第18课时光电磁波

第18课时光电磁波内容重要的规律、公式和二级结论1.光的折射定律、折射率(1)折射率n12＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(c,v)＝eq\f(1,sinC)。2.全反射、临界角(2)全反射：光从光密介质射入光疏介质时，入射角大于临界角，折射光消失的现象。(3)临界角：sinC＝eq\f(1,n)。3.光导纤维(4)内芯的折射率较大，外芯的折射率较小；光在内芯与外芯的界面处发生全反射。4.光的色散(5)白光经过三棱镜后可以分解为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光。(6)折射率依次增大，频率依次增大，波长依次减小。5.电磁场、电磁波(7)麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证明了电磁波的存在。(8)变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。6.光的干涉现象、双缝干涉的条纹间距与波长的关系(9)频率相同的光经过双缝干涉，在光屏上形成等间距的明暗相间的条纹。(10)当光程差Δr＝2n×eq\f(λ,2)时，明条纹；当光程差Δr＝(2n＋1)×eq\f(λ,2)时，暗条纹。(11)条纹间距：Δx＝eq\f(L,d)λ；应用：薄膜干涉，牛顿环，三角形空气层干涉。(12)增透膜的最小厚度为绿光在膜中波长的eq\f(1,4)。(13)薄膜干涉中用标准样板(空气隙干涉)检查工件表面情况：条纹向窄处弯是凹，向宽处弯是凸。7.光的衍射现象(14)当缝的宽度等于或小于波长时，能发生明显的衍射现象。(15)衍射时形成的是中央宽且亮、两边逐渐变窄变暗的条纹；例：泊松亮斑。8.光的偏振现象(16)光有偏振现象，说明光是横波；自然光通过偏振片变成偏振光。(17)应用：摄影，液晶，3D眼镜。9.光的电磁本性、电磁波谱(18)光的本质就是电磁波。(19)电磁波谱：无线电波→微波→红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线。高考题型一光的折射与全反射1.折射率的求解方法(1)n＝eq\f(sini,sinr)。(2)n＝eq\f(c,v)。(3)n＝eq\f(1,sinC)。2.折射率的理解(1)折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关。(2)光密介质指折射率大的介质，而不是指密度大的介质。(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。3.求解光的折射和全反射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线。(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系。(3)利用折射定律等公式求解。(4)注意折射现象中光路的可逆性。【例1】[2022·湖南高考，16(1)]如图1，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度θ的控制(可视角度θ定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍)。透明介质的折射率n＝2，屏障间隙L＝0.8mm。发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间。不考虑光的衍射。图1(ⅰ)若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度θ控制为60°，求屏障的高度d；(ⅱ)若屏障高度d＝1.0mm，且发光像素单元的宽度不能忽略，求像素单元宽度x最小为多少时，其可视角度θ刚好被扩为180°(只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素单元)。答案(ⅰ)1.55mm(ⅱ)0.35mm解析(ⅰ)发光像素单元射到屏障上的光被完全吸收，考虑射到屏障顶端的光射到透明介质和空气界面，折射后从界面射向空气，由题意可知θ＝60°，则r＝eq\f(θ,2)＝30°在介质中的入射角为i，则eq\f(sinr,sini)＝n解得sini＝eq\f(1,4)由几何关系有sini＝eq\f(\f(L,2),\r(d2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,2)))\s\up12(2)))解得d＝eq\r(2.4)mm≈1.55mm。(ⅱ)若视角度θ刚好被扩为180°，则折射角r′＝eq\f(180°,2)＝90°，此时光线在界面处的入射角sini′＝eq\f(sinr′,n)，解得i′＝30°此时发光像素单元最远发光点到屏障的距离为x1＝dtani′＝eq\f(\r(3),3)mm像素单元宽度x最小为x＝2(x1－eq\f(L,2))＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(3),3)－0.8))mm≈0.35mm。【素能提升】1.(2022·山东烟台一模)单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上。对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。如图2所示为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC。光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生全反射，且两次全反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。