12.光学与电磁波专项复习-2024-2025学年高考物理二轮专题复习讲义

12.光学与电磁波专项复习 课前检测 1 .由两种不同单色光组成的一束复色光，沿图示方向从空气射向圆柱形玻璃砖，经过玻璃砖两次折射后射出，可能的光路是（　　） A. B. C. D. 2 .如图所示，双缝干涉实验中用绿光照射单缝时，在光屏上可观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（    ） A.减小与、的间距 B.减小与的间距 C.减小双缝到光屏的距离 D.将绿光换为紫光 考情分析 章节 知识点 试卷 题号 分值 难易 几何光学 折射定律、折射率、全反射、光的色散 2022年辽宁卷 5 4 易 2022年湖北卷 14 12 中 2022年海南卷 3 3 易 2022年广东卷 16 12 易 2022年重庆卷 5 4 易 2023年江苏卷 5 4 易 几何光学计算 2022/23年全国乙卷 34 10 易 2022年重庆卷 18 8 中 2022/2023年全国甲卷 34 10 中 2022年江苏卷 12 8 中 2022年湖南卷 16 13 中 2022年河北卷 16 12 中 2023年山东卷 16 8 难 波动光学 光的干涉、衍射 2022/23年天津卷 7/4 5 中 2022年北京卷 2 3 易 2023年辽宁卷 8 6 中 2023/22年山东卷 5/10 4 中 2023年江苏卷 6 4 易 目标解读 知识导图 课堂目标 重点理解光的折射定律、全反射、光的色散的内涵，这是考察的核心 学会计算几何光学计算问题，尤其要注意结合数学知识以及实际情景 理解光的光的干涉、衍射和偏振现象的概念并能够区分相似概念 课堂重难点 重点：光学相关概念的理解和熟练掌握 难点：几何光学计算题 一、 几何光学 （一） 光学知识汇总 概念 定义及特点 注意事项 折射率  将空气看作                 ，一种介质为空气，则折射率为相对于真空的                                            折射定律 光的色散 红紫 波长                          频率                          折射率                          同一介质中速度                          通过棱镜的偏折角                          红紫 越来越        的 干涉和衍射条纹 越                          发生衍射 越来越       的临界角 全反射 由                                   射向                                   经典例题 3 .(多选)唐代初期孔颖达指出：“若云薄漏日，日照雨滴则虹生”，图1中的“双彩虹”下面那条叫“虹”，上面那条叫“霓”，图2是“虹”成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射的太阳平行光在过此截面的平面内， a、b是两条不同颜色的单色光，则（　　）    A.平常看到的“虹”的外侧是红色，内侧是紫色的 B. a、b可能分别是蓝光和黄光 C. a、b在射到水滴表面时都有可能发生全反射现象 D. a、b在水滴中传播相同的距离， a光所用时间小于 b光 E. a、b经同一双缝干涉装置形成的干涉条纹中，相邻亮条纹中心间的距离 a的大 4 .如图所示，水面上方一只小鸟正沿水平路线从左向右飞行，水中一定深度处有一条静止的鱼，点 O是鱼正上方与小鸟飞行轨迹的交点。则小鸟从左向右水平飞行时（　　） A.飞到 O点时鸟看到的鱼比实际位置深 B.飞到 O点时鱼看到的鸟比实际高度低 C.飞向 O点过程中鸟看到鱼远离水面下沉 D.飞离 O点过程中鱼看到鸟离水面高度不变 题型总结 视深问题：在水上看水下，看       了； 在水下看水上，看       了。 巩固练习 5 .唐代张志和（约730-约810）在《玄真子》一书中指出：“背日喷乎水成虹霓之状”。宋代蔡卞（1058-1117）在《毛诗名物释》中同样提到：“以水喷日，自侧视之，则晕为红宽”。上面引述的意思是：背着太阳向空中喷水，从侧面观察，可以看到霓虹现象。虹是射向水珠的太阳光经过两次折射和一次反射发生色散形成的，水珠的形状可看作球形，下列关于虹的光路正确的是（　　） A. B. C. D. 6 .由 a和 b两种频率的光组成的光束，经玻璃三棱镜折射后的光路如图所示。其中 a光是氢原子由 n = 4的能级向 n= 2的能级跃迁时发出的。下列说法中正确的是（　　） A.入射光束绕入射点顺时针旋转时， a光将先发生全反射 B. b光可能是氢原子由 n = 3的能级向 n = 2的能级跃迁时发出的 C.用同一双缝干涉装置进行实验， a光的相邻条纹间距比 b光的大 D.用 b光照射某金属时能发生光电效应，用 a光照射同一金属时也一定能发生光电效应 7 .(多选)如图，有一透明材料制成的空心球体，内径，外径为，在过球心的某截面内有一束单色光从球面上点射入，光线与间夹角，经折射后恰好与内球面相切，已知光速，下列说法正确的是（　　） A.光线射入球体后频率变小 B.光线射入球体后波长变大 C.透明材料对该单色光的折射率为 D.从点射入球体的光线经反射再次回到点所用时间为 学生总结     真题演练 8 .如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心点，发现有、、、四条细光束，其中是光经折射和反射形成的．当入射光束绕点逆时针方向转过小角度时，、、也会随之转动，则（    ） A.光束顺时针旋转角度小于 B.光束逆时针旋转角度小于 C.光束顺时针旋转角度大于 D.光速、之间的夹角减小了 （二） 几何光学计算问题 1.处理思路： ①画图标准：若未给光路图，须尺规作图，画出标准光路图； ②知识明确：几何光学计算题能够用到的知识基本为上述光学知识汇总表格，务必熟练掌握。其中全反射定理为关键破题点，多数题目会涉及全反射的临界情况； ③数理结合：活用数学知识，如正弦定理等帮助我们解题； ④情景分析：题目从直接给“光路特点与信息”转向“将已知条件放在情景中”，需具有情景分析能力。 2.常见模型： 模型分类 图像 特点 矩形模型 图像易画，直进直出，法线与玻璃砖表面                 三角模型 常与光的                问题 联系， 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 圆曲面模型 某点法线是该点                 经典例题 9 .如图所示，一种光学传感器是通过接收器接收到光的强度变化而触发工作的，光从挡风玻璃内侧点射向外侧点再折射到空气中，测得入射角为，折射角为；光从点射向外侧点，刚好发生全反射并被接收，已知挡风玻璃的厚度为，光在真空中的传播速度为，求：     ( 1 )该挡风玻璃的折射率． ( 2 )光从接光源经过点到收器的时间t． 10 .(多选)如图，一束单色光从空气中与某种材料表面成角入射，每次反射的光能量为入射光能量的倍，，若这束光最终进入材料的能量恰好为入射光能量的倍．设空气中的光速为，下列说法正确的是           ． A.该材料折射率为 B.该材料折射率为 C.光在该材料中的传播速度为 D.光从空气进入该材料，光的频率变小 11 .