2019年高考物理備考 中等生百日捷進(jìn)提升系列 專題17 光學(xué) 電磁波 相對論（含解析）.docx

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專題17 光學(xué) 電磁波 相對論第一部分名師綜述綜合分析近幾年的高考物理試題發(fā)現(xiàn)，試題在考查主干知識的同時，注重考查基本概念和基本規(guī)律?？季V要求（1）理解折射率的概念，掌握光的折射定律；掌握全反射的條件，會進(jìn)行有關(guān)簡單的計算（2）理解光的干涉現(xiàn)象，掌握雙縫干涉中出現(xiàn)明暗條紋的條件；理解光的衍射現(xiàn)象，知道發(fā)生明顯衍射的條件；知道光的偏振現(xiàn)象，了解偏振在日常生活中的應(yīng)用（3）知道電磁波是橫波；了解電磁波的產(chǎn)生、傳播、發(fā)射和接收，熟記電磁波譜；了解狹義相對論的基本假設(shè)和幾個重要結(jié)論命題規(guī)律（1）分析幾何光學(xué)中的折射、全反射和臨界角問題時，應(yīng)注意與實際應(yīng)用的聯(lián)系，作出正確的光路圖，可能出現(xiàn)計算題和作圖題。（2）光的干涉、衍射和偏振部分，以考查基本概念及對規(guī)律的簡單理解為主，主要是以選擇題和填空題為主（3）電磁波和相對論部分，以考查基本概念及對規(guī)律的簡單理解為主，主要是以選擇題為主第二部分知識背一背(1)折射現(xiàn)象折射定律：在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的折射率：定義式：；計算公式：，因為v2，由P=h可知p1p2，選項A錯誤；B光1的折射率n1小于光2的折射率n2，則根據(jù)sinC=1/n可知這兩束光從玻璃射向真空時，其臨界角C1C2，選項B正確；C光1的頻率f1小于光2的頻率f2，則這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則根據(jù)Ue=12mvm2=hf-W逸出功可知，遏止電壓U1sinC則單色光在玻璃磚內(nèi)射到平面上時會發(fā)生全反射，其光路圖如圖所示單色光在玻璃磚內(nèi)傳播的距離為：x2=42R+2R傳播速度為v=cn=35c傳播時間為t2=(202+10)R3c。16如圖所示，某透明介質(zhì)的橫截面由半徑為R的14的圓和一銳角為30的直角三角形構(gòu)成，一細(xì)束激光從圓弧上的A點(diǎn)平行于MP邊射入透明介質(zhì)，且入射點(diǎn)A與MP的距離h=32R，已知該透明介質(zhì)對激光的折射率n=62sin75=6+24。激光第一次射到NP邊時能否射出透明介質(zhì)？請說明理由。第一次從MP邊射出的激光與MP邊所成的夾角(銳角)為多大？【答案】第一次射到NP的光束不能射出透明介質(zhì)；第一次有MP射出的光線與MP的夾角應(yīng)為30?！窘馕觥俊驹斀狻慨嫵龉饴穲D如圖。由幾何知識得：i=AOM由sinAOM=hR，解得：AOM=60在A點(diǎn)，由折射定律得n=sinisinr解得：r=45根據(jù)幾何知識可得光線第一次射到NP上時入射角1=75；設(shè)介質(zhì)全反射臨界角為C，則sinC=1n而sin75=6+24，可得1C所以光線NP上發(fā)生全反射，不能射出透明介質(zhì)；光線射到MP上時入射角2=45C所以光線第一次由MP射出，由折射定律有n=sin3sin2 得3=60所以第一次由MP射出的光線與MP間的夾角為30。17如圖所示，ABC為一直角三棱鏡的截面，其一個底角為30，一束單色平行光束斜射向AB面，經(jīng)三棱鏡折射后在AC面平行于BC射出。以圖中三條光線代表光束，畫出三條光線經(jīng)棱鏡折射的光路示意圖；若棱鏡的折射率為3，求入射光線與AB面的夾角。