第13讲 光学 电磁波-【优化探究】2025年高考物理二轮专题复习配套PPT课件（广东专版）

第13讲　光学　电磁波 专题五　机械振动和机械波　光学　电磁波 【目标要求】　1.能利用光的折射和全反射规律解决光的传播问题。2.理解光的干涉和衍射现象。3.会分析几何光学与物理光学的综合问题。4.了解电磁振荡规律,知道电磁波谱。 考点一　光的折射和全反射 考点二　光的波动性　电磁波 内容索引 考点三　几何光学与物理光学的综合应用 培优　热点训练 精准补弱 考点一　光的折射和全反射 一 4 1.求解折射率的三个公式 (1)n12=。θ1和θ2分别为光在光疏介质和光密介质中与法线的夹角。 (2)n=。c和v分别为光在真空和介质中的传播速度。 (3)n=。C为发生全反射的临界角。 2.折射率的理解 (1)折射率与介质和光的频率有关,与入射角的大小无关。 (2)光密介质指折射率大的介质,而不是指密度大的介质。 (3)同一种介质中,频率越大的色光折射率越大,传播速度越小。 名师点拨:求解几何光学问题的基本思路是根据折射定律画好光路图,找到介质分界面的入射角和折射角,有时利用三角形的边角关系找出入射角和折射角解决问题。如果研究光线不明确,一般要注意寻找临界光线、边界光线等。光的反射和全反射现象,均遵从光的反射定律,光路均是可逆的。 [例1]　(多选)(2024·广东湛江一模)夜晚高速公路路标在灯光的照射下特别亮,主要是因为使用了由大量均匀透明介质球组成的反光材料。如图所示,介质球的球心位于O点,半径为R。平行于直径AOB的单色光从空气射入介质球,其中一条光线沿CD射入球体,在球内表面经一次反射后,再次折射回空气中时出射光线恰好与CD平行。已知CD与AB间的距离为R,光在真空中的传播速度为c,则(　　) A.光线经过一次折射一定射到B点 B.光线经过一次折射对应的折射角为45° C.该介质球的折射率为 D.光在该介质球中的传播速度为c [答案]　AC [解析]　由题可知光路图如图所示,光线经过一次折射一定射到B点,故A正确;由几何关系可得sin i==,解得i=60°,由几何关系可知i=2r,解得r=30°,故B错误;由折射定律可知介质球的折射率为n===,故C正确;光在该介质球中的传播速度为v==c,故D错误。 反思提升 求解光的折射和全反射问题的思路 1.根据题意画出正确的光路图,特别注意全反射的临界光线。 2.利用几何关系确定光路中的边、角关系。 3.利用折射定律等公式求解。 4.注意折射现象中光路的可逆性。 [例2]　(2024·广东卷)如图所示,红绿两束单色光,同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若θ逐渐增大,两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是(　　) A.在PQ面上,红光比绿光更靠近P点 B.θ逐渐增大时,红光的全反射现象先消失 C.θ逐渐增大时,入射光可能在MN面发生全反射 D.θ逐渐减小时,两束光在MN面折射的折射角逐渐增大 B [解析]　红光的频率比绿光的频率小,则红光的折射率小于绿光的折射率,在MN面,入射角相同,根据折射定律n=,可知绿光在MN面的折射角较小,根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点,故A错误;根据全反射发生的条件sin C=可知,红光发生全反射的临界角较大,θ逐渐增大时,红光的折射角增大得更快,即红光在界面NP上的入射角减小得更快,此时红光在NP界面上的入射角更小,故红光的全反射现象先消失,故B正确;在MN面,光是从光疏介质射入光密介质,无论θ多大,在MN面都不可能发生全反射,故C错误;根据折射定律n=可知θ逐渐减小时,两束光在MN面折射的 折射角逐渐减小,故D错误。 [例3]　(2022·广东卷,节选)一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体,液体上方是空气,其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动,它所发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成45°角时,恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c,求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。 [答案]　　c [解析]　当入射角达到45°时,恰好到达临界角C,根据sin C= 可得液体的折射率n=== 由于n= 可知激光在液体中的传播速度v==c。 二 考点二　光的波动性　电磁波 16 1.光的干涉 (1)两个同相位波源出现明暗条纹的条件 明条纹:Δr=nλ(n=0,1,2,…)。 暗条纹:Δr=(2n+1)(n=0,1,2,…)。 其中Δr为两列光波的路程差(若为薄膜干涉Δr等于薄膜厚度的2倍)。 (2)双缝干涉条纹间距:Δx=λ。 2.