如图，为经过球形透明体的直线，平行光束沿方向照射到透明体上。已知透明体的半径为，真空中的光速为。 ( 1 )不考虑光在球内的反射，若光通过透明体的最长时间为，求透明体材料的折射率。 ( 2 )若透明体材料的折射率为，求以的入射角射到点的光，通过透明体后与的交点到球心的距离。 题型总结 光学计算题主要考察折射定律，全反射，通常以矩形玻璃砖，三角形玻璃砖和圆弧形玻璃砖为载体，对平面几何知识有一定要求． ①判断全反射 光密到光疏，入射角                                  临界角（，即）． ②几何范围问题 画出一般图像，旋转平移找                                   ． ③平面几何应用 做垂线，构造直角三角形，再应用                                                    ． 巩固练习 12 .工人师傅要加工一块如图甲所示的形透明材料，在面内有单色光垂直于该面射入材料中，单色光在该材料中的折射率．材料可简化为如图乙所示的正视图，各角均为直角，，材料沿、方向足够长．工人师傅要沿截面将该材料切去一角（面与面和面都垂直），使的右侧没有光线射出，、分别为切割面与、的交点，求的最小面积． 13 .对比钻石折射率是判断钻石真假的一种方法．图（a）为某种材料做成的钻石示意图，其截面如图（b）所示，虚线为垂直于边的对称轴，可以根据需要打磨成不同大小，现有光线从图示位置垂直于边射入该钻石内．           ( 1 )若时，光恰好不从边射出．请计算该钻石的折射率，判断该钻石的真假．（真钻石对该光的折射率为，计算中可能用到，） ( 2 )继续打磨该钻石使减小后，让光线仍沿图（b）所示方向入射，光射到边时刚好发生全发射，求的大小．（结果保留2位小数） 14 .如图所示，横截面为半圆形的玻璃砖，在其直径上点嵌入一个单色点光源，已知，玻璃对该单色光的折射率，求： ( 1 )该单色光在玻璃和空气界面发生全反射时的临界角． ( 2 )图中横截面半圆弧上单色光无法射出部分所对应的圆心角． 15 .如图所示，有一边长为 l的由透明材料构造的正四面体 ABCD，其底面水平。一束竖直向下的蓝光照射在正四面体侧面 ABC的中心 O1点，光束经折射后恰好到达正四面体底面的中心 O2点。已知真空中光速为 c，下列说法正确的是（　　） A.蓝光在四面体内的传播速度为 B.材料的折射率为 C.蓝光进入四面体后，波长变长 D.将蓝光换成红光，光束在四面体中的传播速度不变 16 .为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示．一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过的法线成角射入，为光学传感器，可以探测光的强度，从面反射回来的光强随角变化的情况如图乙所示．现在将这种新材料制成的一根光导纤维束弯成半圆形，暴露于空气中（假设空气中的折射率与真空相同），设半圆形外半径为，光导纤维束的半径为．则下列说法正确的是（    ）（，） A.该新材料的折射率 B.该新材料的折射率 C.图甲中若减小入射角，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小 D.用同种激光垂直于光导纤维束端面射入，如图丙，若该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则弯成的半圆形半径与纤维束半径应满足的关系为 变式训练 17 .题图所示，一个直径为，深度为的圆柱形容器内装满透明液体．现将长为、一端有小球形突起的细直杆靠着左壁竖直插到容器内，没有小球的一端与容器的底部接触，其接触点为，某人从右侧通过点（点距杆）向容器内观察直杆时，看到直杆顶端小球所成的像与直杆底端的像重合．求： ( 1 )该液体的折射率． ( 2 )一个面积足够大的装有该液体的池子，深度为，池底正中央装有一个发光的灯泡（可视为点光源），那么在平静的液面上，有灯光射出的区域面积为多大？ 学生总结     真题演练 18 .如图所示，水面上有一透明均质球，上半球露出水面，下半球内竖直中心轴上有红、蓝两种单色灯（可视为点光源），均质球对两种色光的折射率分别为和．为使从光源照射到上半球面的光，都能发生折射（不考虑光线在球内反射后的折射），若红灯到水面的最大距离为， ( 1 )求蓝灯到水面的最大距离． ( 2 )两灯都装在各自到水面的最大距离处，蓝灯在红灯的上方还是下方？为什么？ 19 . 如图，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度的控制（可视角度定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的倍）．透明介质的折射率，屏障间隙．发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间．不考虑光的衍射． ​ ​ ① 若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度控制为，求屏障的高度； ② 若屏障高度，且发光像素单元的宽度不能忽略，求像素单元宽度最小为多少时，其可视角度刚好被扩为（只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素单元）． 20 .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、，相距为，直径均为，折射率为（）．、下端横截面平齐且与被测物体表面平行．激光在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下端面，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 )从下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为，求的正弦值． ( 2 )被测物体自上而下微小移动，使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的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）． 二、 波动光学 （一） 光的干涉分类 干涉类型 图像 规律与特点 双缝干涉 光屏产生                                   的                条纹、 相邻明暗条纹间距    肥皂薄膜干涉 产生                                   的                 、                条纹 劈尖干涉 若某处凹下去，则对应条纹                 出现 ； 如果某处凸起来，则对应条纹                出现 牛顿环 干涉图样呈   圆环  状 增透膜/ 增反膜 增透膜：膜厚为 ， 上下表面反射光光程差为 增反膜：膜厚为 ， 上下表面反射光光程差为 （二） 光的衍射分类 衍射类型 图像 规律与特点 单缝衍射 中间条纹                 ，两侧变        变        ； 光波波长 大 的中央条纹        ，条纹间距        圆孔衍射 中央亮圆的亮度        ，外面是明暗相间的                          的圆环，越向外，亮环亮度越        障碍物衍射 阴影中心形成                                   ，圆盘阴影的边缘是                 的，在阴影外还有不等间距的                                   的圆环； 圆盘衍射图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而                ； 经典例题 21 . ( 1 )图是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，图是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在图上的火焰像上画出可能看到的条纹图样           ． ( 2 )利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度．