迎战高考物理二轮复习 专题20 光学综合

专题二十光学综合编辑ppt本专题以光的折射、全反射、干涉、衍射、偏振为重点，结合作图以折射率、折射角、临界角的计算为考点，以干涉、衍射为高考间歇性热点，高考题以选择题、实验结合计算形式出现，难度较低，每年一道题．复习时要注意知识间的联系，加强迁移应用，培养综合能力．2010年浙江卷16题考查了光电效应的应用，侧重图象的理解和分析能力.2011年要继续关注考纲中的变化，折射和全反射仍是考查重点，关注规律和几何关系的结合．

编辑ppt【例题1】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在小转台M上，到轨道的距离MN为d=10m，如图11­1­1所示．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T=60s.光束转动方向如图中箭头所示．当光束与MN的夹角为45°时，光束正好射到小车上．如果再经过△t=2.5s光束又射到小车上，则小车的速度是多少？(结果保留两位数字)

图11­1­1一、光的直线传播编辑ppt编辑ppt【评析】该题是光的直线传播、匀速直线运动、匀速转动等规律的综合，物理情景较新，对学生分析问题的能力要求较高，通过作图，利用所学知识、规律来求解．

编辑ppt【变式题1】如图11­1­2所示，一点光源S，它距离墙壁MN的水平距离为L，现从S处以水平速度v0抛出小球P，P在墙上形成的影子为P′，在球做平抛运动中，其影子P′的速度v是多大？

图11­1­2编辑ppt编辑ppt【评析】本题是光的直线传播与运动学知识的综合，解题过程中应分析光路的运动轨迹，由物体的运动规律建立方程，并由几何关系建立辅助方程求出影子的位移与时间关系，从而确定运动情况．

编辑ppt编辑ppt图11­1­3编辑ppt【例2】

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．一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R的球，球心O到入射光线的垂直距离为d.水的折射率为n.(1)在如图11­2­1所示的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；(2)求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角．

二、光的折射与全反射编辑ppt图11­2­1【解析】(1)根据光的折射定律作图，光路如图(a)所示．

编辑ppt(2)以i、r表示入射光线的入射角、折射角，由折射定律有sini=nsinr，所以δ1、δ2、δ3表示每一次偏转的角度，如图(b)所示，由反射定律、折射定律和几何关系可知：sini=d/R，δ1=i-r，δ2=π-2r，δ3=i-r.由以上各式解得：δ1=(sin-1d/R)-(sin-1d/nR)．δ2=π-2sin-1d/nR.δ3=(sin-1d/R)-(sin-1d/nR)．编辑ppt【评析】本题涉及光的折射与反射知识，结合几何光学的特点，通过做光路图，根据几何关系，运用折射率公式进行求解．能对光的折射与反射加强理解，对数学知识的要求比较高．

编辑ppt【变式题一】(2010·重庆)如图11­2­2所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45°入射角射到OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧上的光，则上有光透出的部分的弧长为(B)图11­2­2

编辑ppt【变式题二】(2009·全国卷Ⅱ)一玻璃砖横截面如图11­2­3所示，其中ABC为直角三角形(AC边未画出)，AB为直角边，∠ABC=45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点．此玻璃的折射率为1.5.P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏．若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则(BD)A．从BC边折射出宽度与BC边长度相等的平行光B．屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度C．屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度D．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大编辑ppt图11­2­3

编辑ppt【例3】如图11­3­1所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束光A从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出时发生了色散，射出的可见光分布在a、b两点之间，则()A．从a点射出的光是红光，从b点射出的光是紫光B．从a点射出的光是紫光，从b点射出的光是红光C．从a点和b点射出的光都是红光，从ab中点射出的光是紫光D．从a点和b点射出的光都是紫光，从ab中点射出的光是红光图11­3­1

三、光的色散编辑ppt【解析】棱镜作用能使光束方向偏折，从真空射向玻璃，光束向底面偏折，也可根据折射定律作图，但本题是光束是从水中射向空气，光束会向顶角偏折，由于红光的折射率小，在空气中偏折角小，所以从a点射出的光是紫光，从b点射出的光是红光．选取B.

【答案】B【评析】本题考查了棱镜的折射，光的色散，红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光的不同特性，要求学生能熟练掌握运用，更重要的是本题创设了新情景，光束从光密到光疏的色散现象，让学生能运用所学知识进行类推，灵活运用．

编辑ppt【变式题一】

△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面.a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图11­3­2所示，由此可知()A．棱镜内a光的传播速度比b光的小B．棱镜内a光的传播速度比b光的大C．a光的频率比b光的高D．a光的波长比b光的长图11­3­2

BD编辑ppt【解析】

单色光a在棱镜侧面OM上反射和折射，而单色光b在棱镜侧面ON上发生了全反射，由于a、b两束可见单色光入射角相等，根据红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光的不同特性，可知va>vb，fb>fa，λa>λb，所以BD正确．

【评析】本题考查了不同的单色光在棱镜中的不同特性，要熟练掌握运用七种单色光的基本性质，辅助作图，从某一点突破可轻松求解，本题可用红、紫光进行类比求解．

编辑ppt【变式题2】(2009·天津)已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光()A．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C．从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大D．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大

C编辑ppt【例4】

(2011·衡水模拟)市场上有一种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物体时能使被照物体处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．用l表示此红外线在薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为()A．l/8B．l/4C．l/2D．l四、光的波动性编辑ppt【答案】B编辑ppt【评析】本题考查薄膜干涉应用，由于教材中较详细讲述了薄膜干涉的应用——增透膜，所以要对薄膜干涉形成条件、现象、条纹规律等知识点都要掌握巩固，并能熟练运用．虽然，“冷光灯”与增透膜的用处不同，但它们的技术原理相同，学生要能进行迁移．尤其是要能推算光程差与薄膜的厚度的关系，且λ表示此红外线在薄膜中的波长，不是空气中的波长．

编辑ppt【变式题1】

(2011·上海宝山模拟)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()A．a、cB．b、cC．a、dD．b、d

【解析】单缝衍射的条纹是不等间距，中央亮纹又宽又亮．

图11­4­1

D编辑ppt【变式题2】

(2009·福建)光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是()A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的