2022届全国新高考物理冲刺复习：光

2022届全国新高考物理冲刺复习

光

知识点

1.光的折射和全反射题型的分析思路

⑴确定要研究的光线，有时需根据题意，分析、寻找临界光线、边界光线为研究对象.

⑵找入射点，确认界面，并画出法线.

(3)明确两介质折射率的大小关系.

①若光疏T光密：一定有反射光线和折射光线.

②若光密T光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射.

(4)根据反射定律、折射定律列出关系式，结合几何关系，联立求解。(充分考虑三角形、圆的特

点，运用几何图形中的角关系、三角函数、相似三角形、全等三角形等，仔细分析光传播过程中

产生的几何关系)

2.光的色散问题

(1)在同一介质中，不同频率的光的折射率不同，频率越高，折射率越大。

(2)由〃=三、〃=年可知，光的频率越高，在介质中的波速越小，波长越小。

3.光的衍射和干涉问题

(1)光的衍射是无条件的，但发生明显的衍射现象是有条件的。

(2)两列光波发生稳定干涉现象时，光的频率相等，相位差恒定，条纹间距：心=3。

例1.(2021湖北卷-5)如图所示，由波长为力和乃的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后

分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹。。是两单色

光中央亮条纹的中心位置，Pi和P2分别是波长为为和方的光形成的距离。点最近的亮条纹中

心位置。反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M和N位置出射，贝立)

A.九＜丸2,M是波长为小的光出射位置

B.N是波长为尢的光出射位置

C.2|〉22,N是波长为力的光出射位置

D.力＞22,M是波长为尢的光出射位置

由双缝干涉条纹间距的公式盘=夕，可知当两种

【答案】C色光通过同一双缝干涉装

置时，波长越长条纹间距越宽，由屏上亮条纹的位置可知尢＞后，反射光经过三棱镜后分成两束

色光，由图可知M光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同时，折射率越大的色光折射

角越大，由于力＞上，则〃iV〃2,所以N是波长为力的光出射位置，故C正确，ABD错误。

例2：(2021全国乙卷34(2))用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两

个大头针确定入射光路、C、。两个大头针确定出射光路，。和O'分别是入射点和出射点，如图

(a)所示。测得玻璃砖厚度为/i=15.0mm,A到过。点的法线OM的距离AM=10.0mm,M到

玻璃砖的距离MO=20.0mm,。倒OM的距离为5=5.0mm。

⑴求玻璃砖的折射率;

(2)用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图(b)所示。

光从上表面入射，入时角从0逐渐增大，达到45。时、玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此

玻璃砖上下表面的夹角。

答案：(1)从。点射入时，设入射角为a,折射角为仇根据题中所给数据可得:

sina、=旦,sin夕=7鲁_=叵

V10.02+20.025V15.02+5.021°

再由折射定律可得玻璃石专的折射率：〃=包叫=0。

sinp

(2)当入射角为45。时，设折射角为丫，由折射定律：〃=①空

sin/

可求得：＞=30°

再设此玻璃砖上下表面的夹角为仇光路图如图所示，而此时出射光线恰好消失，则说明发生全

反射，有：

sinT

解得：C=45°

由几何关系可知：。+30。=。

即玻璃砖上下表面的夹角：6=15。。

典型练习

一、选择题

1.如图所示，两单色光。、8由空气斜射向平行玻璃砖，折射后合成一束复色光。下列说法正确

的是()

A.a、万两光在玻璃砖中的折射率〃“V/u

B.a、b两光在玻璃病中的传播时间勿〈功

C.a、人两光从该玻璃砖射向空气时的临界角&va

D.增大入射角，a、b可能不会从另一侧射出

2.（多选）如图所示是一块扇形玻璃棱镜的竖直截面，其圆心角为90。，OC边沿水平方向，。。边

沿竖直方向。由。、人两单色光组成的入射光从。。边的A点入射，入射角。=60。，。光从圆弧

边的8点竖直向下出射，其中弧长占整个CO弧长的g）光从圆弧边向左下方出射。则（）

A.a光在棱镜中的折射率为小,打。

B.b光的频率比。光小V

C.匕光的光子动量比a光大.