如图所示，现使透明标准板和待检工件间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图所示的干涉条纹，条纹的弯曲处和对应于和处．从弯曲的条纹可知同一亮条纹上、点对应的薄膜           相同，故判断处缺陷为           、处缺陷为           （选填“凹陷”或“凸起”）．当减少薄片的厚度，则相邻的干涉条纹间距会           （选填“变大、变小或不变”）． 22 .某同学在研究光的衍射现象时，用 a、 b两种单色光照射同一单缝，在光屏上分别观察到如图甲、乙所示的衍射图样。关于 a、 b两种单色光，下列说法正确的是（　　） A.在水中传播时， b光波长较大 B.在水中传播时， b光的传播速度较大 C.经同一双缝干涉装置发生干涉， a光的干涉条纹间距较小 D.若用 a光照射钾金属能发生光电效应，则用 b光照射也能发生光电效应 题型总结 易错点：①条纹颜色：白光进行干涉或衍射时，产生的条纹为                条纹， 单色光则为                                   的条纹； ②光的偏振能够证明光是一种                 巩固练习 23 .关于薄膜干涉现象及其应用下列说法正确的是（　　） A.如图甲所示，竖直放置的肥皂薄膜，来自前后两个面的反射光发生干涉，形成明暗相间的竖直条纹 B.如图乙所示，照相机的镜头表面常常镀一层透光膜，膜的外表面和玻璃表面反射的光发生干涉使镜头看起来有颜色，膜的厚度为光在膜中波长的 C.如图丙所示，利用光的干涉检查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，图中条纹弯曲说明此处是凹下的 D.如图丁所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到等间距的明暗相间的圆环状条纹 24 .一束激光照在一个很小的圆盘上，在屏上观察到如图所示的图样，在影的中心有一个亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”．下列说法正确的是 A.圆盘中心有个小孔，这是光的衍射现象 B.圆盘中心是不透光的，这是光的衍射现象 C.圆盘中心有个小孔，这是光的干涉现象 D.圆盘中心是不透光的，这是光的干涉现象 25 .用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围．下列说法正确的是（    ）      A.此实验说明了光沿直线传播 B.圆孔变小，衍射图样的范围反而变大 C.圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大 D.用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 变式训练 26 .如图甲所示，上板 A为光滑、平整、透明的光学标准板，下板 B为一光学待检测板，两板间有空气薄膜。某同学利用该装置来检测 B板的平整度，让一束单色平行光竖直向下照射到 A板上，得到如图乙所示的干涉图样，图乙左侧对应图甲左侧。由此推测 B板上表面可能有一条（　　）    A.“匚”形凸起带 B.“匚”形凹槽 C.“（”形凸起带 D.“（”形凹槽 学生总结     真题演练 27 .(多选)不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用．、两单色光在电磁波谱中的位置如图所示．下列说法正确的是（    ） A.若、光均由氢原子能级跃迁产生，产生光的能级能量差大 B.若、光分别照射同一小孔发生衍射，光的衍射现象更明显 C.若、光分别照射同一光电管发生光电效应，光的遏止电压高 D.若、光分别作为同一双缝干涉装置光源时，光的干涉条纹间距大 三、 课堂总结 四、 出门测 28 .(多选)下列有关光学现象的说法正确的是        ． A.光从光疏介质射入光密介质，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，用红光替代紫光，相邻明条纹间距变大 C.在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻各条纹是等间距的 D.光的偏振现象表明光是横波 E.在同一种物质中，波长越短的光传播速度越小 29 .(多选)下列四幅生活情景，关于光的理论，说法正确的是（    ） A.甲图，阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是光的干涉现象 B.乙图，海市蜃楼是光的反射现象 C.丙图，茂密的树叶间有彩色的光环，是光的折射现象 D.丁图，偏光太阳镜可以减少炫光，是光的偏振现象 30 .如图所示，容器内盛有某种液体，液体内放置一倾角可调的平面镜，从光源处发出的细激光束垂直液面入射后射到平面镜上的点，当平面镜与水平方向的夹角为时，经平面镜反射后到达液面的细激光束从液面射出后与液面的夹角为．求： ( 1 )该液体的折射率． ( 2 )现使平面镜从图示位置绕点顺时针旋转，要使经平面镜反射到液面的细激光束不能从液面射出，平面镜至少需要转过的角度． 学科网（北京）股份有限公司 $$ 12.光学与电磁波专项复习 课前检测 1 .由两种不同单色光组成的一束复色光，沿图示方向从空气射向圆柱形玻璃砖，经过玻璃砖两次折射后射出，可能的光路是（　　） A. B. C. D. 【教法备注】 难度：易 考察内容：光的色散、光的折射 【答案】 B 【解析】 【详解】由于两种不同单色光的折射率不同，在由空气进入玻璃时，入射角相同，根据 可知，在由空气进入玻璃时，两单色光的折射角不同，作出完整光路图如图所示故选B。 2 .如图所示，双缝干涉实验中用绿光照射单缝时，在光屏上可观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（    ） A.减小与、的间距 B.减小与的间距 C.减小双缝到光屏的距离 D.将绿光换为紫光 【教法备注】 难度：易 考察内容 ：光的色散、双缝干涉 【答案】 B 【解析】 根据双缝干涉条纹的间距公式可知，要得到相邻条纹间距更大的干涉条纹，可以减小与的间距，增大双缝到光屏的间距，换波长更长的光，故B正确； 故选B． 