2021年高考物理二轮复习专题11光学教学案(含解析)

1、专题11光学熟练利用反射定律、折射定律及光路可逆作光路图加深对折射率、全反射、临界角概 念的理解并能结合实际，解决问题同时应注意对物理规律的理解和对物理现象、物理情 景和数学几何知识结合的分析能力的培养.物理光学局部应遵循历史开展线索，理解干预、衍射、偏振等现象，并能解释生活中的 相关物理现象光的偏振、激光这些内容，与生产、生活、现代科技联系密切，应学以致用.重点知识梳、几何光学的常见现象工程内容折射定律(1)三线共面(2)分居两侧(3)入射角正弦与折射角正弦之比为常数-Sin1 = nsin 2折射率sin i 疋义式：光从真空进入介质时 n=.sin 2折射率C决定式:n =1物理意义：描

2、述透明介质对光线的偏折作用,n越大,折射光线偏离入射方向的夹角越大全反射发生条件:(1)从光密介质进入光疏介质(2)入射角大于或等于临界角，即1> C1L临界角：sin C = n光的色散产生原因：(1)太阳光是复色光；(2)不同的色光折射率不同规律:光的频率越大，折射率越大红光t紫光：折射率逐渐增大，在介质中的速度逐渐减小；(3)临界角逐渐减小；波长逐渐减小常见光平行玻璃板：(1)出射光线与入射光线平行；(2)出射光线发生侧移学兀件的特点棱镜:(1)光线向底边偏折；(2)能发生色散全反射棱镜：(1)垂直于直角边射入,出射光线方向改变 90;(2)垂直于斜边射入，出射光线方向改变180&

3、#176;、光的干预、衍射和偏振现象工程内容产生条件：两光源频率相等，相位差恒定光的双缝出现明暗条纹的条件：路程差 s n入,明条纹； s ( n+ )入，暗条干预干预纹相邻条纹间距： xM入光的薄膜产生原因：同一束光分别经薄膜的前后外表反射的光叠加而成规律:经薄膜上厚度相等的位置反射的光叠加后在同一干预条纹上邻条纹间距与波长成正比，与斜面倾角成反比,相干预干预应用:(1)光干预法检查平面的平整度(2)在光学镜头上涂增透膜d 4入光 的 衍 射明显 衍射 条件障碍物或孔的尺寸跟光的波长差不多或者比光的波长小衍射现象单缝衍射：中间条纹亮、宽；两侧条纹暗、窄；波长越长，条纹越宽，间距越 大圆孔衍射

4、：明暗相间的圆形条纹圆板衍射：圆形阴影的外侧是明暗相间的圆形条纹，中间是亮斑(泊松亮斑)光的偏振偏振片有特定的透振方向，自然光通过后成为偏振光，两偏振光片平行时透过的光最强，垂直时最弱【特别提醒】(1) 光的干预和衍射现象说明光具有波动性，光的偏振现象说明光是横波 (2) 光的干预条纹和光的衍射条纹的最大区别是研究条纹间距是否均匀，中央条纹和两侧条纹的亮度是否相同、光电效应及光的波粒二象性工程内容光电 效 应概念金属在光(包括不可见光)的照射下发射电子的现象规律(1) 每种金属都有一个极限频率，V?V 0时才会发生光电效应(2) 光电子的最大初动能与光强无关，随v的增大而增大(3) 光电效应的

5、产生几乎是瞬时的(4) 饱和光电流与光强成正比光电效应解释光子说:(1)光在传播时是一份一份的，每份叫一个光子；(2)光子能量E一 34h v ， h = 6.63 x 10 J s逸出功：电子脱离金属时克服原子核引力做功的最小值W= h v光强：P= nh v光电效应方程：Ek= h v W每个实物粒子对应一种波，叫物质波物质波k物质波的波长入=吨波粒二，概率符合波动规律概率波:只能预测粒子在某区域出现的概率考点一、光的折射、全反射象性例1. 2021 四川理综，5, 6分某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃

6、砖中的传播路径.该同学测得多组入射角i和折射角r,作出sin i sin r图象如图乙所示，贝U T乙A. 光由A经O到B, n = 1.5B. 光由B经O到A, n= 1.5C. 光由A经O到B, n= 0.67D. 光由B经O到A, n= 0.67【答薬】B【解析】在題團乙中任取一悬 对应血 i J即折射角大干入射角，可知光由丘经O 到儿入小碌由折射定從和翻乙可地杆誥冃V如寸“口 6代入加和二小 B正确，D错误.【变式探究】2021 四川理综，3, 6分直线PP2过均匀玻璃球球心 O,细光束a、b平行且关于PP2对称，由空气射入玻璃球的光路如下图.a、b光相比A. 玻璃对a光的折射率较大B

7、. 玻璃对a光的临界角较小C. b光在玻璃中的传播速度较小D. b光在玻璃中的传播时间较短1 c折射率大，A错误根据sin g '知，折射率大的临界角小，B错误根据v= °知，折射率nn大的传播速度小，C正确由几何关系知，b在玻璃中运动路程长，结合 b的传播速度小，可 知b在玻璃中的传播时间较长，D错误.考点二、光的折射、全反射的计算如下图，三棱镜的横截面为直角三角形 ABC / A= 30°,/ B= 60° . 一束平行于 AC边 的光线自AB边的P点射入三棱镜，在 AC边发生反射后从 BC边的M点射出假设光线在 P点的 入射角和在M点的折射角相等.(

8、1) 求三棱镜的折射率；(2) 在三棱镜的AC边是否有光线透出，写出分析过程.(不考虑屡次反射)【解析】(1)光路图如下图，图中加点为光第在M边岌生反射的入射点.设光线在卩点的入角为如折射角为为在“点的入射角为儿依题竜知折身寸甬也为h育由折射圭律有 血=?sin尸nrii h 二 siii J由式得OF00为过M点的法纵 ZC為直角，OOUAC,宙几何关系有上测C=C由反射定律可知/ PNA=/ MNC联立式得/ PNA= r由几何关系得r = 30°联立式得n = 3(2)设在N点的入射角为i ，由几何关系得i = 60°此三棱镜的全反射临界角满足nsin0 c = 10

9、由？式得 0 c = arcsin 3，有 i "> B CC2此光线在N点发生全反射，三棱镜的 AC边没有光线透出.【答案】 3 (2)没有；理由见解析R的半圆，AB为半圆的直径， 0【变式探究】一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为(1) 一束平行光垂直射向玻璃砖的下外表，假设光线到达上外表后，都能从该外表射出， 那么入射光束在 AB上的最大宽度为多少？(2) 一细束光线在 0点左侧与0相距处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置.【解析】(1)在0点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上外表的入射角恰好等于全反射的临界角 e，那么oe区域的入射光线经上外表折射

10、后都能从玻璃砖射出，一 1 2如下图.由全反射条件有 sin e = n=，即e = 45°由几何关系有0E= Rsin e 由对称性可知，假设光线都能从上外表射出，光束的宽度最大为I =20E联立式，代入数据得 I = 2R迅光柚巨0&享卫的CT点射入后，在上外表的入射角为乩，由几何关玮D蚯口二芈艮g二砂 >0 光线在班璃瞎内会岌生三次全反身最后由G点射出，考虑整休几何关系，得出光路如團所示-由反 射定律和对称性可得0G= OC=-R®射到G点的光有一局部被反射、沿帰路返回到达C点射出，【答案】2R (2)r1r71iCOG0点左右侧与0相距考点三、光的波动

11、性例3. 2021 天津理综,2，6分如下图是a、b两光分别经过同一双缝干预装置后在屏上形成的干预图样，那么0光的干预图样光的干预图样A. 在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B. 从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C. 照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D. 假设两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大【答案】D【解析】由干预条纹间距加二弟 可知，心知心4同种均匀介质，对频率大的浪折射 率更大即心如光在介质中的传播速度戶咅故呦知人错误.姓全反射的临界角满足迦0 故B错误.饱和电流只与A射光强度有关A与频率无关Y错误.光子能量耳二刑因此砖過，D正【变式探

