2013高考物理秒杀必备光学(精)

1、七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载光学一、 主要内容本章内容包括光的直线传播、棱镜、光的色散、光的反射、光的折射、法线、折射率、全反射、临界角、透镜(凸、凹)的焦点及焦距、光的干涉、光的衍射、光谱、红外线、紫 外线、X射线、y射线、电磁波谱、光电子、光子、光电效应、等基本概念，以及反射定律、 折射定律、透镜成像公式、放大率计算式，光的波粒二象性等基本规律，还有光本性学说的 发展简史。二、 基本方法本章涉及到的方法有：运用光路作图法理解平面镜、凸透镜、凹透镜等的成像原理， 并能运用作图法解题；根据透镜成像规律，

2、运用逻辑推理的方法判断物象变化情况。三、 错解分析在本章知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：解题操作过程不规范导致 计算错误；将几何光学与物理光学综合时概念不准确；不善于用光路图对动态过程作分析。例1波长为0.65卩m的红光，从空气射入水中，水相对空气的折射率为1.33。求该光在水中的波长，并判断在水中该光的颜色。【错解】根据相对折射率得入2=十=049 (5),查光惜表得波长0.49卩m的光是蓝色。【错解原因】上述求得光在水中的波长为0.49卩m是正确的，但用光谱表查得光的颜色却错了。人眼对光的色觉决定于光的频率而不是波长。【分析解答】当光从一种媒质进入另一种媒质时，波长变化了，波

3、速也相应变化了，但它的频率却 不变。所以在水中该光仍是红色。【评析】物理规律的因果关系是有条件的，记忆规律时应该首先弄清规律成立的条件。凡是波,无论是机械波还是电磁波，只要振源的频率不变，波的频率就不变。例2一束白光从玻璃里射入稀薄空气中，已知玻璃的折射率为1.53，求入射角为下七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载列两种情况时，光线的折射角各为多少？（1）入射角为50”（2）入射角为30【错解】由折射率定律虹二輕smrCD当入射角一疔 叭,nr = = = 0.5007 n 1.53r=303（2）当入射角i

4、= 30*吋讪二:*03268r=194【错解原因】此解法中没有先分析判断光线是从光疏媒质进入光密媒质，还是从光密媒质进入光疏 媒质，会不会发生全反射。而是死套公式，引起错误。【分析解答】光线由玻璃里射入空气中，是由光密媒质射入光疏媒质，其临界角为anA=r=0 6536r= 40fi507由已知条件知，当i=50。时，iA,所以光线将发生全反射， 不能进入空气中。当i=30时，ivA，光进入空气中发生折射现象。由折射定律-=n anrsinr=nsini=1.53xsin30=0.765r= 4954【评析】七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高

5、中试卷、课件、教案等教学资源免费下载解光的折射现象的题目时，首先应做出判断：光线是从光疏媒质进入光密媒质，还是光线是从光密媒质进入光疏媒质。如是前者则ir，如是后者则ivr。其次，如果是从光密媒质进入光疏媒质中，还有可能发生全反射现象，应再判断入射角是否大于临界角，明确有无折射现象。例3光从玻璃射入空气里时传播方向如图 角。13l所示，请在图中标出入射角和折射 j)EB*1C1C113-1S13-2【错解】如图132所示，a为入射角，3为折射角。【错解原因】错解原因一是受思维定势的影响，不加分析地认定玻璃与空气总是上下接触的；二是对光的折射及其规律未吃透，将题设文字条件与图形条件结合起来的分析

6、能力差。根据光的折射规律，光从水或玻璃等透明物质射入空气里时，折射角大于入射角，题设文字条件是“从玻璃射入空气”，因此折射角大于入射角，再结合题设所给图形，可知CD为界面，AB为法线。【分析解答】如图133所示，a为入射角，3折射角（CD左面为玻璃，右面为空气）。T1【评析】解光的折射现象的题目，首先应对光线是从光疏媒质进入光密媒质呢？还是光线是从 光密媒质进入光疏媒质作出判断。为了保证你每次做题时，能够不忘判断，建议同学们做光七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载的折射题时，先画出光路图，标出入射光线和出射光线

