重难点16 光、电磁波 - 2025年高考物理【热点·重点·难点】专练（西北四省专用）（陕西、山西、宁夏、青海）

重难点16 光、电磁波 考点 三年考情分析 2025考向预测 电磁波的产生、电磁波的发射、传播和接收 电磁波谱 光的折射定律 折射率、光导纤维 光的干涉、衍射和偏振现象 激光的特性及应用 传感器（2024·全国甲卷，10） 折射及色散（2023·全国乙卷，16）全反射问题（2024·全国甲卷，16） （1）考点预测：电磁场与电磁波及各种传感器。光的折射、全反射、色散及干涉问题。 （2）考法预测：光的折射与全反射是考查的重点。 【情境解读】 【高分技巧】 一、电磁场与电磁波 1．麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。 2．电磁振荡中各物理量的变化 ①电容器电荷量最大时，电压最大，电场能最大，电流为零，磁感应强度为零，磁场能为零。 ②电流最大时，磁感应强度最大，磁场能最大，电容器电荷量为零，电压为零，电场能为零。 3．LC振荡电路充、放电过程的判断方法 根据电流流向判断 当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程 根据物理量的变化趋势判断 当电容器的带电荷量q(电压U、电场强度E)增大或电流i(磁感应强度B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程 根据能量判断 电场能增加时充电，磁场能增加时放电 4．不同电磁波的特点 ①电磁波波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强。 ②同频率的电磁波，在不同介质中速度不同；不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小。 二、光的折射、全反射问题 1．折射率计算公式n＝中的θ1指的是真空中光线与法线的夹角，θ2指的是介质中光线与法线的夹角。 2．折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在该介质中传播速度的大小v＝. 3．只有从光密介质进入光疏介质才能发生全反射现象，临界角C满足sin C＝。 4．在光的反射、光的折射和全反射现象中，光路是可逆的。 5．光的色散问题 ①同种介质对不同频率的光的折射率不同，频率越高，折射率越大。 ②由n＝，n＝可知，光的频率越高，在介质中的波速越小，波长越短。 6．分析折射和全反射题目应注意的三个方面： ①依据题目条件，分析判断是否发生全反射。 ②通过分析、计算确定光传播过程中可能发生的折射、反射，把握光的“多过程”现象，作出光路图。 ③充分考虑三角形、圆的特点，运用几何图形中的角关系、三角函数、相似三角形、全等三角形等，仔细分析光传播过程中产生的几何关系。 三、光的干涉、衍射和偏振 1．光的干涉现象和光的衍射现象证明了光的波动性，光的偏振现象说明光是横波。 2．单缝衍射与双缝干涉的比较 种类 项目 单缝衍射 双缝干涉 不同点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻亮条纹间距不等 各相邻亮条纹间距相等 亮度 中央条纹最亮，两边较暗 条纹清晰，亮度基本相同 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 （建议用时：40分钟） 【考向一：测介质的折射率】 1．（2024·山西省·一模）如图所示，在用插针法测半圆形玻璃砖折射率的实验中，已知玻璃砖的圆心为、半径为，实验主要步骤如下： ①将白纸平铺在木板上并用图钉固定，在白纸上作虚线，把玻璃砖放在纸上，使玻璃砖的圆心位于上且玻璃砖的直径边垂直于，描出玻璃砖的圆弧边和直径边。 ②在玻璃砖的另一侧插上大头针，使能挡住________的像。 ③插上大头针，使能挡住及、的像 ④作与平行的直线交圆弧边于A点，在直线上插上两枚大头针、 ⑤取下玻璃砖，作过、的直线交玻璃砖的直径边于点，测得 完成下列问题： （1）步骤②中应填的内容是________； （2）以上步骤的合理顺序是________（填步骤前序号）； （3）该玻璃砖材料的折射率为________。 2．（2024·山西省太原市·三模）如图所示，测量玻璃的折射率实验中，下列说法正确的是（ ） A. 