《2020届高考物理一轮复习专题十六光学电磁波和相对论课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理一轮复习专题十六光学电磁波和相对论课件.pptx（133页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、专题十六 光学 电磁波和相对论,20102019年高考全国卷考情一览表,考点79,考点80,考点81,考点82,考点79光的折射 全反射答案P298 1.(2019全国1,34(2),10分,难度)如图,一艘帆船静止在湖面上,帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束,从水面出射后恰好照射到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53(取sin 53=0.8)。已知水的折射率为 。 ()求桅杆到P点的水平距离; ()船向左行驶一段距离后停止,调整由P点发出的激光束方向,当其与竖直方向夹角为45时,从水面射出后仍照射在桅杆顶端,求船行驶的距离。,考点79,考点80,考点8
2、1,考点82,答案()7 m ()5.5 m 解析()设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1,到P点的水平距离为x2;桅杆高度为h1,P点处水深为h2;激光束在水中与竖直方向的夹角为。由几何关系有 由折射定律有 sin 53=nsin 设桅杆到P点的水平距离为x,则 x=x1+x2 联立式并代入题给数据得 x=7 m,考点79,考点80,考点81,考点82,()设激光束在水中与竖直方向的夹角为45时,从水面出射的方向与竖直方向夹角为i,由折射定律有 sin i=nsin 45 设船向左行驶的距离为x,此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1,到P点的水平距离为x2,则 x1+x2=x+
3、x 联立式并代入题给数据得 x=(62-3) m5.5 m,考点79,考点80,考点81,考点82,2.(2018北京,15,6分,难度)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹,在光源与单缝之间加上红色滤光片后 ( D ) A.干涉条纹消失 B.彩色条纹中的红色条纹消失 C.中央条纹变成暗条纹 D.中央条纹变成红色 解析白光通过红色滤光片后,只剩下红光,通过双缝后形成红光的干涉条纹,故A、B、C错误,D正确。,考点79,考点80,考点81,考点82,3.(2017天津,2,6分,难度)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
4、色散现象。如图所示,一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b,下列说法正确的是( D ) A.若增大入射角i,则b光先消失 B.在该三棱镜中a光波长小于b光 C.a光能发生偏振现象,b光不能发生 D.若a、b光分别照射同一光电管都能 发生光电效应,则a光的遏止电压低,考点79,考点80,考点81,考点82,解析由题图可知单色光a的折射率小于单色光b的折射率,由发生全反射条件可知若增大入射角,a、b光均不消失,故A错误;因a光的折射率小于b光的折射率,故a大于b,故B错误;a、b光为横波,均能发生偏振现象,故C错误;若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应,Ek=h-W=eU,因为nan
5、b,a光的频率a小于b光的频率b,所以a光的遏止电压低,故D正确。,考点79,考点80,考点81,考点82,4.(2017北京,14,6分,难度)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光,则光束a可能是( D ) A.红光 B.黄光 C.绿光 D.紫光 解析由题图知,a光比b光偏折程度大,故a光折射率较大。比蓝光折射率大的光,选项中只有紫光,故选D。,考点79,考点80,考点81,考点82,5.(2016四川,5,6分,难度)某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。如图甲所示,O是圆心,MN是法线,AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径
6、。该同学测得多组入射角i和折射角r,作出sin i-sin r图象如图乙所示。则( B ) A.光由A经O到B,n=1.5 B.光由B经O到A,n=1.5 C.光由A经O到B,n=0.67 D.光由B经O到A,n=0.67,考点79,考点80,考点81,考点82,6.(2015重庆,11(1),6分,难度)虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示。M、N、P、Q点的颜色分别为( A ) A.紫、红、红、紫 B.红、紫、红、紫 C.红、紫、紫、红 D.紫、红、紫
7、、红 解析连接球心和各个射出点,可知射向M的光的偏折程度大于N,即射向M、N的光分别为紫色、红色;同理可知射向P、Q点的光分别为红色、紫色。,考点79,考点80,考点81,考点82,7.(2015安徽,18,6分,难度) 如图所示,一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上,经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角i和入射角i相等时,出射光线相对于入射光线偏转的角度为。已知棱镜顶角为,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为( A ),考点79,考点80,考点81,考点82,8.(2014天津,8,6分,难度) (多选)一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后,出射光分成a、
