第13章 专题强化19 光学综合问题-(讲义)【红对勾讲与练】2025年高考物理大一轮复习全新方案

参 考 答 案 芒线长度与相机镜头口径值(F值)关 系时,控制光源的颜色相同,研究星芒 线长度与 波 长 的 关 系 时,控 制 相 机 镜 头口径值(F值)相同,两实验均采用了 控制变量法,故B正确;由实验二或衍 射知识可知,波长越大,衍射现象越明 显,星芒线越长,故C正确;没有出现 星芒现象 说 明 衍 射 现 象 不 明 显,不 能 说没有发生衍射现象,故D错误。 专题强化19 光学综合问题 􀪋􀪋 热点题型突破 􀪋􀪋 题型一 光的折射现象和物理光学 典例1 B 由光路图 可知,三棱镜对a 光 的折射 率 较 大,则a 光 的 频 率 大 于b 光 的 频 率,A 错 误;如 图 所 示,a 光 在 AB 边 的 入 射 角 为i= 60°,折射角为r=30°,则三棱镜对a 光 的折射率为na= sin 60° sin 30°= 3 ,由于三 棱镜对b 光的折射率较小,故 棱 镜 对 单色光b 的折射率小于 3,B正确;根 据v= c n ,由 于 三 棱 镜 对a 光 的 折 射 率较大,故在 棱 镜 中a 光 的 传 播 速 度 小于b 光的传播速度,C错误;三棱镜 对a 光的折射率较大,则a 光的频率 较大,a 光 的 波 长 较 小,根 据 Δx= l dλ ,可 知 分 别 通 过 同 一 双 缝 干 涉 装 置,a 光的相邻亮条纹间距小,D错误。 对点演练 1.C a、b 两条 出 射 光 线 进 入 水 滴 时 发 生折射现象,入射角相同,a 光的折射 角小于b 光 的 折 射 角,根 据 折 射 定 律 n= sin i sin r ,可 知na>nb,折 射 率 大,则 光的频率 高,因 此a 光 的 频 率 高 于b 光,所以a 光是紫光,b光是红光,故A 错误;由 于 光 的 频 率 越 大,波 长 越 短, 因此λa<λb,故B错误;根据光的衍射 现象,遇到相同的障碍物,波长越长的 光越容易发生明显衍射,所以b光更容 易发生明显衍射,故C正确;在真空中 传播 时,a、b 光 的 速 度 一 样 大,故 D 错误。 2.D 由双缝干涉条纹间距的公式Δx= λL d 可知,当两种色光通过同一双缝干 涉装置时,波长越长条纹间距越宽,由 屏上亮条纹的位置可知λ1>λ2,反射 光经过三 棱 镜 后 分 成 两 束 色 光,由 图 可知 N 光的折射角大,又由折射定律 可知,入射角相同时,折射率越大的色 光折射 角 越 小,由 于λ1>λ2,则n1< n2,所 以 N 是 波 长 为λ1 的 光 出 射 位 置,故D正确,A、B、C错误。 题型二 全反射现象和物理光学 典例2 C 根 据 折 射 定 律 公 式 n= sin i sin r ,因为玻 璃 对b 光 的 偏 折 程 度 大 于a 光,所以玻璃对b光的折射率大于 对a 光的折射率,所以b 光频率高,光 子能量大,故 A错误;根据sin C= 1 n 可知,b光临界角小,现将入射光绕 O 点逆时针转动,则b 光先消失,故B错 误;根据c=λf,b 光频率高,波长 短, 根据Δx= L dλ 可知,分别用a、b 光在 同一个双缝干涉实验装置上做实验,a 光的干涉条纹间距大于b 光的干涉条 纹间距,故C正确;根据v= c n ,所以 在半圆形玻璃中,b 光速度小,路程相 同,则b光传播时间长,故D错误。 对点演练 3.A 发生全反射的一个条件是光从光 密介质射 入 光 疏 介 质,挡 风 玻 璃 的 折 射率大于空气的折射率,是光密介质, 故A正确;光发生全反射的临界角C 与介质的折射率n 的关系为sin C= 1 n ,若玻璃的折射率为 2,则光发生全 反射的临界角为45°,故B错 误;当 挡 风玻璃外 表 面 有 雨 滴 时,一 部 分 光 会 透过玻璃,传 感 器 接 收 到 的 光 的 总 量 会减少,故C错误;红外线可以用来加 热理疗,紫外线可以消毒,故D错误。 