12、究】2021 -浙江自选，131 , 4分以下说法正确的选项是A. 真空中蓝光的波长比红光的波长长B. 天空中的彩虹是由光的干预形成的C. 光纤通信利用了光的全反射原理D. 机械波在不同介质中传播，波长保持不变【答案】C【解析】真空中蓝光的波长比红光的波长短，A错误天空中的彩虹是由光的折射形成的，B错误.光纤通信利用了光的全反射传递信息，C正确.机械波在不同的介质中传播时频率不变，速度变化，因而波长会变化，D错误.頁题感悟1.【2021 -全国卷I】【物理选修 3-4】(2)如图1-，在注满水的游泳池的池底有一点光源A,它到池边的水平距离为3.0 m.从43.图1-(i) 求池内的水深；(ii

13、) 一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m当他看到正前下方的点光源 A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保存1位有效数字).(2)【答案】(i)2.6 m (ii)0.7 m4【解析】(i)如图，设到达池边的光线的入射角为i，依题意，水的折射率n = 3，光线的折射角9 = 90°，由折射定律有点光源A射向池边的光线 AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为Hsiu 尸 sill Q由几何关系有sin 7 二 |貳中，匚3皿內罡池內水的滦虞联立式并代入題给数擄得A= fj e

14、l=2_6 m (M)设也寸救生员的眼睛到池边的距离为工依题意,救生员的视线与竖肓方向的夹角为/=4貸曲斤射定 律有禎r二sin打式中，i '是光线在水面的入射角设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a,由几何关系有sin i '= 22 Qa + hx +1 = a+ h'式中h'= 2 m,联立式得x = 3J23 - 1 m 0.7 m M点,2 2021 -全国卷川】【物理选修 3-4】(2)如图1-所示，玻璃球冠的折射率为3，其底面镀银，底面的半径是球半径的在过球心 0且垂直于底面的平面(纸面)内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的该光线的延长线恰好

15、过底面边缘上的A点.求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角.图1-(2)答案】150°【解析】设球半径为出球冠底面中心为刀 连接00那么001.4BZ0A0a?有oos aQAR即&=30°由题意MALAB所以/ OAIW 60°设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的光线的光路图如下图设光线在M点的入射角为i、折射角为r，在N点的入射角为i '，反射角为i ",玻璃折射率为n. 由于 OAM为等边三角形，有i = 60°由折射定律有 sin i = nsin r 代入题给条件n= 3得r = 30°

16、;作底面在N点的法线NE由于NE/ AM有i '= 30°根据反射定律，有i "= 30°连接ON由几何关系知 MAIA MON故有/ MNO 60°由式得/ ENO= 30°于是/ ENO为反射角，ON为反射光线这一反射光线经球面再次折射后不改变方向所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角卩为卩=180°/ ENO= 150°?.3 【2021 天津卷】图1-是a、b两光分别经过同一双缝干预装置后在屏上形成的干预图样，那么占光的干预图邓图1-A. 在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B. 从同

17、种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C. 照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D. 假设两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大【答案】D【解祈】从團中可次看出，血光干预条纹的间距比血光干预条纹的间S馥小'由于是在同 双缝干预装番上形成的干预團样因此a光的波长力吁A光的澱长r光的频率大于b光的频率2光的 折射率大干色说的折射乘 所以在同种均匀介底中传播时，"光的速團1汙b光的速度，A错愎；从同种介 质射入亘空复生全反I寸时卫光的临界角小于血逬的临界角，B错误发生光电蒯应的光电流大小与充子的 能量和光强有关，故无和电流的大小，选项c错昊么光的频率高，光

18、子的能重大，故由氢原子能 级跃迁产生这两fWtfit,产生日光的龍溺覆差大D正确.4. 【2021 江苏卷】B. 【选修3-4】(2)杨氏干预实验证明光确实是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干预的必要条件，那么两列光的相同.如图1-所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在 (选填“ A“ B或“ C')点会出现暗条纹.图1-B. (2)【答案】频率 C【解析】只有频率相同的两列波才可能发生干预现象.只有删与波谷相遇处才是振动减弱鼠也就是出现暗牛纹处-【2021 重庆 11 ( 1)】1 .虹和霓是