考情分析 章节 知识点 试卷 题号 分值 难易 几何光学 折射定律、折射率、全反射、光的色散 2022年辽宁卷 5 4 易 2022年湖北卷 14 12 中 2022年海南卷 3 3 易 2022年广东卷 16 12 易 2022年重庆卷 5 4 易 2023年江苏卷 5 4 易 几何光学计算 2022/23年全国乙卷 34 10 易 2022年重庆卷 18 8 中 2022/2023年全国甲卷 34 10 中 2022年江苏卷 12 8 中 2022年湖南卷 16 13 中 2022年河北卷 16 12 中 2023年山东卷 16 8 难 波动光学 光的干涉、衍射 2022/23年天津卷 7/4 5 中 2022年北京卷 2 3 易 2023年辽宁卷 8 6 中 2023/22年山东卷 5/10 4 中 2023年江苏卷 6 4 易 【教法备注】 本专题就是高考的基础热点问题，突出考察光的折射及折射率、全反射、及光传播的计算，光干涉和衍射的现象及应用。 题型：选择题（主要集中于对于概念的掌握和理解）、计算题（复杂度更高一些，可能会涉及到数学知识来解答） 目标解读 知识导图 课堂目标 重点理解光的折射定律、全反射、光的色散的内涵，这是考察的核心 学会计算几何光学计算问题，尤其要注意结合数学知识以及实际情景 理解光的光的干涉、衍射和偏振现象的概念并能够区分相似概念 课堂重难点 重点：光学相关概念的理解和熟练掌握 难点：几何光学计算题 一、几何光学 （一）光学知识汇总 概念 定义及特点 注意事项 折射率  将空气看作 真空 ，一种介质为空气，则折射率为相对于真空的 相对折射率 折射定律 光的色散 红紫 波长 大→小 频率 低→高 折射率 小→大 同一介质中速度 大→小 通过棱镜的偏折角 小→大 红紫 越来越 窄 的 干涉和衍射条纹 越 不容易 发生衍射 越来越 小 的临界角 全反射 由 光密介质 射向 光疏介质 经典例题 3 .(多选)唐代初期孔颖达指出：“若云薄漏日，日照雨滴则虹生”，图1中的“双彩虹”下面那条叫“虹”，上面那条叫“霓”，图2是“虹”成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射的太阳平行光在过此截面的平面内， a、b是两条不同颜色的单色光，则（　　）    A.平常看到的“虹”的外侧是红色，内侧是紫色的 B. a、b可能分别是蓝光和黄光 C. a、b在射到水滴表面时都有可能发生全反射现象 D. a、b在水滴中传播相同的距离， a光所用时间小于 b光 E. a、b经同一双缝干涉装置形成的干涉条纹中，相邻亮条纹中心间的距离 a的大 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：光的色散、全反射条件、不同单色光的干涉 【答案】 ADE 【解析】 【详解】A．“虹”是太阳光通过小水滴反生两次折射和一次反射形成的，如图所示，频率越高的光，偏离原来的方向越大，若两束光分别为红光和紫光的情况下， a应该是红光， b应该是紫光，因此我们逆着光线去观察，外侧是红色，内侧是紫色，A正确；   B．由于 a的频率低， b的频率高，因此 a、b可能分别是黄光和蓝光，B错误；C． a、b在射到水滴表面时，由于是光线从光疏介质进入光密介质，不会发生全反射，C错误；D．根据 可知 a光的折射率小，在水中传播的速度快，因此 a、b在水滴中传播相同的距离， a光所用时间小于 b光，D正确；E．双缝干涉中条纹间距 由于 a的频率低，波长较长，因此条纹间距较大，E正确。故选ADE。 4 .如图所示，水面上方一只小鸟正沿水平路线从左向右飞行，水中一定深度处有一条静止的鱼，点 O是鱼正上方与小鸟飞行轨迹的交点。则小鸟从左向右水平飞行时（　　） A.飞到 O点时鸟看到的鱼比实际位置深 B.飞到 O点时鱼看到的鸟比实际高度低 C.飞向 O点过程中鸟看到鱼远离水面下沉 D.飞离 O点过程中鱼看到鸟离水面高度不变 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：视深问题 【答案】 C 【解析】 小鸟在左侧时，光路图如图所示则小鸟看到鱼的虚像，比鱼实际位置高；当飞到 O点时，鸟看到的鱼实际位置，所以飞向 O点过程中鸟看到鱼远离水面下沉。故答案为C。 题型总结 视深问题： 在水上看水下，看浅 了； 在水下看水上，看 高 了。 【教法备注】 一物点位于折射率为的介质中深处，人眼沿着界面的法线方向观察. 由于一般瞳孔线度为~，因此和角都很小，则由折射定律知所以视深如果从折射率为的介质中，观察正上方距液面高为的物体，可得（为视高）． 巩固练习 5 .唐代张志和（约730-约810）在《玄真子》一书中指出：“背日喷乎水成虹霓之状”。宋代蔡卞（1058-1117）在《毛诗名物释》中同样提到：“以水喷日，自侧视之，则晕为红宽”。上面引述的意思是：背着太阳向空中喷水，从侧面观察，可以看到霓虹现象。虹是射向水珠的太阳光经过两次折射和一次反射发生色散形成的，水珠的形状可看作球形，下列关于虹的光路正确的是（　　） A. B. C. D. 【教法备注】 难度：易 考察内容 ：光的色散、折射定律 【答案】 D 【解析】 【详解】红光的折射率最小，折射程度最小，临界角最大，第一次折射时，红光在最上，反射时，红光在最下，第二次折射时，最下为红，依次为红、黄、蓝、紫。故选D。 6 .由 a和 b两种频率的光组成的光束，经玻璃三棱镜折射后的光路如图所示。其中 a光是氢原子由 n = 4的能级向 n = 2的能级跃迁时发出的。下列说法中正确的是（　　） A.入射光束绕入射点顺时针旋转时， a光将先发生全反射 B. b光可能是氢原子由 n = 3的能级向 n = 2的能级跃迁时发出的 C.用同一双缝干涉装置进行实验， a光的相邻条纹间距比 b光的大 D.用 b光照射某金属时能发生光电效应，用 a光照射同一金属时也一定能发生光电效应 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：光的色散、光的双缝干涉、氢原子光谱、光电效应 【答案】 C 【解析】 A．由题图可知，三棱镜对 b光的折射率较大，所以 a光的频率小于 b光，则说明 a光的折射率小于 b光，根据全反射定律有 可知 a光的全反射临界角大于 b，则 b光将先发生全反射，A为错误选项；B．由于 a光的频率小于 b光，光是氢原子由 n = 4的能级向 n = 2的能级跃迁时发出的，而 b光的能量大于 a光， b光不可能是氢原子从 n = 3的能级向 n = 2的能级跃迁时发出的，B为错误选项；C．由于 a光的频率小于 b光， a光的波长大于 b光的波长，由 可得用同一双缝干涉装置进行实验， a光干涉条纹的间距大于 b光干涉条纹的间距，C为正确选项；D．因 b光的频率较大，则若用 b光照射某种金属时能发生光电效应现象，则改用 a光照射该种金属时不一定能发生光电效应现象，D为错误选项。故答案为C。 7 .(多选)如图，有一透明材料制成的空心球体，内径，外径为，在过球心的某截面内有一束单色光从球面上点射入，光线与间夹角，经折射后恰好与内球面相切，已知光速，下列说法正确的是（　　） A.光线射入球体后频率变小 B.光线射入球体后波长变大 C.透明材料对该单色光的折射率为 D.从点射入球体的光线经反射再次回到点所用时间为 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：折射率、光路时间计算 【答案】 CD 【解析】 A．光线射入球体后频率不变，故A为错误选项；B．