4.D a 光由介质进入空气泡中,由折射 定律n= sin i sin r ,可知a 光在空气泡中的 折射角为45°,则出射光线偏离入射光 线15°,在C 点从空气泡进入介质,又 偏折15°,因此相对于射入空气泡前光 线的偏向角为30°,故 A错误;根据折 射定律,因 为 从 光 密 介 质 进 入 光 疏 介 质,入射角相同,a 光偏折角大,a 光折 射率大,根据折射率的定义式n= c v 可 知a 光传播速度小,故B错误;根据全 反射的特点可知,b 光折射率小,临界 角大,a 光没有发生全反射,故b 光也 不会发生全反射,故C错误;a 光由介 质进入空 气 泡 中,由 折 射 定 律 知 折 射 角为45°,从C 点入射时入射角为45°, 可知∠COA 为90°,b光在A 点折射角 设为α,所 以 ∠AOD =180°-2α,所 以∠COD=90°-2α,b光在A、D 两点 折射,相 对 于 射 入 空 气 泡 前 光 线 的 偏 向角为2(α-30°),由几何关系知,a、b 出射光线间夹角为30°-2(α-30°)= 90°-2α,故D正确。 题型三 光学综合问题 典例3 D 由图可得:玻璃砖对单色光 a 的折射率小,根据v= c n 可得:单色 光a 传播速度大,故A错误;由于在真 空中a 的波长比b的波长长,因此用同 一装置做单 缝 衍 射 实 验,单 色 光a 的 衍射图样中央亮纹更宽,故B错误;设 复色光在AB 面的入射角为i,对单色 光a 的折射率na= sin i sin α ,对单色光b 的折射率nb= sin i sin α 2 ,故na nb = sin α 2 sin α = 1 2cos α 2 ,故C错误,D正确。 典例4 (1)0.52 (2)能发生全反射 解析:(1)如 图 所 示,根 据 几 何 知 识 可 知:α=90°-θ=15°, 根据 折 射 定 律 sin β sin α=n ,得sin β= 0.52。(2)如图所示,根据sin C= 1 n , 得C=30°,根 据 几 何 关 系 可 知:θ1= 90°-θ=40°, θ2=3θ-90°=60°,因θ2>C=30°,所 以能发生全反射。 对点演练 5.D 画出光路图如图所示。 由几 何 关 系 有∠2=30°,∠1=∠2+ ∠3=30°+30°=60°,由折射定律得玻 璃球 对 甲 光 的 折 射 率n1= sin∠1 sin∠2= sin 60° sin 30°= 3 ,故A错误;甲光在B 点折 射时,有n1= sin∠4 sin∠3 ,∠3=∠2=30°, 可得∠4=60°,由 几 何 关 系 有∠8= 134°-∠4=134°-60°=74°,结合光路 可 逆 原 理 知 ∠5= ∠8=74°,∠6= 1 2∠5=37° ,所以单色光乙由 N 点射 入玻璃球时的入射角为∠5=74°,故B 错误;由折射定律得,玻璃球对乙光的 折射率n2= sin∠5 sin∠6= sin 74° sin 37°=1.6 ,玻 璃球对甲光的折射率大于玻璃球对乙 光的折射 率,所 以 单 色 光 甲 的 频 率 大 于单色光乙的频率,故C错误;甲光在 玻璃球中的传播速度v1= c n1 ,由几何 关系有 MB sin 120°= R sin 30° ,甲 光 在 玻 璃 球中的传 播 时 间t1= MB v1 = 3R c ,乙 光 在玻璃球中的传播速度v2= c n2 ,由几 何关系有 NB sin 106°= R sin 37° ,乙 光 在 玻 璃球中的传播时间t2= NB v2 = 1.62R c , 解得:t1 t2 = 75 64 ,所以单色光甲从 M 点 传播到B 点的时间大于单色光乙从N 点传播到B 点的时间,故D正确。 