2024屆物理一輪復習講義第1講 光的折射 全反射含答案

2024屆物理一輪復習講義第1講光的折射全反射學習目標1.理解折射率的概念，掌握光的折射定律。2.掌握發(fā)生全反射的條件并會用全反射的條件進行相關(guān)計算。eq\a\vs4\al(,1.)eq\a\vs4\al(2.,)3.1.思考判斷(1)光的傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象叫光的折射。(×)(2)折射率跟折射角的正弦成正比。(×)(3)只要入射角足夠大，就能發(fā)生全反射。(×)(4)若光從空氣中射入水中，它的傳播速度一定減小。(√)(5)已知介質(zhì)對某單色光的臨界角為C，則該介質(zhì)的折射率等于eq\f(1,sinC)。(√)(6)密度大的介質(zhì)一定是光密介質(zhì)。(×)2.如圖1所示，MN是空氣與某種液體的分界面，一束紅光由空氣射到分界面，一部分光被反射，一部分光進入液體中。當入射角是45°時，折射角為30°，則以下說法正確的是()圖1A.反射光線與折射光線的夾角為120°B.該液體對紅光的折射率為eq\r(3)C.該液體對紅光的全反射臨界角為45°D.當紫光以同樣的入射角從空氣射到分界面時，折射角也是30°答案C考點一折射定律折射率1.對折射率的理解(1)公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)中，不論光是從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，θ1總是真空中的光線與法線間的夾角，θ2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)。(3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。(4)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)。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。(5)同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率相同。(6)折射率大小不僅反映了介質(zhì)對光的折射本領(lǐng)，也反映了光在介質(zhì)中傳播速度的大小，v＝eq\f(c,n)。2.光路的可逆性在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。如果讓光線逆著原來的折射光線射到界面上，光線就會逆著原來的入射光線發(fā)生折射。例1(2023·河北唐山高三期末)如圖2，橫截面為半徑R＝6cm的半圓形透明柱體與屏幕MN相切于B點，MN垂直于直徑AB，一單色光以入射角53°射向圓心O，反射光線與折射光線恰好垂直。已知光在真空中的傳播速度為3×108m/s(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)。求：圖2(1)介質(zhì)的折射率；(2)光線從O點照射到屏幕MN上所用的時間。答案(1)eq\f(4,3)(2)4×10－10s解析(1)如圖所示，由幾何關(guān)系可知α＋β＝90°所以折射角β＝37°根據(jù)折射定律可得n＝eq\f(sin53°,sin37°)解得n＝eq\f(4,3)。(2)由折射率可得v＝eq\f(c,n)＝2.25×108m/s由幾何關(guān)系可知OF＝eq\f(R,sin37°)＝0.1mEF＝OF－R光線從O到E所用時間t1＝eq\f(OE,v)光線從E到F所用時間t2＝eq\f(EF,c)＝eq\f(OF－R,c)光線從O點到屏幕MN的時間t＝t1＋t2＝4×10－10s。解決光的折射問題的思路(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖。(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均以法線為標準。(3)利用折射定律、折射率公式求解。(4)注意折射現(xiàn)象中光路的可逆性。跟蹤訓練1.(2023·山東臨沂月考)如圖3所示，半徑為R、球心為O的半球內(nèi)為真空，M為其頂點，半球外介質(zhì)的折射率為eq\r(2)。一束以MO為中心，截面半徑r＝eq\f(1,2)R的光束平行于MO射到球面上，不考慮多次反射，則能從底面透射出光的面積為()圖3A.πR2 B.eq\f(πR2,4)C.π(eq\r(3)－1)2R2 D.π(eq\r(2)－1)2R2答案C解析根據(jù)幾何關(guān)系，光束邊緣的光線進入半球時的入射角為30°，根據(jù)折射定律可知n＝eq\f(sinθ,sin30°)，解得θ＝45°，到達底面時與O點距離為L，則有eq\f(L,sin45°)＝eq\f(R,sin75°)，解得L＝(eq\r(3)－1)R，則能從底面透射出光的面積為S＝π(eq\r(3)－1)2R2，故C正確，A、B、D錯誤。2.