光线射入球体后速度变小，根据 可知波长变小，故B为错误选项；C．根据几何关系得在透明材料中的折射角的正弦值 根据折射定律得 故C为正确选项；D．做出如下光路图由几何关系可得光在透明材料中的路程为 光在透明材料中的传播速度为 则时间为 故D为正确选项。故答案为CD。 学生总结     真题演练 8 .如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心点，发现有、、、四条细光束，其中是光经折射和反射形成的．当入射光束绕点逆时针方向转过小角度时，、、也会随之转动，则（    ） A.光束顺时针旋转角度小于 B.光束逆时针旋转角度小于 C.光束顺时针旋转角度大于 D.光速、之间的夹角减小了 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：折射定律与反射的理解 【答案】 B 【解析】 A选项：设入射光线的入射角为，则反射角为，光束的折射角为，光束的反射角也为，入射光束绕点逆时针方向转过小角度时，入射角变为 ， 由反射定律可知反射角等于入射角，则光束顺时针旋转角度等于，故A错误； B选项：由折射定律有 ， 可得 即光束逆时针旋转角度小于，故B正确； C选项：光束的反射角变化与光束的折射角变化相等，则光束顺时针旋转角度小于，故C错误； D选项：光束顺时针旋转角度等于，光束逆时针旋转角度小于，则光速、之间的夹角减小的角度小于，故D错误． 故选B. （二）几何光学计算问题 1.处理思路： ①画图标准：若未给光路图，须尺规作图，画出标准光路图； ②知识明确：几何光学计算题能够用到的知识基本为上述光学知识汇总表格，务必熟练掌握。其中全反射定理为关键破题点，多数题目会涉及全反射的临界情况； ③数理结合：活用数学知识，如正弦定理等帮助我们解题； ④情景分析：题目从直接给“光路特点与信息”转向“将已知条件放在情景中”，需具有情景分析能力。 2.常见模型： 模型分类 图像 特点 矩形模型 图像易画，直进直出，法线与玻璃砖表面 垂直 三角模型 常与光的 色散 问题 联系， 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 圆曲面模型 某点法线是该点 半径 经典例题 9 .如图所示，一种光学传感器是通过接收器接收到光的强度变化而触发工作的，光从挡风玻璃内侧点射向外侧点再折射到空气中，测得入射角为，折射角为；光从点射向外侧点，刚好发生全反射并被接收，已知挡风玻璃的厚度为，光在真空中的传播速度为，求：     ( 1 )该挡风玻璃的折射率． ( 2 )光从接光源经过点到收器的时间t． 【教法备注】 难度：易 考察内容 ：矩形模型，常规考法，图画标准，应用基本知识即可解决 【答案】 (1)． (2)． 【解析】 (1)光线在点发生折射，由折射定律得 (2)光在点恰好发生全反射，则 根据几何关系 光在介质中的传播速度为速度 光从接光源经过点到收器的时间 10 .(多选)如图，一束单色光从空气中与某种材料表面成角入射，每次反射的光能量为入射光能量的倍，，若这束光最终进入材料的能量恰好为入射光能量的倍．设空气中的光速为，下列说法正确的是           ． A.该材料折射率为 B.该材料折射率为 C.光在该材料中的传播速度为 D.光从空气进入该材料，光的频率变小 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：三角模型，常规考法+情景分析，需要把情景分析对了才能够画出正确光路图 【答案】 BC 【解析】 设入射光能量为，如果光能够折射进入某材料，则一部分能量发生反射（ kE )，一部分能量（1-kE）进入该材料．据题意这束光最终进入材料的能量恰好为入射光能量的倍得该单色光发生全反射前需进过两次反射，画出光路图如图，光在AB两处发生反射，设折射率为，在点的折射角为，光到达点恰好产生全反射，则全反射角为 由折射定律在A处有 在C处有 解得 光在该材料中的传播速度为 光的频率是由光源决定，光从空气进入该材料，光的频率不变 综上，为错误选项；为正确选项． 故选． 11 .如图，为经过球形透明体的直线，平行光束沿方向照射到透明体上。已知透明体的半径为，真空中的光速为。 ( 1 )不考虑光在球内的反射，若光通过透明体的最长时间为，求透明体材料的折射率。 ( 2 )若透明体材料的折射率为，求以的入射角射到点的光，通过透明体后与的交点到球心的距离。 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：圆模型，需掌握常规知识以及使用正弦定理来解题 【答案】 (1)透明体材料的折射率是。 (2)以的入射角射到点的光，通过透明体后与的交点到球心的距离是。 【解析】 (1)解：光在透明体中通过的最长路径为，由得 故透明体材料的折射率为． (2)解：该光线的传播路径如图所示： 入射角 根据折射定律得 可得 因为光线射到点时的入射角等于在点的折射角，结合折射定律可知，光从点射出时的出射角为． 由几何关系知 ，，， 在中，由正弦定理得 解得． 题型总结 光学计算题主要考察折射定律，全反射，通常以矩形玻璃砖，三角形玻璃砖和圆弧形玻璃砖为载体，对平面几何知识有一定要求． ①判断全反射 光密到光疏，入射角 大于等于 临界角（，即）． ②几何范围问题 画出一般图像，旋转平移找 临界情况 ． ③平面几何应用 做垂线，构造直角三角形，再应用 正弦余弦定律 ． 【教法备注】 做光学计算题最关键的就是画光路图，最好要求学生 必须 用直尺作图． 巩固练习 12 .工人师傅要加工一块如图甲所示的形透明材料，在面内有单色光垂直于该面射入材料中，单色光在该材料中的折射率．材料可简化为如图乙所示的正视图，各角均为直角，，材料沿、方向足够长．工人师傅要沿截面将该材料切去一角（面与面和面都垂直），使的右侧没有光线射出，、分别为切割面与、的交点，求的最小面积． 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：矩形模型，三维模型 +情景分析 【答案】 【解析】 欲的右侧没有光线射出，条件之一是　① 条件之二是使光线在面上发生全反射，设临界角为，，光线在面上的入射角为，则有　② 根据几何知识可知　③ 要发生全反射，须有， 解得　④ 则的最小长度　⑤ 的最小面积　⑥ 故答案为：. 13 .对比钻石折射率是判断钻石真假的一种方法．图（a）为某种材料做成的钻石示意图，其截面如图（b）所示，虚线为垂直于边的对称轴，可以根据需要打磨成不同大小，现有光线从图示位置垂直于边射入该钻石内．           ( 1 )若时，光恰好不从边射出．请计算该钻石的折射率，判断该钻石的真假．（真钻石对该光的折射率为，计算中可能用到，） ( 2 )继续打磨该钻石使减小后，让光线仍沿图（b）所示方向入射，光射到边时刚好发生全发射，求的大小．（结果保留2位小数） 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：三角模型， 情景分析 【答案】 (1)该钻石是假钻石 (2) 【解析】 (1)当时，光在边恰好发生全反射，光路如答图1所示： 由几何关系得：， 又， 联立求解得：， 因，故该钻石是假钻石． (2)继续打磨该钻石后，光在边的入射角增大，发生全反射后接着射到边时恰好发生全反射，光路如答图2所示： 由反射定律得：， 由几何关系得：， ， 联立上式解得：． 14 .