光线从空气进入玻璃，频率发生了变化 B. 测量相应的角度，玻璃的折射率 C. 做实验选取的玻璃砖两个边和必须平行 D. 测折射率实验中，处的四个大头针可以在同一条直线上 【考向二：光导纤维】 1．（2024·陕西省西安市西北工业大学附属中学·二模）如图所示，为一长的光导纤维，一束光线从端面A射入，在侧面发生全反射，最后从B端面射出。已知光导纤维的折射率，光线从纤维内侧面向外射出时，临界角的正弦值为0.9，设在侧面发生全反射的光线从A端传播到B端所需时间为t，求t的最小值和最大值。 2．（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）某物理学习兴趣小组成员小张找到了一个LED灯和一段光导纤维进行研究。查阅资料发现，LED灯是一块用环氧树脂密封的发光半导体材料。光导纤维由内芯和外套两层组成，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。 （1）有一LED灯结构如图甲所示，发光区域为直径（MN之间）的圆盘（厚度不计），发光面上覆盖折射率的半球形环氧树脂，发光圆盘的圆心与球心重合。要使发光区域发出的所有光线在球面上都不发生全反射，求环氧树脂半径R满足的条件； （2）一段长直光导纤维由内芯和外套组成，其剖面如图乙，其中内芯的折射率，外套的折射率。已知光从折射率为的介质射入折射率为的介质时，入射角与折射角间满足关系。试通过计算说明从该光导纤维一端入射的光信号是否会通过外套“泄漏”出去。 3．（2024·青海省协作联考·一模）两完全相同的圆柱状玻璃丝M、N，其截面图均为矩形，如图所示，M、N相距为d，直径均为2a。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。一激光在M内的e点恰好发生全反射，之后从M下端面的中点射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至N下端面的中点，已知e点到M下端面的距离为。 （1）求玻璃丝对该激光的折射率n； （2）求玻璃丝下端面到被测物体表面的距离b。 【考向三：光的折射、全反射问题】 1．（2024·陕西省·二模）如图所示,空气中有一折射率为n=的玻璃柱体,其横截面是圆心角为90∘,半径m的扇形OAB，其中OB面不透光．一束平行光平行于横截面以600入射角斜射到OA面上,不考虑反射后的折射，取sin35°=．求AB上有光透出的部分的弧长． 2．（2024·陕西省汉中市·二模）道威棱镜是由H．W．Dove发明的一种棱镜，该棱镜是将一等腰直角棱镜截去棱角而得，如图所示，一束平行于底边CD的单色光从AD边射入棱镜，已知棱镜玻璃的折射率为，光在真空中的速度为。 （1）求该单色光到达CD面上的入射角； （2）若，光从AD边射入在CD面上经过一次反射从BC边射出，求光在棱镜内传播的时间。 3．（2024·陕西省商洛市·二模）某透明介质的横截面如图所示，截面由半径为的四分之一圆弧ABO和一个长方形BCDO组成，。一单色光线从圆弧AB的中点E沿垂直于DC边的方向射入，折射光线刚好到达D点。光在真空中的传播速度为c，不考虑光在介质中的反射，求： （1）介质对该光折射率n； （2）该光在介质中传播的时间t。 4．（2024·青海省百所名校·二模）真空中一透明体的截面如图所示，其中，，现有一束单色光从AB边的M点垂直射入透明体，恰好在BC边的中点处发生全反射后，从CD边射出透明体。已知，光在真空中的速度为c，求： （1）透明体对单色光的折射率n； （2）该单色光在透明体中的传播时间t。 5．（2024·青海省海东市·二模）如图所示，半径为R的半圆柱玻璃砖的截面如图所示，O点为圆心，与直径AB垂直，一束单色光垂直半圆柱玻璃砖侧面、与成角从真空射入玻璃砖，在O点的反射光线OC与折射光线OD恰好垂直。已知光在真空中的传播速度为c，求： （ⅰ）玻璃砖对单色光的折射率n； （ⅱ）单色光从射入玻璃砖到反射出玻璃砖所用的时间t。 6．（2024·青海省西宁市·二模）有一用透明材料制成中空圆柱体，内径为R，外径为2R，其截面如图所示，一束细单色光从圆柱面上的A点与直径成夹角射入，经折射后恰好与内柱面相切，已知真空中光速为c，不考虑光在圆柱体内的反射。求： （1）单色光在该材料中的折射率n； （2）单色光在该材料中传播的时间t. 