下列说法正确的是()图2A.∠BCD＝135°B.∠BAE和∠BCD不相等C.该五棱镜折射率的最小值是eq\f(1,sin22.5°)D.该五棱镜折射率的最小值是eq\r(2)答案C解析由题意画出光路图如图所示，设光线在CD面上的入射角为θ，根据光路图和反射定律可知4θ＝90°得θ＝22.5°，由平行线的同位角相等可得∠BCD＝∠BAE＝90°＋θ＝112.5°，故A、B错误；光线在CD和AE界面上恰好发生全反射时，对应着五棱镜折射率的最小值n0，则n0＝eq\f(1,sinθ)＝eq\f(1,sin22.5°)，故C正确，D错误。2.(2022·湖北高考，14)如图3所示，水族馆训练员在训练海豚时，将一发光小球高举在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距离为d，A位置离水面的高度为eq\f(2,3)d。训练员将小球向左水平抛出，入水点在B位置的正上方，入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置，折射光线与水平方向的夹角也为θ。已知水的折射率n＝eq\f(4,3)，求：图3(1)tanθ的值；(2)B位置到水面的距离H。答案(1)eq\f(4,3)(2)eq\f(4d,27)解析(1)由平抛运动的规律可知d＝v0teq\f(2,3)d＝eq\f(1,2)gt2，tanθ＝eq\f(gt,v0)解得tanθ＝eq\f(4,3)。(2)因tanθ＝eq\f(4,3)可知θ＝53°，从A点射到水面的光线的入射角为α，折射角为90°－θ＝37°，则由折射定律可知n＝eq\f(sinα,sin37°)解得α＝53°由几何关系可知Htan37°＋eq\f(2,3)dtan53°＝d解得H＝eq\f(4d,27)。高考题型二光的干涉与衍射光的双缝干涉和单缝衍射的比较双缝干涉单缝衍射产生条件两束光频率相同、相位差恒定障碍物或狭缝的尺寸足够小(明显衍射)图样不同点条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度不等，中央最宽条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等亮度情况清晰条纹，亮度基本相同中央条纹最亮，两边变暗与光的偏振的区别干涉、衍射都是波特有的现象；光的偏振现象说明光是横波【例2】(2022·江苏常州市第一次模拟)某同学希望在暗室中用如图4实验装置观察光现象：平面镜水平放置，单色线光源S垂直于纸面放置，S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再到光屏上，则()图4A.光现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面垂直B.光现象为衍射现象，光屏上的条纹与镜面平行C.将光源沿竖直方向靠近平面镜，相邻条纹间距减小D.将光屏沿水平方向远离平面镜，相邻条纹间距增大答案D解析题目中的装置可等效为双缝干涉，如图所示，则该现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面平行，A、B错误；根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝eq\f(l,d)λ，将光源沿竖直方向靠近平面镜，则d减小，所以相邻条纹间距增大；将光屏沿水平方向远离平面镜，则l增大，所以相邻条纹间距增大，则C错误，D正确。【素能提升】3.(多选)(2022·云南昆明一中预测)下列说法中正确的是()A.《红楼梦》中王熙凤的出现用“未见其人，先闻其声”来描写，这属于声波的衍射现象B.两列波发生干涉时，振动加强点的位移一定大于振动减弱点的位移C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低可以用多普勒效应解释D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用蓝光时得到的条纹间距更宽答案AC解析“未见其人，先闻其声”说明声波波长较长，遇到障碍物时有明显的衍射现象，A正确；振动加强点和振动减弱点都在做周期性的运动，所以加强点的位移不一定大于减弱点的位移，B错误；观察者听到远去的列车发出的汽笛声音调变低，是由于列车与观察者的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，C正确；由于红光的波长大于蓝光的波长，根据条纹间距Δx＝eq\f(l,d)λ可知，在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽，D错误。4.(多选)(2022·山东高考，10)某同学采用图5甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是()图5A.图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射B.遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大C.照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D.照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹答案ACD解析题图乙中间部分为等间距条纹，所以题图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故A正确；狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，题图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；根据条纹间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，题图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确；照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正确。