8、b两束,如图所示,则a、b两束光 ( AB ) A.垂直穿过同一块平板玻璃,a光所用的时间比b光长 B.从同种介质射入真空发生全反射时,a光临界角比b光的小 C.分别通过同一双缝干涉装置,b光形成的相邻亮条纹间距小 D.若照射同一金属都能发生光电效应,b光照射时逸出的光电子最大初动能大,考点79,考点80,考点81,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,9.(2014北京,20,6分,难度)以往,已知材料的折射率都为正值(n0)。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料,其折射率可以为负值(n0),称为负折射率材料。位于空气中的这类材料,入射角i与折射角r依然满足 ,但是折射线与入射
9、线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。现空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束电磁波从其上表面射入,下表面射出。若该材料对于电磁波的折射率n=-1,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( B ),考点79,考点80,考点81,考点82,解析由于该材料依然满足光的折射定律 ,且n=-1,故折射角大小等于入射角大小,且位于法线同一侧,根据折射是可逆的,当电磁波从该材料中进入空气时,也满足折射线与入射线位于法线同一侧,且故折射角大小等于入射角大小,故B正确。,考点79,考点80,考点81,考点82,10.(2014重庆,11(1),6分,难度) 打磨某剖面如图1所示的宝石时,必须将OP
10、、OQ边与轴线的夹角切磨在12,光线一定在OP边发生全反射 B.若2,光线会从OQ边射出 C.若2,则光线在OP上不发生全反射,选项A、B错误。,考点79,考点80,考点81,考点82,11.(2013天津,8,6分,难度) (多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图,O点为圆心,OO为直径MN的垂线。足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点,入射光线与OO夹角较小时,光屏NQ区域出现两个光斑,逐渐增大角,当=时,光屏NQ区域A光的光斑消失,继续增大角,当=时,光屏NQ区域B光的光斑消失,则 ( AD ) A.玻璃砖对A光的折射率比对B光的大 B
11、.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大 C.时,光屏上只有1个光斑 D. 时,光屏上只有1个光斑,考点79,考点80,考点81,考点82,解析根据题意可知,A光先发生全反射,所以玻璃砖对A光的折射率比对B光的折射率大,选项A正确;A光的频率也大于B光的频率,由v= 可知,A光在玻璃砖中的传播速度比B光的小,选项B错误;当时,B光折射后在N点下方形成一个亮斑,A光发生全反射,与B光的一部分反射光射出玻璃砖后在N点上方形成一个亮斑,选项C错误;当 时,A、B两束光发生全反射,射出玻璃砖后在N点上方形成一个亮斑,选项D正确。,考点79,考点80,考点81,考点82,12.(2013浙江,16,6分,难度
12、) 与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是( C ) A.地球上有人用红色激光照射月球 B.太阳照射到地球的红光反射到月球 C.太阳光中的红光经地球大气层折射到月球 D.太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹 解析照亮月球所需的光源的能量巨大,人为产生的红色激光不足以照亮月球,A项不合理;由题图可知,月球、地球和太阳在一条直线上,且月球在地球“背后”,太阳照射到地球上的反射光不能照到月球上,选项B不合理;月球整体为暗红色,不可能为干涉条纹,故选项D不合理;从图中可以看出,当太阳光经
13、过大气层折射后,由于红光的折射率较小,在大气层中折射角较小,可以照到月球上,故选项C合理。,考点79,考点80,考点81,考点82,13.(2013四川,3,6分,难度)光射到两种不同介质的分界面,分析其后的传播情形可知( D ) A.折射现象的出现说明光是纵波 B.光总会分为反射光和折射光 C.折射光与入射光的传播方向总是不同的 D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 解析光波是横波,A错;当发生全反射时,只有反射光线,没有折射光线,B错;若入射光线垂直于分界面,则折射光和入射光的方向相同,C错;发生折射的原因是光在不同介质中的传播速度不同,即不同介质的折射率不同,D正确。,考点79
