第四章 光 单元综合提升-【金版新学案】2024-2025学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019）

　　　　 第四章　光 单元综合提升 概念梳理　构建网络 1 教考衔接　明确考向 2 易错辨析　强化落实 3 单元测试卷 4 内容索引 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 概念梳理　构建网络 返回 教考衔接　明确考向 返回 [2023·全国乙卷·T34(2)]如图，一折射率为 的棱镜的横截面为等腰直角三角形△ABC，AB＝AC ＝l，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿 垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光 被BC边反射后恰好射向顶点A，求M点到A点的距离。 真题1 由题意可作出光路图如图所示， 光线垂直于BC方向射入，根据几何关系可知入射角为45° 根据反射定律可知∠MOA＝2θ＝30° [2022·全国甲卷·T34(2)]如图，边长为a的正方形 ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点。在截面所 在的平面，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经 折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD 边的P点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P、C两点之间 的距离。 真题2 光线在M点发生折射有sin 60° ＝nsin θ 衔接教材 人教版选择性必修第一册P94·T3，如图是一个用折射率n＝2.4的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A＝∠C＝90°，∠B＝60°。现有一束光从图示的位置垂直入射到棱镜的AB面上，画出光路图，确定射出光线。注意：每个面的反射光线和折射光线都不能忽略。 衔接分析 人教版选择性必修第一册P94·T3，以四棱柱透明介质横截面为情境，要求画出垂直于其某个侧面射入光线的光路图问题，考查了光的折射定律及全反射规律的综合应用。 近几年的高考以光的折射定律及全反射规律的综合应用为情境进行命题成为高考的一个考查热点，例如：2023·全国乙卷·T34(2)考查了横截面为等腰直角三角形△ABC，BC边所在底面上镀有一层反射膜的介质中的光路问题，涉及光的反射定律和折射定律的综合应用；2022·全国甲卷·T34(2)以横截面为正方形的棱镜中的光路分析为情境，考查了光的折射定律及全反射规律的综合应用问题。 针对练1．(2023·浙江嘉兴市高二月考)如图所示，水 平地面上放置一截面为等腰梯形的玻璃砖ABCD，玻 璃砖的折射率为 ，∠BAD＝60°。在A点正下方 地面上有一光源S，一束光自S射向AB面上的P点， ∠ASP＝15°，则 A．此光线射至AB面恰好发生全反射 B．此光线经折射从AD面射出时偏折了45° C．此光线在玻璃内多次反射从AD面射出的光线都相互平行 D．若自S发出的光束入射至AP之间，此光束的折射光到AD面可能发生全反射 √ 发生全反射的条件是光密介质到光疏介质，所以光 线射至AB面不会发生全反射，故A错误；根据几何 关系可知∠SPB＝45°，所以在P点入射角为45°， 根据折射定律可知，折射角为sin r＝ ，所以r＝30°，因为∠BAD＝60°，所以在AD面入射角为30°，则从AD面射出时折射角为45°，所以从AD面射出时偏折了45°－∠ASP＝30°，故B错误；因为光线在AD面入射角为30°，根据反射定律可知，反射角为30°，且BC∥AD，所以再次反射到AD面入射角仍为30°，则从AD面射出的光线都相互平行，故C正确；若自S发出的光束入射至AP之间，入射角变大，折射角变大，在AD面入射角变小，不会发生全反射，故D错误。故选C。 针对练2．(2023·河北石家庄市高二期中)如图所示的 阴影部分为某玻璃砖的截面图，ABCD是正方形，DC 是半圆弧CPD的直径，O是其圆心，一束单色光从AD 边的E点射入玻璃砖，入射角为i，折射光线正好照射 到半圆弧的顶端P，并且在P点恰好发生全反射，反射 光线正好经过BC边的F点。已知sin i＝ ，光在真空中的传播速度为c，则该单色光在玻璃砖中的传播速度为 √ (2021·辽宁高考·T4)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 √ 由光路图可知a光的偏折程度没有b光的大，因此a光的折射率小，频率小，由全反射条件sin C＝ 可知折射率越小发生全反射的临界角越大。故选C。 真题3 (2023·山东高考·T16)一种反射式光纤位移传 感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图 所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N，相距为 d，直径均为2a，折射率为n(n＜ )。M、N下端横 截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M内多次 全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜 面反射至N下端面，N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。 (1)从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为θ，求θ的正弦值； 真题4 由题意可知当光在两侧刚好发生全反射时，从M下端面出射的光与竖直方向夹角最大，设光在M下端与竖直方向的偏角为α，此时sin C＝ ＝cos α 可得sin α＝ 又因为n＝ 所以sin θ＝nsin α＝ 。 (2)被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围(只考虑在被测物体表面反射一次的光线)。 根据题意，要使N下端面从刚能接收反射激光到恰好 全部被照亮，光路图如图所示 则玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围应该为 b1＜b＜b2 教材衔接　人教版选择性必修第一册P94·T4，如图为光导纤维(可简化为长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为l，折射率为n(n＜ )，AB代表端面。为使光能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光在端面AB上的入射角应满足的条件。 衔接分析　人教版选择性必修第一册P94·T4以光导纤维为情境，考查了光线进入光导纤维端面的入射角的条件问题。 近几年的高考以光导纤维的应用为情境进行命题成为高考的一个考查热点，例如：2021·辽宁高考·T4以“一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光”为情境比较内芯中的a、b两束光的频率高低、临界角大小，考查根据光路图比较频率的高低及临界角公式的应用问题；2023·山东高考·T16以“一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量”为情境考查了光的折射定律、临界角公式及几何知识的综合应用问题，本题的光情境比较复杂、临界光路图比较难画，试题难度较大，对学生的综合能力要求较高。 针对练1．如图所示，光导纤维由内芯和外套两个 同心圆柱体组成，其中心部分是内芯，内芯以外 的部分为外套，光从一端进入，从另一端射出， 下列说法正确的是 A．内芯的折射率大于外套的折射率 B．内芯的折射率小于外套的折射率 C．不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间相同 D．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在内芯和外套分界面上发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，也能在内芯和外套分界面上发生全反射 √ 光导纤维是依据全反射原理工作的，内芯的折射率 大于外套的折射率，选项A正确，B错误；不同频 率的可见光在同一介质中的传播速度不同，从同一 根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间一般不相同，选项C错误；若将紫光改用红光也以同样角度入射时，由于红光临界角大于紫光，所以不能在内芯和外套分界面上发生全反射，选项D错误。 针对练2．导光管采光系统是一套采集天然光，并经 管道传输到室内的采光系统，如图为过装置中心轴线 的截面。上面部分是收集阳光的半径为R的某种均匀 透明材料的半球形采光球，O为球心，下面部分是内 侧涂有反光涂层的导光管，MN为两部分的分界面，M、N为球面两点。若一束平行MN且与MN相距h＝ R的细光束从空气入射到采光球表面时，经折射绿光恰好照射到N点。光在真空中的传播速率为c。则 A．绿光在采光球中的传播速度为 c B．红光一定能从N点上方射出 C．紫光有可能直接折射经过O点 D．要使光束在导光管中发生全反射，涂层折射率应小于管壁折射率 √ 如图所示， 大，则红光一定能从N点上方射出，故B正确；紫光不可能直接折射经过O点，如果直接经过O点，则折射角为0°，故C错误；光由光密介质到光疏介质可能发生全反射，则涂层折射率应大于管壁折射率，故D错误。 返回 易错辨析　强化落实 返回 1．(对折射定律的内容理解错误致错)(多选)光从空气斜射入介质中，比值 ＝常数，这个常数 A．与介质有关 B．与光在介质中的传播速度无关 C．与入射角的大小无关 D．与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比 √ 在折射定律中，比值 ＝n(常数)，这个常数是相对折射率，是由两种介质的性质决定的，故A正确；光在介质中的传播速度与光的折射率有关，故B正确；n反映介质的性质，由介质决定，与入射角和折射角均无关，所以不能说n与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比，故C正确，D错误。 √ √ 易错分析　本题容易错选D项，原因是把光的折射定律表述中“入射角的正弦与折射角的正弦成正比”错误理解为“折射率与入射角的正弦成正比，与折射角的正弦成反比”，而且对于某种介质的折射率n由介质决定，与入射角和折射角均无关。 2．(对“光密介质与光疏介质”的相对性理解错误致错)下列说法中正确的是 A．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质 B．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以任何情况下水都是光疏介质 C．同一束光，在光密介质中的传播速度较大 D．同一束光，在光密介质中的传播速度较小 √ 两种介质的折射率大小关系与密度大小无关，A错误；因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质，但是不是任何情况下的水都是光疏介质，比如水相对于空气是光密介质，B错误；由v＝ 可知，光在光密介质中的速度较小，D正确，C错误。 易错分析　本题容易错选B项，原因是水相对于酒精来说是光疏介质，但是对于其它介质则不一定是光疏介质，故“任何情况下水都是光疏介质”是错误的，不能选B项。 3．