6.(1) 4 15πR (2)320 cm 解析:(1)光路图如图所示, 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -615- hh 设此光线 恰 好 发 生 全 反 射,此 时 透 镜 内的临界角为C,由折射率定义可知: sin C= 1 n = 3 4=0.75 ,即C=48°,此 角对应 的 弧 长 为l= 48π 180R= 4 15πR 。 (2)若某束光从A 点射入半球透镜,光 路图如图,则 根据题意 MA= 1 5MN ,则OA=R- MA= 3 5R ,sin α= 3 5R R = 3 5 ,根据折 射率n= sin β sin α ,解得sin β= 4 5 ,即β= 53°,由几何关系可知θ=16°,这束光照 射到地面的位置与大灯间的水平距离 为s= 92.8 tan θ cm= 92.8 0.29 cm=320 cm。 实验十七 测定玻璃的折射率 􀪋􀪋 关键能力提升 􀪋􀪋 考点一 教材原型实验 典例1 (1)ABCE (2)①刻度尺和量角 器 P3 以及 P1、P2 的像 ②CD ③1.5 ④小于 解析:(1)确定 P3 大头针的位置的方 法是插上大头针 P3,使 P3 挡 住 P1、 P2 的像。确定P4 大头针的位置的方 法是插上大头针P4,使P4 挡住P3 和 P1、P2 的像,故A、B正确;折射光线是 通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定 的,大头针间的距离太小,引起的作图 误差会较大,故 P3、P4 之间的距离适 当大些,可以提高准确度,故C正确; 入射角θ1 即P1 和P2 的连线与法线 的夹角尽量大些,即 P1、P2 的连线与 玻璃砖界 面 的 夹 角 适 当 小 些,折 射 角 也会大些,折射现象较明显,测量角度 的相对误差会减小,故D错误;本实验 中采用挡 像 法 进 行 测 量,对 于 半 圆 形 玻璃砖同样可以确定入射光线和折射 光线,故可 以 确 定 折 射 率,故 E正 确。 (2)①缺 少 的 器 材 为:刻 度 尺 和 量 角 器,运用 两 点 一 线 的 原 理 确 定 光 线 方 向,观察 的 这 一 侧 插 两 枚 大 头 针 应 使 P4 挡住 P3 以 及 P1、P2 的 像。②根 据测玻璃 的 折 射 率 的 原 理,玻 璃 上 下 表面不平行也能测出折射率,故 A错 误;选择的入射角应尽量大一些,以减 小测量误差,故B错误;大头针应垂直 地插在纸面上,防止产生误差,故C正 确;大头针P1 和P2 及P3 和P4 之间 的距离适 当 大 些,可 减 小 确 定 光 线 时 产生的误差,故 D正 确。③玻 璃 的 折 射 率 n= sin∠AOB sin∠COD = AB AO CD OC = AB CD = 7.5 5 =1.5 。④如图为在图中分别作出 的实际光路图(图中实线)和以aa'、bb' 为界面、以 大 头 针 留 的 痕 迹 作 为 出 射 光线画的实验光路图(图中虚线), 比较实际光路图的折射角与实验光路 图的折射 角 关 系 可 知:折 射 角 测 量 值 偏大,则测得的折射率偏小。 对点演练 1.(1)大 (2)1.5 (3) AC BD (4)偏小 不变 解析:(1)宽 度 越 大 的 玻 璃 砖,折 射 角 的测量越 准 确,因 此 为 了 减 小 实 验 的 误差,应 选 用 宽 度 较 大 的 玻 璃 砖 来 测 量;(2)根据折射定律n= sin θ1 sin θ2 ,化简 得sin θ2= 1 n ·sin θ1,图像的斜率k= 0.4 0.6= 2 3 ,结合sin θ2-sin θ1 函数,斜 率k= 1 n ,因此,折射率n= 1 k = 1 2 3 = 1.5。