专题17 光学常见模型特性及关键几何条件---【模型与方法】备战2024年高考物理二轮热点模型

专题17 光学常见模型特性及关键几何条件 目录 模型一 平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制 1 模型二 光的色散 1 模型三 光的折射定律和全反射规律的综合应用 2 模型一 平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制 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 横截面为三角形的三棱镜 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，出射光线向棱镜底面偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，光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 模型二 光的色散 1．光的色散 (1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带。 (2)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象。 2．各种色光的比较分析 颜色 红橙黄绿青蓝紫 频率ν 低→高 同一介质中的折射率 小→大 同一介质中的速度 大→小 同一介质中的波长 大→小 通过同一棱镜的偏折角 小→大 同一介质中的临界角 大→小 同一装置的双缝干涉条纹间距 大→小 模型三 光的折射定律和全反射规律的综合应用 1．求解全反射问题的四点提醒 (1)光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。 (2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。 (3)在全反射现象中，遵循光的反射定律，光路均是可逆的。 (4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。 2．全反射现象中光的传播时间的求解要领 (1)准确地判断出恰好发生全反射的临界光线是解题的关键。 (2)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即v＝。 (3)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定。 (4)利用t＝求解光的传播时间。 【模型演练1】（2023·四川达州·统考一模）如图所示，将厚度为d1=5.20cm的玻璃砖放置在水平桌面上，其下表面镀有反光膜，刻度尺在玻璃砖的正上方与玻璃砖平行放置，距玻璃砖上表面距离为d2=10.00cm。激光笔发出一束激光从刻度尺上的O点射向玻璃砖上表面，在刻度尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00cm，AB间的距离为6.00cm。已知光在真空中的速度=3.0×108m/s，取。求：（结果保留两位有效数字） （1）玻璃砖的折射率n； （2）激光从O点传到A、B两点的时间差。    【模型演练2】．（2024上·山东泰安·高三统考期末）如图所示，一圆柱状玻璃砖，其横截面为半径为R的四分之一圆面，放在水平面MN上，圆心在O点。一列与OA面等高的平行光束沿水平方向垂直射向OA面，该光束通过玻璃砖后在水平面MN上留下照亮区域，在玻璃砖左侧竖直放置一高为的遮光板，恰能使水平面BN部分不被照亮，不考虑光在OA、OB面的反射，求： （1）玻璃砖的折射率； （2）现把遮光板撤去，从OA的中点射入的一束光线，在MN上的P处留下一个光点，P点到O点的距离是多少？ 【模型演练3】．（2023上·广东深圳·高三校考阶段练习）宝安区政府广场水池下的照射灯为城市的夜景增添了色彩，如图（甲）。当某束光线从池底照射到岸上游客眼中时，光路如图（乙）所示。光线入射角为37°，出射角为53°，水深为0.4m，人眼睛距离水面高度为H=1.8m，已知sin37°=0.60，cos37°=0.80。sin53°=0.80，tan37°=，tan53°=。求： （1）该水池中水的折射率； （2）人到光源的水平距离； （3）人观察到光源的垂直深度。 【模型演练4】（2024·全国·高三专题练习）如图，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b，则下列判断正确的是（　　） A．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率 B．在玻璃砖中，a光的速度大于b光的速度 C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长 D．以同一入射角从某介质射入空气，若a恰发生全反射，则b光一定能发生全反射 一、单选题 1．（2024·山西晋城·统考一模）如图所示，某物理兴趣实验小组在探究一横截面半径为R的圆柱形透明材料的光学特性时发现，紧靠材料内侧边缘A点的光源发出的细光束AC到达材料表面的C点后同时发生反射和折射现象，且反射光束恰与直径AB垂直，折射光束恰与AB平行（图中反射光束及折射光束均未画出）。已知各光束均与AB共面，该材料的折射率为（　　） A