14、,考点80,考点81,考点82,14.(2012北京,14,6分,难度)一束单色光经由空气射入玻璃,这束光的( A ) A.速度变慢,波长变短 B.速度不变,波长变短 C.频率增高,波长变长 D.频率不变,波长变长,考点79,考点80,考点81,考点82,15.(2011全国,16,6分,难度) 雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是( B ) A.紫光、黄光、蓝光和红光 B.紫光、蓝光、黄光和红光 C.红光、蓝光、黄光和紫光 D.红光、黄光、蓝光和紫光,解析
15、作出a、b、c、d四条光线第一次折射时的法线,可知其折射率大小关系为nanbncnd,则它们可能依次是紫光、蓝光、黄光和红光,所以本题只有选项B正确。,考点79,考点80,考点81,考点82,16.(2010全国,34(1),5分,难度) 如图,一个三棱镜的截面为等腰直角ABC,A为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边,进入棱镜后直接射到AC边上,并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为( A ),考点79,考点80,考点81,考点82,解析,考点79,考点80,考点81,考点82,17.(2018全国1,34(1),5分,难度) 如图,ABC为一玻璃三棱镜的横截面,A=
16、30。一束红光垂直AB边射入,从AC边上的D点射出,其折射角为60,则玻璃对红光的折射率为 ,若改用蓝光沿同一路径入射,则光线在D点射出时的折射角 大于 (填“小于”“等于”或“大于”)60。 解析玻璃对红光的折射率为 ;蓝光相对红光折射率更大,故在D点出射时偏折更明显,所以大于60。,考点79,考点80,考点81,考点82,18.(2018江苏,12B(2),4分,难度)两束单色光A、B的波长分别为A、B,且AB,则 A (填“A”或“B”)在水中发生全反射时的临界角较大。用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时,可以观察到 A (填“A”或“B”)产生的条纹间距较大。 解析波长AB,则波的频率fA
17、fB。波长越大,频率越小,则光波在水中发生全反射时临界角越大。在双缝干涉实验中,条纹间距x= ,所以波长越长的光的条纹间距越大。,考点79,考点80,考点81,考点82,19.(2018全国2,34(2),10分,难度) 如图,ABC是一直角三棱镜的横截面,A=90,B=60一细光束从BC边的D点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出,EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中点,不计多次反射。 ()求出射光相对于D点的入射光的偏角; ()为实现上述光路,棱镜折射率的取值应 在什么范围?,考点79,考点80,考点81,考点82,解析,()光线在BC面上折射,由折射定律有sin
18、 i1=nsin r1 式中,n为棱镜的折射率,i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。光线在AC面上发生全反射,由反射定律有 i2=r2 式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和 反射角。 光线在AB面上发生折射,由折射定律有 nsin i3=sin r3 式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。 由几何关系得i2=r2=60,r1=i3=30 F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为 =(r1-i1)+(180-i2-r2)+(r3-i3) 由式得=60,考点79,考点80,考点81,考点82,()光线在AC面上发生全反射,光线在AB面上不发生全反射,有nsin
19、 i2nsin Cnsin i3 式中C是全反射临界角,满足nsin C=1 由式知,棱镜的折射率n的取值范围应为,考点79,考点80,考点81,考点82,20.(2018全国3,34(2),10分,难度) 如图,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中O点),然后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),考点79,考点8
20、0,考点81,考点82,解析 过D点作AB边的法线NN,连接OD,则ODN=为O点发出的光线在D点的入射角;设该光线在D点的折射角为,如图所示。根据折射定律有 nsin =sin 式中n为三棱镜的折射率。 由几何关系可知=60 EOF=30 在OEF中有EF=OEsinEOF 由式和题给条件得OE=2 cm 根据题给条件可知,OED为等腰三角形,有=30 由式得n=3,考点79,考点80,考点81,考点82,21.(2018海南,16(2),8分,难度) 如图,由透明介质构成的半球壳的内外表面半径分别为R和 R。一横截面半径为R的平行光束入射到半球壳内表面,入射方向与半球壳的对称轴平行,所有的
21、入射光线都能从半球壳的外表面射出。已知透明介质的折射率为n= 。求半球壳外表面上有光线射出区域的圆形边界的半径。不考虑多次反射。,考点79,考点80,考点81,考点82,解析设光从半球壳内表面边沿上的A点入射,入射角为90,折射角为(全反射临界角也为);然后在半球壳外表面内侧的B点发生折射,入射角为,如图所示。 由全反射临界角的定义得,考点79,考点80,考点81,考点82,22.(2017全国1,34(2),10分,难度) 如图,一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体,O点为球心;下半部是半径为R、高为2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入,该光线与OC之间