如图所示，横截面为半圆形的玻璃砖，在其直径上点嵌入一个单色点光源，已知，玻璃对该单色光的折射率，求： ( 1 )该单色光在玻璃和空气界面发生全反射时的临界角． ( 2 )图中横截面半圆弧上单色光无法射出部分所对应的圆心角． 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：圆模型，考察正弦定理 【答案】 (1)该单色光在玻璃和空气界面发生全反射时的临界角为 (2)图中横截面半圆弧上单色光无法射出的部分所对应的圆心角为 【解析】 (1)根据可知，临界角为：． (2)如图所示： 、为光在界面上恰好发生全反射的临界点，因为，，所以是直角三角形，则，当光线射向另一个临界点时，根据正弦定理得：，可得，所以，根据折射定律可知，入射点在圆弧之间时入射角大于临界角，会发生全反射，光线无法射出，故圆弧上光线无法射出部分即圆弧对应的圆心角为． 15 .如图所示，有一边长为 l的由透明材料构造的正四面体 ABCD，其底面水平。一束竖直向下的蓝光照射在正四面体侧面 ABC的中心 O1点，光束经折射后恰好到达正四面体底面的中心 O2点。已知真空中光速为 c，下列说法正确的是（　　） A.蓝光在四面体内的传播速度为 B.材料的折射率为 C.蓝光进入四面体后，波长变长 D.将蓝光换成红光，光束在四面体中的传播速度不变 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：三角模型，三维模型分析 【答案】 A 【解析】 【详解】AB．过正四面体顶点、侧面和底面中点作出光线所在的平面三角形并标记如下，画出光路如图所示根据几何关系有 所以 故A正确，B错误；C．蓝光进入四面体后，波速变小，频率不变，波长变短，故C错误；D．同一四面体，对不同颜色的光折射率不同，两种不同颜色光束在四面体中的速度不同，故D错误。故选A。 16 .为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示．一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过的法线成角射入，为光学传感器，可以探测光的强度，从面反射回来的光强随角变化的情况如图乙所示．现在将这种新材料制成的一根光导纤维束弯成半圆形，暴露于空气中（假设空气中的折射率与真空相同），设半圆形外半径为，光导纤维束的半径为．则下列说法正确的是（    ）（，） A.该新材料的折射率 B.该新材料的折射率 C.图甲中若减小入射角，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小 D.用同种激光垂直于光导纤维束端面射入，如图丙，若该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则弯成的半圆形半径与纤维束半径应满足的关系为 【教法备注】 难度：难 考察内容 ：圆模型， 情景分析+临界条件判断 【答案】 D 【解析】 AB．由题图乙知，当时发生全反射，则有 故选项AB错误； C．图甲中若减小入射角，根据反射定律和折射定律可知反射角和折射角都减小，则反射光线和折射光线之间的夹角将变大，故选项C错误； D．激光不从光导纤维束侧面外泄的临界条件是入射光在外侧面处发生全反射，临界光路如图所示，可得： 解得 所以该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则弯成的半圆形半径与纤维束半径应满足的关系为 故选项D正确． 故选D． 变式训练 17 .题图所示，一个直径为，深度为的圆柱形容器内装满透明液体．现将长为、一端有小球形突起的细直杆靠着左壁竖直插到容器内，没有小球的一端与容器的底部接触，其接触点为，某人从右侧通过点（点距杆）向容器内观察直杆时，看到直杆顶端小球所成的像与直杆底端的像重合．求： ( 1 )该液体的折射率． ( 2 )一个面积足够大的装有该液体的池子，深度为，池底正中央装有一个发光的灯泡（可视为点光源），那么在平静的液面上，有灯光射出的区域面积为多大？ 【教法备注】 难度：难 考察内容 ：圆柱模型， 情景分析+临界条件计算 【答案】 (1) (2) 【解析】 (1)光路如图甲所示， 根据平面镜成像的原理可知：， 所以有：， ， 设液体的折射率为，由折射定律得： ． 答：该液体的折射率为． (2)当在池底中央处发出的光线射到点时恰好发生全反射，在池子上部能看到亮圆的半径就是，如图乙所示． 由临界角公式得：， 由几何关系得：， 代入数据：， 所以，有灯光射出的圆面面积为：， 解得：． 答：有灯光射出的区域面积为． 学生总结     真题演练 18 .如图所示，水面上有一透明均质球，上半球露出水面，下半球内竖直中心轴上有红、蓝两种单色灯（可视为点光源），均质球对两种色光的折射率分别为和．为使从光源照射到上半球面的光，都能发生折射（不考虑光线在球内反射后的折射），若红灯到水面的最大距离为， ( 1 )求蓝灯到水面的最大距离． ( 2 )两灯都装在各自到水面的最大距离处，蓝灯在红灯的上方还是下方？为什么？ 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：圆模型， 情景分析+光的色散 【答案】 (1) (2)上方；理由见解析 【解析】 (1)为使从光源照射到上半球面的光都能发生折射, 以红光为例, 当折射角最大达到临界角时, 光线恰好射在水面处, 光路如图所示 设半球半径为, 根据全反射的临界条件和几何关系可得 ， 同理可知, 对于蓝光 ， 联立解得：； (2)蓝光折射率大于红光折射率, 即，根据(1)的结果得 ， 所以蓝光应在红光上方． 19 . 如图，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度的控制（可视角度定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的倍）．透明介质的折射率，屏障间隙．发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间．不考虑光的衍射． ​ ​ ① 若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度控制为，求屏障的高度； ② 若屏障高度，且发光像素单元的宽度不能忽略，求像素单元宽度最小为多少时，其可视角度刚好被扩为（只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素单元）． 【教法备注】 难度：难 （选做） 考察内容 ：矩形模型， 情景分析（比较难） 【答案】 ① ② 【解析】 ①发光像素单元射到屏障上的光被完全吸收，考虑射到屏障顶端的光射到透明介质和空气界面，折射后从界面射向空气，由题意可知，则 在介质中的入射角为，则 解得 由几何关系 解得 ②若视角度刚好被扩为，则，此时光线在界面发生全反射，此时光线在界面处的入射角 解得 此时发光像素单元发光点距离屏障的距离为 像素单元宽度最小为 20 .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、，相距为，直径均为，折射率为（）．、下端横截面平齐且与被测物体表面平行．