19、太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如题 11图1所示.M、N P、Q点的颜色分别为A. 紫、红、红、紫 B 红、紫、红、紫C 红、紫、紫、红D 紫、红、紫、红题H图11 【答案】A【解析】白光中的可见光局部从红到紫排列，对同一介质的折射率 n紫n红,由折射定律知紫光的折射角较小， 由光路可知，紫光将到达M点和Q点，而红光到达N点和P点，应选Ao【考点定位】光的折射和全反射、光路、折射率。【名师点睛】识记电磁波谱中的各种光具有三大波长、同一介质中的波速、临界角三小频率、能量

20、、折射率，几何光学局部的规律。【2021 福建13】2 .如下图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为入a、入b ,该玻璃对单色光na、 nbo 贝U ()A.入 a< 入 b,na>nbB.入 a>a< 入 b, na <nba、b的折射率分别为入a>入b,na > nb2 【答案】B丄解折】由囲lb三接慣对b光的折射率较大又因为光的频率越大，介质对光的折射率就越大，所 臥曰如故占光的频率大于小光的频率，在根据计=£所以A光的液长小于占光的液长即 3所A以B正确，ACD错误*【考点】：光的折射、折射率【方法技巧】：此题主

21、要是理解，光的频率与折射率的关系，即频率越大，介质对光的折 射率就越大，结合公式，判断波长。【2021 山东 38 ( 2)】3.半径为 R介质折射率为 n的透明圆柱体，过其轴线00的截面如下图。位于截面所在平面内的一细束光线，以角io由O点入射，折射光线由上边界的A点射出。当光线在 O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。求A B两点间的距离。3.【答案】R(sin i0【解析】进路如囲 当光线从丄点肘岀时，设折射甬为厂由进的拆射定律可齐h "沁点到左端面的距si。r离为科=-假设在鸟点发生全辰射Ed那么晶(?=丄，故启点离左鹦面6®离巧*血6联

22、立解簿 lanrnAB间的81鳶为&码码三R(=l= _严")小？_1a®%【考点定位】光的折射定律；全反射【规律总结】首先要熟练掌握光的折射定律及全反射规律，然后画出光路图，结合几何关系进行求解【2021 海南 16 ( 2) 4.半径为R的半圆形玻璃砖，横截面如下图。玻璃的全反射临界角r (r<)。与玻璃砖的底平面成(一r )角度、且与玻璃砖横截面平行的平32行光射到玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后，有局部光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出。假设忽略经半圆柱内外表反射后射出的光，求底面透光局部的宽度。4.【答案】|2cos【解析】【解析】在

23、半圆柱形玻璃砖橫截面内，考虑沿半径向射到圆心O的进线1 如團，它在圆心处的入射角坍, 为® 恰好等于全反射临界角，岌生全反射在光线1左侧的光线，例如光线2 J,经过柱面折射后射在玻璃菇底面上的入射角満足 越“因而在底面上翁生全反射不能直接折射出在光线1右侧的光线蚀吠线刃经柱面折射后，射在玻砖底面上的入射角的满足3因而在底面上不能发生全反射，能从玻璃砖底面射出i 射到半圆柱面最右侧的光线 4与柱面相切，入射角i为 2由折射定律知，经圆拄面折射后的折射角"曲=乜满足畑"血吒,R2 cos/式子中，11时玻璃的折射率，由全反射甬的定义剜 EM" 联立式得心/

24、=由几何关系可得"°B = ¥,故底面上遠光局部的宜度OE淘【考点定位】光的折射全反射【方法技巧】在解决光的折射问题时，关键是画出光路图，结合几何知识解题，此类型题目很大程度上依靠几何知识，所以一定要注意数学和物理的结合。【2021 天津 2】5.中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在?玄真子。涛之灵?中写道：“雨色映日而为虹，从物理学的角度看，虹时太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，右图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b时两种不同频率的单色光,那么两光A. 在同种玻璃种传播，a光的传播速度一定大于 b光B. 以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行外表后

25、，b光侧移量大C. 分别照射同一光电管，假设 b光能引起光电效应，a光一定也能D. 以相同的入射角从水中射入空气，在空气张只能看到一种光时，一定是a光5. 【答案】CCn _【解析】由图可知，光线a的折射率大于b根据v可以确定a光在同种玻璃中速度小于光速故A错误，以相同的入射角度射入平行玻璃砖折射率越大侧移量越大。故B错误，根1 sinC 据E hv光的频率越大光子能量越大就越容易发生光电效应C正确。根据n折射率考点：光的反射、折射、全反射及光电效应。【名师点睛】光学局部可分为几何光学和物理光学，在选择题中考查时很少单独考查一个知识点，多是综合应用，解决这类问题除了把握好根本规律、公式n 竺匚