7、的方向，在界面处标出哪一个是光密媒质，哪一个是光疏媒质。然后再解题。例4如图13-4所示，放在空气中折射率为n的平行玻璃砖，表面M和N平行，P,Q两个面相互平行且与M N垂直。一束光射到表面M上（光束不与M平行），则：图13-4A.如果入射角大于临界角，光在表面M发生全反射。B.无论入射角多大，光在表面M都不会发生全反射。C.光可能在表面N发生全反射。D.由于M与N平行，光只要通过M就不可能在表面N发生全反射。【错解】光束从空气中射到玻璃砖表面M上，是由光疏媒质到光密媒质，不可能发生全反射， 而从表面N射出空气，是由光密媒质到光疏媒质，光可能发生全反射，故选B，Co【错解原因】机械地记住光从光

8、密媒质到光疏媒质，可能发生全反射，而不具体分析光通过表面M后射到N表面光线的入射角的大小是否大于临界角，而错选Co【分析解答】如图13-5所示，光射到表面M的入射角为i（i丰90）折射角为r,七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载则sinr = - = sinC, EPsinr0,为实像；若像距VV0,为虚像。要想避免出现本题类似的错误。得在审题上狠下功夫。得在理解词语的物理意义上动脑筋。本题文中说：“在屏上得到高3cm的像”则这个像一定是实像。题文中又说：“将此物向透镜移近50cm时，则得放大率是3的正像”这段

9、话中，像的前面有定语“正”字，其物理意义是“成虚像”，像距应取负值。一般常见的描述像的性质的定语、状语有：像的定语：实像、虚像、正像、倒像、放大的像、缩小的像、放大的倒立的像、放大 的正立的像、缩小的正立像、缩小的倒立像等。像的状语：像与物同侧、像与物异侧，成像在焦点以外、成像在焦点以内等。把这些修饰词的物理含义准确地再现出来可以正确地理解题意，避免犯一些“没看清 楚题意”之类的低级错误。例9用凸透镜成像时，当物体从极远处沿着主轴移向透镜时，像朝什么方向移动? 像移动的速度比物体移动的速度怎样？【错解】由凸透镜成像实验知道，物体从极远处沿着镜轴移向透镜时，像从透镜向远离透镜方 向移动，移动速度

10、与物体速度相同。【错解原因】七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载上述解法错在对成像过程只有表面局部认识，想当然地得出了结论。【分析解答】凸透镜成像的讨论中，透镜焦点和二倍焦距处是转折点，应仔细观察实验结果，认真 进行分析，切忌片面。像移动速度与物体移动速度的比较，决定于像移动距离和物体应移动的距离之比。v二肥v = 21121儻t啊tf2当两，出均大于2ft,Uju3-f%話1宀%当如，比均水于圮大于耐,当物体在吃内移动，ult巾均小于啊， 1 v Vvf暉 朝由实验知道，物体由极远处沿着镜轴移向透镜时，应分三

11、个阶段讨论：(1)物体从极远移向凸透镜二倍焦距地方，像从透镜另一侧焦点处移向二倍焦距地方， 在此区间像移动速度小于物体移动速度。(2)物体从凸透镜二倍焦距处移动向焦点时，像从透镜另一侧二倍焦距处移向极远，在此区间像移动速度大于物体移动速度。(3)物体从凸透镜焦点处移向透镜光心时，像和物同侧，是放大虚像，像移动的速度大 于物体移动速度。例10一焦距为f的凸透镜，主轴和水平的X轴重合，X轴上有一光点位于透镜的左 侧，光点到透镜的距离大于f而小于2f，若将此透镜沿X轴向右平移2f的距离，则在此过 程中，光点经透镜所成的像点将A.直向右运动。B.直向左运动。C.先向左运动，接着向右运动。D.先向右运动