光的双缝干涉和单缝衍射的比较   双缝干涉 单缝衍射 发生条件 两束光频率相同、相位差恒定 障碍物或狭缝的尺寸足够小(明显衍射现象) 图样 不同点 条纹宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等,中央最宽 条纹间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等 亮度情况 清晰条纹,亮度基本相等 中央条纹最亮,两边变暗 与光的偏振的区别 干涉、衍射都是波特有的现象;光的偏振现象说明光是横波 3.电磁振荡和电磁波 (1)电磁振荡:T=2π,电流为0时电场能最大,电流最大时磁场能最大。 (2)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。 (3)电磁波传播不需要介质,在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关。 (4)电磁波谱:按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱。按波长由长到短排列的电磁波谱为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 考向1　光的干涉的理解及应用 [例4]　(2024·辽宁卷)某同学自制双缝干涉实验装置:在纸板上割出一条窄缝,于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝,将该纸板与墙面平行放置,如图所示。用绿色激光照双缝,能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是(　　) A.换用更粗的头发丝 B.换用红色激光照双缝 C.增大纸板与墙面的距离 D.减小光源与纸板的距离 A [解析]　由于干涉条纹间距Δx=λ可知,换用更粗的头发丝,双缝间距d变大,则相邻两条亮纹中央间距Δx变小,故A正确;换用红色激光照双缝,波长变长,则相邻两条亮纹中央间距Δx变大,故B错误;增大纸板与墙面的距离l,则相邻两条亮纹中央间距Δx变大,故C错误;减小光源与纸板的距离,不会影响相邻两条亮纹中央间距Δx,故D错误。 [例5]　(2024·山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示,将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间,用单色平行光垂直照射平板玻璃,形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格,则下列说法正确的是(　　) A.滚珠b、c均合格 B.滚珠b、c均不合格 C.滚珠b合格,滚珠c不合格 D.滚珠b不合格,滚珠c合格 C [解析]　单色平行光垂直照射平板玻璃,上、下玻璃的上表面的反射光在上玻璃的上表面发生干涉,形成干涉条纹,光程差为两块玻璃距离的两倍。根据光的干涉知识可知,同一条干涉条纹位置处光的波程差相等,即滚珠b的直径与滚珠a的直径相等,即滚珠b合格,不同的干涉条纹位置处光的波程差不同,则滚珠c的直径与滚珠a的直径不相等,即滚珠c不合格,故选C。 考向2　电磁振荡和电磁波 [例6]　(多选)(2024·广东佛山二模)随着科技的进步,越来越多的人使用蓝牙耳机,手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波,则以下说法正确的是(　　) A.甲、乙波的频率都比可见光的频率小 B.真空中甲波的传播速度比乙波慢 C.真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物 D.甲波与乙波有可能发生干涉 [答案]　AC [解析]　由题图可知甲、乙波的波长都比可见光波长长,由c=λf可得,甲、乙波的频率都比可见光的频率小,A正确;所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为3×108 m/s,B错误;波长越短的波越不容易发生衍射,甲波波长比乙波长,所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物,C正确;甲波与乙波频率不同,不能发生稳定的干涉,D错误。 [例7]　(多选)(2024·广东揭阳模拟预测)某时刻LC振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示。下列说法正确的是(　　) A.若电容器上极板带正电,则电容器正在充电 B.若电容器上极板带负电,则线圈中的电流正在减小 C.若磁场正在增强,则电容器两极板间的电场强度正在减小 D.若磁场正在减弱,则线圈的自感电动势正在减小 BC [解析]　根据磁感应强度的方向可知,回路中的电流为逆时针方向,若电容器上极板带正电,则电容器正在放电,故A错误;若电容器上极板带负电,则电容器正在充电,则线圈中的电流正在减小,故B正确;若磁场正在增强,则回路中电流正在变大,电容器在放电,电容器两极板间的电压减小,电容器两极板间的电场强度正在减小,故C正确;若磁场正在减弱,则回路中电流正在变小,电容器在充电,电流减小得越来越快,则线圈的自感电动势正在增加,故D错误。 三 考点三　几何光学与物理光学的综合应用 29 1.