2020年高考物理一轮复习热点题型专题38光的折射、全反射及光的本性(原卷版)

1、2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练专题38光的折射、全反射及光的本性【专题导航】目录热点题型一折射定律及其应用 1热点题型二对全反射现象的理解和应用 3热点题型三光的色散现象 5热题题型四实验：测定玻璃的折射率 6热点题型五光的干涉现象8热点题型六光的衍射和光的偏振现象 9热点题型七实验：用双缝干涉测光的波长 10热点题型八电磁波与相对论 13【题型演练】 13【题型归纳】热点题型一 折射定律及其应用1 .对折射率的理解c(1)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小v = 1.(2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关.同一种介质中，

2、频率越大的色光折射率越大， 传播速度越小.(3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同.2 .光路的可逆性在光的折射现象中，光路是可逆的.如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入 射光线发生折射.通过平行玻璃砖的光线不 改变传播方向，但要发生 侧移通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏折的直线，经过两次折射后向圆心偏折应用测定玻璃的折射率全反射棱镜，改变光的传播方向改变光的传播方向【例1】（2019山西吕梁模拟）如图所示是一透明半圆柱体的横截面， O为横截面的圆心，其半径为 R,折射 率为淄，OA水平且垂直于横截面， 从A点射出一条光线 AB经折

3、射后水平射出半圆柱体， 已知OA =43R, 光速为c.求：光沿AO直线进入透明半圆柱体中，从 A传到。点的时间;（2）入射点B到OA的垂直距离BC.“？图中O点），然后【变式】（2018高考全国卷出）如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记用横截面为等边三角形 ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上.D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线 DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线 DF于E; DE = 2 cm, EF = 1 cm.求三棱镜的折射率.（不考虑光线在三棱镜中的 反射）热点题型二对全反射现象的理

4、解和应用1 .求解光的折射、全反射问题的四点提醒（1）光密介质和光疏介质是相对而言的.同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质.(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象.(3)在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的.(4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射.2 .解决全反射问题的一般方法(1)确定光是光密介质进入光疏介质.1_(2)应用sin C = n确7E临界角.(3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射.(4)如发生全反射，画出入射角

5、等于临界角时的临界光路图.(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题.3 .求解全反射现象中光的传播时间的一般思路c(1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即v=(2)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定.利用t=v求解光的传播时间.【例2】.(2019河北衡水中学十次模拟)如图所示，一束平行单色光照射到半圆形玻璃砖的平面上，入射光线的方向与玻璃砖平面呈45°角，玻璃砖对该单色光的折射率为<2,入射到A点的光线折射后，折射光线刚好射到圆弧的最低点 B,照射到C点的光线折射后在圆弧面上的D点刚好发生全反射，

6、半圆形玻璃砖的(1)在B点的光线反射与折射后，反射光线与折射光线间的夹角大小;(2)OA间的距离及/ CDO各为多少？【变式1】(2019广东广州二模)如图，某三棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC, BC长度为d,。为BC中点。在ABC所在平面内，光线 PO垂直BC边入射，恰好在 AB边界发生全反射。(i )求该三棱镜的折射率；(ii)保持光线PO入射点O不变，入射方向逐渐向 CO方向偏转，求 AB边有光线射出的区域宽度。【变式2】(2019山东淄博一模)某种透明材料制成的空心球体外径是内径的2倍，其过球心的某截面(纸面内)如图所示。一束单色光(在纸面内)从外球面上A点入射，入射角为45

7、76;时，光束经折射后恰好与内球面相切O(1)求该透明材料的折射率;(2)欲使光束从A点入射后，恰好在内球面上发生全反射，则应将入射角变为多少度?热点题型三光的色散现象1 .光的色散(1)现象：一束白光通过三棱镜后在屏上会形成彩色光带.（2）成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象.2.各种色光的比较颜色红橙黄纥方蓝紫频率Y低巨！同一介质中的折射率小一大同一介质中速度大一小波长大一小临界角大一小通过棱镜的偏折角小一大【例3】（2019武汉H一中学高三模考）如图所示，一束复合光垂直玻

8、璃砖界面进入球形气泡后分为a、b两种色光，下列说法正确的是 （）UA .玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象B. a光在玻璃中的传播速度比 b光在玻璃中的传播速度大C. a光的频率比b光的频率大D.若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光最先消失E.若让a、b两种色光通过一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距更大【变式】（2019湖北荆门模拟）三束单色光a、b、c沿图示方向射向圆形玻璃砖，经两次折射后变成复色光 d,以下说法正确的是（）A. b光的频率比c光小B.在真空中，a光传播速度比b、c大C.在玻璃砖中，a光传播速度比b、c小D. a光的光子能量最小E.若以a、b、c三种单

9、色光分别用相同的装置做用双缝干涉测定单色光的波长 ”的实验，则a光观察到的条纹间距最大【变式2】（2019西安长安区一中模拟）如图所示，从点光源S发出的一束复色光，以一定的角度入射到玻璃 三棱镜的表面，经过三棱镜的两次折射后分为a、b两束光.下面的说法中正确的是（）A.在三棱镜中a光的传播速率大于 b光的传播速率B . a光频率大于b光频率C.若改变复色光的入射角，可在入射面发生全反射D . a、b两束光分别通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距Axa<AxbE.真空中的a、b两束光的光速相对于不同的惯性参考系是相同的热题题型四实验：测定玻璃的折射率1 .实验原理：用插针法找出与入射光

