(浙江專版)2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 第3課時(shí) 光學(xué)案
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1、 第3課時(shí) 光 一、光的反射與折射 1.光的反射及反射定律 (1)光的反射:光從第1種介質(zhì)射到它與第2種介質(zhì)的分界面時(shí),一部分光會(huì)返回到第1種介質(zhì)的現(xiàn)象。 (2)反射定律:反射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),反射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè);反射角等于入射角。 2.折射現(xiàn)象 光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象,如圖所示。 3.折射定律 (1)內(nèi)容:折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè);入射角的正弦與折射角的正弦成正比。 (2)表達(dá)式:=n12,式中n12是比例常數(shù)。 4.折射率 (1)物理意義:
2、折射率反映介質(zhì)的光學(xué)特性,折射率大,說(shuō)明光從真空射入到該介質(zhì)時(shí)偏折大,反之偏折小。
(2)定義式:n=,不能說(shuō)n與sin θ1成正比,與sin θ2成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率決定。
(3)計(jì)算公式:n=,因v 3、生全反射的臨界角越小。
4.應(yīng)用:全反射棱鏡、光導(dǎo)纖維。
三、光的干涉
1.產(chǎn)生條件:兩列光的頻率相同,振動(dòng)方向相同,且具有恒定的相位差,才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。
2.楊氏雙縫干涉
(1)原理如圖所示
(2)明、暗條紋的條件
①單色光:形成明暗相間的條紋,中央為明條紋。
a.光的路程差Δr=r2-r1=kλ(k=0,1,2,…),光屏上出現(xiàn)明條紋。
b.光的路程差Δr=r2-r1=(2k+1)(k=0,1,2,…),光屏上出現(xiàn)暗條紋。
②白光:光屏上出現(xiàn)彩色條紋,且中央亮條紋是白色(填寫(xiě)顏色)。
(3)相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋的中心間距公式:Δx=λ。
3.薄膜干涉
4、
(1)定義:光照射到透明薄膜上,從薄膜的前后兩個(gè)表面反射光的相互疊加,發(fā)生干涉。
(2)干涉圖樣:?jiǎn)紊庹丈浔∧r(shí),形成明暗相間的條紋,白光照射薄膜時(shí),形成彩色的條紋。
(3)應(yīng)用:照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭增透膜,檢查光學(xué)平面的平整度。
四、光的衍射
1.發(fā)生明顯衍射的條件:只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長(zhǎng)相差不多,甚至比光的波長(zhǎng)還小的時(shí)候,衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。
2.衍射條紋的特點(diǎn)
(1)單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較:
單縫衍射
圓孔衍射
單
色
光
中央為亮且寬的條紋,兩側(cè)為明暗相間的條紋,且越靠外,亮條紋的亮度越弱,寬度越小
①中央是大且亮的圓形亮斑,周?chē)植贾靼迪?/p>
5、間的同心圓環(huán),且越靠外,圓形亮條紋的亮度越弱,寬度越小;②亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨圓孔半徑的增大而減小
白
光
中央為亮且寬的白色條紋,兩側(cè)為亮度逐漸變暗、寬度變窄的彩色條紋,其中最靠近中央的色光是紫光,離中央最遠(yuǎn)的是紅光
中央是大且亮的白色亮斑,周?chē)遣坏乳g距的彩色的同心圓環(huán)
(2)泊松亮斑(圓盤(pán)衍射):當(dāng)光照到不透明(選填“透明”或“不透明”)的半徑很小的小圓盤(pán)上時(shí),在圓盤(pán)的陰影中心出現(xiàn)亮斑(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán))。
五、光的偏振
1.偏振:光波只沿某一特定的方向的振動(dòng)。