激光在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下端面，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 )从下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为，求的正弦值． ( 2 )被测物体自上而下微小移动，使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的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）． 【教法备注】 难度：难（选做） 考察内容 ：矩形， 情景分析（较难） 【答案】 (1) (2) 【解析】 (1)本问考量光的全反射，注意有两个限制条件需要考量． 其一，光需要能够射入空气，其入射角度不得大于全反射角，由折射定律得 （1）； 其二，光在光纤中要能够传播，也即在光纤壁上（点）发生全反射，由折射定律得 ， 得到 （2）. 所以要想出射光线，需满足 , 而题目中给出，此时取（2）式结果．利用折射定律得到最大出射角的正弦值 . (2)根据题意要使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的相应范围应该为 当距离最近时有 当距离最远时有 根据（1）可知 联立可得 所以满足条件的范围为 ． 二、波动光学 （一）光的干涉分类 干涉类型 图像 规律与特点 双缝干涉 光屏产生 明暗相间 的 等距 条纹、 相邻明暗条纹间距     肥皂薄膜干涉 产生 明暗相间 的 彩色 、 水平 条纹 劈尖干涉 若某处凹下去，则对应条纹 提前 出现 ； 如果某处凸起来，则对应条纹 延后 出现 牛顿环 干涉图样呈   圆环   状 增透膜/ 增反膜 增透膜：膜厚为 ， 上下表面反射光光程差为 增反膜：膜厚为 ， 上下表面反射光光程差为 （二）光的衍射分类 衍射类型 图像 规律与特点 单缝衍射 中间条纹 亮宽 ，两侧变 窄 变 暗 ； 光波波长 大 的中央条纹 宽 ，条纹间距 大 圆孔衍射 中央亮圆的亮度 大 ，外面是明暗相间的 不等距 的圆环，越向外，亮环亮度越 低 障碍物衍射 阴影中心形成 泊松亮斑 ，圆盘阴影的边缘是 模糊 的，在阴影外还有不等间距的 明暗相间 的圆环； 圆盘衍射图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而 减小 ； 经典例题 21 . ( 1 )图是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，图是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在图上的火焰像上画出可能看到的条纹图样           ． ( 2 )利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度．如图所示，现使透明标准板和待检工件间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图所示的干涉条纹，条纹的弯曲处和对应于和处．从弯曲的条纹可知同一亮条纹上、点对应的薄膜           相同，故判断处缺陷为           、处缺陷为           （选填“凹陷”或“凸起”）．当减少薄片的厚度，则相邻的干涉条纹间距会           （选填“变大、变小或不变”）． 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：薄膜干涉应用，减少薄片厚度，干涉条纹间距的变化需要给不懂的学生推导 【答案】 (1)见解析 (2)厚度凹陷凸起变大 【解析】 (1)往火焰上洒些盐后，酒精灯放出黄色的光线，当黄色的光线照射到肥皂膜上时从肥皂膜的前后两个表面分别反射两列光，这两列光的频率相同，故为相干光源，当光程差为波长的整数倍时呈现亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时呈现暗条纹，由于重力的作用使下侧的肥皂膜厚度比较大，而上侧的比较薄，相同的高度肥皂膜的厚度相同，故出现水平的明暗相间的干涉条纹． (2)薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，故、点对应处的薄膜厚度相同，从弯曲的条纹可知，处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知处凹陷．处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知处凸起．当减少薄片的厚度，即减小空气薄层的宽度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会增大． 22 .某同学在研究光的衍射现象时，用 a、 b两种单色光照射同一单缝，在光屏上分别观察到如图甲、乙所示的衍射图样。关于 a、 b两种单色光，下列说法正确的是（　　） A.在水中传播时， b光波长较大 B.在水中传播时， b光的传播速度较大 C.经同一双缝干涉装置发生干涉， a光的干涉条纹间距较小 D.若用 a光照射钾金属能发生光电效应，则用 b光照射也能发生光电效应 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：单缝衍射以及光电效应 【答案】 D 【解析】 【详解】A．在狭缝宽度与波长相差不多或者狭缝宽度比波长更小的情况下，会发生明显的衍射现象，由题图可知甲图衍射现象更明显，故在真空中 a光波长更长，即，在水中传播时， a光波长较大，A错误；B．因为，故折射率，由可知，在水中 a光的传播速度较大，B错误；C．由，可知经同一双缝干涉装置后 a光的条纹间距较大，C错误；D．因为，则，若用 a光照射钾金属能发生光电效应，则用 b光照射也能发生光电效应，D正确。故选D。 题型总结 易错点： ①条纹颜色：白光进行干涉或衍射时，产生的条纹为彩色 条纹， 单色光则为 该种色光 的条纹； ②光的偏振能够证明光是一种 横波 巩固练习 23 .关于薄膜干涉现象及其应用下列说法正确的是（　　） A.如图甲所示，竖直放置的肥皂薄膜，来自前后两个面的反射光发生干涉，形成明暗相间的竖直条纹 B.如图乙所示，照相机的镜头表面常常镀一层透光膜，膜的外表面和玻璃表面反射的光发生干涉使镜头看起来有颜色，膜的厚度为光在膜中波长的 C.如图丙所示，利用光的干涉检查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，图中条纹弯曲说明此处是凹下的 D.如图丁所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到等间距的明暗相间的圆环状条纹 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：圆模型， 情景分析+光的色散 【答案】 C 【解析】 A. 分析图片甲可知，竖直放置的肥皂薄膜，来自前后两个面的反射光发生干涉，由于同一水平线上的薄膜厚度近似相同，所以干涉后能产生水平的明暗条纹，故A为错误选项；B. 分析图片乙可知，照相机的镜头表面常常镀一层透光膜，从薄膜前后两表面反射的光发生干涉使镜头看起来有颜色，膜的厚度为光在膜中波长的，故B为错误选项；C. 分析图片丙可知，利用光的干涉检查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，如果某处凹下去，则对应亮纹(或暗纹)提前出现，所以图中条纹弯曲说明此处是凹下的，故C为正确选项；D. 