10、线AO对应的出射光线 OB,确定出。点，画出折射光线 OO',然后测量出角&和色，代入公式n=snV计算玻璃的折射率.sin也2 .实验过程铺白纸、画线.如图所示，将白纸用图钉按在平木板上，先在白纸上画出一条直线aa作为界面，过aa上的一点。画出界面的法线 MN,并画一条线段 AO作为入射光线.把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb'.（2）插针与测量.在线段AO上竖直地插上两枚大头针 Pi、P2,透过玻璃砖观察大头针Pi、P2的像，调整视线的方向，直到Pi的像被P2挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4,使P3挡住Pi、P2的

11、像，P4挡住Pi、P2的像及P3,记下P3、P4的位置.移去玻璃砖，连接 P3、P4并延长交bb于O',连接。即为折射光线，入射角 1 = A AOM ,折射角 色=/ O ON.用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中.改变入射角重复以上实验步骤，列表记录相关测量数据.3 .数据处理 . sin 自(1)计算法：用量角器测量入射角,和折射角。并查出其正弦值sin以和sin例.算出不同入射角时的,并取平均值. 一. 一.一.一.sin 自4gt作sin sin (2图象：改变入射角也测出不同的折射角(2,作sin 01-sin但图象，由2乐飞可知图象应为直线，如图

12、所示，其斜率为折射率.(3)单位圆"法确定sin d、sin色，计算折射率n:以入射点。为圆心，以一定的长度 R为半径画圆，交入射光线 OA于E点，交折射光线 OO于E点，过E作NN,的垂线口，过E作NN'的垂线EH,如图所示，sin & = OE, sin给'，OE=OE = R,则n=*EH 三百.只要用刻度尺量出 EH、E H的长度就可以求出 n. E H【例4】(2019郑州质量预测)某同学利用 插针法”测定平行玻璃砖的折射率， 在坐标纸上记录的情况如图所 示，虚线为以入射点 O为圆心作出的圆，由此计算出玻璃砖的折射率为 ,光在玻璃中的传播速度 为 m

13、/s.(光在真空中的传播速度为 c= 3.0 M08 m/s,结果均保留两位有效数字 )【变式】 某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率.开始时玻璃砖的位置如图中 实线所示，使大头针 Pl、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心 O缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察Pl、P2的像，且P2的像挡住P1的像.如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失.此时只需测量出 ,即可计算 出玻璃砖的折射率.请用你的测量值表示出折射率n=.热点题型五光的干涉现象1 .双缝干涉(i)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同.(2)双缝

14、干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即从=:入(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹.2 .亮暗条纹的判断方法)时，光屏上出现亮条纹.(1)如图所示，光源 Si、S2发出的光到屏上某点的路程差2ri=kXk=0,1,2,(2)光的路程差2门= (2k+1)2(k= 0,1,2,)时，光屏上出现暗条纹.3 .条纹间距： 及=入其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，入是光波的波长.4 .薄膜干涉(1)如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形.y Ar(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面 AA和后表面BB

15、分别反射出来，形成两列频率相同的光波， 并且叠加, 两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹.(3)条纹特点：单色光：明暗相间的水平条纹；白光：彩色水平条纹.【例5】(2017全国高考卷H )在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是()A.改用红色激光B.改用蓝色激光C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动【变式】如图所示是 a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则()A.在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B.在真空中a、b两光传播速度相同C

16、.从真空射入同种介质发生全反射时，a光全反射临界角小D.从同种介质射入真空发生全反射时，a光全反射临界角小E.在相同的条件下，b光比a光更容易产生明显的衍射现象热点题型六光的衍射和光的偏振现象1 .对光的衍射的理解(1)衍射是波的特征，波长越长，衍射现象越明显.任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的 差别.(2)衍射现象说明 光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看作是 沿直线传播的.2 .自然光和偏振光的比较自然光（非偏振光）偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动力向在垂直于光的传播方向的平囿内,光振动沿任意方向，且沿各个方

17、向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平囿内，光振动沿特定方向【例6】关于波的干涉和衍射，下列说法正确的是（）A .衍射是一切波特有的现象B.两列波发生干涉时，振动加强区域的质点的位移一定始终最大C.声波容易发生衍射是因为声波的波长较长D.观察薄膜干涉时，应该在入射光的同一侧E.医院中用于体检的 “B超”利用了超声波的衍射原理【变式1】（2019重庆市模拟）下列说法正确的是（）A.在惯性系中，不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的B.水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D.声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频

18、率E.未见其人先闻其声，是因为声波波长较长，容易发生衍射现象【变式2】光的偏振现象说明光是横波.下列现象中能反映光的偏振特性的是（）A. 一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B. 一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90。时，反射光是偏振光C.日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹E.阳光在水面的反射光是自然光热点题型七实验：用双缝干涉测光的波长（暗）纹间距Ax与双缝间1 .实验原理：单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中