2.自然光:太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光,包括在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光,而且沿 6、各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同,這種光叫做自然光。
3.偏振光:在垂直于傳播方向的平面上,只沿某個(gè)特定方向振動(dòng)的光。光的偏振證明光是橫波。自然光通過(guò)偏振片后,就得到了偏振光。
六、光的色散
1.色散現(xiàn)象:白光通過(guò)三棱鏡會(huì)形成由紅到紫七種色光組成的彩色光譜,如圖。
2.成因:由于n紅 7、通信
平行度
激光的平行度非常好,在傳播很遠(yuǎn)的距離后仍能保持一定的強(qiáng)度
精確的測(cè)距;讀取光盤(pán)上記錄的信息等
高亮度
它可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量
用激光束切割、焊接;醫(yī)學(xué)上可以用激光做“光刀”;激發(fā)核反應(yīng)等
【思考判斷】
1.無(wú)論是折射光路,還是全反射光路,都是可逆的( √ )
2.光發(fā)生反射現(xiàn)象時(shí)一定伴隨著折射現(xiàn)象( × )
3.光從空氣射入水中,光的傳播速度一定增大( × )
4.折射率跟折射角的正弦成正比( × )
5.只要入射角足夠大,就能發(fā)生全反射( × )
6.若光從空氣中射入水中,它的傳播速度一定減小( √ )
7.已知介質(zhì)對(duì)某單色光 8、的臨界角為C,則該介質(zhì)的折射率等于( √ )
8.密度大的介質(zhì)一定是光密介質(zhì)( × )
9.光的顏色取決于折射率( × )
10只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉( √ )
11.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,雙縫的作用是使白光變成單色光( × )
12陽(yáng)光下茂密的樹(shù)蔭中地面上的圓形亮斑是光的衍射形成的( × )
13.自然光是偏振光( × )
考點(diǎn)一 光的反射與折射(-/c)
[要點(diǎn)突破]
1.對(duì)折射定律的理解
(1)在折射現(xiàn)象中,當(dāng)入射角為0°時(shí),折射角也為0°,這是折射中的一種特殊情況。
(2)光發(fā)生折射時(shí),折射角不一定小于入射角。
(3)公式n=中,不論是光從光疏介質(zhì)射 9、入光密介質(zhì),還是從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),θ1總是光疏介質(zhì)中的光線與法線的夾角,θ2總是光密介質(zhì)中的光線與法線的夾角。
2.對(duì)折射率的理解
(1)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)和光的頻率決定,與入射角的大小無(wú)關(guān)。
(2)折射率與介質(zhì)的密度沒(méi)有關(guān)系,光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。
(3)同一種介質(zhì)中,頻率越大的色光折射率越大,傳播速度越小。
[典例剖析]
【例】 (多選)(2015·浙江10月選考)為了從坦克內(nèi)部觀察外部目標(biāo),在厚度為20 cm的坦克壁上開(kāi)了一個(gè)直徑為12 cm的孔,若在孔內(nèi)分別安裝由同一材料制成的如圖所示的三塊玻璃,其中兩塊玻璃的厚度相同。坦克內(nèi)的人在同一位置通過(guò)玻璃能看到的外界 10、的角度范圍是( )
A.圖甲的大于圖乙的 B.圖甲的小于圖丙的
C.圖乙的小于圖丙的 D.圖乙的等于圖丙的
解析 光在玻璃和空氣的界面發(fā)生折射,假設(shè)眼睛在左下角觀察,觀察到外界的范圍比沒(méi)有玻璃時(shí)大。如圖所示,當(dāng)玻璃的厚度變小時(shí)(豎虛線表示玻璃左邊位置),觀察到外界的范圍也變小,且觀察范圍與玻璃的位置無(wú)關(guān),只與玻璃的厚度有關(guān),選項(xiàng)A、D正確。
答案 AD
[針對(duì)訓(xùn)練]
如圖所示,一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上,經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣。當(dāng)出射角i′和入射角i相等時(shí),出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為θ。已知棱鏡頂角為α,則計(jì)算棱鏡對(duì)該色光的折射率表 11、達(dá)式為( )