(3)设单位圆的半径为R,根据数 学知 识,入 射 角 的 正 弦sin∠AOC= AC R ,折射角的正 弦sin∠BOD= BD R , 根据折射定律,折射率n= sin∠AOC sin∠BOD= AC R × R BD= AC BD 。(4)甲同学的光路图 如图1所示,根据图1可知,折射角的 测量值r'>r,根 据 折 射 定 律,折 射 率 的测量值n测= sin i sin r'< sin i sin r=n ,即甲 同学测 得 的 折 射 率 与 真 实 值 相 比 偏 小;乙同学的光路图如图2所示,虽然 乙同学使 用 的 是 梯 形 玻 砖,由 于 入 射 角,折射角均无误差,因此测定的折射 率不变。 考点二 拓展创新实验 典例2 (2)③2.27 (3) d2 d1 1.50 (4)小一些 解析:(2)③刻度尺的分度值为0.1 cm, 需要估读到分度值的下一位,则d1= 2.27 cm。(3)根据题意标出光线对应 的入射角和折射角,如图所示。 结合 几 何 关 系 和 折 射 定 律 可 得:n= sin α sin β = fM d1 fM d2 = d2 d1 ,代入数据解 得:n= 3.40 2.27 ≈1.50。(4)为 了 减 小d1、d2 测 量的相对误差,应使d1、d2 长度增大, 故实验中激光在 M 点入射时应尽量使 入射角小一些。 典例3 (1)见解析图 (2)确定从 AB 面进入三棱镜的光线 (3) sin β sin α (4)小于 解析:(1)根 据 实 验 原 理,由 折 射 定 律 和反射定律,画出光路图,如图所示。 (2)使P2 的像挡住P1 的像的目的是 确 定 从 AB 面 进 入 三 棱 镜 的 光 线。 (3)根据题 意,由 折 射 定 律 可 得,折 射 率为n= sin β sin α 。(4)若实验中三棱镜的 位置发生 了 微 小 的 平 移,实 际 光 路 图 如图所示。 由图可知,测量的α 角偏大,则测得的 折射率小于真实值。 对点演练 2.(1)全反射 (2)CD (3) d 2l 解析:(1)看 不 到 P2 和 P1 的 像 是 由 于光 线 在 AB 面 上 发 生 了 全 反 射。 (2)(3)只要 测 出“CD”的 长 度l,就 相 当 于 测 出 了 临 界 角 的 正 弦 值,即 sin C= l r ,而sin C= 1 n ,可得折射率 n= d 2l 。 3.(1)能 不能 在 (2)大于 解析:(1)先让光屏E、F 位于同一平面 内,一束激光贴着光屏 E 从空气斜射 入水中,激 光 从 光 疏 介 质 射 入 光 密 介 质,在光屏F 上能看到折射后的光束; 当F 屏沿逆时针(俯视)方向折转一定 的角度后,则呈现折射光线的 F 屏和 呈现入 射 光 线 的E 屏 不 在 同 一 平 面 内,所以在F 屏上不能看到折射光线; 这说明折射光线和入射光线在同一平 面内。(2)分析表格数据可知,光从水 斜射入空气时,折射角大于入射角,且 入射角增大时,折射角也增大。 4.(1) l22+l23sin θ1 l3 (2)1+sin2 θ2 (3)> 解析:(1)设 折 射 角 为r1,如图所示,在 △APD 中,由 几 何 关 系 得 sin r1 = l3 l22+l23 ,光 在 AB 面上发生折射,由折射定律可得介质的 折射率为n= sin θ1 sin r1 = l22+l23sin θ1 l3 。 (2)射到AB 面上的光线的入射角为θ2 时,在 AD 面 上 发 生 全 反 射,说 明 在 AD 面上 的 入 射 角 等 于 临 界 角,设 在 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -616- hh A.