22、的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。 答案1.43,考点79,考点80,考点81,考点82,解析如图,根据光路的对称性和光路可逆性,与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行。这样,从半球面射 入的折射光线,将从圆柱体底面中心C点反射。 设光线在半球面的入射角为i,折射角为r。 由折射定律有sin i=nsin r 由几何关系,入射点的法线与OC的夹角为i。 由题设条件和几何关系有 式中L是入射光线与OC的距离。由式和题给数据得 由式和题给数据得,考点79,考点80,考点81,考点82,23.(2017全国2,34(2
23、),10分,难度) 一直桶状容器的高为2l,底面是边长为l的正方形;容器内装满某种透明液体,过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料,其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源,已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直,求该液体的折射率。 答案1.55,考点79,考点80,考点81,考点82,解析设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1,折射角为r1,在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C,连接C、D,交反光壁于E点,由光源射向E点的光线,反射后沿ED射向D点。光线在D点的入射角为i2,折射角为r2,如图所示。 设液体的折射率为n,由折射定律
24、有nsin i1=sin r1 nsin i2=sin r2 由题意知r1+r2=90 联立式得,考点79,考点80,考点81,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,24.(2017全国3,34(2),10分,难度) 如图,一半径为R的玻璃半球,O点是半球的球心,虚线OO表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求 (1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值; (2)距光轴 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。,考点79,考点80,考点8
25、1,考点82,解析(1) 如图,从底面上A处射入的光线,在球面上发生折射时的入射角为i,当i等于全反射临界角ic时,对应入射光线到光轴的距离最大,设最大距离为l。 i=ic 设n是玻璃的折射率,由全反射临界角的定义有 nsin ic=1,考点79,考点80,考点81,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,25.(2017江苏,12B(3),4分,难度) 人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个球体共轴。平行光束宽度为D,对称地沿轴线方向射入半径为R的小球,会聚在轴线上的P点。取球体的折射率为 ,且D= R。求光线的会聚角。(示意图未按比例画出) 答案30,考点79
26、,考点80,考点81,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,26.(2016全国1,34(2),10分,难度) 如图,在注满水的游泳池的池底有一点光源A,它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为 。 (1)求池内的水深;,(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。,答案(1)2.6 m (2)0.7 m,考点79,考点80,考点81,考点82,解析
27、,考点79,考点80,考点81,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,27.(2016全国3,34(2),10分,难度) 如图,玻璃球冠的折射率为 ,其底面镀银,底面的半径是球半径的 倍;在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。 答案150,考点79,考点80,考点81,考点82,解析设球半径为R,球冠底面中心为O,连接OO,则OOAB。令 即=30 由题意MAAB 所以OAM=60 设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点,所考虑的光线的光路图如图所示
28、。设光线在M点的入射角为i、折射角为r,在N点的入射角为i,反射角为i,玻璃折射率为n。由于OAM为等边三角形,有i=60 由折射定律有sin i=nsin r 代入题给条件n= 得r=30 作底面在N点的法线NE,由于NEAM,有i=30 根据反射定律,有i=30,考点79,考点80,考点81,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,28.(2016海南,16(2),8分,难度) 如图所示,半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内(入射面即纸面),入射角为45,出射光线射在桌面上B点处。测得AB之间的距离