7．（2024·青海省海南藏族自治州·二模）如图所示，泳池底有一个点光源P，只有在锥形范围内的光线，才能从水面射出，MN为圆锥底面的一条直径。已知池水深1.8m，圆锥的母线与水平方向所成的角为（），光在空气中的传播速度，则水的折射率为______，点光源P发出的光在水中传播的最短时间为______s。 8．（2024·宁夏省银川一中·二模）某同学学习了防溺水知识后，知道了清澈见底的池塘往往“似浅实深”，于是他设计了一测量水深的装置如图所示。在一池塘边的竖直杆上处装有两可忽略大小的激光笔，激光笔1、激光笔2发射出的光线与竖直方向的夹角分别固定为和，某次测量时，调节两激光笔的高度，使两束激光均照在池塘底部的点，测得两激光笔距离水面的高度、分别为，水的折射率为，，。求： （1）激光笔1发射出的激光光进入水中时的折射角； （2）两入射点之间的距离和处的水深。（结果均可用根式表示） 9．（2024·宁夏银川一中·三模）如图，为某一扇形透明柱状介质的横截面，其中为的角平分线，从点发出一束平行于BO的光线，射向OA界面，在点处同时发生折射和反射，其中折射光线平行于OM，反射光线射到OB界面上的点（图中点未画出）。 （1）求介质折射率的大小，并作出经点反射到点的光路图； （2）若OC的距离为，光在真空中的传播速度为，求光在介质内第一次从点到点所用的时间？（计算结果可用根式表示） 10．（2024·宁夏省银川一中·一模）如图，截面为直角三角形的玻璃棱镜置于真空中，已知，，一束极细的光于AC边的中点F处垂直AC面入射，，玻璃的折射率为，光在真空的速度为。求： （1）光从玻璃射向真空时，发生全反射时的临界角； （2）从BC面射出的光在棱镜中传播的时间。 11. （2024·宁夏中卫市·一模）如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____。若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°。 12．（2024·青海省西宁市·一模）图示为一个透明体的横截面，透明体横截面的右半部分为半圆形，AB是直径，半径为R，左半部分为长方形，长等于2R，宽等于，其中长方形的BC部分和半圆形的圆弧BE部分镀有反射膜，今有一束光沿与直线AB平行的方向从某点射向圆柱体，经折射后恰好经过B点，光在透明体中的折射率为，求： （1）该光在圆弧AE面上的入射角； （2）该光能否从CD面射出，说明理由。 【考向四：光的干涉、衍射和偏振】 1．（2024·陕西省宝鸡市·二模）（多选）下列有关光现象的说法正确的是（  ） A. 光从光密介质射入光疏介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射 B. 做双缝干涉实验时，若只将双缝间距变小，相邻明条纹间距会随之变大 C. 在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻明条纹间距是相等的 D. 光的衍射现象表明光是横波 E. 在同一种透明介质中，波长越短的光传播速度越小 2．（2024·宁夏省银川一中·二模）（多选）以下光学现象正确是（　　） A. 如图甲光导纤维中内芯的折射率大于外套 B. 如图乙抽去一张纸片，劈尖干涉的条纹间距变小 C. 如图丙太阳的反射光中振动方向垂直纸面的光较强 D. 如图丁，用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越窄，观察到的中央衍射条纹越宽 E. 如图戊是圆孔衍射所形成的图样 3．（2024·宁夏银川一中·三模）判断题：判断下列说法是否正确，正确在括号内画“√”，不正确的在括号内画“×”。 ①自然光在水面反射时，反射光和折射光都是偏振光（ ） ②波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象（ ） ③汽车鸣笛时发出频率一定的乐音，当汽车边鸣笛边驶向观察者时，观察者听到这个乐音的音调比原来高（ ） ④在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，只减小双缝间的距离会使光屏上相邻亮条纹之间的距离变小（ ） ⑤激光照射到光盘上可以读取光盘上的数据是利用激光亮度高的特点（ ） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 重难点16 光、电磁波 考点 三年考情分析 2025考向预测 电磁波的产生、电磁波的发射、传播和接收 电磁波谱 光的折射定律 折射率、光导纤维 光的干涉、衍射和偏振现象 激光的特性及应用 传感器（2024·全国甲卷，10） 折射及色散（2023·全国乙卷，16）全反射问题（2024·全国甲卷，16） （1）考点预测：电磁场与电磁波及各种传感器。