26、、v -、sinn1sinC -等，还要注意几何光学和物理光学间的相互联系，如根据折射率判断频率，再由光n子能量联系光电效应方程分析相关问题。【2021 安徽 18】6 .如下图，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从 AC面进入空气。当出射角和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为。棱镜顶角为sin A. J Bsin2sinsin( )2 2sinsin(2)6. 【答案】A【解析】由几何关系，得入射曲等于士，折射角等于竺,所以折射率対L22必sw 2考点：考查折射率知识。【规律总结】折射率的考察主要是考几何关系，在几何中找到入射角和折射角与角的关系，

27、再由折射率公式，就容易得到答案了【2021 江苏 12B (3)】7.人造树脂时常用的眼镜片材料，如下图，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点，光线的入射角为30°, OA=5cm, AB=20cmBP=12cm求该人造树脂材料的折射率 n7 .【答案】1.5【解析】设折射角为，由折射定律sin 300 nsinsin由几何关系知PB OAOP ，且 opPB OA2 AB2n代入数据解得44914或 n=1.5【考点】光的折射【方法技巧】此题主要是公式，能利用折射定律n求相关问题.sin【2021 全国新课标n34 (1)】8.如图，一束光沿半径方向射向一块半圆形

28、玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为B ,经折射后射出a、b两束光线，那么(填正确答案标号,选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分)> IA. 在玻璃中，a光的传播速度小于 b光的传播速度B. 在真空中，a光的波长小于b光的波长C. 玻璃砖对a光的折射率小于对 b光的折射率D. 假设改变光束的入射方向使e角逐渐变大，那么折射光线 a首先消失E. 分别用a、b光在同一个双缝干预实验装置上做实验，a光的干预条纹间距大于 b光的干预条纹间距8. 【答案】ABD【解祈】由團可知：玻璃蒔对担光的折射率大于对b光的折射率'故C错误，在玻璃中小光的传播速 康

29、卜于b光的传播速度；檢此正确八光的频率犬于b光的频率，在真空中，卫光的波长小于b光的浪长'故 BIBS;假设改变光朿的入射方向使日角逐?$大光的折射率大，那么折射光线溟百先消先 故D正 匍*光的波长小干b光的波长，分别用込b光在同一个双缝干预实验装置上做卖验，在光的干预条纹间距 小干b光的干预条纹间距"故E错误。【考点定位】光的折射；光的干预；波长、频率和波速【方法技巧】此题主要是光的折射，重点是考察不同频率的光，折射率也是不一样的。注意折射率的两种算方法 n Sin 1 C，这往往是解决问题的关键。sin 2 v【2021 四川 3】9.直线PP过均匀玻璃球球心 0,细光束

30、a、b平行且关于 P1P2对称, 由空气射入玻璃球的光路如图。a、b光相比A.玻璃对a光的折射率较大B.玻璃对a光的临界角较小C. b光在玻璃中的传播速度较小D. b光在玻璃中的传播时间较短9. 【答案】C【解析】由于冬b光平行且关于过球心O的直PtP3对称因此它们的入射角i相尊，根据團中几何 关系可知，b逬在珈諮中的光路偏离进入珈之前万向较纽 即b充的折Wfiy较/卜 根1E折射定律育：n sin iJ二跖，所以珈胡b光的折射率转大，应选项A错误,扌鵬临界角公式有：血皆 匚所玻墙对日光 C的临界角较大，做选项&错误根据折射率的定义式有：n=v；所以b光在玻璃中的传播速度v按卜故 选项

