第13章 光 电磁波 章末提升创新应用(13)-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版多选 新教材 新高考）

章末提升创新应用(十三) 授课提示：对应学生用书第351页 新教材人教版选择性必修第一册第四章第1节练习与应用第4题 为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个孔。假定坦克壁厚20 cm，孔的左右两边距离12 cm，孔内安装一块折射率为1.52的玻璃，厚度与坦克的壁厚相同(如图，俯视图)。坦克内的人通过这块玻璃能看到的外界角度范围为多大？ 解析：根据如图所示光路图可知，人在左侧从内向外观察时sin θ2＝，根据折射定律n＝得θ1＝arcsin (nsin θ2)＝arcsin ＝51.45°。人在坦克内通过玻璃向外观察时，视角范围为从左侧(或右侧)观察时的两倍，即视角θ＝2θ1＝102.9°。 答案：102.9° 试题链接1　如图所示是一个透明圆柱体的横截面，一束单色光平行于直径AB射向圆柱体，光线经过折射后恰能射到B点，已知入射光线到直径AB的距离为R，R是圆柱体的半径。已知光在真空中的传播速度为c，求： (1)该透明圆柱体介质的折射率； (2)该单色光从C点传播到B点的时间； (3)折射光线过B点时是否发生全反射，说明理由。 解析：(1)光线P经折射后经过B点，光路图如图所示。由几何知识得 sin α＝＝，α＝60°，β＝α＝30°， 则折射率为n＝＝＝。 (2)C、B间的距离为s＝2Rcos β＝R， 光在圆柱体中传播的速度为v＝， 则光从C点传播到B点的时间为t＝＝。 (3)由几何知识知，折射光线射到B点时的入射角等于β，由光路可逆性原理，折射光线不可能在B点发生全反射，一定能从B点射出。 答案：(1)　(2)　(3)见解析 高考链接2　(2022·湖南卷)如图，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度θ的控制(可视角度θ定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍)。透明介质的折射率n＝2，屏障间隙L＝0.8 mm。发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间。不考虑光的衍射。 (1)若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度θ控制为60°，求屏障的高度d； (2)若屏障高度d＝1.0 mm，且发光像素单元的宽度不能忽略，求像素单元宽度x最小为多少时，其可视角度θ刚好被扩为180°(只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素单元)。 解析：(1)由可视角度为60°可知，最大折射角r＝30°，由折射定律可知，最大入射角i的正弦值为 sin i＝＝ 由图中几何关系可得 d＝＝L＝ mm≈1.55 mm。 (2)如图，若使可视角度刚好被扩为180°，则临界光线恰好发生全反射 sin C＝＝ 可得C＝30° 由图中几何关系有tan C＝ 解得x＝(－0.8)mm≈0.35 mm。 答案：(1)1.55 mm　(2)0.35 mm (一)激光散斑测速 试题链接3　激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理，利用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，已知“散斑对”的间距d与待测物体的速度v、二次曝光的时间间隔Δt之间满足关系式d＝KvΔt，其中K为常数。实验中可以测得二次曝光的时间间隔Δt和“散斑对”到屏的距离L及相邻两条亮纹的间距Δx。若所用激光的波长为λ，则利用该实验确定物体速度的表达式是(　　) A．v＝ B．v＝　 C．v＝　 D．v＝ 解析：依题意可得，双缝间距为d＝KvΔt，双缝干涉条纹间距Δx＝λ，联立解得v＝，故选C。 答案：C (二)道威棱镜 试题链接4　道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分，如图1所示，其截面ABDC为等腰梯形，如图2所示，E、F分别是AC和AB的中点。一细光束平行AB边从E点射入，折射后射向F点。已知∠BAC＝∠ABD＝45°，CD边长和梯形的高分别为a、a，不考虑光束的多次反射，则细光束(　　) A．在F点一部分反射，一部分出射 B．AC面上的入射角逐渐减小至零，光束均不会从AB面射出 C．AC面上的入射点逐渐上移，光束将在BD面上发生全反射 D．AC面上的入射点逐渐上移，光束在棱镜中的传播时间变长 解析：由几何关系知，AC面上的折射角为＝22.5°，则n＝＝1.85，C＝arcsin ＝arcsin 0.54>arcsin 0.5＝30°，当光束射向F点时，入射角为67.5°，将发生全反射，故A错误；根据对称性，AC面上的入射点逐渐上移过程中，光束在BD面上的入射角均为22.5°，不会发生全反射，故C错误；光束在棱镜中的光程相等，时间不变，故D错误；当AC面上的入射角减小至零时，AB面上的入射角为45°，仍将发生全反射，光束均不会从AB面射出，故B正确。 答案：B (三)人造树脂——眼镜镜片材料 试题链接5　(2023·江苏南京模拟)人造树脂是人工合成的一类高分子聚合物