高考题型三电磁波及可见光中各种色光比较1.电磁波谱：按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。2.电磁波传播不需要介质，电磁波可以在真空中传播，不同频率的电磁波在真空中传播的速度均为光速，但在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关。3.电磁波是横波。4.电磁波具有波的共性，能发生干涉、衍射、反射、折射等现象。5.可见光中各种色光特征比较项目红→紫频率越来越高波长越来越短折射率越来越大介质中传播速度越来越小发生全反射时的临界角越来越小光子能量越来越大【例3】(2021·北京高三二模)明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图6所示，一束复色光通过三棱镜后形成a、b两束单色光，下列说法正确的是()图6A.a光的折射率较大B.在三棱镜中a光的速度较小C.在三棱镜中a光的波长较长D.a光的光子能量较大答案C解析光从空气斜射向玻璃发生折射时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，根据n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，知光线a的折射率较小，频率也较小，即na＜nb，νa<νb，故A错误；根据v＝eq\f(c,n)，可知在该三棱镜中a光的速度大于b光，故B错误；根据c＝λν，可知在三棱镜中a光的波长较长，故C正确；a光的频率较小，根据E＝hν，知a光的光子能量较小，故D错误。【素能提升】5.(2022·福建南平二模)关于物理知识在科技和生活中的应用，下列各图对应的说法正确的是()A.图甲中行李安检仪采用α射线来透视安检物品B.图乙中肥皂泡上不同的颜色是光的衍射造成的C.图丙中测温仪是利用红外线来感应物体表面温度的D.图丁中紫外线验钞机是利用紫外线的化学作用答案C解析图甲中行李安检仪采用X射线来透视安检物品，A错误；图乙中肥皂泡上不同的颜色是光的干涉造成的，B错误；图丙中测温仪是利用红外线来感应物体表面温度，C正确；图丁中紫外线验钞机是利用紫外线的荧光作用，D错误。6.(2022·辽宁高考，5)完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图7所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是()图7A.此单色光从空气进入水球，频率一定变大B.此单色光从空气进入水球，频率一定变小C.若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射D.若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射答案C解析光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，A、B错误；由题图可知光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α，光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有eq\f(sin（π－θ）,R)＝eq\f(sinα,r)，则可得出光线2进入气泡的入射角大于光线1进入气泡的入射角，若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确，D错误。1.(2021·辽宁高考，4)一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图8所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的()图8A.频率小，发生全反射的临界角小B.频率大，发生全反射的临界角小C.频率小，发生全反射的临界角大D.频率大，发生全反射的临界角大答案C解析由题图可知a光的偏折程度没有b光的大，因此a光的折射率小，频率小，由sinC＝eq\f(1,n)可知，折射率越小发生全反射的临界角越大，故选项C正确。2.(2021·山东高考，7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图9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()图9答案D解析从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为Δx＝2d，即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差Δx＝nλ时，此处出现亮条纹，相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为eq\f(1,2)λ，在图中相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变大，薄膜层的厚度变化率逐渐变小，则薄膜的厚度不是均匀减小，故选项D正确。3.(2022·山东高考，7)柱状光学器件横截面如图10所示，OP右侧是以O为圆心、半径为R的eq\f(1,4)圆，左侧是直角梯形，AP长为R，AC与CO夹角45°，AC中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直AB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PM面全反射后，从OM面出射的光是(不考虑三次反射以后的光)()图10A.