A. B.
C. D.
解析 如圖所示,設(shè)AB面上的折射角為γ,AC面上的入射角為γ′,由于i′=i,由光的折射定律及光路可逆知γ′=γ,又設(shè)兩法線的夾角為β,則由幾何關(guān)系得:γ+γ′+β=180°,又由α+β=180°,則解得:γ=,又由幾何關(guān)系得:γ+γ′+θ=i+i′,解得:i=,則棱鏡對(duì)該色光的折射率n==,故A正確。
答案 A
考點(diǎn)二 光的全反射(-/b)
[要點(diǎn)突破]
1.對(duì)全反射的理解
(1)光路可逆:光的反射和全反射現(xiàn)象均遵循光的反射定律,光路是可逆的。
(2)從傳播角度理解:光線射向兩種介質(zhì)的界面時(shí),往往同時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。當(dāng) 12、入射角等于臨界角時(shí),折射角等于90°,實(shí)際上折射光線已經(jīng)消失了。
(3)從能量角度理解:當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí),在入射角逐漸增大的過(guò)程中,反射光線的能量逐漸增強(qiáng),折射光線的能量逐漸減弱,當(dāng)入射角等于臨界角時(shí),折射光線的能量減小到零,恰好發(fā)生全反射。
2.全反射的應(yīng)用
(1)解釋生活中的現(xiàn)象:炎熱的夏天,遠(yuǎn)處柏油馬路上特別明亮;海市蜃樓等。
(2)全反射棱鏡:截面是等腰直角三角形的棱鏡。
(3)光導(dǎo)纖維:由內(nèi)芯和外套兩層組成,內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率。
[典例剖析]
【例】 (多選)(2017·湖北八校第一次聯(lián)考)頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻 13、璃板后,其光路如圖所示,下列說(shuō)法正確的是( )
A.單色光1的頻率大于單色光2的頻率
B.在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度
C.可能單色光1是紅光,單色光2是藍(lán)光
D.無(wú)論怎樣增大入射角,單色光1和2都不可能在此玻璃板下表面發(fā)生全反射
解析 由n=可知,單色光1的折射率大一些,單色光1的頻率大于單色光2的頻率,A正確;由v=知,在玻璃中單色光1的傳播速度小于單色光2的傳播速度,B錯(cuò)誤;因?yàn)榧t光的折射率小于藍(lán)光,所以C錯(cuò)誤;從空氣射向玻璃板的單色光一定能從玻璃中射出,D正確。
答案 AD
【方法總結(jié)】
解決全反射問(wèn)題的一般方法
(1)確定光是從光密介質(zhì)進(jìn)入 14、光疏介質(zhì)。
(2)應(yīng)用sin C=確定臨界角。
(3)根據(jù)題設(shè)條件,判定光在傳播時(shí)是否發(fā)生全反射。
(4)如發(fā)生全反射,畫(huà)出入射角等于臨界角時(shí)的臨界光路圖。
(5)運(yùn)用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分析、判斷、運(yùn)算,解決問(wèn)題。
[針對(duì)訓(xùn)練]
1.(2017·臺(tái)州模擬)一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚,O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心,如圖所示中能正確描述其光路的是( )
解析 光束沿玻璃磚半徑射向O點(diǎn),在界面處入射角大于臨界角時(shí),發(fā)生全反射,小于臨界角時(shí),在空氣中的折射角大于入射角,A選項(xiàng)正確,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)光束由空氣射向玻璃磚時(shí),由發(fā)生全發(fā)射的條件可知,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;在玻璃 15、中的折射角小于入射角,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案 A
2.某種介質(zhì)對(duì)空氣的折射率是,一束光從該介質(zhì)射向空氣,入射角是60°,則下列光路圖中正確的是(圖中Ⅰ為空氣,Ⅱ?yàn)榻橘|(zhì))( )
解析 由題意知,光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),由sin C==,得C=45°<θ1=60°,故在兩介質(zhì)的界面上會(huì)發(fā)生全反射,只有反射光線,沒(méi)有折射光線,故選項(xiàng)D正確。
答案 D
考點(diǎn)三 光的干涉(-/c) 光的衍射和偏振(-/b)
[要點(diǎn)突破]
1.單縫衍射與雙縫干涉的比較
兩種現(xiàn)象
比較項(xiàng)目
單縫衍射
雙縫干涉
不同點(diǎn)
條紋寬度
條紋寬度不等,中央最寬
條紋寬度相等
條紋間距
16、
各相鄰條紋間距不等
各相鄰條紋等間距
亮度情況
中央條紋最亮,兩邊變暗
條紋清晰,亮度基本相等
相同點(diǎn)
干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象,屬于波的疊加;干涉、衍射都有明暗相間的條紋
2.光的偏振現(xiàn)象
自然光與偏振光的比較
自然光(非偏振光)
偏振光
光的來(lái)源
直接從光源發(fā)出的光
①自然光通過(guò)偏振片后的光
②自然光被界面反射或折射后的反射光或折射光
光的振動(dòng)方向
在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi),光沿一切方向振動(dòng),且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度相同
在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi),光沿一個(gè)特定方向振動(dòng)
聯(lián)系
自然光通過(guò)偏振片后或被界面反射、折射后就轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆?