光的折射、全反射、色散及干涉问题。 （2）考法预测：光的折射与全反射是考查的重点。 【情境解读】 【高分技巧】 一、电磁场与电磁波 1．麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。 2．电磁振荡中各物理量的变化 ①电容器电荷量最大时，电压最大，电场能最大，电流为零，磁感应强度为零，磁场能为零。 ②电流最大时，磁感应强度最大，磁场能最大，电容器电荷量为零，电压为零，电场能为零。 3．LC振荡电路充、放电过程的判断方法 根据电流流向判断 当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程 根据物理量的变化趋势判断 当电容器的带电荷量q(电压U、电场强度E)增大或电流i(磁感应强度B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程 根据能量判断 电场能增加时充电，磁场能增加时放电 4．不同电磁波的特点 ①电磁波波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强。 ②同频率的电磁波，在不同介质中速度不同；不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小。 二、光的折射、全反射问题 1．折射率计算公式n＝中的θ1指的是真空中光线与法线的夹角，θ2指的是介质中光线与法线的夹角。 2．折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在该介质中传播速度的大小v＝. 3．只有从光密介质进入光疏介质才能发生全反射现象，临界角C满足sin C＝。 4．在光的反射、光的折射和全反射现象中，光路是可逆的。 5．光的色散问题 ①同种介质对不同频率的光的折射率不同，频率越高，折射率越大。 ②由n＝，n＝可知，光的频率越高，在介质中的波速越小，波长越短。 6．分析折射和全反射题目应注意的三个方面： ①依据题目条件，分析判断是否发生全反射。 ②通过分析、计算确定光传播过程中可能发生的折射、反射，把握光的“多过程”现象，作出光路图。 ③充分考虑三角形、圆的特点，运用几何图形中的角关系、三角函数、相似三角形、全等三角形等，仔细分析光传播过程中产生的几何关系。 三、光的干涉、衍射和偏振 1．光的干涉现象和光的衍射现象证明了光的波动性，光的偏振现象说明光是横波。 2．单缝衍射与双缝干涉的比较 种类 项目 单缝衍射 双缝干涉 不同点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻亮条纹间距不等 各相邻亮条纹间距相等 亮度 中央条纹最亮，两边较暗 条纹清晰，亮度基本相同 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 （建议用时：40分钟） 【考向一：测介质的折射率】 1．（2024·山西省·一模）如图所示，在用插针法测半圆形玻璃砖折射率的实验中，已知玻璃砖的圆心为、半径为，实验主要步骤如下： ①将白纸平铺在木板上并用图钉固定，在白纸上作虚线，把玻璃砖放在纸上，使玻璃砖的圆心位于上且玻璃砖的直径边垂直于，描出玻璃砖的圆弧边和直径边。 ②在玻璃砖的另一侧插上大头针，使能挡住________的像。 ③插上大头针，使能挡住及、的像 ④作与平行的直线交圆弧边于A点，在直线上插上两枚大头针、 ⑤取下玻璃砖，作过、的直线交玻璃砖的直径边于点，测得 完成下列问题： （1）步骤②中应填的内容是________； （2）以上步骤的合理顺序是________（填步骤前序号）； （3）该玻璃砖材料的折射率为________。 【答案】（1）挡住、的像 （2）①④②③⑤ （3） 【解析】【小问1详解】 在玻璃砖的另一侧插上大头针，使能挡住、的像。 