内容正文:
押辽宁卷第4题
光学
高中物理光学部分,涉及知识点游离于高中物理主线之外,相对独立,考题相对简单,可以说是必得分模块。辽宁为新高考省份,自主命题,在两年新高考真题中,光学部分均考察光的折射、全反射知识点。
该模块还有其它考点,如下表:
考点
细分
几何光学
光的折射
全反射
物理光学
光的干涉
光的衍射、偏振
各种光学现象
1.折射率
(1)光从真空射入某种介质,入射角的正弦与折射角的正弦之比叫作介质的折射率,公式为n=。
(2)实验和研究证明,某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比,即n=。
2.临界角
折射角等于90°时的入射角,称为临界角。当光从折射率为n的某种介质射向真空(空气)时发生全反射的临界角为C,则sin C=。
3.全反射的条件
(1)光从光密(速度小)介质射向光疏(速度大)介质。
(2)入射角大于或等于临界角。
4.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。
(5)常见介质对光路的控制
类别
项目
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
结构
玻璃砖上下表面是平行的
横截面为三角形
横截面是圆
对光线
的作用
通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向,但要发生侧移
通过三棱镜的光线经两次折射后,出射光线向棱镜底边偏折
圆界面的法线是过圆心的直线,经过两次折射后向圆心偏折
应用
测定玻璃的折射率
全反射棱镜,改变光的传播方向
改变光的传播方向
5.物理光学知识体系
6.两类问题
(1)光的色散问题
①在同一介质中,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,在介质中的波速越小,波长越小。
(2)光的衍射和干涉问题
①光的衍射是无条件的,但发生明显的衍射现象是有条件的:障碍物尺寸远远小于光的波长,衍射越明显。
②两列光波发生稳定干涉现象时,光的频率相等,相位差恒定,条纹间距Δx=λ。
1.(2021年·辽宁卷)一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光,光路如图所示,比较内芯中的a、b两束光,a光的( )
A.频率小,发生全反射的临界角小
B.频率大,发生全反射的临界角小
C.频率小,发生全反射的临界角大
D.频率大,发生全反射的临界角大
2.(2022年·辽宁卷)完全失重时,液滴呈球形,气泡在液体中将不会上浮。2021年12月,在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中,航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示,若气泡与水球同心,在过球心O的平面内,用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是( )
A.此单色光从空气进入水球,频率一定变大
B.此单色光从空气进入水球,频率一定变小
C.若光线1在M处发生全反射,光线2在N处一定发生全反射
D.若光线2在N处发生全反射,光线1在M处一定发生全反射
1.如图为一用透明材料做成的中心是空的球,其中空心部分半径与球的半径之比为1:3。当细光束以的入射角射入球中,其折射光线刚好与内壁相切,则该透明材料的折射率为( )
A. B.1.5 C. D.2
2.如图所示的平面内,光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖,出射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是( )
A.这是光的干涉现象
B.在真空中光束b的波长大于光束c的波长
C.玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率
D.在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度
3.(多选)如图所示,等边三角形ABC为某透明玻璃三棱镜的截面图,边长等于L,在截面上一束足够强的细光束从AB边中点与AB边成30°角由真空射入三棱镜,从BC边射出的光线与BC边的夹角为30°。光在真空中的速度为c,则( )
A.玻璃的折射率为
B.玻璃的折射率为
C.光在三棱镜中的传播路程0.5L
D.光在三棱镜中的传播时间为
4.“道威棱镜”是广泛用于图形翻转的光学仪器,其横截面ABDC是底角为的等腰梯形(如图所示)。若此玻璃棱镜的折射率,从M点发出的一束平行于底边CD的单色光从AC边上某点射入该棱镜,则( )
A.折射角为
B.光在棱镜中的传播速度等于光速c
C.折射光线经边再次折射后进入空气
D.光线最终在边某点折射时的入射角为
5.如图所示,一均匀透明体上部分为半球、下部分为圆柱,半球的半径和圆柱上表面的半径均为R,圆柱高度为5R,在圆柱体的底部中心O点放一点光源,半球上发光部分的表面积(已知球冠表面积的计算公式为,r为球的半径,h为球冠的顶端到球冠底面圆心的高度),不计光的二次反射,该透明物质对光