(求解临界角错误致错)如图所示，一束单色光沿半圆柱 形玻璃砖的半径垂直于ab面入射，有光线从ab面射出，以 O点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab 面射出，则该玻璃砖的折射率为 √ 由题意，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab面射出，说明光线发生了全反射，此时在ab面的入射角恰好等于临界角，即有i＝C，而入射角i＝θ，则临界角C＝θ。由临界角公式sin C＝ ，可得n＝ ，故B选项正确。 易错分析　本题容易错选C项，原因是求解临界角时，根据“玻璃砖缓慢转过θ角时”，“反射线会转过2θ角”，导致误认为临界角C＝2θ，从而误选C项。 4．(双缝干涉中产生明暗条纹的条件理解错误致错)在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若两次实验分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz的单色光a和f2＝7.5×1014 Hz的单色光b进行实验，则P点出现明、暗条纹的情况是 A．单色光a和b分别照射时，均出现明条纹 B．单色光a和b分别照射时，均出现暗条纹 C．单色光a照射时出现明条纹，单色光b照射时出现暗条纹 D．单色光a照射时出现暗条纹，单色光b照射时出现明条纹 √ 易错分析　本题容易错选D项，原因是把双缝干涉中产生明暗条纹的条件错误理解为“到两个波源的路程差等于波长整数倍的位置出现暗条纹、等于半波长奇数倍的位置出现明条纹”导致误选D项。 5．(不理解两面平行的玻璃砖的光路特点致错)(多选)如 图所示，ABCD是两面平行的足够大的透明玻璃砖，AB 面和CD面是玻璃和空气的分界面，分别设为界面Ⅰ和 界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出， 回到空气中。如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则 A．只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象 B．只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象 C．不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象 D．不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象 √ √ 在界面Ⅰ上光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不可能发生全反射现象，选项C正确，A错误；在界面Ⅱ上光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行，光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角，则界面Ⅱ上的入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，选项D正确，B错误。 易错分析　本题容易错选B项而漏选D项，原因是不理解两面平行的玻璃砖的光路特点：光线通过界面Ⅰ由空气射入两面平行的玻璃砖后，在界面Ⅱ上出射光线一定与界面Ⅰ的入射光线平行，光线在界面Ⅱ上不可能发生全反射，而误认为“只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象”导致错选B项而漏选D项。 返回 单元测试卷 返回 1．(2023·江苏高考)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是 √ 根据折射定律n上sin θ上＝n下sin θ下，由于地球表面附近空 气的折射率随高度降低而增大，则n下＞n上，则θ下逐渐减 小，画出光路图如图，则从高到低θ下逐渐减小，则光线 应逐渐趋于竖直方向。故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2．关于下列各图的说法正确的有 A．图甲中自然光由空气射到水面上时反射光不是偏振光 B．图乙中立体电影的原理和照相机镜头表面上的增透膜的原理一样 C．图丙中的筷子在食用油中偏折程度较大说明食用油的折射率小于水的折射率 D．图丁为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 题图甲中自然光由空气射到水面上时反射光是偏振光，故A错误；题图乙中立体电影的原理是光的偏振，照相机镜头表面上增透膜的原理是光的干涉，故B错误；题图丙中食用油对筷子的偏折程度比水对筷子的偏折程度大，则食用油的折射率大于水的折射率，故C错误；题图丁为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 3．(2023·河北衡水月考)如图是一束光从一种介质进入另一种介质时发生的折射现象。已知这束光在介质Ⅰ中的速度为v1，在介质Ⅱ中的速度为v2，则v1∶v2为 √ 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 4．(2023·内蒙古赤峰高二期中)翠鸟的食物以鱼类为主，翠鸟入水之后是凭借触觉来抓捕猎物的，因此在入水之前，翠鸟事先看清楚鱼的位置，在时机成熟时会张开翅膀，以俯冲的姿势，快速地冲入水中将猎物捕获。若开始时翠鸟停在距离水面1.5 m高的苇秆上，看到与水面成37°的方向有一条鱼，鱼的实际位置在水面下方40 cm处。已知水对光线的折射率为 ，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则下列说法正确的是 A．鱼看到的翠鸟比实际位置要高 B．鱼的实际深度比翠鸟观察到的要浅 C．翠鸟以与水面成37°的方向俯冲做直线运动即可捕获鱼 D．