31、左正确$根据團中几何关系可灿 出b光进入珈韵后，b光的光程1较大，根据匀速直线运动规律 d有"二不，所以b光在琐躍中的传播时间较长，应选项D错误。【考点定位】对折射率、临界角、光的折射定律的理解与应用。【名师点睛】正确求解此题的前提与关键是：首先要知道球面界面中，法线一定过球心，其次通过作出光路图，从图中正确找出对应的入射角与折射角，再次熟记相应的物理规律和 概念。【方法技巧】熟记折射率定义式n=，折射定律n= 凹、临界角公式sinC=丄(前提是sin 丫n光由介质进入真空或空气中)、波长与波速和频率(周期)间关系 v (c)= X f或入=vT【规律总结】在光的折射中，光线便折程度

32、越大，介质对其折射率越大、临界角越小、在介质中的传播速率越小、波长越短，值得注意的是，光(波)在进入介质前后频率不变。【2021 北京 21 (1)】10. “测定玻璃的折射率的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa和bb分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针R和P2,用“+表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和F4，在插P3和F4时，应使A、P3只挡住P的像 B 、P4只挡住P2的像C 、P3同时挡住P、F2的像10. 【答案】C【解析】在测定珈齡专的折射率槨实验中，由折射的逬路可ma针时应使弓同时描住乞 弓的像 '同时拦住疋&

33、quot;a耳鳩 应选顷C正确。【考点定位】测定玻璃的折射率。【规律总结】动手操作的演示实验和学生实验，考前须知和实验步骤是重点掌握的。1. 【物理一一选修 34【2021 新课标全国卷I】(2) 个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如下图.玻璃的折射率为n=.(i) 一束平行光垂直射向玻璃砖的下外表，假设光线到达上外表后，都能从该外表射出，那么入射光束在 AB上的最大宽度为多少？3(ii) 一细束光线在 O点左侧与O相距2R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置.【答案】(i )R ( i )略【解析】在0点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖

34、后在上外表的入射角恰好等于全反射的临界角 e，那么0E区域的入射光线经上外表折射后都能从玻璃砖射出，如下图，由全反射条件有sin e = n 由几何关系有0E= Rsin e 由对称性可知，假设光线都能从上外表射出，光束的宽度最大为I =20E联立式，代入数据得I = R3(ii)设光线在距 0点2R的C点射入后，在上外表的入射角为a，由几何关系及式和已知条件得a = 60°打光线在玻璃砖内会发生三次全反射最后由G点射出，如下图，由反射定律和几何关系得|=1 stJC &630Gf 0C= 2F射到G点的光有一局部被反射，沿原路返回到达C点射出.2. 【2021 新课标H卷】

35、【物理一一选修3 4】(2) 一厚度为h的大平板玻璃水平放置,其下外表贴有一半径为r的圆形发光面，在玻璃板上外表放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上，圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光 线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率.h【答案】(1)BCE (2)2【解析】由点的摇动图像可轨uom时虞点Q沿#轴员方向运动，a项帶岂由波的團像可3購 液问左传播，波的周期T=振幅410叫=0.10s时质点P冋上运动，经过 W 尸4丁时， 即在二025 s时质点振动到H轴下方位置、且速度方问向上J加速度方问也沿y轴正方向，B项正确；波动速度*=T =0一2二40皿虫P故从二0

36、一10豊到二0_25 Sj波沿尤轴负方向传播的距禺为x二=$叫C项正臨 由于P点不是在減峰或湛谷或平衝位蚤，故从/=010s到二0_25直曲周期内，通过的路程不等 27T于3J=30cm, D项简期质点0做简谐振动的振动方程为尸加1 T片O.lOdn “兀佢际单位制E项 JEW- 如下图，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上外表的A'点折射，根据折射定律有n si n B= sin a式中n是玻璃的折射率,9是入射角，a是折射角.FL现假设A'恰好在纸片边缘，由题意，在nA'点刚好发生全反射，故a = 2设AA线段在玻璃上外表的投影长为L,由几何

37、关系有 sin 9 = L2 + h2由题意，纸片的半径应为R= L+ r h联立以上各式可得 n = 23. 【2021 北京卷】以往，材料的折射率都为正值n>0.现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值n<0，称为负折射率材料.位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足sinnr i = n,但是折射线与入射线位于法线的同一侧此时折n=- 1,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的射角取负值.现空气中有一上下外表平行的负折射率材料，一束电磁波从其上外表射入，下 外表射出.假设该材料对此电磁波的折射率 示意图是CD【答案】B【解析】此题考查光的折射.S-iE