含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质,由于介质对不同色光的折射率不同,各种色光的偏折程度不同。 2.各种色光的比较 颜色 红橙黄绿蓝靛紫 频率f 低→高 同一介质中的折射率 小→大 同一介质中速度 大→小 波长 大→小 临界角 大→小 通过棱镜的偏折角 小→大 考向1　光的折射现象和物理光学 [例8]　(2024·广东茂名三模)如图甲所示,a、b两束激光分别通过同一套双缝干涉装置,它们的第5条亮条纹分别在屏上的Pa点和Pb点;如图乙所示,由a、b两束激光组成的复合光通过三棱镜后形成Ⅰ、Ⅱ两条光线,则下列说法中正确的是(　　) A.a激光的波长较长 B.光线Ⅰ是b激光的传播光路 C.a激光在三棱镜中传播时间较短 D.激光a与b分别经同一薄膜干涉,则b的干涉条纹间距较窄 [答案]　B [解析]　由干涉条纹公式Δx=λ及题意可知λa<λb,故A错误。由于λa<λb,则由c=λf可知两列波的频率fa>fb,所以两列波在三棱镜中的折射率na>nb,结合光路图可知光线Ⅰ是 b激光的传播光路;又有v=得,两激光在三棱镜中的传播速度va<vb,因为光线Ⅰ是 b激光的传播光路,b激光在三棱镜中的传播速度大,路程短,所以在三棱镜中传播时间较短,故B正确,C错误。由于激光b波长长,则相邻两条纹间对应薄膜厚度差大,即条纹间距较宽,故D错误。 考向2　光的全反射现象和物理光学 [例9]　(2024·广东中山模拟预测)水面下深h处有一点光源,发出两种不同颜色的光a和b,光在水面上形成了如图所示的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a光构成的圆环。若b光的折射率为n,下列说法正确的是(　　) A.复色光圆形区域的面积为 B.光从水中进入空气中波长变短 C.在水中,a光发生全反射的临界角比b光的小 D.用同一装置做双缝干涉实验,a光的干涉条纹比b光的窄 [答案]　A [解析]　对于b光,有sin C=,根据几何关系可得,复合光半径为r=htan C,复色光圆形区域的面积为S=πr2=,故A正确;光从水中进入空气中,光速变大,频率不变,根据λ=可知波长变长,故B错误;由题意可知a光出射的区域大于b光,说明a光发生全反射的临界角比b光的大,根据临界角公式sin C=可知水对a光的折射率比水对b光的折射率小,即a光的频率比b光的频率小,a光的波长比b光的波长大,用同一装置做双缝干涉实验,根据Δx=λ可知,a光的干涉条纹比b光的宽,故C、D错误。 四 培优 热点训练 37 1.(多选)(2024·广东云浮一模)某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示,单缝S0、屏上的P0点位于双缝S1和S2的中垂线上,当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时,屏上的干涉条纹间距分别为Δx1与Δx2,当介质为矿泉水时,屏上P点处是P0上方的第4条亮条纹(不包括P0点处的亮条纹)的中心。已知入射光在真空中的波长为λ,真空中的光速为c,则(　　) A.Δx2小于Δx1 B.该矿泉水的折射率为 C.当介质为矿泉水时,来自S1和S2的光传播到P点处的时间差为 D.仅将S0水平向左移动的过程中,P点仍能观察到亮条纹 答案:AD 解析:在杨氏双缝干涉相邻条纹间距公式Δx=λ中,λ为实验装置放入介质中时光的波长,当双缝与屏之间的介质为矿泉水时,波长会变小,而双缝间距d与双缝与屏之间的距离l相同,所以Δx2小于Δx1,故A正确;设光在真空中的波长为λ、在介质中的波长为λ',依题意有Δx1=λ,Δx2=λ',又λ'=,则可知n=,故B错误;P点处是P0上方的第4条亮条纹的中心,则光到双缝的光程差为光在矿泉水中波长的4倍,则来自S1和S2的光传播到P点处的时间差为t===,故 C错误;将S0水平向左移动的过程中,P点与双缝光程差不 会改变,据题仍是光在介质中波长的4倍,所以仍能观察到 亮条纹,故D正确。 2.(2024·广东江门一模)如图所示为一个半径为R的半球形玻璃砖的剖面图,其中O为圆心,AB为直径,OO'为AB的垂线。 (1)一束细光线在OB的中点处垂直于AB从下方入射,光线从玻璃砖的上表面射出时与OO'的夹角为15°,求玻璃的折射率n的大小。 答案:(1)　 解析:(1)光路图如图所示, 设光线在玻璃砖上表面的入射角为α,折射角为θ,由几何关系可得α=30°,则θ=45°,由折射率的表达式可得n==。 (2) 一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都能从上表面射出,则入射光束在AB上的最大宽度为多少? 答案: (2)R 解析: (2)设离O点距离为d的光线入射到玻璃砖的上表面后恰好发生全反射,入射角的临界值为C,则 sin C===,可得C=45° 则入射光束在AB上的最大宽度为 L=2d=2Rsin 45°=2R·=R。 五 精准补弱 46 1.(多选)许多光学现象在科学技术上得到了应用。以下对一些应用的解释,正确的是(　 　) A.紫外验钞机利用的是紫外线的化学作用 B.X光透视利用的是光的穿透作用 C.