[ 17、典例剖析]
【例】 如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍(lán)光各自通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過(guò)同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)。在下面的4幅圖中從左往右排列,亮條紋的顏色依次是( )
A.紅黃藍(lán)紫 B.紅紫藍(lán)黃
C.藍(lán)紫紅黃 D.藍(lán)黃紅紫
解析 雙縫干涉條紋是等間距的,而單縫衍射條紋除中央亮條紋最寬、最亮之外,兩側(cè)條紋亮度、寬度都逐漸減小,因此1、3為雙縫干涉條紋,2、4為單縫衍射條紋。雙縫干涉條紋的寬度(即相鄰亮、暗條紋間距)Δx=λ,紅光波長(zhǎng)比藍(lán)光波長(zhǎng)長(zhǎng),則紅光干涉條紋間距大于藍(lán)光干涉條紋間距,即1、3分別對(duì)應(yīng)于紅光和藍(lán)光。而 18、在單縫衍射中,當(dāng)單縫寬度一定時(shí),波長(zhǎng)越長(zhǎng),衍射越明顯,即中央條紋越寬越亮,2、4分別對(duì)應(yīng)于紫光和黃光。綜上所述,1、2、3、4四個(gè)圖中亮條紋的顏色依次是:紅、紫、藍(lán)、黃,B正確。
答案 B
[針對(duì)訓(xùn)練]
1.(多選)在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,如果( )
A.用白光作為光源,屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋
B.用紅光作為光源,屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋
C.用紅光照射一條狹縫,用紫光照射另一條狹縫,屏上將呈現(xiàn)彩色干涉條紋
D.用紫光作為光源,遮住其中一條狹縫,屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋
解析 因白光為復(fù)色光,所以用白光作光源時(shí),屏上將呈現(xiàn)彩色條紋,A錯(cuò)誤; 用紅光作光源時(shí),屏上將呈現(xiàn)紅黑相間 19、的條紋,B正確;紅光、紫光頻率不同,因而不能產(chǎn)生干涉,C錯(cuò)誤;遮住其中一條狹縫時(shí),將產(chǎn)生單縫衍射現(xiàn)象,D正確。
答案 BD
2.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波。下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特性的是( )
A.一束自然光相繼通過(guò)兩個(gè)偏振片,以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)偏振片,透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化
B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上,當(dāng)反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時(shí),反射光是偏振光
C.日落時(shí)分,拍攝水面下的景物,在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景像更清晰
D.通過(guò)手指間的縫隙觀察日光燈,可以看到彩色條紋
解析 在垂直于傳播方向的平面上,沿著某個(gè)特定方向振動(dòng)的光是偏振光,A、B 20、選項(xiàng)反映了光的偏振特性,C是偏振現(xiàn)象的應(yīng)用,D是光的衍射現(xiàn)象。
答案 D
考點(diǎn)四 光的顏色、色散(-/b) 激光(-/a)
[要點(diǎn)突破]
1.光的顏色由光源的頻率決定,與介質(zhì)無(wú)關(guān),與波長(zhǎng)無(wú)關(guān),波速由介質(zhì)和光的頻率共同決定。
2.白光由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種色光組成,七種色光的特性差異可以用下表表示出來(lái)。
各種色光
紅 橙 黃 綠 青 藍(lán) 紫
頻 率
小→大
波 長(zhǎng)
長(zhǎng)→短
折射率
小→大
波速(介質(zhì)中)
大→小
雙縫干涉時(shí)所產(chǎn)生的條紋間距
大→小
薄膜干涉時(shí)所產(chǎn)生的條紋間距
大→小
經(jīng)三棱鏡折射時(shí)偏向角大小
小→大
[典例剖析]
【例】 如 21、圖,半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半徑方向從A 點(diǎn)射入玻璃磚,在O點(diǎn)發(fā)生反射和折射,折射光在白光屏上呈現(xiàn)七色光帶。若入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng),并保持白光沿半徑方向入射到O點(diǎn),觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失。在光帶未完全消失之前,反射光的強(qiáng)度變化以及光屏上最先消失的光分別是( )
A.減弱,紫光 B.減弱,紅光