【小问2详解】 根据实验的操作步骤，可知该实验的合理操作步骤为①④②③⑤ 【小问3详解】 做出光路图如图所示 根据几何关系可知为等腰三角形，过B点做三角形的高线，垂足为C，可得 可得该玻璃的折射率 2．（2024·山西省太原市·三模）如图所示，测量玻璃的折射率实验中，下列说法正确的是（ ） A. 光线从空气进入玻璃，频率发生了变化 B. 测量相应的角度，玻璃的折射率 C. 做实验选取的玻璃砖两个边和必须平行 D. 测折射率实验中，处的四个大头针可以在同一条直线上 【答案】B 【解析】A．光线从空气进入玻璃，频率保持不变，故A错误； B．测量相应的角度，根据折射定律可知玻璃的折射率为 故B正确； C．做实验选取的玻璃砖只要可以得到入射角和折射角即可，玻璃砖两个边和不需要平行，故C错误； D．测折射率实验中，为了得到入射角和折射角，入射光线与界面不垂直入射，所以出射光线与入射光线一定不在同一直线上，即处的四个大头针不可以在同一条直线上，故D错误。 故选B。 【考向二：光导纤维】 1．（2024·陕西省西安市西北工业大学附属中学·二模）如图所示，为一长的光导纤维，一束光线从端面A射入，在侧面发生全反射，最后从B端面射出。已知光导纤维的折射率，光线从纤维内侧面向外射出时，临界角的正弦值为0.9，设在侧面发生全反射的光线从A端传播到B端所需时间为t，求t的最小值和最大值。 【答案】， 【解析】光线在光导纤维中传播的时间取决于光沿AB方向的分速度大小，这与入射角的大小有关，设光在光导纤维中传播的速度为v，则当入射角时，光在光导纤维中沿AB方向直线传播，此时间最短为 又 可得 当入射角恰能使光线在光导纤维侧面发生全反射时，光在沿AB方向分速度最小，对应时间最长为 2．（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）某物理学习兴趣小组成员小张找到了一个LED灯和一段光导纤维进行研究。查阅资料发现，LED灯是一块用环氧树脂密封的发光半导体材料。光导纤维由内芯和外套两层组成，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。 （1）有一LED灯结构如图甲所示，发光区域为直径（MN之间）的圆盘（厚度不计），发光面上覆盖折射率的半球形环氧树脂，发光圆盘的圆心与球心重合。要使发光区域发出的所有光线在球面上都不发生全反射，求环氧树脂半径R满足的条件； （2）一段长直光导纤维由内芯和外套组成，其剖面如图乙，其中内芯的折射率，外套的折射率。已知光从折射率为的介质射入折射率为的介质时，入射角与折射角间满足关系。试通过计算说明从该光导纤维一端入射的光信号是否会通过外套“泄漏”出去。 【答案】（1）；（2）不会 【解析】（1）如图所示﹐从半圆弧上任取一点P， 从M、N两端发出的光入射角最大，取N点光线，连接OP，NP，则入射角为， 在中 即 ， 当时取最大值， 由题意 解得 （2）如图所示，作出光路图。 由 得 解得 由折射定律得 由几何关系得 越大，越大，越小， 当时 ， 说明光信号不会通过外套“泄漏”出去。 3．（2024·青海省协作联考·一模）两完全相同的圆柱状玻璃丝M、N，其截面图均为矩形，如图所示，M、N相距为d，直径均为2a。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。一激光在M内的e点恰好发生全反射，之后从M下端面的中点射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至N下端面的中点，已知e点到M下端面的距离为。 （1）求玻璃丝对该激光的折射率n； （2）求玻璃丝下端面到被测物体表面的距离b。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）玻璃丝发生全反射的临界角为 玻璃丝对该激光的折射率为 （2）设入射角为，折射角为，根据折射定律有 根据几何关系有 解得 则 经被测物体表面镜面反射至N下端面的中点，根据几何关系有 玻璃丝下端面到被测物体表面的距离为 【考向三：光的折射、全反射问题】 1．（2024·陕西省·二模）如图所示,空气中有一折射率为n=的玻璃柱体,其横截面是圆心角为90∘,半径m的扇形OAB，其中OB面不透光．一束平行光平行于横截面以600入射角斜射到OA面上,不考虑反射后的折射，取sin35°=．