鱼距离翠鸟的实际水平距离为2 m √ 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 因为光线从空气射向水面，由光疏介质射入光密介质， 折射时，折射角小于入射角，所以鱼的实际深度比翠鸟 观察到的要深，根据光路可逆可知，鱼看到的翠鸟比实 际位置要高，故A正确，B错误；看到与水面成37°的 方向有一条鱼，而鱼的实际位置比翠鸟观察到的要深，所以翠鸟以与水面成37°的方向俯冲做直线运动会到达鱼的上方，无法捕获鱼，故C错误；根据n＝ ，解得sin r＝0.6，则r＝37°，鱼距离翠鸟的实际水平距离为x＝ m＝2.3 m，故D错误。故选A。 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 5．(2023·浙江1月选考)如图所示为一斜边镀银的 等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AB 以角度θ入射，依次经AC和BC两次反射，从直角 边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角， 则α A．等于90° B．大于90° C．小于90° D．与棱镜的折射率有关 √ 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 如图所示，设光线在AB边的折射角为β，根据折 射定律可得n＝ ，设光线在BC边的入射角为 φ，光线在AC边的入射角为r，折射角为i，由反射 定律和几何知识可知β＋φ＝45°，β＋2φ＋r＝90°， 联立解得r＝β，根据折射定律可得 ＝n，可得i＝θ，过D点作出射光的平行线，则该平行线与AB的夹角为θ，由几何知识可知，入射光与出射光的夹角为90°。故选A。 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 6．如图所示，光导纤维由内芯和外套两部分组成，内芯折射率比外套的大，光在光导纤维中传播时，光在内芯和外套的界面上发生全反射。假设外套为空气，一束红光由光导纤维的一端射入内芯，红光在内芯与空气的界面上恰好发生全反射，经时间t1从另一端射出；让另一束绿光也从光导纤维的一端射入，绿光在内芯与空气的界面上也恰好发生全反射，经时间t2从另一端射出。则内芯对红光的折射率n1与对绿光的折射率n2之比为 √ 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 7．a、b、c三条平行光线垂直于半圆柱体玻璃砖的截面 直径从空气射向玻璃砖，如图所示，光线b正好过圆心， 光线a、c从光线b的两侧对称入射，从玻璃砖下表面进入 空气后与光线b分别交于P、Q两点，则下列说法中正确 的是 A．玻璃对三种光的折射率关系为na＞nb＞nc B．玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率 C．c光比a光穿过该半圆柱体玻璃砖所需的时间长 D．a、b、c三种光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间b光最长 √ 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 a光经玻璃砖折射后的偏折程度较大，所以a光的折射 率较c光大，即na＞nc, b光没有偏折，b光的折射率无法 判断，A错误，B正确；根据v＝ ， a光在玻璃砖中的 速率较c光小，即va＜vc，玻璃砖中的光程sa＞sc，所以 a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长，由于不 知道b光与a光、c光的折射率大小关系，所以也不知道 b光与a光、c光在介质中的传播速度的大小关系，则无 法比较b光与a光、c光穿过该半圆柱体玻璃砖的时间长短，C、D错误。 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 8．(2022·山东高考)某同学采用图甲所 示的实验装置研究光的干涉与衍射现 象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到 屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是 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 √ √ √ 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 由题图可知，题图乙中间部分为等 间距条纹，所以题图乙是光的双缝 干涉图样，当光通过狭缝时，同时 也发生衍射，故A正确；狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，题图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；根据条纹间距公式Δx＝ λ可知照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，题图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确；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，故D正确。故选ACD。 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 9．如图甲所示，在平静的水面下深h处有 一个点光源S0，它发出不同颜色的a光和b 光，在水面上形成了一个有光线射出的圆 形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为a光的颜色(见图乙)。设水对b光的折射率为nb，则下列说法正确的是 A．在水中，a光的波长比b光的长 B．