仅有a光 B.仅有b光C.a、b光都可以 D.a、b光都不可以答案A解析当两种频率的细激光束从A点垂直于AB面入射时，由几何知识可知，激光沿直线传播到O点，经第一次反射沿半径方向直线传播出去，如图甲，保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，如图乙，可知激光沿直线传播到CO面经反射，射向PM面，入射点从A向B移动过程中，光线传播到PM面的入射角逐渐增大。当入射点为B点时，如图丙所示，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到PM面的P点，此时光线在PM面上的入射角最大，设为α，由几何关系得α＝45°，根据全反射临界角公式得sinCa＝eq\f(1,na)＝eq\f(1,1.42)<eq\f(\r(2),2)sinCb＝eq\f(1,nb)＝eq\f(1,1.40)>eq\f(\r(2),2)两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为Ca<45°<Cb，故在入射光从A向B移动过程中，a光能在PM面全反射后，从OM面射出，b光不能在PM面发生全反射，故A正确，B、C、D错误。4.[2022·河北卷，16(2)]如图11，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ＝30°。光在真空中的传播速度为c。求：图11(ⅰ)玻璃的折射率；(ⅱ)从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。答案(ⅰ)eq\r(3)(ⅱ)eq\f(4\r(6)R,c)解析(ⅰ)根据题意将光路图补充完整，如图所示根据几何关系可知i1＝θ＝30°，i2＝60°根据折射定律有nsini1＝sini2解得n＝eq\r(3)。(ⅱ)设全反射的临界角为C，则sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)光在玻璃球内的传播速度有v＝eq\f(c,n)根据几何关系可知当θ＝45°时，即光路为圆的内接正方形，从S发出的光线经多次全反射回到S点的时间最短，则正方形的边长为x＝eq\r(2)R则最短时间为t＝eq\f(4x,v)＝eq\f(4\r(6)R,c)。1.(2022·浙江6月选考，8)如图1所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，往大水球中央注入空气，形成了一个空气泡，气泡看起来很明亮，其主要原因是()图1A.气泡表面有折射没有全反射B.光射入气泡衍射形成“亮斑”C.气泡表面有折射和全反射D.光射入气泡干涉形成“亮斑”答案C解析当光从水中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射角大于或等于临界角，发生了全反射现象；还有一部分光折射到内壁然后再折射出去，所以水中的空气泡看起来比较亮，故选项C正确。2.(多选)(2021·天津高三模拟)如今共享单车随处可见，与大多山地自行车相比，共享单车具有以下特点：①质量更小更轻便；②科技含量更高，携带GPS模块和SIM卡便于定位和传输信息；③每辆车自带二维码，以方便扫描进行连接；④自行车可通过车轮转动给车内电池进行充电。根据以上信息，下列说法正确的是()图2A.共享单车比山地自行车惯性更大更容易改变运动状态B.App上定位共享单车位置信息须通过人造通讯卫星C.共享单车和之间靠电磁波传递信息D.共享单车内部电源的充电是利用电磁感应原理实现的答案BCD解析共享单车质量小，惯性小，A错误；GPS模块通过人造卫星定位，所以App上定位共享单车位置信息须通过人造通讯卫星，B正确；共享单车和之间是靠电磁波传递信息的，C正确；自行车可通过车轮转动给车内电池进行充电，利用电磁感应原理将动能转化为电能，D正确。3.(多选)(2022·湖北八市二模)一种“光开关”的“核心区”如图3虚框区域所示，其中1、2是两个完全相同的截面为等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚框平行，两斜面平行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现开关功能。单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”，已知棱镜对a的折射率为2，下列说法正确的是()图3A.若不充入介质，则能实现“关”功能B.若充入的介质相对棱镜是光疏介质，则有可能实现“开”功能C.若充入的介质相对棱镜是光密介质，则有可能实现“关”功能D.单色光a通过“光开关”后传播方向一定改变答案AB解析若不充入介质，单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，在斜边界面上的入射角为45°，由全反射的条件可知临界角为sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,2)<sin45°＝eq\f(\r(2),2)，则不充入介质，就会产生全反射，光不能通过2，即不充入介质，能实现“关”功能，A正确；若充入的介质相对棱镜是光疏介质，单色光a将向下偏折，则有可能实现“开”功能，B正确；若充入的介质相对棱镜是光密介质，单色光a将向上偏折，则处于开状态，不可能实现“关”功能，C错误；单色光a通过“光开关”后传播方向不会改变，D错误。4.(2022·浙江1月选考，11)如图4所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点，发现有a、b、c、d四条细光束，其中d是光经折射和反射形成的。当入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度Δθ时，b、c、d也会随之转动，则()图4A.