工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力 D.红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 BCD 解析:紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字,发出可见光,使这些文字能被肉眼看到,利用了紫外线的荧光效应,故A错误;X射线具有较强的穿透能力,在医学上用它来透视人体,检查病变和骨折情况,故B正确;γ射线具有极强的穿透能力,工业上的金属探伤就是利用这个原理,故C正确;一切物体都在不停地辐射红外线,红外遥感技术就利用了这个原理,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2.(多选)(2024·广东梅州三模)以下四幅图中,图甲为“共振曲线”,图乙为“双缝干涉”实验,图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验,图丁为“研究光的偏振现象”实验,针对这四幅图,下列说法中正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.由图甲可知,驱动力频率越大,能量越大,受迫振动的振动幅度越大 B.图乙实验中,若只将光源由蓝色光改为绿色光,则两相邻亮条纹间距离Δx增大 C.图丙中,若将薄片向右移动,条纹间距将变小 D.图丁中,当M固定不动,将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°的过程中,光屏P上光的亮度保持不变 答案:BC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:题图甲中,对于受迫振动,当驱动力频率等于振动系统固有频率时,振幅最大,故A错误;题图乙中,根据Δx=λ,若只将光源由蓝色光改为绿色光,波长增大,则两相邻亮条纹间距离增大,故B正确;题图丙中,当将薄片向右移动时,同级的光程差的间距变小,则干涉条纹间距会变小,故C正确;题图丁中,当M固定不动,将N缓慢转动90°的过程中,光屏P上光的亮度逐渐变暗,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3.(2024·广东六校第一次联考)如图所示,由两种单色光组成的复色光,通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束,则(　　) A.a、b两束出射光互相平行 B.只要满足一定的条件,a、b两束光可以发生干涉 C.在该透明材料中,a光的传播速度大于b光的传播速度 D.从该透明材料射入空气发生全反射时,a光的临界角较大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 解析:a、b两束光的光路图如图所示, 对a光,根据光的折射定律有 na== 由图可知r1=r2 则i1=i2 故a光的出射光和入射光相互平行; 同理可得,b光的出射光和入射光相互平行,所以a、b两束出射光平行,故A正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 发生干涉的条件之一是两束光频率相同,由图可知,两束光在介质中的折射率的关系na>nb 折射率越大,光的波长越小,频率越大,故B错误。 根据公式n=,可得va<vb,故C错误。 根据临界角与折射率的关系n= 可得Ca<Cb,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 4.用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕,左镜片明亮,右镜片暗。现在将手机屏幕旋转90度,会观察到(　　) A.两镜片都变亮 B.两镜片都变暗 C.两镜片没有任何变化 D.左镜片变暗,右镜片变亮 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 解析:立体影院的特殊眼镜利用了光的偏振,其镜片为偏振片,用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕,左镜片明亮,右镜片暗,说明左镜片偏振片的方向和光的偏振方向基本相同,右镜片偏振片的方向和光的偏振方向基本垂直,当将手机屏幕旋转90度后,左镜片偏振片的方向和光的偏振方向基本垂直,左镜片变暗,右镜片偏振片的方向和光的偏振方向基本相同,右镜片变亮,故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5.现有一光线以相同的入射角θ,打在不同浓度NaCl的两杯溶液中,折射光线如图所示(β1<β2)。已知折射率随浓度增大而变大,则(　　) A.甲折射率大 B.甲浓度小 C.甲中光线传播速度大 D.甲临界角大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 解析:入射角相同,由于β1<β2,根据折射定律可知n甲>n乙,故甲浓度大;根据v=可知,光线在甲中的传播速度较小,由sin C=可知折射率越大临界角越小,故甲临界角小,故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6.