C.增強(qiáng),紫光 D.增強(qiáng),紅光
解析 光線從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì),入射角增大則反射光的強(qiáng)度增強(qiáng);因紫色光的折射率最大,發(fā)生全反射的臨界角最小,故紫光最先發(fā)生全反射,在光屏上最先消失,故選C。
答案 C
[針對(duì)訓(xùn)練]
1.(多選)(2017·寧波模擬)如圖,一 22、束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚,在玻璃磚底面上的入射角為θ,經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則( )
A.在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度
B.在真空中,a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)
C.玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率
D.若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大,則折射光線a首先消失
解析 由題圖可知,a光的折射角大于b光的折射角,根據(jù)折射定律可以判斷出玻璃磚對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率,故C錯(cuò)誤;根據(jù)n=可知,在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度,故A正確;a光的頻率大于b光的頻率,根據(jù)λ=可知,在真空中a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng),故B正確;若改變光束的入 23、射方向使θ角逐漸變大,因?yàn)閍光的折射率大,則折射光線a首先消失,故D正確。
答案 ABD
2.(多選)下列說(shuō)法正確的是( )
A.激光可用于測(cè)距
B.激光能量十分集中,只可用于加工金屬材料
C.外科研制的“激光刀”可以有效地減少細(xì)菌的感染
D.激光可用于全息照相,有獨(dú)特的特點(diǎn)
解析 激光平行度好,即使在傳播了很遠(yuǎn)的距離之后,它仍保持一定的強(qiáng)度,此特點(diǎn)可用于激光測(cè)距,選項(xiàng)A正確;激光的亮度高,能量十分集中,可用于金屬加工、激光醫(yī)療、激光美容、激光武器等,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;激光具有很高的相干性,可用于全息照相,由于它記錄了光的相位信息,所以看起來(lái)跟真的一樣,立體感較強(qiáng),選項(xiàng)D正確;由于激 24、光亮度高、能量大,在切割皮膚的同時(shí),也能殺滅細(xì)菌,所以選項(xiàng)C正確。
答案 ACD
1.直線P1P2過(guò)均勻玻璃球球心O,細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對(duì)稱,由空氣射入玻璃球的光路如圖所示,a、b光相比( )
A.玻璃對(duì)a光的折射率較大
B.玻璃對(duì)a光的臨界角較小
C.b光在玻璃中的傳播速度較小
D.b光在玻璃中的傳播時(shí)間較短
解析 從光路圖可以看出,a、b兩束光的入射角相等,b光的折射角更小一些,由此可知nb>na,A錯(cuò)誤;由sin C=可知,玻璃對(duì)a光的臨界角較大,B錯(cuò)誤;由n=可知,b光在玻璃中的傳播速度較小,C正確;b光在玻璃中的傳播速度較小,且它在玻璃中傳播的距離 25、較長(zhǎng),所以在玻璃中的傳播時(shí)間較長(zhǎng),D錯(cuò)誤。
答案 C
2.關(guān)于全反射,下列敘述中正確的是( )
A.發(fā)生全反射時(shí)仍有折射光線,只是折射光線非常弱
B.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),一定會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象
C.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),可能不發(fā)生全反射現(xiàn)象
D.光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí),可能發(fā)生全反射現(xiàn)象
解析 發(fā)生全反射時(shí)折射光線的能量為零,折射光線消失,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),且入射角大于或等于臨界角,二者缺一不可,所以選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤,C正確。
答案 C
3.(多選)抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲可用激光監(jiān)控其粗細(xì),如圖所示,激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的 26、條紋和它通過(guò)遮光板的同樣寬度的窄縫規(guī)律相同。觀察光束經(jīng)過(guò)細(xì)絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可判斷細(xì)絲粗細(xì)的變化,下列敘述中正確的是( )