图乙是光的双缝干涉图样,当光通过狭缝 时,也发生了衍射 B.遮住一条狭缝,另一狭缝宽度增大,其他 条件不变,图丙中亮条纹宽度增大 C.照射两条狭缝时,增加L,其他条件不变, 图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D.照射两条狭缝时,若光从狭缝S1、S2 到屏 上P 点的路程差为半波长的奇数倍,P 点处一定是暗条纹 考向2 光的偏振 【典例4】 (2023·江苏如皋 适应性测试)如图所示,电 灯S 发出的光先后经过偏 振片A 和B,人眼在P 处迎着入射光方向, 却看不到光亮,则 ( ) A.电灯S 发出的光是偏振光 B.偏振片A 起检偏器的作用 C.以SP 为轴将A 转过45°,在P 处看到光亮 D.将B 沿SP 向A 平移至某位置时,在P 处看到光亮 %$3 3.(2023·云南普洱期末)如图 所示,让自然光照到P 偏振 片上,当P、Q 两偏振片的透 振方向间的夹角为以下哪些度数时,透射光 的强度最弱 ( ) A.0° B.30° C.60° D.90° 4.(2023·湖南名校联合体联考期末)在夜晚给 一个发光的灯拍摄照片时,照片中可能会出 现从灯中心发出的一些光线,如图1所示,这 个有趣的现象称为“星芒”。出现星芒现象的 本质原因是光的衍射。某实验小组进行了如 下两组实验,来研究星芒线长度与相机镜头 口径值(F值)及波长的关系。实验一:保持光 源与相机的距离L、曝光时间t、光圈形状不 变,相机感光度IOS值为100,通过改变相机 镜头口径值(F值)进行实验,实验结果如图2 所示;实验二:保持光源与相机的距离L、曝 光时间t、光圈形状不变,相机感光度IOS值 为100,光圈F值为14,通过选择不同颜色的 光源进行实验,实验结果如图3所示(R 为红 光,B 为蓝光)。下列说法不正确的是 ( ) A.为了使拍出的照片更加清晰(星芒线越 短),需要调大相机镜头口径值(F值) B.两组实验均采用了控制变量法 C.保持其他条件相同,光源发出的光波长越 大,拍出的照片中星芒线越长 D.有些照片中没有出现星芒现象,说明在拍 摄过程中光没有发生衍射现象 学习至此,请完成课时作业36 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 专题强化19 光学综合问题 M/c6 题型一 光的折射现象和物理光学 【典例1】 (2023·天津南开区一模)如图所示, 有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的复色 光从空气射向AB 边的中点D,入射方向与 边AB 的夹角为θ=30°,经三棱镜折射后分 为a、b两束单色光,单色光a 偏折到BC 边 的中点E,单色光b 偏折到F 点,则下列说 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 328 第十三章 光 法正确的是 ( ) A.a 光的频率小于b 光的 频率 B.棱镜对单色光b 的折射率 小于 3 C.在棱镜中a 光的传播速度大于b 光的传 播速度 D.分别通过同一双缝干涉装置,a 光的相邻 亮条纹间距大 %$3 1.(2023·广东深圳适应性考 试)彩虹的形成是雨后太阳 光射入空气中的水滴先折 射,然后在水滴的背面发生 反射,最后离开水滴时再次 折射形成。如图所示,一束太阳光从左侧射 入球形水滴,a、b 是其中的两条出射光线,一 条是红光,另一条是紫光。下列关于a 光和b 光的说法中,正确的是 ( ) A.a光是红光 B.a光的波长更长 C.b光更容易发生衍射 D.在真空中传播时,b光的速度更大 2.