求AB上有光透出的部分的弧长． 【答案】0.7m 【解析】注意两条特殊光线，一是从O点沿半径方向进入玻璃柱体的光线，在AO面上折射后传播入方向不变，二是在AB面上发生全反射的光线，有光透出的部分在这两条光线之间，然后根据几何关系求解． 【详解】根据折射定律有： ，可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°． 过O的光线垂直入射到AB界面上点C射出，C到B之间没有光线射出；越接近A的光线入射到AB界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大． 根据临界角公式：，得临界角为35°，如果AB界面上的临界点为D，此光线在AO界面上点E入射，在三角形ODE中可求得OD与水平方向的夹角为180°-（120°+35°）=25°，所以A到D之间没有光线射出．由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为90°-（30°+15°）=35°所以有光透出的部分的弧长为 【点睛】解决本题关键根据光的折射、全反射原理在AB弧面上找到有光线透出的范围，然后依据几何关系求解． 2．（2024·陕西省汉中市·二模）道威棱镜是由H．W．Dove发明的一种棱镜，该棱镜是将一等腰直角棱镜截去棱角而得，如图所示，一束平行于底边CD的单色光从AD边射入棱镜，已知棱镜玻璃的折射率为，光在真空中的速度为。 （1）求该单色光到达CD面上的入射角； （2）若，光从AD边射入在CD面上经过一次反射从BC边射出，求光在棱镜内传播的时间。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）光在棱镜中传播光路如图所示． 由折射定律 解得 r=30° 所以 （2）光线在棱镜内传播 在三角形MDP中，由正弦定理 解得 在三角形NCP中，由正弦定理 解得 光在棱镜内部传播的路程 由 解得 3．（2024·陕西省商洛市·二模）某透明介质的横截面如图所示，截面由半径为的四分之一圆弧ABO和一个长方形BCDO组成，。一单色光线从圆弧AB的中点E沿垂直于DC边的方向射入，折射光线刚好到达D点。光在真空中的传播速度为c，不考虑光在介质中的反射，求： （1）介质对该光折射率n； （2）该光在介质中传播的时间t。 【答案】（1）；（2） 【解析】如图所示 根据几何关系可知，入射角 则有 联立可得介质对该光的折射率 （2）光在介质中速度 则传播时间为 4．（2024·青海省百所名校·二模）真空中一透明体的截面如图所示，其中，，现有一束单色光从AB边的M点垂直射入透明体，恰好在BC边的中点处发生全反射后，从CD边射出透明体。已知，光在真空中的速度为c，求： （1）透明体对单色光的折射率n； （2）该单色光在透明体中的传播时间t。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）画出光路图如图所示 根据几何关系可得临界角为 CD边上的入射角 根据 解得 （2）结合几何关系有 解得 5．（2024·青海省海东市·二模）如图所示，半径为R的半圆柱玻璃砖的截面如图所示，O点为圆心，与直径AB垂直，一束单色光垂直半圆柱玻璃砖侧面、与成角从真空射入玻璃砖，在O点的反射光线OC与折射光线OD恰好垂直。已知光在真空中的传播速度为c，求： （ⅰ）玻璃砖对单色光的折射率n； （ⅱ）单色光从射入玻璃砖到反射出玻璃砖所用的时间t。 【答案】（ⅰ）；（ⅱ） 【解析】（ⅰ）设折射角为，反射角为，如图所示 根据几何关系可知 其中 根据光的折射定律 联立可得，玻璃砖对单色光的折射率为 （ⅱ）光在半圆柱玻璃砖中传播的路程为 由光的折射定律 根据 联立可得，单色光从射入玻璃砖到反射出玻璃砖所用的时间为 6．（2024·青海省西宁市·二模）有一用透明材料制成中空圆柱体，内径为R，外径为2R，其截面如图所示，一束细单色光从圆柱面上的A点与直径成夹角射入，经折射后恰好与内柱面相切，已知真空中光速为c，不考虑光在圆柱体内的反射。求： （1）单色光在该材料中的折射率n； （2）单色光在该材料中传播的时间t. 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）根据题意画出光路图如图所示 在A点，入射角i=45°，折射角 由折射定律有 （2）光在透明材料中的传播速度 光射到C点时入射角等于r，则光将从C点射出圆柱体，由几何关系可得 则单色光在该材料中传播的时间 7．