A.這里應(yīng)用的是光的衍射現(xiàn)象
B.這里應(yīng)用的是光的干涉現(xiàn)象
C.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變粗
D.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變細(xì)
解析 由于是激光束越過(guò)細(xì)絲即繞過(guò)障礙物,所以是光的衍射現(xiàn)象,當(dāng)抽制的絲變細(xì)的時(shí)候,絲的直徑較接近激光的波長(zhǎng),條紋間距就大,A、D正確。
答案 AD
4.(多選)在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,光盤(pán)是存儲(chǔ)信息的一種重要媒介。光盤(pán)上的信息通常是通過(guò)激光束來(lái)讀取的。若激光束不是垂直投射到盤(pán) 面上,則光線在通過(guò)透明介質(zhì)層 27、時(shí)會(huì)發(fā)生偏折而改變行進(jìn)的方向,如圖所示。下列說(shuō)法中正確的是( )
A.圖中光束①是紅光 ②是藍(lán)光
B.在光盤(pán)的透明介質(zhì)層中,光束②比①傳播速度更快
C.若光束①②先后通過(guò)同一單縫衍射裝置,光束①的中央亮紋比②的窄
D.若光束①②先后通過(guò)同一雙縫干涉裝置,光束①的條紋寬度比②的大
解析 從圖中可知①光的偏折角大,所以①光的折射率較大,而藍(lán)光的折射率大于紅光的折射率,所以①光是藍(lán)光,②是紅光,故A錯(cuò)誤;根據(jù)公式n=可得折射率越大,在該介質(zhì)中傳播速度越小,故光束②比①傳播速度更快,B正確;藍(lán)光的折射率大,頻率大,知藍(lán)光的波長(zhǎng)小,波長(zhǎng)越長(zhǎng),衍射現(xiàn)象越明顯,所以①得到的中央亮紋比②的中央 28、亮紋窄,故C正確;藍(lán)光的折射率大于紅光的折射率,而藍(lán)光的波長(zhǎng)小于紅光的波長(zhǎng),干涉條紋的間距與波長(zhǎng)成正
比,則若①光、②光先后通過(guò)同一雙縫干涉裝置,前者得到的條紋比后者的窄。故D錯(cuò)誤。
答案 BC
5.如圖所示為兩等腰三角形玻璃棱鏡,其中ab∥a′b′,ac∥a′c′,bc∥b′c′,一入射光線由空氣經(jīng)兩玻璃棱鏡折射后射出來(lái),下列關(guān)于出射光線的說(shuō)法正確的是( )
A.一定是光線2 B.一定是光線3
C.可能是光線1、4 D.可能是光線1、3
解析 由圖可知:ab∥a′b′,可將aba′b′等效為平行玻璃磚,出射光線平行于入射光線,因而出射光線不可能是光線4、5、6,入射光線 29、AO經(jīng)棱鏡abc折射,出射光線向底邊bc偏折,再將aca′c′視為平行玻璃磚,光線由密→疏→密將向a′方向側(cè)移,如圖所示。所以從a′b′射出的光線向a′側(cè)移,故選B。
答案 B
[基礎(chǔ)過(guò)關(guān)]
1.(多選)2013年9月12日國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)文件《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》,以改善人們的生活環(huán)境。其中霧霾天氣嚴(yán)重影響人們的身體健康,發(fā)生霧霾天氣時(shí)能見(jiàn)度只有幾米,天氣變黃變暗,這是由于這種情況下( )
A.只有波長(zhǎng)較短的一部分光才能到達(dá)地面
B.只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光才能到達(dá)地面
C.只有頻率較大的一部分光才能到達(dá)地面
D.只有頻率較小的一部分光才能到達(dá)地面
解析 根據(jù)光發(fā)生 30、明顯衍射的條件,發(fā)生霧霾天氣時(shí),只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)、頻率較小的一部分光發(fā)生衍射繞過(guò)空氣中的顆粒物到達(dá)地面,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,B、D正確。
答案 BD
2.(多選)如圖所示,電燈S發(fā)生的光先后經(jīng)過(guò)偏振片A和B,人眼在P處迎著入射光方向,看不到光亮,則( )
A.圖中a光為偏振光
B.圖中b光為偏振光
C.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)180°后,在P處將看到光亮
D.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過(guò)90°后,在P處將看到光亮
解析 從電燈直接發(fā)出的光為自然光,則A錯(cuò)誤;它通過(guò)A偏振片后,即變?yōu)槠窆?,則B正確;設(shè)通過(guò)A的光沿豎直方向振動(dòng),若B偏振片只能通過(guò)沿水平方向振動(dòng)的偏振片,則P點(diǎn)無(wú)光亮,將B轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí) 31、,偏振光的振動(dòng)方向與B偏振片的透振方向平行,偏振光就能通過(guò)偏振片,在P處就可看到光亮,D項(xiàng)正確,C錯(cuò)誤。