38、创新题，但本质上还是光的折射定律，此题给定信息严光的折射 光线和入射光线位于法的同侧"无论是从光从空气射入介騙还是从介质射入空气都姜符合此规律, 故乐D错误.折身悴为-1,由光的斤肘定律可知，同侧囲斤肘角等于入射創 处鑛小正确.4. 【2021 全国卷】 在双缝干预实验中，一钠灯发出的波长为 589 nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干预图样图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，那么双缝的间距为-7-4A. 2.06 X 10 m B 2.06 X 10 m一 43C. 1.68 X 10 m D . 1.68 X 10 m【答案】C【解析】此题考查双缝干预条纹间距离公式.

39、双缝干预相邻条纹间距厶x = d入，那么d=Alx入=1.68 X 10 4 m, C正确.5. 2021 福建卷I】如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面CD【答案】A【解析】光线由空气沿半径射入玻飆新传播方向不变，由玻辐劳捐空气时，在其分界面处当入 射甬大于或等于临界角时会发生全反射现象，故人顶正确F光由空气射向玻璃砖时，由于光线与分界 面不垂直，所以除了有翩撷!象之外还应岌生折射现熟其扌斤射角小于入射孰故鸟D项错误孑光线由空 气沿半径射入玻赚那传播万向不变，由珈离砖射向空气时，折身惰应犬于入射創 故G页错误.6. 【2021 江苏卷】【选修 3-41某同学用单色光进行双

40、缝干预实验，在屏上观察到题12B1甲图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题12B1乙图所示他改变的实验条件可能是 .题12B1图A. 减小光源到单缝的距离B. 减小双缝之间的距离C. 减小双缝到光屏之间的距离D. 换用频率更高的单色光源【答案】B【解析】根据 x= d入知，要使条纹间距变大，可减小双缝之间的距离， 增大光的波长即 降低光的频率或增大双缝到屏的距离，故只有B正确.7. 【2021 四川卷】电磁波已广泛运用于很多领域以下关于电磁波的说法符合实际的是A. 电磁波不能产生衍射现象B. 常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C. 根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于

41、地球的运动速度D. 光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同【答案】C【解析】衍射现象是波的特有现象，A错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，C正确；光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，D错误.8. 【2021 四川卷】如下图，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，那么()A. 小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B. 小球所发的光能从水面任何区域射出C. 小球所发的光从水中进入空气后频

42、率变大D. 小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大【答案】D【解祈】光从水中进入空气，只要在没有岌生全反射的回亂就可以看到光线射出，所以丄B错询 光的频率是由光源;央定的与介质无关，所以C错误亍由戶舖，光从水中进入空汽后传播連度变夫，所 以D正确，9. 【2021 天津卷】一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如下图，贝U a、b两束光()A. 垂直穿过同一块平板玻璃， a光所用的时间比 b光长B. 从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小C. 分别通过同一双缝干预装置，b光形成的相邻亮条纹间距小D. 假设照射同一金属都能发生光电效应

43、，b光照射时逸出的光电子最大初动能大【答案】ABI【解析】此题考查了光的折射率、全反射、双縫干预及光电敷应竽知识点根据图中光线的偏转角度 可決判断出三棱癒九光的折射率比Q光的大所以.垃光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻W斤用的时 间长，A正确；"光岌生全反射的临界角小于彷光发生全扌的临界角，B正甌 发生双缝干预时相邻条纹间的距离公式4= d 由于?光的液长长所以*光形成的相邻亮条纹间距大，C错误j由于口光的频率大于&光的频率根抿公式得出卫光照射金屈寸逸出的光电子的最犬初动能大，D错误.10. 【2021 浙江卷】关于以下光学现象，说法正确的选项是A. 水中蓝光的传播速度比红光

44、快B. 光从空气射入玻璃时可能发生全反射C. 在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D. 分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干预实验，用红光时得到的条纹间距更宽【答案】CD【解析】此题考查光速、光的全反射、折射、双缝干预等知识在同一种介质中，波长越短，波速越慢，故红光的传播速度比蓝光大，选项A错误；光从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不能发生全反射，选项B错误；在岸边观察水中的鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的深度要深，选项C正确；在空气中红光的波长比蓝光要长，根据 x= d入可知红光的双缝干预条纹间距大，选项D正确.11. 【2021 重庆卷】打磨某剖面如题 11图1