（2024·青海省海南藏族自治州·二模）如图所示，泳池底有一个点光源P，只有在锥形范围内的光线，才能从水面射出，MN为圆锥底面的一条直径。已知池水深1.8m，圆锥的母线与水平方向所成的角为（），光在空气中的传播速度，则水的折射率为______，点光源P发出的光在水中传播的最短时间为______s。 【答案】 ①. ②. 【解析】[1]如图 点光源P发出的光射到M、N点恰好全反射，则临界角为，则水的折射率为 [2]由，解得光在水中传播速度为 光源P发出的光垂直射到水面时，在水中传播的时间最短 8．（2024·宁夏省银川一中·二模）某同学学习了防溺水知识后，知道了清澈见底的池塘往往“似浅实深”，于是他设计了一测量水深的装置如图所示。在一池塘边的竖直杆上处装有两可忽略大小的激光笔，激光笔1、激光笔2发射出的光线与竖直方向的夹角分别固定为和，某次测量时，调节两激光笔的高度，使两束激光均照在池塘底部的点，测得两激光笔距离水面的高度、分别为，水的折射率为，，。求： （1）激光笔1发射出的激光光进入水中时的折射角； （2）两入射点之间的距离和处的水深。（结果均可用根式表示） 【答案】（1）；（2）； 【解析】（1）激光笔1发射出的激光进入水的时入射角为，由 可得 激光笔1发出的激光进入水中时入射角用表示，折射角用表示，由 可得 故 （2）激光笔2发射出的激光进入水面时入射角为，由 可得 激光笔2发出的激光进入水中时入射角用表示，折射角用表示，由 可得 设两光线入射点之间的距离为，则有 可得 同理 联立可得 9．（2024·宁夏银川一中·三模）如图，为某一扇形透明柱状介质的横截面，其中为的角平分线，从点发出一束平行于BO的光线，射向OA界面，在点处同时发生折射和反射，其中折射光线平行于OM，反射光线射到OB界面上的点（图中点未画出）。 （1）求介质折射率的大小，并作出经点反射到点的光路图； （2）若OC的距离为，光在真空中的传播速度为，求光在介质内第一次从点到点所用的时间？（计算结果可用根式表示） 【答案】（1），见解析；（2） 【解析】（1）根据题意做出光路图如图所示（CD应垂直于OM） 由几何关系可得 根据折射定律 （2）由几何关系可得 光在介质中的速度 则光在介质中从M到D的时间 10．（2024·宁夏省银川一中·一模）如图，截面为直角三角形的玻璃棱镜置于真空中，已知，，一束极细的光于AC边的中点F处垂直AC面入射，，玻璃的折射率为，光在真空的速度为。求： （1）光从玻璃射向真空时，发生全反射时的临界角； （2）从BC面射出的光在棱镜中传播的时间。 【答案】（1）；（2） 【解析】（1）光从玻璃射向真空时，发生全反射时的临界角满足 解得临界角 （2）根据题意作出光路图 根据几何关系可得 光在棱镜中的传播速度为 从BC面射出的光在棱镜中传播的时间 11. （2024·宁夏中卫市·一模）如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____。若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°。 【答案】①. ②. 大于 【解析】[1][2]由几何知识可知，红光在D点发生折射时，折射角为i=60°，入射角为r=30°，由折射定律可得 解得玻璃对红光的折射率为 若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°。 12．（2024·青海省西宁市·一模）图示为一个透明体的横截面，透明体横截面的右半部分为半圆形，AB是直径，半径为R，左半部分为长方形，长等于2R，宽等于，其中长方形的BC部分和半圆形的圆弧BE部分镀有反射膜，今有一束光沿与直线AB平行的方向从某点射向圆柱体，经折射后恰好经过B点，光在透明体中的折射率为，求： （1）该光在圆弧AE面上的入射角； （2）该光能否从CD面射出，说明理由。 【答案】（1）；（2）不能，见解析 【解析】（1）根据题意，画出光路图，如图所示 由几何关系可得 由折射定律有 解得 ， 即该光在圆弧AE面上的入射角为。 （2）根据题意，结合（1）分析可知 该光在B点反射后，在CD面上的入射角为，则有 可知光线在CD面上的入射角大于临界角，将发生全反射，故光不能从CD面射出。 