2024年高二物理寒假提升（人教版）第7天 《光》的问题（原卷版）

第7天《光》的问题目录考点聚焦：核心考点+高考考点，有的放矢重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升学以致用：真题经典题+提升专练，全面突破核心考点聚焦1、光的反射2、光的折射、折射率的测定3、全反射4、光的干涉、薄膜干涉5、光的衍射6、实验测定光的波长7、光的偏振高考考点聚焦常考考点真题举例光的反射和折射问题2023·全国乙卷·高考真题光路图、光的反射与折射问题2023·全国甲卷·高考真题光的偏振2023·天津·高考真题薄膜干涉2023·山东·高考真题测定玻璃的折射率2023·海南·高考真题一、光的折射现象和折射定律1．光的折射(1)光的方向：①光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向要发生变化．②当光垂直界面入射时，光的传播方向不变．(2)入射角与折射角的大小关系：当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角．从空气进入介质，也近似看成从真空进入介质2．对折射定律的理解(1)在球形界面发生折射，半径就在法线上．(2)法线两旁：折射光线与入射光线分别位于法线两侧．(3)成正比：当介质一定时，入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n。3．解决光的折射问题的基本思路：画出正确的光路图,利用几何关系确定光路图中的边、角关系，利用折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，结合三角函数的关系进行运算．二、全反射1．光疏介质和光密介质(1)抓住光疏介质和光密介质的含义(2)相对性．(3)光疏和光密与密度无关．2．全反射(1)发生全反射的条件：①光由光密介质射入光疏介质．②入射角大于或等于临界角．(2)当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大．同时折射光线强度减弱，即折射光线的能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光线的能量等于入射光的能量．三、光的双缝干涉1．单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况．2.双缝的作用:平行光照射到单缝S上，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光．2．屏上某处出现亮、暗条纹的条件：频率相同、振动步调相同的两列光波产生亮暗条纹的条件如下：(1)亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍．即：|PS1－PS2|＝kλ＝2k·eq\f(λ,2)(k＝0,1,2,3，…)说明：k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于光屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹，k为亮条纹的级次．(2)暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍，即：|PS1－PS2|＝(2k－1)·eq\f(λ,2)(k＝1,2,3，…)说明：k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开．注意：当频率相同、振动步调总是相反的两列光波叠加时，产生亮、暗条纹的条件与上面的情况恰好相反．3．干涉图样(1)单色光的干涉图样：如图所示，干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹．(2)白光的干涉图样：中央条纹是白色的，两侧干涉条纹是彩色条纹．四、双缝干涉条纹间距与波长的关系1．条纹间距是指相邻亮条纹中心或相邻暗条纹中心间的距离．由数学知识可得条纹间距公式为Δx＝eq\f(l,d)λ，其中l为双缝到屏的距离，d为双缝间的距离，λ为入射光的波长．2．两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关，波长越长，条纹间距越大．(1)对于同一单色光，条纹之间的距离相等，由该单色光的亮条纹和暗条纹组成．(2)白光的干涉条纹的中央是白色的，两侧是彩色的，这是因为：①白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的复色光，且从红光到紫光波长逐渐变短．②各种色光都能形成明暗相间的条纹，都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹．③两侧条纹间距与各色光的波长成正比，条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹．例题1．如图所示，水面上有一透明均质球，上半球露出水面，下半球内竖直中心轴上有红、蓝两种单色灯（可视为点光源），均质球对两种色光的折射率分别为和。为使从光源照射到上半球面的光，都能发生折射（不考虑光线在球内反射后的折射），若红灯到水面的最大距离为，（1）求蓝灯到水面的最大距离；（2）两灯都装在各自到水面的最大距离处，蓝灯在红灯的上方还是下方？为什么？例题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、D两个大头针确定出射光路，O和分别是入射点和出射点，如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为，A到过O点的法线的距离，M到玻璃砖的距离，到的距离为。（ⅰ）求玻璃砖的折射率；（ⅱ）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，入射角从0逐渐增大，达到时，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。一、单选题1．用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（）A． B．C．D．2．“香炉初上日，瀑水喷成虹”是孟浩然在《彭蠡湖中望庐山》的描述彩虹的诗句，彩虹的形成原理可简化为如图，阳光由空气射入球形水滴后，可分成颜色不同的单色光，其中、是射出的两束单色光，则下列说法正确的是（

）A．彩虹的形成是光的干涉现象 B．光对水滴的折射率大于光C．在真空中，光的波长大于光 D．在水中，光的传播速度大于光3．为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成θ角射入。CD为光学传感器，可以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随入射角θ变化的情况如图乙所示，则下列说法正确的是（）A．该新材料的折射率n<1B．该新材料的折射率n=1.25C．图甲中若减小入射角θ，则反射光线和折射光线之间的夹角将减小D．图甲中若减小入射角θ到0°，则光线将全部从AB界面透射出去4．柱状光学器件横截面如图所示，右侧是以O为圆心、半径为R的圆，左侧是直角梯形，长为R，与夹角，中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直面入射，器件介质对a，b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能在面全反射后，从面射出的光是（不考虑三次反射以后的光）（

）A．仅有a光 B．仅有b光 C．a、b光都可以D．a、b光都不可以5．光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用。如图所示是一个质量均匀分布的有机玻璃圆柱的横截面，B、C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出，已知∠ABO=127°，∠BOC=120°，真空中光速c=3×108m/s，sin53°=0.8，cos53°=0.6。则（）A．光在该有机玻璃中的折射率为1.6B．光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53°C．光在该有机玻璃中传播速度为3×108m/sD．将该材料做成长300km的光导纤维，此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1×10-3s6．对如图所示的图样、示意图或实验装置图，下列判断正确的是（）A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”B．乙图是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度，它是光在被检测厚玻璃板的上下表面反射后叠加的结果C．丙图是双缝干涉原理图，若到、的路程差是半波长的奇数倍，则处是暗纹D．图丁中的、是偏振片，是光屏，当固定不动，绕水平转轴在竖直面内转动顺时针90°后，上的光亮度不变7．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用平面镜同样在光屏上得到了明暗相间的条纹，该实验的基本装置如图所示。水平放置的平面镜MN左上方有一点光源S，仅发出单一频率的光，平面镜右侧固定有竖直放置的足够长的光屏，平面镜所在水平线与光屏的交点为P，下列说法正确的是（）A．光屏上，P点上下均有条纹B．只将光屏右移，相邻亮条纹间距变宽C．只将光源上移，相邻亮条纹间距变宽D．只将光源的频率变大，相邻亮条纹间距变宽二、实验题8．某同学用直角三角形玻璃砖做“测量玻璃砖折射率”实验。四枚大头针插入位置如图1所示，把大头针移掉后得到如图2所示的部分光路图。（1）为了取得更好的实验效果，下列操作正确的是；A．选择的入射角应尽量小些B．大头针应垂直插在纸面上C．大头针和及和之间的距离尽量小些D．画三角形玻璃砖的轮廓线时，用笔紧贴玻璃砖表面画线（2）请在答题纸中用黑笔完成光在玻璃砖中的光路图，要求保留作图过程的痕迹；并在入射点E处标出入射角i和折射角r。9．物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。（1）现用如图甲所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。①在组装仪器时单缝和双缝应该相互放置。（选填“垂直”或“平行”）②某次测量时，手轮上的示数如图乙，其示数为mm。③为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个条纹的问距再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量B．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量C．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量④若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，如图丙所示，测得第1条暗条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长。三、计算题10．如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为