答案 BD
3.(2017·湖州模擬)讓激光照到VCD機(jī)、CD機(jī)或計(jì)算機(jī)的光盤(pán)上,就可以讀出盤(pán)上記錄的信息,經(jīng)過(guò)處理后還原成聲音或圖象,這是利用激光的( )
A.平行度好,可以會(huì)聚到很小的一點(diǎn)上
B.相干性好,可以很容易形成干涉圖樣
C.亮度高,可以在很短時(shí)間內(nèi)集中很大的能量
D.波長(zhǎng)長(zhǎng),很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
解析 激光的特點(diǎn)之一是方向性好,它可以會(huì)聚到一個(gè)很小的點(diǎn)上,DVD、VCD、CD唱機(jī)或電腦上的光驅(qū)及刻錄設(shè)備就利用了激光的這一特點(diǎn),選項(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤。
32、
答案 A
4.關(guān)于薄膜干涉,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.只有厚度均勻的薄膜,才會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象
B.只有厚度不均勻的楔形薄膜,才會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象
C.厚度均勻的薄膜會(huì)形成干涉條紋
D.觀察肥皂液膜的干涉現(xiàn)象時(shí),觀察者應(yīng)和光源在液膜的同一側(cè)
解析 當(dāng)光從薄膜的一側(cè)照射到薄膜上時(shí),只要前后兩個(gè)面反射回來(lái)的光波的路程差滿足振動(dòng)加強(qiáng)的條件,就會(huì)出現(xiàn)明條紋,滿足振動(dòng)減弱的條件就會(huì)出現(xiàn)暗條紋。這種情況在薄膜厚度不均勻時(shí)才會(huì)出現(xiàn);當(dāng)薄膜厚度均勻時(shí),不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋,但也發(fā)生干涉現(xiàn)象,如果是單色光照射,若滿足振動(dòng)加強(qiáng)的條件,整個(gè)薄膜前方都是亮的,否則整個(gè)薄膜的前方都是暗的;如果是復(fù)色光照射,某些 33、顏色的光因干涉而減弱,另一些顏色的光會(huì)因干涉而加強(qiáng),減弱的光透過(guò)薄膜,加強(qiáng)的光被反射回來(lái),這時(shí)會(huì)看到薄膜的顏色呈某種單色光的顏色,但不形成干涉條紋。
答案 D
5.某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在屏上觀察到如圖甲所示的條紋,僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后,觀察到的條紋如乙 圖所示。他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是( )
A.減小光源到單縫的距離
B.減小雙縫之間的距離
C.減小雙縫到光屏之間的距離
D.換用頻率更高的單色光源
解析 在雙縫干涉中,相鄰明條紋間的距離Δx=λ,由題圖知干涉條紋間距變寬,故可增大l、λ或減小d。根據(jù)c=λν知要增大λ,應(yīng)減小ν。選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。
34、答案 B
6.—束復(fù)色光由空氣斜射向一塊平行平面玻璃磚,經(jīng)折射分成兩束單色光a、b。已知a光的頻率小于b光的頻率,下列光路圖正確的是( )
解析 兩種單色光射入玻璃磚時(shí)的折射角小于入射角,據(jù)此可排除選項(xiàng)A、B;已知a光的頻率小于b光的頻率,那么a光在玻璃磚中的折射率較小,入射角相同時(shí),折射角較大,選項(xiàng)D正確。
答案 D
7.如圖所示,從點(diǎn)光源S發(fā)出的一細(xì)束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面,經(jīng)過(guò)三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象,在光屏的ab間形成一條彩色光帶。下面的說(shuō)法中正確的是( )
A.a側(cè)是紅色光,b側(cè)是紫色光
B.在真空中a側(cè)光的波長(zhǎng)小于b側(cè)光的波長(zhǎng)
C.三棱鏡對(duì)a 35、側(cè)光的折射率小于對(duì)b側(cè)光的折射率
D.在三棱鏡中a側(cè)光的傳播速度大于b側(cè)光的傳播速度
解析 由于玻璃對(duì)各色光的折射率不同,導(dǎo)致色散的形成,玻璃對(duì)紫光的折射率最大,對(duì)紅光的折射率最小,據(jù)n=可知a側(cè)為紫光,b側(cè)為紅光,在真空中,紅光的波長(zhǎng)大于紫光的波長(zhǎng),由n=可以求出,在三棱鏡中,紅光的傳播速度大于紫光的傳播速度。
答案 B
8.(2017·溫州模擬)很多公園的水池底都裝有彩燈,當(dāng)一細(xì)束由紅、藍(lán)兩色組成的燈光從水中斜射向空氣時(shí),關(guān)于光在水面可能發(fā)生的反射和折射現(xiàn)象,下列光路圖中正確的是( )