(2021·湖北卷)如图所示,由波长为λ1 和λ2 的单色光组成的一束复色光,经半反半透镜 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屏上形成干涉条纹。 O 是两单色光中央亮条纹的中心位置,P1 和 P2 分别是波长为λ1 和λ2 的光形成的距离O 点最近的亮条纹中心位置。反射光入射到三 棱镜一侧面上,从另一侧面 M 和N 位置出 射,则 ( ) A.λ1<λ2,M 是波长为λ1 的光出射位置 B.λ1<λ2,N 是波长为λ1 的光出射位置 C.λ1>λ2,M 是波长为λ1 的光出射位置 D.λ1>λ2,N 是波长为λ1 的光出射位置 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 题型二 全反射现象和物理光学 【典例2】 (2023·广东韶关模 拟)如图所示,一束光由半 圆形玻璃砖的右侧面沿半 径射入,经 AB 界面折射后分为a、b 两束 光,则下列说法正确的是 ( ) A.b光的光子能量小于a光的光子能量 B.现将入射光绕O 点逆时针转动,则a光先 消失 C.分别用a、b 光在同一个双缝干涉实验装 置上做实验,a 光的干涉条纹间距大于b 光的干涉条纹间距 D.在半圆形玻璃中,b 光的传播时间小于a 光的传播时间 %$3 3.(2023·河北沧州一模)如图为某汽车自动感 应雨刷的光学式传感器示意图,基本原理为: LED发出一束锥形红外线,经过透镜系统成 为平行光射入前挡风玻璃,当挡风玻璃上无 雨滴时,恰好几乎所有光都会反射到光学传 感器的光电二极管上,当挡风玻璃上有雨滴 时,光电二极管接收到的光的总量会发生变 化,进而计算出雨量大小并控制刮水速度和 频率。以下说法正确的是 ( ) A.挡风玻璃相对于空气是光密介质 B.若光发生全反射的临界角是42°,则玻璃的 折射率为 2 C.挡风玻璃上雨滴越多,光电二极管接收到 的光的总量越多 D.红外线同时能对汽车内部环境进行消毒 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 329 hh 4.(2023· 安 徽 黄 山 三 模)在透明均匀介质内 有一球状空气泡,一束 包含a、b 两种单色光 的细光束从介质射入 空气泡,A 为入射点,部分光路如图所示。已 知A 点的入射角C 为30°,介质对a 光的折 射率na= 2,下列判断正确的是 ( ) A.a光射出空气泡后的光线相对于射入空气 泡前光线的偏向角为15° B.a 光在该介质中传播速度大于b光在该介 质中传播速度 C.b光可能在D 点发生全反射 D.a、b光从C、D 两点出射光线间的夹角等 于∠COD 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 题型三 光学综合问题 考向1 几何光学与其他知识的综合问题 【典例3】 (2024·安徽合 肥检 测)如 图 所 示,由 a、b两种单色光组成的 复色光斜射到顶角为α 的等 腰 三 棱 镜 AB 边 上,单色光a 垂直AC 边射出,单色光b在AB 面的折射光与三棱 镜底边BC 平行,则下列说法正确的是 ( ) A.在玻璃砖中,b比a的传播速度大 B.用同一装置做单缝衍射实验,单色光b的 衍射图样中央亮纹更宽 C.玻璃砖对单色光a、b 的折射率之比为 1 2sin α 2 D.玻璃砖对单色光a、b 的折射率之比为 1 2cos α 2 考向2 光的折射与全反射的综合问题 【典例4】 (2023·广东茂名 一模)打磨成多面体的钻 石能闪闪发光,是射到钻 石背面的光全部被反射 回来的缘故。如图所示, 某同学想把玻璃砖加工成“玻璃钻石”,该 “玻璃钻石”左右对称,折射率n=2,OA 边 和OD 边与轴线的夹角均为θ。