2011高三物理 光学考纲要求与例题专题复习（13）课件

1、光学光学 考纲要求与例题考纲要求与例题 高三物理知识块高三物理知识块系列复习复习知识要求知识要求 类光的直线传播，本影和半影。棱镜，光类光的直线传播，本影和半影。棱镜，光的色散。光本性学说的发展史。光的干涉现象的色散。光本性学说的发展史。光的干涉现象及其常见的应用，光的衍射。双缝干涉的条纹及其常见的应用，光的衍射。双缝干涉的条纹间距与波长的关系。光的偏振。光谱和光谱分间距与波长的关系。光的偏振。光谱和光谱分析，红外线、紫外线、析，红外线、紫外线、X射线、射线、射线以及它们射线以及它们的应用，光的电磁本性，电磁波谱。光的波粒的应用，光的电磁本性，电磁波谱。光的波粒两象性，物质波。激光的特性及应用

2、。两象性，物质波。激光的特性及应用。 类类 光的反射，反射定律，平面镜成像作图光的反射，反射定律，平面镜成像作图法。光的折射，折射定律，折射率，全反射和法。光的折射，折射定律，折射率，全反射和临界角。光电效应，光子，爱因斯坦光电效应临界角。光电效应，光子，爱因斯坦光电效应方程。方程。 技能要求技能要求 一、光的频率、波长、光速与光子能量、一、光的频率、波长、光速与光子能量、光的折射率之间的联系。光的折射率之间的联系。 二、光的电磁说和光子学说的实验依据、二、光的电磁说和光子学说的实验依据、基础理论。基础理论。 例题一例题一 关于激光的说法中正确的是关于激光的说法中正确的是 A、激光一定是横波、

3、激光一定是横波 B、激光一定是偏振光、激光一定是偏振光 C、激光是人工产生的相干光、激光是人工产生的相干光 D、利用激光产生的高压有可能引起核聚变。、利用激光产生的高压有可能引起核聚变。 AC D例题二例题二 已知一束单色光在水中的传播速度是真空中的已知一束单色光在水中的传播速度是真空中的3/4，则则 A 这束光在水中传播时的波长为真空中的这束光在水中传播时的波长为真空中的3/4 B 这束光在水中传播时的频率为真空中的这束光在水中传播时的频率为真空中的3/4 C 对于这束光，水的折射率为对于这束光，水的折射率为3/4 D 从水中射向水面的光线，一定可以进入空气中从水中射向水面的光线，一定可以进

4、入空气中 V=C/nn=4/343100 nCV/V/CnnA例题三例题三 为了观察门外情况，有人在门上开一小圆孔，将一块为了观察门外情况，有人在门上开一小圆孔，将一块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直。从圆圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直。从圆柱底面中心看出去，可以看到的门外入射光线与轴线柱底面中心看出去，可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角。已知该玻璃的折射率为间的最大夹角称做视场角。已知该玻璃的折射率为n，圆柱长为圆柱长为l，底面半径为，底面半径为r，则视场角是，则视场角是 A arcsin B arcsin C arcsin D arcsin 22lrnl

5、22lrnr 22lrnr 22lrnl 例题分析与解答例题分析与解答 画光路图是关键画光路图是关键就是最大视场角就是最大视场角i22lrnrisin,nsinisin rl=i正确选项是正确选项是B例题四例题四 雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象。在说明这个现象时，需要分析现的现象。在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路。一细束光线射入光线射入水珠后的光路。一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为水珠，水珠可视为一个半径为R的球，球心的球，球心O到入射光线的垂直距离为

6、到入射光线的垂直距离为d。水的折射率。水的折射率为为n。（。（1）在图上画出该束光线射入水珠）在图上画出该束光线射入水珠内经一次反射后又从水珠中射出的光路图。内经一次反射后又从水珠中射出的光路图。（2）求这束光线从射向水珠到射出水珠每）求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度。一次偏转的角度。 （1）光路图如右）光路图如右（2）的解答 光线第一次偏折的角度 1=i-r=sin-1d/R-sin-1d/nR 光线第二次偏折的角度 2=-2r=-2sin-1d/nR. 光线第三次偏折的角度 3=1 3 = sin-1d/R-sin-1d/nR。 irrrri123例题五例题五 某脉冲激光器的