在水中，a光的传播速度比b光的大 C．复色光圆形区域的面积为S＝ D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹间距比b光的窄 √ √ √ 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 a光在水面上有光射出的区域面积较大， 可知a光的临界角较大，根据sin C＝ ， 可知a光的折射率较小，再由v＝ 可知， 在水中a光的波速比b光的大，则a光的波长比b光的长，故A、B正确；设复色光区域的半径为r，根据sin C＝ ，结合几何关系，可知 ，故复色光圆形区域的面积为S＝πr2＝ ，故C正确；a光的折射率小，波长长，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝ λ可知，相同条件下，a光的干涉条纹间距比b光的宽，故D错误。 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 10．如图所示，一束入射光AO从某种介质以入射角α射入 空气，以O点为圆心、R1为半径画圆C1，与折射光线OB交 于M点，过M点向两介质的交界面作垂线，与入射光线AO 的延长线交于N点，以O点为圆心、ON为半径画另一个圆 C2，测得该圆的半径为R2，下列说法中正确的是 A．该介质的折射率为 B．若光由介质射入空气发生全反射，则临界角的正弦值为sin C＝ C．若过圆C1与界面的交点D作界面的垂线交圆C2于P点，则OP与法线所夹的锐角等于全反射的临界角 D．若入射光的强度保持不变，逐渐增大入射角α，则折射光的强度将逐渐增加 √ √ √ 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 11．(6分)(2022·安徽蚌埠市高二月考)如图1，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5 m，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 (1)某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，则 ①分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为xA＝11.1 mm，在B位置时游标卡尺的读数为xB＝15.6 mm，相邻两条纹间距Δx＝_____mm； ②该单色光的波长λ＝__________m。 0.75 6.0×10－7 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (2)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向 上，如图3所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时， 测量值______ (选填“大于”、“小于”或“等于”)实际 值，若要使两者对齐，该同学应如何调节____。 A．仅左右转动透镜 B．仅旋转滤光片 C．仅拨动拨杆 D．仅旋转测量头 如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，由于条纹是倾斜的，所以测量值大于实际值；发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，若要使两者对齐，该同学应旋转测量头，故D正确。 大于 D 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12．(6分)(2023·广东惠州市高二期中)某小组的 甲、乙同学利用“插针法”测定玻璃的折射率， 如图1所示。 (1)为了减小实验误差，下列操作正确的是________。 A．必须选择边界平行的玻璃砖 B．选择的入射角应尽量小些 C．没有刻度尺时，可以将玻璃砖界面当尺子画界线 D．大头针P1、P2和P3、P4之间的距离应适当大些 √ 用插针法测折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，A错误；入射角较小，折射现象不明显，误差较大，B错误；用玻璃砖界面当尺子画界线会增大实验误差，且容易损坏玻璃砖，C错误；大头针P1、P2和P3、P4之间的距离适当大一些，引起的角度误差会减小，D正确。故选D。 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (2)甲同学手头有圆规和刻度尺但没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心、OA为半径画圆，交AO于A点，交OO′延长线于C点，过A点和C点分别作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图2所示。用刻度尺测得AB的长度为x1，CD的长度为x2，则玻璃砖的折射率n＝ ____(用x1、x2表示)。 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (3)乙同学正确操作后，在实验中多次改变入射 角，测出多组相关角度θ1、θ2，作出cos θ2-cos θ1 的图像，如图3所示，则此玻璃砖的折射率n＝ _____。 根据n＝ 代入数据解得折射率为n＝1.51。 1.51 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (4)若该同学在确定P4位置时，不小心把P4位置画 得偏左了一些，则测出来的折射率________。 (选填“偏大”、“偏小”“不变”) 若该同学在确定P4位置时，不小心把P4位置画得偏左了一些，则画出的光路图出射点向右移动，光入射时的折射角偏大，测出来的折射率偏小。 