D.b光在棱镜中的传播时间比a光短

3.（多选）下列说法正确的是（）

A.彩超是利用超声波的多普勒效应

B.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度方向平行

C.拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了增强玻璃表面的反射光

D.利用光的干涉可以检查平面的平整程度，即同一干涉条纹上各个点薄膜的厚度是相等的

E.激光可以会聚到很小的一点，光盘记录信息的密度很高，这是因为激光的平行度高

4.（多选）2021年6月中国电子信息产业发展研究院科研人员接受采访时表示我国“28nm”和“14

nm”芯片的发展攻克了许多技术难题，有望在2022年实现量产，届时中国将打破海外的芯片垄

断.其中“28nm”、“14nm”表示芯片内单个晶体管的栅极宽度，如图甲所示为芯片内单个晶体管

的示意图，下列说法正确的是（）

A.在形状相同的芯片内，“28nm”工艺要比T4nm”工艺集成的晶体管数量更少

B.一宽度大于28nm的平行紫光照射宽度为28nm的缝隙后，紫光的宽度变为28nm

C.用相同材料制成的如图乙所示的方形导体，保持d不变，L减小，导体的电阻不变

D.波长为14nm的电磁波，可以用于城市电视、广播等信号的无线远距离传输

5.光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整

度，下列说法正确的是（）

单色光ftf

图甲图乙图丙图丁牛顿环

A.图甲中上板是待检查的光学元件，下板是标准样板

B.若换用波长更长的单色光，其它条件不变，则图乙中的干涉条纹变密

C.若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了不平整

D.用单色光垂直照射图丁中的牛顿环，也可以得到间距相等的明暗相间的同心圆环

6.如图是甲、乙两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样，对此实验分析正确的

是（）

A.甲光衍射本领更强

B.在水中乙光的传播速度大

C.光由玻璃射向空气时，乙光更易发生全反射

D.减小实验中的双缝间距，目镜中的条纹数会增加

7.（多选）如图甲所示，在平静的水面下深4处有一个点光源S,它发出的是两种不同颜色的a光

和。光，在水面上形成了如图乙所示一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由“、人两种单色

光所构成的复色光圆形区域，周围为。光构成的圆环，若b光的折射率为〃，则下列说法正确的

是（）

。光的单色光区域

复色光区域

图甲图乙

A.水对。光的折射率比对匕光折射率小

B.在水中。光的波长比方光波长短

C.复色光圆形区域的面积为不一

n--1

D.用同一装置做双缝干涉实验，a光的干沙条纹比人光的干涉条纹窄

二、解答题

8.如图，竖直放置在水平地面上的方形玻璃砖折射率〃=也，左表面镀有反n/

射膜。一束单色光以入射角1=45。射到玻璃砖右表面的A点，经左、右两表一…

面反射后在地面上出现两个光点(图中未画出)。已知玻璃砖的厚度为4,不

考虑多次反射，求地面上两光点的距离。左右

9.光导纤维导光的原理，如图所示，某光在有机玻璃丝内传播时，内芯

如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于

是光在有机玻璃丝内沿着锯齿形路线传播。若玻璃丝长为L内芯的

折射率〃=小，MN代表入端面。某光线以入射角a=60。从玻璃丝的

MN端面传播到另一端面，求光从入射端面到出射断面传播所需要时间为多少？

10.如图所示，在直角三棱镜截面中，ZA=30°,一束单色光从AB边上的

。点射入且光线与AC边平行，在进入棱镜后AC边发生全反射，反射光线

与A3边平行，已知4)=)，BC=L,该单色光在真空中传播速度为c,

求:

(1)直角三棱镜的折射率;

⑵单色光从边射入到从AB边射出需要的时间。

11.眼球结构类似球体，眼睛发生病变时，会使眼球内不同部位对光的折“

射率发生变化。现在用一个玻璃球模拟眼球，研究对光的传播的影响。玻,

璃球用两个折射率不同、半径均为R的半球拼合在一起，拼合面为MN,…

球心为。，。为MO的中点，P。垂直MN交左半球于P点。一束单色光

从P点以跟PQ反向延长线成30。方向射入。该单色光在左、右半球的折射N

率分别为〃尸小和〃2=也，真空中的光速为c。

(1)通过计算说明此单色光能否从右半球射出？

(2)计算此单色光在玻璃球中传播第一次到达右半球与空气交界面所用时间。

参考答案

1.C2.ABD3.ADE4.AC5.C6.B7.AC

8.【解析】画出相应光路，如图所示，由折射定律可得

sin(

解得折射角为r=30°

由几何关系可知，从B点折射出的光线与从A点直接反射的光线平行，有

GF=BE=AB

又有AB=2dtanr=2Jtan30°

联立解得标尺上两光点的距离为=

9.【解析】设光线射入内芯时入射角折射角夕，由折射定律有

sina

------=n

sinp

包”二石

即si”

得分=30。

设从内芯射向外套时光线入射角乙全反射角C

/=90。-£=60。

S_1_]

根据全反射的临界条件得sm一〉一页

得。=45。

因为7〉。

c

V=­

所以发生全反射。光在玻璃丝中的传播速度为«

因此光在玻璃丝中传播时间为「=2="擘2=—鼻=¥也。

vdnccos303c

10.【解析】（1）如图所示，入射角

由于AC边反射光线与AB边平行可知

90+/=2/，/=30+7

可得夕=60",7=30

sin60r-

n=---------7=73

折射率sin30。

(2)如图所示，单色光在尸点发生反射，反射角"=30°,反射光线“/平行于OE,从A3边的〃

点射出

D