29、为 。现将入射光束在纸面内向左平移,求射入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反射时,光束在上表面的入射点到O点的距离。不考虑光线在玻璃体内的多次反射。,考点79,考点80,考点81,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,29.(2015山东,38(2),8分,难度) 半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体,过其轴线OO的截面如图所示。位于截面所在平面内的一细束光线,以角i0由O点入射,折射光线由上边界的A点射出。当光线在O点的入射角减小至某一值时,折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。求A、B两点间的距离。,考点79,考点80,考点81,考点82,
30、解析,考点79,考点80,考点81,考点82,30.(2015江苏,12B(2)(3),8分,难度)(1)用2106 Hz的超声波检查胆结石,该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2 250 m/s和1 500 m/s,则该超声波在结石中的波长是胆汁中的 1.5 倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短,遇到结石时 不容易 (选填“容易”或“不容易”)发生衍射。 (2)人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P点。已知光线的入射角为30,OA=5 cm,AB=20 cm,BP=12 cm,求该人造树脂材料的折射率n。,考点79,考点80,考点8
31、1,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,31.(2015海南,16(2),8分,难度) 一半径为R的半圆柱形玻璃砖,横截面如图所示。已知玻璃的全反射临界角为( )。与玻璃砖的底平面成( -)角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后,有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出。若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光,求底面透光部分的宽度。,考点79,考点80,考点81,考点82,解析在半圆柱形玻璃砖横截面内,考虑沿半径方向射到圆心O的光线1(如图),它在圆心处的入射角1为 1= 恰好等于全反射临界角,发生全反射。 在光线1左侧的光线(例如光线
32、2),经柱面折射后, 射在玻璃砖底面上的入射角2满足 2 因而在底面上发生全反射,不能直接折射出。 在光线1右侧的光线(例如光线3)经柱面折射后,射在玻璃砖底面上的入射角3满足 3,考点79,考点80,考点81,考点82,因而在底面上不能发生全反射,能从玻璃砖底面射出。 射到半圆柱面最右侧的光线4与柱面相切,入射角i为 i=2 由折射定律知,经圆柱面折射后的折射角OAB=4满足 sin i=nsin 4 式中,n是玻璃的折射率。由全反射角的定义知 1=nsin 联立式得 4= 由几何关系知AOB=,故底面上透光部分的宽度OB为,考点79,考点80,考点81,考点82,32.(2014全国1,3
33、4(2),6分,难度) 一个半圆柱形玻璃砖,其横截面是半径为R的半圆,AB为半圆的直径,O为圆心,如图所示,玻璃的折射率为n= 。 (1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都要从该表面射出,则入射光束在AB上的最大宽度为多少? (2)一细束光线在O点左侧与O相距 R处垂直于AB从下方入射,求此光线从玻璃砖射出点的位置。,考点79,考点80,考点81,考点82,解析(1)在O点左侧,设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出,如图。 由全反射条件有 由几何关系有 OE=Rsin 由对称性可知,若光线
34、都能从上表面射出,光束的宽度最大为l=2OE 联立式,代入已知数据得,考点79,考点80,考点81,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,33.(2014全国2,34(2),10分,难度)一厚度为h的大平板玻璃水平放置,其下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片,圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射),求平板玻璃的折射率。,考点79,考点80,考点81,考点82,解析如图,考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃上表面的A点折射,根据折射定律有nsin =sin 式中,n