分析图片丁可知，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，由于凸透镜下表面是曲面，所以空气膜厚度越往外越厚，所以看到的明暗相间的圆环状条纹越往外越密，故D为错误选项。故答案为C。 24 .一束激光照在一个很小的圆盘上，在屏上观察到如图所示的图样，在影的中心有一个亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”．下列说法正确的是 A.圆盘中心有个小孔，这是光的衍射现象 B.圆盘中心是不透光的，这是光的衍射现象 C.圆盘中心有个小孔，这是光的干涉现象 D.圆盘中心是不透光的，这是光的干涉现象 【教法备注】 难度：易 考察内容 ：障碍物衍射 【答案】 B 【解析】 光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”，说明光线也偏离原来的直线方向传播，所以属于光的衍射，故B为正确选项；故答案为B． 25 .用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围．下列说法正确的是（    ）      A.此实验说明了光沿直线传播 B.圆孔变小，衍射图样的范围反而变大 C.圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大 D.用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 【教法备注】 难度：易 考察内容 ：圆孔衍射 【答案】 B 【解析】 A选项：衍射现象中，光线绕过障碍物传播，不是沿直线传播，故A错误； B选项：根据衍射现象特点可知，孔或障碍物的尺寸越小，衍射现象越明显，所以圆孔变小，衍射图样的范围反而变大，故B正确； C选项：圆孔变小，由于衍射过来的能量减小，而衍射图样的范围又变大了，故而中央亮斑和亮纹的亮度变小，故C错误； D选项：衍射现象与光的波长有关，所以用不同波长的光做实验，衍射图样有差异，故D错误． 故选B. 变式训练 26 .如图甲所示，上板 A为光滑、平整、透明的光学标准板，下板 B为一光学待检测板，两板间有空气薄膜。某同学利用该装置来检测 B板的平整度，让一束单色平行光竖直向下照射到 A板上，得到如图乙所示的干涉图样，图乙左侧对应图甲左侧。由此推测 B板上表面可能有一条（　　）    A.“匚”形凸起带 B.“匚”形凹槽 C.“（”形凸起带 D.“（”形凹槽 【教法备注】  【答案】 D 【解析】 图乙中条纹若为直线，则说明该处同一水平线，线上各点对应的空气层厚度都相同，但实际上条纹向左弯曲，意味着后一级条纹提前出现，可见平面的上表面的所对应的空气层厚度与后一级条纹对应的空气层厚度相同，而后一级条纹本来对应的空气层厚度比前一级大，可见该处向下凹陷，才能实现该处空气层厚度与下一级条纹对应的空气层厚度一样。故答案为D。 学生总结     真题演练 27 .(多选)不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用．、两单色光在电磁波谱中的位置如图所示．下列说法正确的是（    ） A.若、光均由氢原子能级跃迁产生，产生光的能级能量差大 B.若、光分别照射同一小孔发生衍射，光的衍射现象更明显 C.若、光分别照射同一光电管发生光电效应，光的遏止电压高 D.若、光分别作为同一双缝干涉装置光源时，光的干涉条纹间距大 【教法备注】 难度：中 考察内容 ：光学与光电效应综合考察 【答案】 BD 【解析】 由图中、两单色光在电磁波谱中的位置，判断出光的波长大于光的波长，光的频率小于光的频率． A．若、光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔原子理论的频率条件 可知产生光的能级能量差小，故A错误； B．若、光分别照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条件可知，光的衍射现象更明显，故B正确； C．在分别照射同一光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程 可知光的遏止电压低，故C错误； D．、光分别作为同一双缝干涉装置光源时，由相邻两条亮纹或暗纹的中心间距 可知光的干涉条纹间距大，故D正确． 故选BD． 三、课堂总结 四、出门测 28 .(多选)下列有关光学现象的说法正确的是        ． A.光从光疏介质射入光密介质，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，用红光替代紫光，相邻明条纹间距变大 C.在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻各条纹是等间距的 D.光的偏振现象表明光是横波 E.在同一种物质中，波长越短的光传播速度越小 【教法备注】  【答案】 BDE 【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时，故A为错误选项；B．根据双缝干涉实验，相邻条纹间距，波长越长则干涉条纹间距越大，而红光的波长大于紫光波长，则红光的干涉条纹间距比紫光的大，故B为正确选项；C．根据以及不同颜色的光波长不同可知，不同颜色的光缠身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为错误选项；D．光的偏振现象证明了光是横波，纵波不能发生光的偏振现象，故D为正确选项；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为正确选项． 29 .(多选)下列四幅生活情景，关于光的理论，说法正确的是（    ） A.甲图，阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是光的干涉现象 B.乙图，海市蜃楼是光的反射现象 C.丙图，茂密的树叶间有彩色的光环，是光的折射现象 D.丁图，偏光太阳镜可以减少炫光，是光的偏振现象 【答案】 AD 【解析】 A．阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是薄膜的前后表面的光发生干涉而产生的，故A正确； B．海市蜃楼是光的折射现象，是由于空气不均匀时，对光的折射率不同而产生的，故B错误；C．茂密的树叶间有彩色的光环，这属于光的衍射现象，故C错误； D．偏光太阳镜可以减少炫光，是光的偏振现象，故D正确．故选AD． 30 .如图所示，容器内盛有某种液体，液体内放置一倾角可调的平面镜，从光源处发出的细激光束垂直液面入射后射到平面镜上的点，当平面镜与水平方向的夹角为时，经平面镜反射后到达液面的细激光束从液面射出后与液面的夹角为．求： ( 1 )该液体的折射率． ( 2 )现使平面镜从图示位置绕点顺时针旋转，要使经平面镜反射到液面的细激光束不能从液面射出，平面镜至少需要转过的角度． 【答案】 (1) (2) 【解析】 (1)光束垂直液面入射时，画出光路图如图甲所示， 由几何关系得： ， 根据折射定律得， 其中 解得液体的折射率：． (2)当光经平面镜反射后恰好不能从液面射出时，光路图如图乙所示， 设光的全反射临界角为，镜面与水平面的夹角为． 则，， 所以平面镜至少需要转过的角度， 解得． 学科网（北京）股份有限公司 $$