7、耗电功率为某脉冲激光器的耗电功率为2103瓦，每秒钟瓦，每秒钟输出输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间为个光脉冲，每个脉冲持续的时间为108秒，携带的能量为秒，携带的能量为0.2焦耳，则每个脉冲的功率焦耳，则每个脉冲的功率为多少瓦？该激光器将电能转化为激光能量的为多少瓦？该激光器将电能转化为激光能量的效率为多大？效率为多大？ P=W/t P=0.2/10-8=2107W （这里足见激光的功率很大）（这里足见激光的功率很大） =W有有/W总总 =0.210/2103=0.1%=1例题六例题六（2000年上海市高考）阅读如下资料并回答问题：年上海市高考）阅读如下资料并回答问题：自然界中的物体由于具

8、有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射，热辐射具有如下特点：射因与温度有关，称为热辐射，热辐射具有如下特点：辐射的能量中辐射的能量中包含各种波长的电磁波；包含各种波长的电磁波；物体温度越高，单位时间从物体表面单位面物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；积上辐射的能量越大；在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他同。处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电

9、磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变，若不考物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变，若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，单位时间地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即成正比，即P=T4，其中常量，其中常量=5.67 10-3瓦瓦/（米（米2开开4）。在下面的问题）。在下面

10、的问题中，把研究对象都简单地看作黑体。有关数据及数学公式：太阳半径中，把研究对象都简单地看作黑体。有关数据及数学公式：太阳半径Rs=696000千米，太阳表面温度千米，太阳表面温度T=5770开，火星半径开，火星半径r=3395千米，球面千米，球面积积S=4R2，其中，其中R为球半径。为球半径。（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2107米米1105米范米范围内，求相应的频率范围。围内，求相应的频率范围。（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射可认为垂直身到面积为）火星受

11、到来自太阳的辐射可认为垂直射可认为垂直身到面积为 r2（r为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。倍，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。 例题分析与解答 （1）c Hz ,Hz.c13215111031051 （2）W=J1038143042 .tTRs（3）设火星表面温度为）设火星表面温度为T火火，太阳到火星距离为，太阳到火星距离为d d，火星单位，火星单位时间内吸收来自太阳的辐射能量为时间内吸收来自太阳的辐射能量为P P 224244drT

12、RPs sRd400224)400/(rTP火星单位时间内向外辐射电磁波能量为火星单位时间内向外辐射电磁波能量为 424火火TrPt 火星处在平衡状态火星处在平衡状态 tPP 即422244400火火Tr)/(rT 得火星平均温度得火星平均温度 CK/TT 69204800火火例题七 一辆实验小车可沿水平地面（图中纸面）上的长直轨一辆实验小车可沿水平地面（图中纸面）上的长直轨道匀速向右运动。有一台发出细光束的激光器装在此道匀速向右运动。有一台发出细光束的激光器装在此小转台小转台M上，到轨道的距离上，到轨道的距离MN为为d=10m,如图所示。如图所示。转台匀速转动，使激光束在水平面内扫描，扫描一

13、周转台匀速转动，使激光束在水平面内扫描，扫描一周的时间为的时间为T=60S。光束转动方向如图中箭头所示。当。光束转动方向如图中箭头所示。当光束与光束与MN的夹角为的夹角为45时，光束刚好射到小车上，如时，光束刚好射到小车上，如果再经过果再经过t=2.5s光束又射到小车上，则小车的速度为光束又射到小车上，则小车的速度为多少？（结果保留二位数字）多少？（结果保留二位数字） 例题分析与解答 t=2.5s的时间内光束转过角度的时间内光束转过角度 151252602.t由右图可知本题有两种情况必须考虑。由右图可知本题有两种情况必须考虑。 第一种情况：第一种情况：2.5s内小车从内小车从A运动到运动到A1