35、是玻璃的折射率,是入射角,是折射角。 现假设A恰好在纸片边缘。由题意,在A点刚好发生全反射,故 设AA线段在玻璃上表面的投影长为L, 由几何关系有,考点79,考点80,考点81,考点82,34.(2014山东,38(2),8分,难度) 如图,三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射,第一次到达AB边恰好发生全反射。已知=15,BC边长为2L,该介质的折射率为 。求: (1)入射角i; (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c,可能用到:,考点79,考点80,考点81,考点82,解析,考点79,考点80,考点81,考点
36、82,考点79,考点80,考点81,考点82,35.(2013全国1,34(2),10分,难度) 图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n,AB代表端面。已知光在真空中的传播速度为c。 (1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件; (2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间。,考点79,考点80,考点81,考点82,解析,(1)设光线在端面AB上C点(见右图)的入射角为i,折射角为r,由折射定律有 sin i=nsin r 设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为, 为了使该光线可在此光导纤维中传播,应有
37、 式中,是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角,它满足nsin =1 由几何关系得+r=90,考点79,考点80,考点81,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,36.(2013全国2,34(2),10分,难度) 如图,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,A=30,B=60。一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜,在AC边发生反射后从BC边的M点射出。若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等, (1)求三棱镜的折射率; (2)在三棱镜的AC边是否有光线透出?写出分析过程。(不考虑多次反射),考点79,考点80,考点81,考点82,解析(1)光路图如图所示,图中N点为光线在AC边
38、发生反射的入射点。设光线在P点的入射角为i、折射角为r,在M点的入射角为r、折射角依题意也为i,有i=60 由折射定律有sin i=nsin r nsin r=sin i 由式得r=r OO为过M点的法线,C为直角,OOAC。由几何关系有 MNC=r 由反射定律可知PNA=MNC 联立式得PNA=r 由几何关系得r=30,考点79,考点80,考点81,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,37.(2013江苏,12B(3),4分,难度) 如图为单反照相机取景器的示意图,ABCDE为五棱镜的一个截面,ABBC。光线垂直AB射入,分别在CD和EA上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后
39、光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?(计算结果可用三角函数表示),考点79,考点80,考点81,考点82,38.(2013山东,37(2),8分,难度) 如图所示,ABCD是一直角梯形棱镜的横截面,位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率n= ,AB=BC=8 cm,OA=2 cm,OAB=60。 (1)求光线第一次射出棱镜时,出射光线的方向。,考点79,考点80,考点81,考点82,答案见解析,解析(1)设发生全反射的临界角为,由折射定律得 代入数据得=45 光路图如图所示,由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60,均发
40、生全反射。设光线在CD边的入射角为,折射角为,由几何关系得=30,小于临界角,光线第一次射出棱镜是在CD边,由折射定律得 代入数据得=45 (2)由于AO=2 cm,OAB=60可得AE=4 cm,BE=4 cm 由EBF为等腰三角形可知,BF=4 cm FC=4 cm,考点79,考点80,考点81,考点82,39.(2013海南,16(2),8分,难度)如图,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,A=30,AC平行于光屏MN,与光屏的距离为L。棱镜对红光的折射率为n1,对紫光的折射率为n2。一束很细的白光由棱镜的侧面AB垂直射入,直接到达AC面并射出。画出光路示意图,并标出红光和紫光射在光屏上的
41、位置;求红光和紫光在光屏上的位置之间的距离。,考点79,考点80,考点81,考点82,解析光路如图所示。红光和紫光在AC面上的入射角相同,设为i,折射角分别为r1和r2,它们射到屏上的位置离O点的距离分别为d1和d2。由折射定律得 n1sin i=sin r1 n2sin i=sin r2 由几何关系得i=A d1=Ltan r1 d2=Ltan r2 联立式并利用题给条件得,红光和紫光在光屏上的位置,考点79,考点80,考点81,考点82,40.(2012全国,34(2),10分,难度)一玻璃立方体中心有一点状光源。今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜,以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透