一束光从 BC 边垂直入射,已知cos 75°=0.26。 (1)若θ=75°,求这束光在OA 边折射时折 射角的正弦值; (2)若θ=50°,通过计算判断这束光经OA 边第一次反射,到达OD 边时能否发生全 反射? *A0 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 %$3 5.(2023·河北模拟)如图所 示,O 为一玻璃球的球心, AB、CD 为过球心截面内互 相垂直的直径。甲、乙两束 单色光,分别从 M、N 两点 沿平行AB 方向射入玻璃球,M 点到CD 的 距离等于球半径的一半。经一次折射后,两 单色光均从B 点射出,两出射光线的夹角为 134°。(sin 74°=0.96)下列说法正确的是 ( ) A.玻璃球对单色光甲的折射率为 2 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 330 第十三章 光 B.单色光乙由 N 点射入玻璃球时的入射角 为75° C.单色光甲的频率小于单色光乙的频率 D.单色光甲从 M 点传播到B 点的时间大于 单色光乙从N 点传播到B 点的时间 6.(2023·陕西咸阳模拟)如图甲所示,某汽车 大灯距水平地面的高度为92.8 cm;图乙为该 大灯结构的简化图,由左侧旋转抛物面和右 侧半径为R 的半球透镜组成,对称轴以下装 有挡光片,光源位于抛物面的焦点F 处,已知 点光源发出的光经旋转抛物面反射后,均垂 直半球透镜的竖直直径 MN 进入透镜(只考 虑纸面内的光),光在半球透镜中的折射率 n=43 ,已知透镜直径远小于大灯离地面的高 度,忽略在半球透镜内表面反射后的光,求: (已知sin 48°=0.75,sin 37°=0.6,tan 16°= 0.29) (1)所有垂直 MN 进入的光在透镜球面上透 光部分的长度; (2)若某束光从 A 点射入半球透镜,MA= 1 5MN ,这束光照射到地面的位置与大灯间的 水平距离。 学习至此,请完成专题强化练19 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 实验十七 测定玻璃的折射率 AMc
-  1.实验目的 测定玻璃的折射率,掌握光发生折射的 入射角和折射角的确定方法。 2.实验原理 用插针法找出与入射光线AO 对应的出 射光线O'B,确定出 O'点,画出折射光线 OO',然后测量出角θ1 和θ2,根据n= sin θ1 sin θ2 计算玻璃的折射率。 3.实验器材 白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、 平木板、长方形玻璃砖。 4.实验步骤 (1)铺白纸、画线 ①将白纸用图钉按在平木板上,先在白纸上 画出一条直线aa'作为界面,过aa'上的一点 O 画出界面的法线NN',并画一条线段AO 作为入射光线。 ②把平行玻璃砖平放在白纸上,使它的长边 跟aa'对齐,画出玻璃砖的另一条长边bb'。 (2)插针与测量 ①在线段AO 上竖直地插 上两枚大头针P1、P2,透 过玻璃砖观察大头针P1、 P2 的 像,调 整 视 线 的 方 向,直到P1 的像被P2 挡 住,再在观察的这一侧依 次插两枚大头针P3、P4,使P3 挡住P1、P2 的像,P4 挡住P1、P2 的像及P3,记下P3、P4 的位置,如图所示。 ②移去玻璃砖连接 P3、P4 并延长交bb'于 O',连 接 OO'即 为 折 射 光 线,入 射 角θ1= ∠AON,折射角θ2=∠O'ON'。 ③用量角器测出入射角和折射角,查出它们 的正弦值。 ④改变入射角θ1,重复实验,记录相关测量 数据。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 331