45、所示的宝石时，必须将 OR OC边与轴线的 夹角0切磨在0 1 < 0 < 0 2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线在 OP边和OC边都发生 全反射仅考虑如下图的光线第一次射到 OP边并反射到OC边后射向MN边的情况，那么以下 判断正确的选项是题11图1A. 假设0 > 02,光线一定在 OP边发生全反射B. 假设0 > 02,光线会从OC边射出C. 假设0 < 01,光线会从OP边射出D. 假设0 < 01,光线会在OP边发生全反射【答案】1D【解析此题第一问考查光的折射和全反射，第二问考查波的图像.12. 【2021 江苏卷】3 Morpho蝴蝶的翅

46、膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光辉，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干预. 电子显微镜下鳞片结构的示意图见题 12B2图.一 束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从 b点出射.设鳞片的折射率为 n厚度为d, 两片之间空气层厚度为 h.取光在空气中的速度为 c,求光从a到b所需的时间t.【答案】(3) n2 si n2i + ccos i2d 【解析】设光在端片中的扌斤射角为险根据折射定律有五匸® 八在觸片中传播的路程4=c« 7 ；c112u2d2h传播速度f专播时间tiy>/i=n2sinSij同理在空气中的传播时间巾二ccos i那么f=h+力二2n

47、2d 211n2sin2i+cco« i.13. 【2021 山东卷】(2)如下图，三角形 ABC为某透明介质的横截面，0为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自0以角i入射，第一次到达 AB边恰好发生全反射已知0 = 15 ° , BC边长为2L,该介质的折射率为求：(i) 入射角i;(ii) 从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为 C,可能用到：sin275°= 4或 tan 15 ° = 2 .2【答案】(2)( i )45 ° ( i )2c L【解析】(2)( i )根据全反射规律可知，光线在AB面上P点的入射

48、角等于临界角C,由折射定律得sin C= n代入数据得C= 45° 设光线在BC面上的折射角为r，由几何关系得r = 30° 由折射定律得sin in = sin r 联立式，代入数据得i = 45° iiAOPB中根据正弦走理得OPL设所用时间为6光线在介质中的速度为卩得联立式，代入数据得2 _f=2c£ (2021 天津卷)8、固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O点为圆心，00为直径 MN的垂线，足够大的光屛 PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于 MN由A B两种单色光组成的一束光沿半 径方向射向O点，入射光线与 00夹角较小时，光屛 NQ区域出现两个光斑，逐渐

49、增大角，当 =时，光屛NQ区域A光的光斑消失，继续增大角，当 =时，光屛NQ区域B光的光斑消失，那么( )A. 玻璃砖对A光的折射率比对 B光的大B. A光在玻璃砖中传播速度比 B光的大Cam那时，光屛上只有1个光斑D. 磊&就7时，光屛上只有 1个光斑本解析为名师解析团队原创，授权独家使用，如有盗用，依法追责！【答案】AD【解析殳日技小时，入、B两种单色光折射甬分别为卞和也，因白角逐渐增丈时山光的光斑先消sin fc失/由折射定律可却，rA>rS ?再根据= 得：nA>nSr故人正确；由用=一得：匕牴切，故B sin ?v错误黄由题设知'当4 0巧A. B两种单色

50、光在旳区域的光斑都消失了'说明两种单邑光在岡界面 均岌生了全反射/由反射定律知反射角等于入射角，反射光为一束光，在NP区域形成一个光斑，故D 1E确*【考点定位】此题考查光的反射定律和折射定律、全反射，意在考查考生的理解能力和分析判断能力。2021 大纲卷14.以下现象中，属于光的衍射现象的是A. 雨后天空出现彩虹B. 通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C. 海市蜃楼现象D. 日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹【答案】B【解析】雨后天空出现彩虹是由于光的折射，属于色散现象；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹属于光的衍射现象。海市蜃楼现象是光的全反射现象。日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是光的干预现象。【考点定位】考查光的现象及其相关知识。2021 四川卷3光射到两种不同介质的分界面，分