解析 紅光、藍(lán)光都要發(fā)生反射,紅光的折射率較小,根據(jù)sin C=可知紅光發(fā)生全反射的臨界 36、角較藍(lán)光大,所以藍(lán)光發(fā)生全反射時(shí),紅光不一定發(fā)生,故C正確。
答案 C
[能力提升]
9.如圖所示,口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球,則( )
A.小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球
B.小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出
C.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大
D.小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大
解析 發(fā)光小球沿水平方向發(fā)出的光,均能射出玻璃缸,不發(fā)生全反射,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;小球發(fā)出的光射到水面上時(shí),當(dāng)入射角大于等于臨界角時(shí),會(huì)發(fā)生全反射,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;光的頻率由光源決定,光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),光的頻率不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)n=,光在水 37、中的傳播速度較小,選項(xiàng)D正確。
答案 D
10.光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用,下列說(shuō)法正確的是( )
A.太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色圖樣,這是光的衍射現(xiàn)象
B.“3D電影”是應(yīng)用了光的干涉原理
C.用標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象
D.光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象
解析 太陽(yáng)光非單色光,其中含有7種色光,經(jīng)過(guò)三棱鏡時(shí),不同的色光折射率不同,導(dǎo)致形成彩色圖樣這是光的色散現(xiàn)象,A錯(cuò)誤;3D電影是利用了人的兩只眼睛所看到物體有所不同,經(jīng)過(guò)大腦處理后所成的立體圖象,B錯(cuò)誤;用標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象,當(dāng)較平整時(shí),產(chǎn)生的 38、條紋較均勻,否則不平整的地方條紋就不均勻,C錯(cuò)誤;增透膜利用光的干涉現(xiàn)象增大光的穿透率,減小光的反射率,所以D正確。
答案 D
11.(多選)(2016·10月浙江選考)用a、b兩種不同波長(zhǎng)的光,先后用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),得到兩種干涉條紋,其中a光的干涉條紋間距大于b光的條紋間距,則( )
A.a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)
B.a光的頻率大于b光的頻率
C.在玻璃中,a光的速度等于b光的速度
D.從玻璃射向空氣發(fā)生全反射時(shí),a光的臨界角大于b光的臨界角
解析 根據(jù)雙縫干涉的條紋間距Δx=可知,同一實(shí)驗(yàn)裝置,條紋間距越大,說(shuō)明波長(zhǎng)越長(zhǎng),即頻率越小。根據(jù)題意,a光的波長(zhǎng)長(zhǎng),所以A正 39、確,B錯(cuò)誤;頻率越小,介質(zhì)對(duì)它的折射率越小,根據(jù)n=可知,在介質(zhì)中的傳播速度越大,即a光在介質(zhì)中的傳播速度要大,所以C錯(cuò)誤;根據(jù)sin C=可知,介質(zhì)的折射率越小,則全反射的臨界角越大,所以a光的全反射臨界角要大,選項(xiàng)D正確。
答案 AD
12.(多選)(2017·河北衡水中學(xué)調(diào)研)如圖所示,一塊上、下表面平行的玻璃磚的厚度為L(zhǎng),玻璃磚的折射率n=,若光從上表面AB射入的入射角i=60°,光在真空中的光速為c,則( )
A.折射角r=30°
B.光在玻璃中傳播的時(shí)間為
C.光在玻璃中傳播的時(shí)間為
D.改變?nèi)肷浣莍,光在下表面CD可能發(fā)生全反射
解析 由n=得sin r===0.5,得r=30°,故A正確;光在玻璃中傳播的速度為v=,由幾何知識(shí)可知光在玻璃中傳播的路程為s=,則光在玻璃中傳播的時(shí)間為t====,故B錯(cuò)誤,C正確;由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角,根據(jù)光路可逆性原理可知光一定能從CD面射出,故D錯(cuò)誤。
答案 AC
19
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