(多选)(2024·广东佛山顺德区模拟)如图(a)所示的LC振荡电路中,电容器极板上的带电荷量q随时间t变化的规律如图(b)所示,则该振荡电路(　　) A.0~1×10-6 s电容器处于放电过程 B.t=2×10-6 s时磁场能最大 C.增大电容器的板间距,则周期会增大 D.t=4×10-6 s时,电路中电流为零 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 AD 解析:由题图(b)可知,0~1×10-6 s电容器极板上电荷量减少,所以电容器处于放电过程,故A正确;同理,t=2×10-6 s时电容器极板上电荷量达到峰值,极板间的电场能最大,根据能量守恒可知此时磁场能最小,故B错误;根据C=可知增大电容器的板间距,电容器的电容减小,根据T=2π可知周期会减小,故C错误;根据I=可知q-t图线的斜率表示电路中的电流,所以t=4×10-6 s时,斜率为零,电路中电流为零,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7.(2024·广东湛江二模)一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平行玻璃砖的上表面以入射角θ射入,穿过玻璃砖自下表面射出。已知该玻璃砖对红光的折射率为1.5,设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2。下列说法正确的是(　　) A.玻璃砖对蓝光的折射率小于1.5 B.下表面射出的红光、蓝光一定平行 C.若将θ增大,红光有可能在下表面发生全反射 D.若将θ从0°增大至90°的过程中,t1始终大于t2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 解析:不同频率的光在同种介质中的相互作用不同, 因此它们的折射率也会有所差异, 一般情况下,同种 介质中的折射率与光的频率呈正相关关系,即频率越 高,折射率越大,由于蓝光的频率高于红光的频率,且该 玻璃砖对红光的折射率为1.5,则玻璃砖对蓝光的折射 率大于1.5,故A错误;红、蓝两单色光穿过玻璃砖自下表面射出的光路图如图所示,由几何关系可知红光、蓝光在玻璃砖中上下界面与法线的夹角相同,设折射角为α,由折射定律n=可知,红光满足n1==, 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 蓝光满足n2==,即有θ=θ1=θ2,所以红光、蓝光 两单色光通过平行玻璃砖后出射方向不变,只是发生 一定程度的侧移,且侧移距离随折射率的增大而增大, 所以从下表面射出的红光、蓝光一定平行,故B正确; 光线在下表面的入射角等于在上表面的折射角,由光路的可逆性可知,光线不可能在下表面发生全反射,故C错误;设折射角为α,由折射定律得n=,且n=,光线在玻璃砖中传播的时间为t==,因为红光的折射率小于蓝光的折射率,则红光的折射角大于蓝光的折射角,根据题 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 意可知,红光的折射率为1.5,可知红光的最大折射角α1<45°,则两种光线在θ从0°增大至90°的过程中,折射角的2倍都小于90°,且红光的折射角大于蓝光的折射角,则在θ从0°增大至90°的过程中,红光在玻璃砖中传播时间小于蓝光在玻璃砖中传播时间,由题意可知,红光在玻璃砖中传播的时间是t1,蓝光在玻璃砖中传播的时间是t2,则t2始终大于t1,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 8.(多选)(2024·甘肃卷)如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面,一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O,当θ=30°时,反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是(　 　) A.该材料对红光的折射率为 B.若θ=45°,光线c消失 C.若入射光a变为白光,光线b为白光 D.若入射光a变为紫光,光线b和c仍然垂直 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 ABC 解析:根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为60°,故折射率为n==,故A正确;设红光的临界角为C,因sin C==<,故C<45°,故若θ=45°,会发生全反射,光线c消失,故B正确;由于光线b为反射光线,反射角等于入射角,故当入射光a变为白光时,光线b也为白光,故C正确;对同种介质,紫光的折射率比红光大,故若入射光a变为紫光,折射角将变大,光线b和c不会垂直,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 9.