专题22 光学中常见的物理模型--2024届新课标高中物理模型与方法

专题22 光学中常见的物理模型 目录 一.光的色散模型 1 二．“三棱镜”模型 7 （4）最小偏向角法测量三棱镜折射率原理 7 三．“球形玻璃砖”模型 19 四．平行玻璃砖模型 34 一.光的色散模型 【模型如图】 1、 偏折角：出射光线与入射光线（延长线）的夹角；偏折角越大说明棱镜对光线的改变越大。偏折角大小与棱镜的顶角、入射角、折射率等有关系。θ i A B C 红 紫 2、 光线射向棱镜在AB面折射角小于入射角，AC面折射角大于入射角， 两次折射后，光线向棱镜底边偏折折射率越大偏折的越厉害。 3、 实验表明：白光色散后红光的偏折角最小，紫光的偏折角最大 说明玻璃棱镜对不同色光的折射率不同，对紫光的折射率最大，红光 最小。。 4、 折射率越大的光其频率也越大所以将不同色光照射某一金属表面紫光更容易发生光电效应现象。 5、 根据可知频率越大的色光其波长越短则由此可知在衍射现象中红光相比其他色光现象更为明显（明显衍射条件：）；让不同色光在同一套双缝干涉装置中实验根据可知红光相比其他色光条纹间距更宽。 6、 根据可知不同色光在同种介质中传播速度不同，折射率越大传播越慢，折射率越小传播越快即：。 7、 根据可知当不同色光从介质射向空气时发生全反射的临界角不同，红光最大，紫光最小即当改变入射角时紫光更容易先发生全反射而消失。 【模型演练1】（2023·河北衡水·衡水市第二中学校考三模）如图所示，a、b两束光以相同的入射角射入长方体形玻璃砖中，两束出射光在平行于玻璃砖的屏上形成M、N两个光斑，已知a光折射光线的侧移量大于b光折射光线的侧移量。下列说法正确的是（　　）    A．在真空中，a光的波长更长 B．在真空中，a光光子的动量更大 C．若a、b两束光在屏上会聚于一点，可发生干涉现象 D．若a、b两束光分别通过同一个狭缝，则a光形成的中央亮条纹更宽 【模型演练2】（2023·全国·高三专题练习）如图所示，一细束白光通过三棱镜折射后分为各种单色光，取其中、、三种色光，并同时做如下实验：①让这三种单色光分别通过同一双缝干涉实验装置在光屏上产生干涉条纹（双缝间距和缝屏间距均不变）；②让这三种单色光分别照射到某金属板表面，观察与金属板连接的静电计指针是否转动；下列说法中不正确的是（　　）    A．在棱镜中光的速度最大 B．如果减小白光在左侧面的入射角，最先消失的是光 C．种色光形成的干涉条纹间距最大 D．若光能使该金属板发生光电效应，光一定不能使该金属发生光电效应 【模型演练3】（2023·天津和平·统考三模）每年夏季，我国多地会出现日晕现象如图甲，日晕是当日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光。下列说法正确的是（　　） A．在冰晶中，a光的传播速度小 B．通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距大 C．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小 D．照射同一金属发生光电效应，b光使其逸出的光电子最大初动能大 【模型演练4】（2023·湖北武汉·华中师大一附中校考模拟预测）如图所示为钻石的某个截面，其中B、C、D处均为直角。一束复色光由AB面入射，从CD面出射时分开成a、b、c三种单色光。用这三种单色光分别照射金属钾板，其中b光恰好可使钾板产生光电效应。下列说法正确的是（　　）    A．a光在棱镜中的速度最小 B．c光打出的光电子的遏止电压最大 C．同一装置条件下c光双缝干涉条纹宽度最大 D．从CD面出射时a光、b光、c光互相平行 【模型演练5】（2023春·重庆沙坪坝·高三重庆八中校考阶段练习）如图所示，由两种单色激光组成的一束复色光，经过半反半透镜后分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在光屏上形成干涉条纹。点是两单色光中央亮条纹的中心位置，和分别是两种单色光形成的距离点最近的亮条纹的中心位置。反射光入射到三棱镜一侧面上，分别从另一侧面和位置射出。下列说法正确的是（　　）    A．光的波长大于光的波长 B．光的频率大于光的频率 C．光通过三棱镜后从位置射出 D．在三棱镜中，光的速度大于光 【模型演练6】．（2023春·山东·高三统考学业考试）关于以下四个示意图，下列说法正确的是（　　）    A．甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹 B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变厚 C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会跟着顺时针旋转90° D．图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的 二．“三棱镜”模型 【模型如图】 (1)光密三棱镜：光线两次折射均向底面偏折，偏折角为δ，如