(多選)如圖4所示，等邊三角形ABC為某透明玻璃三棱鏡的截面圖，邊長等于L，在截面上一束足夠強的細光束從AB邊中點與AB邊成30°角由真空射入三棱鏡，從BC邊射出的光線與BC邊的夾角為30°。光在真空中的速度為c，則()圖4A.玻璃的折射率為eq\r(3)B.玻璃的折射率為eq\r(2)C.光在三棱鏡中的傳播路程0.5LD.光在三棱鏡中的傳播時間為eq\f(\r(3)L,2c)答案ACD解析光射入三棱鏡的光路圖如圖所示，i1＝90°－30°＝60°，由折射定律得n＝eq\f(sini1,sinr1)，光在BC邊折射時，由折射定律有eq\f(1,n)＝eq\f(sini2,sinr2)，由題意知r2＝90°－30°＝60°，則i2＝r1，聯(lián)立解得r1＝i2＝30°，n＝eq\r(3)，故A正確，B錯誤；由幾何知識知，從AB邊上射入的光在三棱鏡中的傳播路程s＝0.5L，故C正確；光在三棱鏡中傳播的速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，光在三棱鏡中的傳播時間t＝eq\f(s,v)＝eq\f(\r(3)L,2c)，故D正確。考點二全反射1.解答全反射問題的技巧(1)解答全反射問題時，要抓住發(fā)生全反射的兩個條件：①光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。②入射角大于或等于臨界角。(2)利用好光路圖中的臨界光線，準確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵，且在作光路圖時盡量與實際相符。2.全反射規(guī)律的應(yīng)用(1)全反射棱鏡截面是等腰直角三角形的棱鏡(通常是玻璃做成的)叫全反射棱鏡。它的特殊作用一般有如圖所示的四種情況(2)光導纖維光導纖維簡稱“光纖”，它是非常細的特制玻璃絲(直徑在幾微米到一百微米之間)，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大。例2目前，移動和電信公司都升級了200M光纖入戶，網(wǎng)速更快，光纖信號傳輸利用了光的全反射和折射原理，某種單色光在光纖中經(jīng)過多次全反射后從右端射出的傳播路徑如圖5所示。若該介質(zhì)的折射率為eq\f(2\r(3),3)，則關(guān)于α、β的大小，下列判斷正確的是()圖5A.α＜60° B.α＜30°C.β＞30° D.β＜30°答案C解析設(shè)臨界角為C，根據(jù)全反射的條件可知，α≥C，而sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),2)，則C＝60°，則α≥60°，A、B錯誤；光線從端點能射出，則有eq\f(sini,sin（90°－β）)＝n，其中i＜90°，解得β＞30°，C正確，D錯誤。跟蹤訓練3.(2023·山東濰坊高三期末)如圖6所示，abc是玻璃制成的柱體的橫截面，玻璃的折射率n＝eq\r(2)，ab是半徑為R的圓弧，ac邊垂直于bc邊，∠aOc＝60°。一束平行光垂直ac入射，只有一部分光從ab穿出，則有光穿出部分的弧長為()圖6A.eq\f(πR,12) B.eq\f(πR,6) C.eq\f(πR,4) D.eq\f(πR,3)答案C解析由題意作光路圖如圖所示，該介質(zhì)的臨界角是C，則有sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))，C＝45°，在α≥45°時，均發(fā)生全反射，圖中d點為入射角等于臨界角的臨界點，所以在ab部分表面只有bd部分有光透射出，對應(yīng)弧長為s＝R·eq\f(π,4)＝eq\f(πR,4)，故A、B、D錯誤，C正確?？键c三光的折射和全反射的綜合問題1.求解光的折射、全反射問題的四點提醒(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對而言的。同一種介質(zhì)，相對于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)。(2)如果光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象。(3)光的反射和全反射現(xiàn)象，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的。(4)當光射到兩種介質(zhì)的界面上時，往往同時發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。2.求解光的折射和全反射問題的思路(1)確定研究的光線該光線一般是入射光線，還有可能是反射光線或折射光線；若研究的光線不明確，根據(jù)題意分析、尋找，如臨界光線、邊界光線等。(2)畫光路圖找入射點，確認界面，并畫出法線，根據(jù)反射定律、折射定律作出光路圖，結(jié)合幾何關(guān)系，具體求解。(3)注意兩點從光疏→光密：一定有反射、折射光線從光密→光疏：如果入射角大于或等于臨界角，一定發(fā)生全反射。