(多选)(2024·广西卷)如图,S为单色光源,S发出的光一部分直接照在光屏上,一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l,a≪l,镜面与光屏垂直,单色光波长为λ。下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为λ B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为λ C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中,此时单色光的波长变为nλ D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx,则该液体的折射率为λ 答案:AD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a,根据条纹间距公式可知Δx0=λ=λ,故A正确,B错误;若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中,光的频率不变,根据λf=c,v=λ1f=,其中c为在真空中的光速,可知λ1=,故C错误;若将整套装置完全没入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx,根据条纹间距公式有Δx=λ2,可得λ2=,结合C选项的分析可知λ2= =,所以n'=λ,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10.(2024·广东清远联考)光在某种玻璃中的传播速度是在真空中的,要使光由空气射入玻璃时折射光线与反射光线垂直,则入射角的正弦值为(　　) A.　　　　　　　　 B. C. D. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 解析:根据题意光路图如图所示, 设入射角为α,根据几何知识和折射定律有=n 光在某种玻璃中的传播速度是在真空中的,则有n== 解得sin α=,故A正确,B、C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11.(多选)(2024·广东模拟预测)如图所示,图中阴影部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面,其中ABCD为正方形,截面的AC边是以B为圆心、以正方形边长为半径的四分之一圆弧。一束复色光从B点在纸面内射向圆弧,从元件射出时分成a、b两束单色光。若a、b均能在CD边发生全反射,材料对a光的折射率为na,对b光的折射率为nb,则下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.若a光是绿光,则b光可能是紫光 B.a、b在CD边上的入射点上移,a光先消失 C.a光在材料中的速度大于b光在材料中的速度 D.CD边上a、b两光能射出部分长度的比值为 答案:BD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:根据题图可知,两单色光在CD边上的入射角相同,a光的折射角大于b光的折射角,根据折射定律可知a光的折射率大,若a光是绿光,则b光不可能是紫光,故A错误;由于a光的折射率大,则在材料中的速度小,发生全反射的临界角小,入射点上移,a光先消失,故B正确,C错误;根据sin C=,有sin Ca=,sin Cb=,设CD=L,发生全反射时根据数学知识有tan Ca=,tan Cb=,可得CD边上a、b两光能射出部分 的长度的比值为=,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 12.(2024·广东茂名电海中学高三模拟)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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (1)若θ=75°,求这束光在OA边折射时折射角的正弦值; 答案:(1)0.52　 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=n,得sin β=0.52。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (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。 答案: (2)见解析 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析: (2)根据sin C=,得C=30° 根据几何关系可知 θ1=90°-θ=40° θ2=3θ-90°=60° 因θ2>C=30° 所以光线到达OD边时能发生全反射。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$