14、 s/m.V69152331010：1 则则第二种情况：第二种情况：2.5s内小车从内小车从B运动到运动到B1 s/m.V9225210510：2 则则例题八 可用如图装置测量光电效应中产生的光电子的荷质比。可用如图装置测量光电效应中产生的光电子的荷质比。M和和N是相距为是相距为d的两平行金属板，其中的两平行金属板，其中N是锌板，紫是锌板，紫外线照射外线照射N板产生的光电子是向各个方向运动的。所板产生的光电子是向各个方向运动的。所以电流计有一定的示数，如果移动变阻器的滑动端使以电流计有一定的示数，如果移动变阻器的滑动端使电压表示数增大，问电流计示数如何变化？如果电流电压表示数增大，问电流计示数

15、如何变化？如果电流计的示数为零时电压表的示数为计的示数为零时电压表的示数为U0。且断开电键。且断开电键K并并在在MN之间加一垂直纸面向内的磁感应强度为之间加一垂直纸面向内的磁感应强度为B的匀强的匀强磁场时，电流计的示数恰为零。试根据上述信息求出磁场时，电流计的示数恰为零。试根据上述信息求出电子的荷质比。电子的荷质比。 例题分析与解答 对光电子来说所加电压是反向电压，所以电压表示数对光电子来说所加电压是反向电压，所以电压表示数增大则电流表示数减小。增大则电流表示数减小。 据题意据题意 EKm=U0e=mVm2/2 时电流表读数为零时电流表读数为零meUVm02 加了磁场后，加了磁场后，R=mVm

16、/eB=d/2时电流表读数为零时电流表读数为零,综合此两式得综合此两式得 .BdmUme,deBmeUm2200822作业1、光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是 A、光从玻璃射到分界面上，入射角足够小、光从玻璃射到分界面上，入射角足够小 B、光从玻璃射到分界面上，入射角足够大、光从玻璃射到分界面上，入射角足够大C、光从空气射到分界面上，入射角足够小、光从空气射到分界面上，入射角足够小D、光从空气射到分界面上，入射角足大、光从空气射到分界面上，入射角足大 发生全反射有两个必要条件发生全反射有两个必要条件一是必须从光疏介质射向光密介质一是必须从

17、光疏介质射向光密介质二是必须入射角大于临界角二是必须入射角大于临界角B作业2、 如图所示两块同样的玻璃直角三棱镜如图所示两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的，两者的AC面面是平行放置的，在它们之间是未知的透明介质。一单色细是平行放置的，在它们之间是未知的透明介质。一单色细光束光束O垂直于垂直于AB面入射，在图示的出射光线中面入射，在图示的出射光线中 A、1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能（彼此平行）中的任一条都有可能 B、4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能（彼此平行）中的任一条都有可能 C、7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能（彼此平行）中的任一条都有可能 D、只能是、只能是

18、4、6中的某一条中的某一条 设未知介质的折射率小于玻璃的折射率设未知介质的折射率小于玻璃的折射率则光路图如右则光路图如右B未知介质的折射率大于玻璃的折射率时出未知介质的折射率大于玻璃的折射率时出射光线就是射光线就是4若未知介质的折射率等于玻璃的折射率呢？若未知介质的折射率等于玻璃的折射率呢？作业3、 假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比，刻与实际存在大气层的情况相比， A将提前将提前 B将延后将延后 C在某些地区将提前，在另一些地区将延后在某些地区将提前，在另一些地区将延后 D不变不变 太阳光太阳光P是刚日

19、出的地方，是刚日出的地方，P的左方还没风日出的左方还没风日出存在大气层的情况下的光路图如右存在大气层的情况下的光路图如右PK在有大气的情况下在有大气的情况下K处已处已经看到日出，经看到日出，如果没有大气则如果没有大气则K要转到要转到P处时才能看到日出。处时才能看到日出。B作业4、 已知介质对某单色光的临界角为已知介质对某单色光的临界角为,则则 A.该介质对此单色光的折射率为该介质对此单色光的折射率为sin(1/)； B.此单色光在该介质中的传播速度等于此单色光在该介质中的传播速度等于Csin(C是真空中的光速是真空中的光速) C.此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的此单色光在该介质中的波长