【考向四：光的干涉、衍射和偏振】 1．（2024·陕西省宝鸡市·二模）（多选）下列有关光现象的说法正确的是（  ） A. 光从光密介质射入光疏介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射 B. 做双缝干涉实验时，若只将双缝间距变小，相邻明条纹间距会随之变大 C. 在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻明条纹间距是相等的 D. 光的衍射现象表明光是横波 E. 在同一种透明介质中，波长越短的光传播速度越小 【答案】ABE 【解析】A．全反射发生的条件是光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角，故A正确； B．根据 做双缝干涉实验时，若只将双缝间距变小，相邻明条纹间距会随之变大，故B正确； C．根据 以及不同颜色的光波长不同可知，不同颜色的光产生的干涉条纹间距不同，故在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻各条纹的间距是不等的，故C错误； D．光的衍射现象表明光具有波动性，但不能直接证明光是横波，故D错误； E．在同一种物质中，不同波长的光传播速度不同，波长越短，波速越小，故E正确。 故选ABE。 2．（2024·宁夏省银川一中·二模）（多选）以下光学现象正确是（　　） A. 如图甲光导纤维中内芯的折射率大于外套 B. 如图乙抽去一张纸片，劈尖干涉的条纹间距变小 C. 如图丙太阳的反射光中振动方向垂直纸面的光较强 D. 如图丁，用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越窄，观察到的中央衍射条纹越宽 E. 如图戊是圆孔衍射所形成的图样 【答案】ACD 【解析】A．甲光导纤维利用全反射原理，所以内芯的折射率大于外套，故A正确； B．如图乙抽去一张纸片，即空气膜的夹角减小，根据薄膜干涉的原理可知，劈尖干涉的条纹间距变大，故B错误； C．太阳的反射光中振动方向垂直纸面的光较强，故C正确。 D．根据单缝衍射原理可知，用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越窄，观察到的中央衍射条纹越宽，故D正确； E．图戊是不透光的小圆盘形成的衍射行成的图像，故E错误。 故选ACD。 3．（2024·宁夏银川一中·三模）判断题：判断下列说法是否正确，正确在括号内画“√”，不正确的在括号内画“×”。 ①自然光在水面反射时，反射光和折射光都是偏振光（ ） ②波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象（ ） ③汽车鸣笛时发出频率一定的乐音，当汽车边鸣笛边驶向观察者时，观察者听到这个乐音的音调比原来高（ ） ④在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，只减小双缝间的距离会使光屏上相邻亮条纹之间的距离变小（ ） ⑤激光照射到光盘上可以读取光盘上的数据是利用激光亮度高的特点（ ） 【答案】①. √ ②. × ③. √ ④. × ⑤. × 【解析】①自然光是在垂直于传播方向的上沿一切方向振动且各个方向振动的光波强度都相同，而偏振光是垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动，自然光在水面反射时，反射光和折射光的振动方向不同，都是一定程度的偏振光，故该说法是正确的。（√） ②当障碍物的尺寸与波长相差不多或者比波长更小时才能观察到明显的衍射现象，故该说法错误；（ × ） ③根据多普勒效应，当汽车向路边观察者驶来时，声源与观察者间距减小，观察者会听到汽车上声源发出的一定频率的乐音音调升高，该说法是正确的。（√） ④在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，根据，只减小双缝间的距离会使光屏上相邻亮条纹之间的距离变大，该说法错误。（ ×） ⑤激光照射到光盘上可以读取光盘上的数据是利用激光平行度好的特点，该说法错误。（× ） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$