光束b顺时针旋转角度小于ΔθB.光束c逆时针旋转角度小于ΔθC.光束d顺时针旋转角度大于ΔθD.光束b、c之间的夹角减小了2Δθ答案B解析光束a入射到半圆形玻璃砖表面(直径)时，产生反射光束b和折射光束c，同时折射光束c在半圆形玻璃砖圆弧表面产生反射，一部分光线原路返回，并在直径界面处再次发生反射产生光束d(还有少部分沿光线a的路径反向发射出去)。当光束a逆时针转过小角度Δθ时，根据反射定律，光束b顺时针旋转角度等于Δθ，选项A错误；入射光线与折射光线的方向遵循折射定律，由于n＝eq\f(sinα,sinβ)＞1，故入射角α比折射角β变化大，因此光束c逆时针旋转角度小于Δθ，选项B正确；光束d是光束c反射后形成的，因此该光束会顺时针旋转一小于Δθ的角度，选项C错误；根据以上分析可知，光束b顺时针旋转、c逆时针旋转，因此两者之间的夹角减小，减小的角度小于2Δθ，选项D错误。5.(2022·海南海口模拟)如图5所示为长方形玻璃砖一横截面ABQD，BQ边长为L，一束单色光从AB边上的P点进入玻璃砖，在AD边上的某点恰好发生全反射后从Q点射出。已知玻璃砖对这种单色光的折射率为n，光在真空中的传播速度为c，则单色光在玻璃砖中通过的时间为()图5A.eq\f(n2L,c) B.eq\f(n2L,2c)C.eq\f(nL,c) D.eq\f(nL,2c)答案A解析根据折射率公式得sinC＝eq\f(1,n)，n＝eq\f(c,v)，单色光在玻璃砖中通过的光程为s＝eq\f(L,sinC)＝nL，则单色光在玻璃砖中通过的时间为t＝eq\f(s,v)＝eq\f(n2L,c)，故A正确。6.(2022·辽宁铁岭二模)道威棱镜是一种像旋转器。光线经过此棱镜后，像被颠倒180°。如图6所示，棱镜的横截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，与CD平行的三条光线从AD面射入棱镜，经CD面反射后，反射光直接射到BC面上。已知棱镜的折射率为n＝eq\r(2)，则()图6A.光在玻璃中的波长比空气中的波长长B.只有光线3在CD面上发生全反射C.三条光线在CD面上都发生全反射D.从BC面射出的光线跟入射光线平行，且距离C点最近的为光线3答案C解析光的频率不变，波长与波速成正比，光从空气中射入玻璃中时，波速减小，则光在玻璃中的波长比在空气中的波长短，故A错误；作出如图所示的光路图，设光线在棱镜中发生全反射的临界角为C，则sinC＝eq\f(1,n)，解得C＝45°，根据折射定律有n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(sin45°,sinθ2)＝eq\r(2)，解得θ2＝30°，由几何知识求得光线在CD面上的入射角θ＝75°>45°，所以三条光线在CD面上都能发生全反射，且三条光线平行，由光路图可知距离C点最近的为光线1，故C正确，B、D错误。7.(2022·山东临沂二模)在旅游景点经常见到人造彩虹，彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射、再折射后形成的，其光线传播路径如图7所示，图中的圆面代表水珠过球心的截面，太阳光平行截面射入球形水珠后，最后出射光线a、b分别代表两种不同颜色的光线，则a、b两光相比较()图7A.水珠对a光的折射率小于对b光的折射率B.在同一介质中，a光的传播速度大C.分别照射同一狭缝，a光通过狭缝时的衍射现象更明显D.从水中射入空气时，b光发生全反射的临界角更大答案D解析由光路图可知，a光的偏折程度较大，a光的折射率大于b光的折射率，A错误；根据v＝eq\f(c,n)可知，a光折射率大，则在同一种介质中速度较小，B错误；a光的折射率大于b光的折射率，a光的频率大于b光的频率，根据λ＝eq\f(c,ν)可知，a光的波长小于b光的波长，b光发生衍射现象更明显，C错误；根据sinC＝eq\f(1,n)可知，b光发生全反射的临界角更大，D正确。8.(2022·天津高三模拟)对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是()A.图甲中若改变复色光的入射角，则b光先在水珠中发生全反射B.图乙若只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹间距离将增大C.图丙中若得到明暗相间平行等距条纹说明待测工件表面平整D.若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度不发生变化答案C解析图甲中，复色光能够入射进入水珠，根据光路的可逆性知，两光均不可能在水珠内发生全反射，A错误；根据Δx＝eq\f(l,d)λ可知，图乙中若只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹间距离将减小，B错误；图丙中若得到明暗相间平行等距条纹说明待测工件表面平整，C正确；由于自然光为偏振光，所以若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度将发生变化，D错误。9.[2022·广东高考，16(2)]一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图8所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成45°角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。图8答案eq\r(2)eq\f(\r(2),2)c解析当入射角达到45°时，恰好到达临界角C，根据sinC＝eq\f(1,n)可得液体的折射率n＝eq\f(1,sinC)＝eq\f(1,sin45°)＝eq\r(2)由于n＝eq\f(c,v)可知激光在液体中的传播速度v＝eq\f(c,n)