20、是在真空中波长的sin倍倍;D.此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的1/sin。 nsin1 n=1/sin =C/VV=Csin .sin,sinVCnn001 B C作业5、在双缝干涉实验中在双缝干涉实验中,以白光为光源以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中若在双缝中的一缝前放一红色滤光片的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片另一缝前放一绿色滤光片(只能透过只能透过绿光绿光),这时这时 A、只有红色和绿色的双缝干涉条纹、只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其它颜色的双缝干涉

21、条纹消失其它颜色的双缝干涉条纹消失B、红色和绿色的双缝干涉条纹消失、红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其它颜色的双缝干涉条纹依然存在其它颜色的双缝干涉条纹依然存在C、任何颜色的双缝干涉条纹都不存在、任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮但屏上仍有光亮D、屏上无任何光亮、屏上无任何光亮 红光与绿光相遇，因频率不同而不能产生干涉现象红光与绿光相遇，因频率不同而不能产生干涉现象C如果把放绿色滤光片的缝用不透明板盖没屏上会出现什么现象？如果把放绿色滤光片的缝用不透明板盖没屏上会出现什么现象？作业6、 图为图为X射线管的结构示意图，射线管的结构示意图，K为灯丝电源，要使为灯丝电源，要使X射线射线管发

22、出射线，须在管发出射线，须在P、Q两电极间加上几万伏的直流高压两电极间加上几万伏的直流高压电电 A、高压电源正极应接在、高压电源正极应接在P点，点，X射线从射线从K极发出极发出 B、高压电源正极应接在、高压电源正极应接在P点，点，X射线从射线从A极发出极发出 C、高压电源正极应接在、高压电源正极应接在Q点，点，X射线从射线从K极发出极发出 D、高压电源正极应接在、高压电源正极应接在Q Q点，点，X X射线从射线从A A极发出极发出 因高速运动的电子撞击因高速运动的电子撞击A极而产生极而产生X射线射线D作业7、 下列关于光的说法中正确的是下列关于光的说法中正确的是 A、在真空中红光波长比紫光波长

23、短。、在真空中红光波长比紫光波长短。 B、红光光子能量比紫光光子能量小。、红光光子能量比紫光光子能量小。 C、红光和紫光相遇时能产生干涉现象、红光和紫光相遇时能产生干涉现象 D、红光照射某金属时有电子向外发射，紫光照射该、红光照射某金属时有电子向外发射，紫光照射该金属时一定也有电子向外发射。金属时一定也有电子向外发射。 七色光中紫光的频率最高七色光中紫光的频率最高紫光光子的能量最大紫光光子的能量最大真空中紫光的波长最小。真空中紫光的波长最小。BD作业8、 光电效应实验的装置如图所示，则下面说法中正确的光电效应实验的装置如图所示，则下面说法中正确的是是 A、用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转

24、、用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转 B、用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转、用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转 C、锌板带的是负电荷、锌板带的是负电荷 D、使验电器指针发生偏转的是正电荷、使验电器指针发生偏转的是正电荷 AD作业9、 如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥是附有肥皂膜的铁丝圈，皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的 ABCD这里观察到的实际上是薄膜干涉现象这里观察到的实际上是薄膜干涉现象D作业10、图中图中AB表示一直立的平面镜表示一直立的平面镜,P1P2是水平放置的米尺是水平放置的米尺(有刻度的一有刻度的一面朝着平面镜面朝着平面镜),MN是屏是屏,三者互相平行三者互相平行.屏屏MN上的上的ab表示一条竖表示一条竖直的缝直的缝(即即a、b之间是透光的之间是透光的.)某人眼睛紧贴米尺上的小孔某人眼睛紧贴米尺上的小孔S(其位其位置见图置见图),可通过平面镜看到米尺的一部分刻度。试在本题的图上可通过平面镜看到米尺的一部分刻度。试在本题的图上用三角板作图求出可看到的部位用三角板作图求出可看到