12、，接着向左运动。七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载【错解】由于透镜沿X轴向右平移，使物距增大，由于凸透镜是确定的，故焦距一定，而物距 增大，像距必然减小，透镜向右移，可等效为镜不动而物向左移，物像应同方向移动，所以 像也应向左移，所以选B。【错解原因】物像同方向移动的规律仅适用于镜不动而物移动或像移动的问题。此题是物不动而镜 移动。再用常规解题就会出现问题。【分析解答用物体间距变化的规律去分析，该题马上由难转易，根据题设条件，在透镜向右移动2f距离的过程中，物点到透镜的距离由大于f而小于2f增大到2f，再增大

13、到大于2f，则物像间距应先减小后增大，由于物点静止不动，像点应先向左移动，接着向右移动，得正确 答案Co【评析】此题告诉我们，不管适用条件照搬以前做过的题的解法，“以不变应万变”是要误事 的。要全面分析问题，应用物像间的变化规律去分析在透镜成实像的情况下，当物距u由ST2f的过程中，由于m1，像的速度大于物体的速度，物像间距变大；在u=2f时，v=2f， 物像间距具有最小值4f。掌握上述规律不但进一步加深了对透镜成像规律的理解，而且还 可以更方便地求解一些光学问题。例11如图13-13所示，一线状发光物体AB,其A端恰在焦距为f的薄凸透镜前主 光轴上2倍焦距处，AB与主光轴成a角，AB经透镜成

14、像，AB与主光轴成B角，则3，a的大小关系：A.3 aB.3 2f,则像距为fvvv2f，并成缩小的像，所以A发光点在2f上，则通过透镜后必过主光轴上距透镜2f的A点，发光体的B点在2f之外，则经过透镜后，像点B应变得离主光轴近了，并且离镜2f七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载f之间。像AB与主光轴所成的夹角3与AB与主光轴所成的夹角a由于几何关系不清，无法判断。故选D。【错解原因】只是将凸透镜成像的规律记住了， 机械性使用。而对凸透镜成像原理不清楚所造成的, 不能灵活地去分析和正确地画出成像图，这是造成错解

15、的原因。E13-14【分析解答】我们利用一条特殊光线来进行巧解。众所周知，凸透镜成像，当物距u=2f时，对应的像距v=2f，因此，从凸透镜主光轴上的发光点A（A距透镜2f）发出的一条光线AC（AC与BA在同一条直线上），经过透镜后的光线CC必过主光轴上距透镜2f的A点。显然，从发光点B发出的光线BC经透镜后的光线必为CC，且B点对应的像点B点在CC上，因为CC既过A点，又过B点，所以CC与B A必在同一条直线上，如图1314所示。 在直角三角形COA与直角三角形COA中,CO为公共边，OA =OA因此，这两个直角三角 形全等。设/OAC=0 B=B =a。顺便指出，本题中B, O, B必在同一

16、条直线上。例12 （1989年高考题）把一个点光源放在焦距为f的凸透镜的焦点上，在透镜的另 一侧2倍焦距处放一个垂直于主轴的光屏，在光屏上看到一个半径为R的光亮的圆。现保持透镜和光屏不动，而在主轴上移动点光源，若要使光屏上亮圆的半径缩为;，则这个点光源应移到什么位置上？七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载【错解】不少学生错把半径为|的亮圆当作点光源的实像，进而认为像距莎【错解原因】首先,半径为与的亮圆不是点牆发出的光瞬透镜折射后形成的亮斑，如图13-15所示。亮斑的位置和物距不满足透镜成像公式。【分析解答】因为

17、处在焦点的点光源发出的光线，经透镜折射后平行于主轴。所以，凸透備的半径也应为R,又因为半径为纟的亮斑是折射光线会聚成七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载像前（图13-15），或者会聚成像后形成的（图13-16）,所以，由图13-15的几何关系 可知v=4f，再由透镜成像公式可求得：4由图13-16的几何关系可知了/ 冷代入透镜成像公式可求偉【评析】画出光路图，才能正确求解几何光学题。例13 （1993年高考题）某人透过焦距为10cm、直径为4.ocm的薄凸透镜观看方格纸， 每个方格的边长均为0.30cm，它使透