偏小 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13．(10分)(2023·江苏徐州市高二期中)一位潜水 爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援 人员发射激光信号，设激光光束与水面夹角为 α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸 上救援人员才能收到他发出的激光光束，已知 sin 41°≈ ，试求： (1)水的折射率； 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)若此时潜水爱好者离水面的距离为 m，则激 光笔能照亮的水面面积是多少？ 当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则根据几何知识有 tan 41°＝ 则激光笔能照亮的水面区域的半径为 r＝ m＝3 m 则激光笔能照亮的水面面积为S＝πr2＝9π m2。 答案： 9π m2 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14．(10分)(2023·安徽安庆市高二期中)如图所示，有一束平 行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折 到F点。已知入射方向与边AB的夹角θ＝30°，E、F分别 为边AB、BC的中点，三棱镜的边长为l，真空中光速为c。 求： (1)该棱镜的折射率； 由题图可知，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30° 由n＝ 得n＝ 。 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)光从E点进入三棱镜到离开三棱镜所用时间t。 设临界角为C，由sin C＝ 可得C＞30° 则光在F点不能发生全反射，即光在F点离开三棱镜，三棱镜中光速 v＝ 光在三棱镜中传播的距离为s＝ 光在三棱镜中传播的时间t＝ 可得t＝ 。 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 15．(10分)某透明均匀介质的截面图如图所示，直角三角形 的直角边BC与半圆形直径重合，∠ACB＝30°，半圆形的 半径为R，一束光线从E点射入介质，其延长线过半圆形的 圆心O，且E、O两点间距离为R，已知光线在E点的折射 角θ2＝30°。求： (1)介质的折射率； 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由题意可得OE＝OC＝R 则△OEC为等腰三角形，即 ∠OEC＝∠ACB＝30° 所以入射角θ1＝60° 由折射定律得n＝ 。 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)与射入介质前相比，光线射出介质后的偏转角； 如图所示，画出光线在E点的折射光线ED 由几何关系可得∠OED＝30°， 则折射光平行于AB 由题意可得OE＝OD＝R 则△OED为等腰三角形，可得∠OED＝∠ODE＝30° 由折射定律n＝ 可得θ3＝60° 由几何关系可知，与射入介质前相比，光线射出介质后的偏转角度为0。 答案： 0　 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (3)已知光速为c，求光在介质中传播的时间。 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16．(12分)(2023·广东珠海市高二月考)如图为半径为R 的透明玻璃球切去底面半径r＝ R的球冠后剩余的球 冠。一束半径r＝ R的圆形光束垂直球冠的切面照射 到球冠上，进入球冠的光线有部分从球面射出而使球面 发光，已知玻璃的折射率n＝ ，光在真空中的传速速度为c，球冠(不含底面)的表面积公式为S＝2πRh，R为球的半径，h为球冠的高度。不考虑光在球冠内的反射。求： (1)光束正中间的光线通过球冠的时间； 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)能发光的球面的面积。 根据全反射公式sin C＝ 可得光线在球冠中发生全反射的临界角C＝45° 光线在球冠中发生全反射的临界情况对应的光路如图所示 则根据几何知识可得，能发光的球冠部分的高度为h＝ R－Rcos 45°＝ R 则能发光的球面的面积为S＝2πRh＝(2－ )πR2。 返回 1 13 14 15 16 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 谢 谢 观 看 ！ 第四章　 　光 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 16 根据几何关系可知∠BAO＝30°，即△MAO为等腰三角形， 则＝ 又因为△BOM与△CAO相似，故有＝ 由题知AB＝AC＝l 联立可得BM＝AC＝l 所以M到A点的距离为x＝MA＝l－BM＝l。 ＝ 在P点恰好发生全反射，根据几何关系可知，在E点的 折射角与临界角C互余。根据折射定律n＝＝ ， sin C＝，解得n＝，单色光在玻璃砖中的传播速度为 v＝＝c，故选B。 ＝ ＝ 设光导纤维长为l，对红光而言sin C1＝，红光 通过光导纤维的路程l1＝，红光的光速为 v1＝，因此所用时间t1＝，整理得t1＝n，同理绿光通过光导纤维所用时间t2＝n，因此＝，故选C。 ＝ 由图可知，介质的折射率n＝，而sin β＝， sin α＝，解得n＝，A正确；全反射的临界角 sin C＝，sin C＝，B正确；过D作DP，sin∠OPD ＝，故∠OPD＝C，C正确；当α增大时，折射光强度应减弱，D错误。 ＝ ＝× 答案： ＝ ＝ 由公式n＝可得v＝ 又d＝Rcos 30°×2＝R 所以t＝＝。 ＝ $$