19、相邻两条亮距d、双缝到屏的距离1、单色光的波长 入之间满足 入=牛x2 .实验步骤 （1）观察干涉条纹将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上.如图所示.耳凸接好光源，打开开关，使灯丝正常发光.调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏.安装双缝和单缝， 中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约510 cm,这时,可观察白光的干涉条纹.在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.(2)测定单色光的波长安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹.使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数 ai,将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮

20、条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮纹.用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的).改变双缝间的距离 d,双缝到屏的距离1,重复测量.3 .数据处理 a2-a1条纹间距n_ 1 .d(2)波长入=Ax.计算多组数据，求 入的平均值.4 .注意事项(1)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当.(2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近.(3)调节的基本依据是：照在光屏上的光很弱，主要是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致，干 涉条纹不清晰一般是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节.【例7】(2019北京

21、海淀区模拟)如图甲所示，在 用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪 器按要求安装在光具座上，并选用缝间距 d=0.20 mm的双缝屏.然后，接通电源使光源正常 工作.已知像屏与双缝屏间的距离 1=700 mm.(1)已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺(游标尺)上有20分度.某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐，如图乙所示，此时测量头上主尺和游标尺的示数如图丙所示，则此示数为 mm；接着再转动手轮，使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐，测得 A条纹到B条纹间的距离为8.40 mm.利用上述测量结果，经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长上m(保留2位有效

22、数字).(2)另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象很明显.若他对实验装置进行改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加.以下改动可能会实现这个效果的是 A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间B.仅将单缝与双缝间距增大少许C.仅将单缝与双缝的位置互换D.仅将红色滤光片换成绿色滤光片【变式】在观察光的双缝干涉现象的实验中:(1)将激光束照在如图乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图甲中的(2)换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将;保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离， 在光屏上观察到白条纹宽度将 .(以上均选填 变宽“变窄”或不 变”)

23、热点题型八电磁波与相对论1 .电磁波与机械波的主要区别(1)电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质.（2）电磁波是横波，机械波可能是横波，也可能是纵波.2 .电磁波谱的特性及应用电磁波谱特性应用递变规律无线电波容易发生衍射通信和广播红外线热效应红外线遥感波 长 减 小频 率 增 天1可见光引起视觉照明等紫外线荧光效应，能杀菌火菌消毒、防伪X射线穿透能力强医用透视、安检丫射线穿透能力很强工业探伤、医用治疗例8 （2016高考全国卷H ）关于电磁波，下列说法正确的是（）A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时，其

24、传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E.电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失【变式】（2019河南开封定位考试）关于电磁波谱，下列说法正确的是（）A . X射线对生命物质有较强的作用，过量的 X射线辐射会引起生物体的病变8. 丫射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C .紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D.在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是丫射线E.在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信【题型演练】1 .（2019江西省九校联考）关于光现象及其应用，下列说法正确的有（）A.全息照片用激

25、光来拍摄，主要是利用了激光与物光的相干性高的特点B.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象C.拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度D.当观察者向静止的声源运动时，观察者接收到的声波频率低于声源的频率E. 一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短2.（2019辽宁省沈阳市一模）a、b、c三条平行光线垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径从空气射向玻璃砖，如图所示，光线b正好过圆心O,光线a、c从光线b的两侧对称入射，光线 a、c从玻璃砖下表面进入空气后 与光线b交于P、Q,则下列说法正确的是（）A.玻璃对三种光的折射率关系为na&g

26、t;nb>ncB.玻璃对a光的折射率大于对 c光的折射率C.在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比c光窄D . a、c光分别从空气射入某种介质中，c光发生全反射时临界角较小E. a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长3.（2019济南高三模拟）如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源s,它发出的两种不同颜色的a光和b光在水面上形成了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，周围为环状区域，且为 a光的颜色（见图乙）。设b光的折射率为nb,则下列说法正确的是（）A.在水中，a光的波长比b光小B.水对a光的折射率比b光小C.在水中，a光的

27、传播速度比b光大 rTh2D.复色光圆形区域的面积为S=nb 1E.在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄4.（2019贵州六校联考）如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AOi方向（Oi点在分界面上，图中 Oi点和入射光线都未画出）射向水中，折射后通过水中的 B点.图中。点为A、B连线与 分界面的交点.下列说法正确的是 （ ）中气 水A . Oi点在。点的右侧B.蓝光从空气中射入水中时，速度变小C.若沿AOi方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点D.若沿AOi方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点E.若蓝光沿

28、AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正上方的D点5.（2019西安质检）如图所示，从点光源 S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带.下面的说法中正确的是（）A . a侧是红色光，b侧紫色光B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C.三棱镜对a侧光的折射率大于对 b侧光的折射率D.在三棱镜中a侧光的传播速率大于 b侧光的传播速率E.在同种条件下做双缝干涉实验，a光的条纹间距小于 b光6 .（2019浙江杭州高三上学期模拟 ）用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件（其中双缝和光屏连在遮光筒上 ）：A.白炽灯 B.单缝片C.光屏 D.双缝 E.滤光片（1