【答案】光路圖如圖所示：；（2）=30【解析】【詳解】解：光路圖如圖甲所示。由乙可知sinsin=n，又n=3，解得=30由圖中幾何關(guān)系可知=30同理sinsin=n，解得=60則=3018如圖所示，O是半球形玻璃磚的球心，MN是其中心軸，玻璃磚半徑為R兩束與中心軸平行的同種單色光a、b分居在中心軸的兩側(cè)，當(dāng)a光與中心軸MN的距離是R/2時單色光a從玻璃磚上C點(diǎn)射出，出射光線與中心軸MN交于F點(diǎn)當(dāng)b光與中心軸MN距離為33R時，b光在玻璃磚右側(cè)的出射光線恰好消失；求：（1）這種單色光對玻璃磚的折射率n；（2）C點(diǎn)與F點(diǎn)間的距離【答案】（1）3（2）R【解析】【詳解】（1）由題意當(dāng)b光移至與中心軸MN距離33R時，在球面處發(fā)生全反射,光路如圖所示:sinCb=33解得:nb=1sinCb=3（2）由題意，單色光a從球面的C點(diǎn)射出，其入射角為i=30由na=sinrasini解得折射角:ra=60在CEF中CFE=300，CE=12R又因sin30=CECF解得:CF=R19為了研究某種透明新材料的光學(xué)性質(zhì)，將其壓制成半圓柱形，如圖（a）所示。一束激光由真空沿半圓柱體的徑向與其底面過O的法線成角射入。CD為光學(xué)傳感器用以探測光的強(qiáng)度。從AB面反射回來的光強(qiáng)隨角變化的情況如圖（b）所示?，F(xiàn)在將這種新材料制成的一根光導(dǎo)纖維束彎成半圓形，如圖（c）所示，暴露于空氣中（假設(shè)空氣中的折射率與真空相同），設(shè)半圓形外半徑為R, 光導(dǎo)纖維束的半徑為r. 求：(i)這種新材料的折射率；(ii)用同種激光垂直于光導(dǎo)纖維的端面EF射入，若該束激光不從光導(dǎo)纖維的側(cè)面外泄，則彎成的半圓形的半徑R與光導(dǎo)纖維半徑r應(yīng)滿足的關(guān)系?！敬鸢浮浚?）n=1.25 ; （2）R=10r【解析】【分析】根據(jù)題中“反射回來的光強(qiáng)隨角變化的情況如圖(b)所示”“激光不從光導(dǎo)纖維束側(cè)面外泄”本題考察全反射問題，應(yīng)用折射率、臨界條件等知識列式求解?！驹斀狻?i)由圖知，當(dāng)=53時發(fā)生全反射，則：n=1sinC=1sin53=1.25(ii)激光不從光導(dǎo)纖維束側(cè)面外泄的臨界條件是入射光在外側(cè)面處發(fā)生全反射，臨界光路如圖：sinC=R-2rR，解得：R=10r20光纖公司規(guī)定光纖內(nèi)芯玻璃材料的折射率大于等于2，在抽制光纖時為檢測材料是否合格，將樣品材料用模具制成半徑為R的半圓柱體，如圖所示。再用一束可以轉(zhuǎn)動的光束OC沿截面半徑射向材料的O點(diǎn)，當(dāng)45時屏上只有一個光點(diǎn)，就說明材料合格。(1)寫出質(zhì)檢人員推斷的原理；(2)寫出公司規(guī)定“光纖內(nèi)芯的玻璃材料折射率大于等于2”的原因。【答案】見解析?！窘馕觥俊驹斀狻浚?）光束CO射向O點(diǎn)后，同時發(fā)生折射和反射，在屏上出現(xiàn)P和Q兩個光斑，減小時，r角逐漸變大，由n=sinisinr可知i角也增大；當(dāng)r角增大到大于臨界角時折射光線消失，屏上只有光斑P；由n=1sin450，因此在450時，屏上只有一個光斑，就說明材料是合格的；（2）取一段光纖，若任意一束光DE從端面中心E點(diǎn)以角入射，經(jīng)端面折射后射向F點(diǎn)，若能在F點(diǎn)發(fā)生全反射，就可實現(xiàn)光信號的傳輸；由n=sinsin知F點(diǎn)剛好發(fā)生全反射時n=1sin由：sin2+sin2=1可得n=1+sin2；當(dāng)角接近900時折射光還能在F點(diǎn)發(fā)生全反射，需要n2