18、镜的主轴与方格纸垂直，透镜与纸面相距10cm,眼睛位于透镜主轴上离透镜5.ocm处，问他至多能看到同一行上几个完整的方格？【错解】不少人认为，和主轴垂直且处在焦点的方格纸，经过透镜不能成像，或者说像成在无穷远处，从而得出位于主轴上离透镜5.ocm处的人眼看不到方格纸，或者此题无解的错误答 案。【错解原因】处在焦点的方格纸不能成像，或者说成像在无穷远的结论是正确的。但由此绝不能推出人眼看不到方格纸， 或者此题无解的结论。 人眼也是个光学器件。 平行光通过眼睛的晶状 体在视网膜上成像为一个点。 比如人们戴上老花镜（即薄凸透镜），完全能够清楚地看到处在 老花镜焦点上的物体。【分析解答】把“人眼通过透

19、镜能看到方格纸”这句生活语言，转化成物理语言应为“从方格纸射 出的光线，经过透镜折射后能进入人眼”。根据光路可逆原理， 我们再把“从方格纸射出的光线，经过透镜折射后，能进入人眼”转化成“从人眼所在处的点光源发出的光线，经过透镜折射后，能在方格纸上形成亮斑”，亮斑的大小取决于透镜的大小、像距、屏的位置，如 图13-17所示，其中像距可由透镜成像公式求得，即：uf _5X10u7?_5-10fvV -f4广44f-f=343f=4f-f-fe七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载【评析】理解题意比解题还重要。当年不少

20、的考生就因为读不懂题而失分。读不懂题的原因在 于没有将题目所叙述的具体问题转化为一种物理模型。例14如图13-18所示，在焦距为10cm的凸透镜的焦点上有点光源S。若使透镜以垂直于主光轴并过光心的直线为轴转过37角。求此点光源到它的像之间的距离(sin37=0.6，cos37=0.8)。【错解】透镜转动后，发光点到透镜距离：u=fcos0=8(cm)由透镜成像公式：由图中的几何关系可得，亮斑的直径为:10=8(cm)进而可求得亮斑的直径上的完整方格数为:26也就是说，人眼透过透镜至多能看到同一行的方格数为26。七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高

21、中试卷、课件、教案等教学资源免费下载111=_ +f UV得u-f “、v = - = -40(cm)u -f所以像物间距离七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载L= v -u = 32(cm)u、像距V、焦距f，这些概念理解不够。u，V，f应均是物垂直于透镜的距离，而不是到透镜光心的距离。【分析解答】在透镜成像公式中，u，V，f均是物垂直于透镜的距离，而不是到透镜光心的距离。透 镜转过后，所得的像距是相对于新的透镜位置的垂直距离。由透镜成像规律知该像仍在原主光轴MN上。如图13-19所示，离光心的距离：v =

22、|v;/cos37 = 50(cm)所以像物问距离：L=v-u=40(cm)【评析】从本题的正误比较中，我们发现基本概念必须准确。我们还发现主轴的作用。物距、像距都可以先把物点、像点投影到主轴上，投影点到光心的距离就是物距、像距。如果在转动透镜的同时也转动主轴，并将发光点投影到新的主轴上，如图所示M N。新的物距在一倍焦距之内，可用几何关系求出新的物距。完成了对新的物理情境的调查研究，解决问题的方法也就有了。例15 (1981年高考题)一光电管的阴极用极限波长入0=5000?的钠制成。用波长入=3000?的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差u=2.1V，光电流的饱和彳值l=0.56mA。(1)求每秒内由K极发射的电子数。(2)求电子到达A极时的最大动能。(3)如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的3倍，此时电子到达A极时的最大3419动能是多少？(普朗克恒量h=6.63X10 Js，电子的电量e=1.6X10 C)。对透镜成像公式中的物理量，物距*S13-1QS13-19七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载【错解】七彩教育网 教学资源分享平台，无需注册、无需登录即可下载七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载由于Q=lt，所以t=1秒内发射电子数