波长与波速成正比，即λ1>λ2。 2.(2022·浙江1月选考)如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点，发现有a、b、c、d四条细光束，其中d是光经折射和反射形成的。当入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度Δθ时，b、c、d也会随之转动，则(　 ) A．光束b顺时针旋转角度小于Δθ B．光束c逆时针旋转角度小于Δθ C．光束d顺时针旋转角度大于Δθ D．光束b、c之间的夹角减小了2Δθ 解析：选B　设入射光束a的入射角为α，则反射角为α，光束c的折射角为β，光束d的反射角也为β，入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度Δθ时，入射角变为α′＝Δθ＋α，由反射定律可知反射角等于入射角，则光束b顺时针旋转角度等于Δθ，A错误；由折射定律有＝n>1，＝n＞1，可得Δθ′<Δθ，即光束c逆时针旋转角度小于Δθ，B正确；光束d的反射角变化与光束c的折射角变化相等，则光束d顺时针旋转角度小于Δθ，C错误；光束b顺时针旋转角度等于Δθ，光束c逆时针旋转角度小于Δθ，则光束b、c之间的夹角减小的角度小于2Δθ，D错误。 3．(2021·全国甲卷)如图，单色光从折射率n＝1.5、厚度d＝10.0 cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为3×108 m/s，则该单色光在玻璃板内传播的速度为________m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是________s≤t<________s(不考虑反射)。 解析：该单色光在玻璃板内传播的速度为 v＝＝ m/s＝2×108 m/s。 当光垂直玻璃板射入时，光不发生偏折，该单色光通过玻璃板所用时间最短，最短时间t1＝＝ s＝5×10－10 s。 当光的入射角接近90°时，该单色光通过玻璃板所用时间最长。由折射定律可知n＝ 最长时间t2＝＝＝3×10－10s。 答案：2×108　5×10－10　3×10－10 4．(2022·湖北高考)如图所示，水族馆训练员在训练海豚时，将一发光小球高举在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距离为d，A位置离水面的高度为d。训练员将小球向左水平抛出，入水点在B位置的正上方，入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置，折射光线与水平方向的夹角也为θ。已知水的折射率n＝，求： (1)tan θ的值； (2)B位置到水面的距离H。 解析：(1)设小球初速度为v0，到达水面时竖直方向速度为vy，运动时间为t，位移方向与水面夹角为β，由平抛运动规律： d＝v0t，d＝vyt，tan β＝＝，tan θ＝ 可得tan θ＝2tan β＝。 (2)因tan θ＝，可知θ＝53°，从A点射到水面的光线的入射角为α，折射角为90°－θ＝37°，则由折射定律可知n＝，解得α＝53° 由几何关系可知Htan 37°＋dtan 53°＝d， 解得H＝。 答案：(1)　(2) [系统知能] 1．光的折射的理解 (1)公式n＝中，不论光是从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。 (2)折射率与入射角的大小无关，与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质。 (3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变。 (4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。 2．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)注意在折射现象中光路是可逆的。 命题视角(二)　全反射现象及色散 题点1　全反射现象的理解　 []　(2022·贵州贵阳模拟)如图所示，AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面图，其顶角θ＝83°，今有一束单色光在横截面内从OA的中点E沿垂直OA的方向射入玻璃砖，一部分光线经AB面反射后恰好未从OB面射出，不考虑多次反射，则玻璃砖的折射率为(　 ) A.　　　B.　　　C.　　　D. [解析]　如图所示，因E点为OA的中点，所以入射角α＝30