42、出立方体。已知该玻璃的折射率为 ,求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。,解析 如图,考虑从玻璃立方体中心O点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射。根据折射定律有nsin =sin 式中,n是玻璃的折射率,入射角等于,是折射角。 现假设A点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点。由题意,在A点刚好发生全反射,故,考点79,考点80,考点81,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,41.(2012山东,37(2),8分,难度) 如图所示,一玻璃球体的半径为R,O为球心,AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出,出射光线平行于AB,另一光线BN恰好在N点发生全反射。
43、已知ABM=30,求: (1)玻璃的折射率。 (2)球心O到BN的距离。,考点79,考点80,考点81,考点82,考点79,考点80,考点81,考点82,42.(2011全国,34(2),10分,难度) 一半圆柱形透明物体横截面如图所示,底面AOB镀银(图中粗线),O表示半圆截面的圆心。一束光线在横截面内从M点入射,经过AB面反射后从N点射出。已知光线在M点的入射角为30,MOA=60,NOB=30。求 (1)光线在M点的折射角; (2)透明物体的折射率。,考点79,考点80,考点81,考点82,解析(1)如图,透明物体内部的光路为折线MPN,Q、M点相对于底面EF对称,Q、P和N三点共线。
44、设在M点处,光的入射角为i,折射角为r,OMQ=,PNF=。根据题意有 =30 由几何关系,得PNO=PQO=r,于是 +r=60 且+r= 由式得 r=15。 (2)根据折射率公式有 sin i=nsin r,考点79,考点80,考点81,考点82,考点80光的本性答案P302 43.(2017北京,18,6分,难度)2017年年初,我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置,发出了波长在100 nm(1 nm=10-9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲,大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。 一个处于极紫外波段的光子所具
45、有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.610-34 Js,真空光速c=3108 m/s)( B ) A.10-21 J B.10-18 J C.10-15 J D.10-12 J,考点79,考点80,考点81,考点82,44.(2016全国甲,34(1),5分,难度)(多选)关于电磁波,下列说法正确的是( ABC ) 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
46、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 解析电磁波在真空中的传播速度为光速,A选项正确;电磁波是由周期性变化的电场和磁场相互激发产生的,B选项正确;传播速度方向、电场方向、磁场方向三者两两垂直,C选项正确;电磁波可以通过光缆传播,D选项错误;当电磁振荡消失后,电磁波可继续传播,E选项错误。,考点79,考点80,考点81,考点82,45.(2016上海,2,3分,难度)一束单色光由空气进入水中,则该光在空气和水中传播时( D ) A.速度相同,波长相同 B.速度不同,波长相同 C.速度相同,频率相同 D.速度不同,频率相同 解析一束单
47、色光在不同介质中的传播速度不同,但对同一束单色光来说,光在不同介质中的传播频率不发生改变。,考点79,考点80,考点81,考点82,46.(2016上海,3,2分,难度)各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序为( A ) A.射线、紫外线、可见光、红外线 B.射线、红外线、紫外线、可见光 C.紫外线、可见光、红外线、射线 D.红外线、可见光、紫外线、射线 解析波速、波长和频率的关系是v=f,根据电磁波谱,射线的波长最短,频率最大,紫外线的波长小于可见光的波长,所以紫外线的频率大于可见光的频率,红外线波长最长,所以频率最小。,考点79,考点80,考点81,考点82,47.(2016上海
48、,9,2分,难度)在双缝干涉实验中,屏上出现了明暗相间的条纹,则( D ) A.中间条纹间距较两侧更宽 B.不同色光形成的条纹完全重合 C.双缝间距离越大条纹间距离也越大 D.遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹 解析双缝干涉实验的条纹间距相等,A选项错误;条纹间距与波长有关,即x= ,不同颜色的光的波长不同,条纹不能完全重合,B选项错误;根据公式,双缝间距离d越大,条纹间距越小,C选项错误;遮住一条缝后仍能看到的是明暗相间的衍射条纹,D选项正确。,考点79,考点80,考点81,考点82,48.(2016天津,2,6分,难度) 右图是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( D )