例3[2022·全國甲卷，34(2)]如圖7，邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為AB邊的中點。在截面所在的平面，一光線自M點射入棱鏡，入射角為60°，經(jīng)折射后在BC邊的N點恰好發(fā)生全反射，反射光線從CD邊的P點射出棱鏡，求棱鏡的折射率以及P、C兩點之間的距離。圖7答案eq\f(\r(7),2)eq\f(\r(3)－1,2)a解析設(shè)光線在AB面的折射角為θ，則有sin60°＝nsinθ由題知，光線經(jīng)折射后在BC邊的N點恰好發(fā)生全反射，則有sinC＝eq\f(1,n)，C＝90°－θ聯(lián)立解得tanθ＝eq\f(\r(3),2)，n＝eq\f(\r(7),2)根據(jù)幾何關(guān)系有tanθ＝eq\f(MB,BN)＝eq\f(a,2BN)解得NC＝a－BN＝a－eq\f(a,\r(3))再由tanθ＝eq\f(PC,NC)，解得PC＝eq\f(\r(3)－1,2)a。跟蹤訓練4.(2023·山東青島高三期末)如圖8，垂釣者位于平靜清澈湖面岸邊的A點，他的眼睛距離A點的高度為0.9m，水面上的浮標B離A點的距離為0.9m，發(fā)光魚餌C位于浮標正前方1.8m處水面上D點的正下方，此時垂釣者發(fā)現(xiàn)發(fā)光魚餌剛好被浮標擋住，已知水的折射率n＝eq\r(2)。圖8(1)求此時發(fā)光魚餌在水中的深度；(2)發(fā)光魚餌緩慢豎直上浮，當它離水面多深時，魚餌發(fā)出的光恰好不能從水面上A、B間射出。答案(1)3.12m(2)1.8m解析(1)設(shè)發(fā)光魚餌在水中的深度為h1，人眼的位置為P，發(fā)光魚餌發(fā)出的光線射向B點的入射角為α，經(jīng)水面射向P點的折射角為β，光路圖如圖所示有tanβ＝eq\f(AB,AP)＝1，則β＝45°則n＝eq\f(sinβ,sinα)由幾何關(guān)系得h1＝eq\f(BD,tanα)解得h1＝eq\f(9\r(3),5)m≈3.12m。(2)設(shè)當魚餌離水面h2時，魚餌發(fā)出的光線射向B點時恰好發(fā)生全發(fā)射，魚餌發(fā)出的光不能從水面上A、B間射出，有n＝eq\f(1,sinC)h2＝eq\f(BD,tanC)解得h2＝1.8m。A級基礎(chǔ)對點練對點練1折射定律折射率1.(多選)如圖1，一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b，波長分別為λa、λb，該玻璃對單色光a、b的折射率分別為na、nb，則()圖1A.na>nb B.na<nb C.λa<λb D.λa>λb答案BD解析由圖可知，兩束單色光a、b入射角相同時，單色光a的折射角大，由折射定律n＝eq\f(sini,sinr)可知，單色光a的折射率小于單色光b的折射率，故A錯誤，B正確；由于單色光a的折射率小于單色光b的折射率，則單色光a的頻率小于單色光b的頻率，由λ＝eq\f(c,f)可知，單色光a的波長大于單色光b的波長，故C錯誤，D正確。2.(2023·湖南長沙聯(lián)考)如圖2所示為半圓形玻璃磚，O為圓心，AB是水平直徑，C為AO中點，一束單色光斜射到C點，逐漸改變?nèi)肷浞较?，當入射光與AB面夾角為θ時，折射光線從圓弧的最高點D點射出，則玻璃磚對光的折射率為()圖2A.eq\r(3)cosθ B.2cosθC.eq\r(5)cosθ D.eq\r(6)cosθ答案C解析光路圖如圖所示，設(shè)C點折射角為r，由幾何關(guān)系可知sinr＝eq\f(\f(R,2),\r(R2＋\f(R2,4)))＝eq\f(1,\r(5))，根據(jù)折射定律可得n＝eq\f(sin（90°－θ）,sinr)＝eq\r(5)cosθ，故C正確。對點練2全反射3.如圖3所示，一束細白光從半圓形玻璃磚頂點垂直于PQ向圓心O射去。保持入射光不變，讓玻璃磚繞圓心逆時針緩慢轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)過α角時，恰好沒有任何光線從PQ邊射出。由此可以判定()圖3A.紅光的臨界角是α B.紅光的臨界角是eq\f(α,2)C.紫光的臨界角是α D.紫光的臨界角是eq\f(α,2)答案A解析當轉(zhuǎn)過角α時，可以知道光線在PQ界面上的入射角為α。恰好沒有任何光線從PQ邊射出，可以知道臨界角為α，因為紫光的折射率最大，根據(jù)sinC＝eq\f(1,n)，可知：紫光的臨界角最小，最先消失的是紫光，現(xiàn)在都沒有光射出，說明臨界角最大的紅光也沒有射出，所以可以知道紅光的臨界角為α。故A項正確，B、C、D項錯誤。4.(多選)一束白光從頂角為θ的三棱鏡的一邊以較大的入射角i射入并通過三棱鏡后，在屏P上可得到彩色光帶，如圖4所示，在入射角i逐漸減小到零的過程中，假如屏上的彩色光帶先后全部消失，則()圖4A.紅光最先消失，紫光最后消失B.紫光最先消失，紅光最后消失C.折射后的出射光線向底邊BC偏折D.折射后的出射光線向頂角A偏折答案BC解析白光從AB面射入玻璃后，由于紫光偏折程度大，到達另一側(cè)面AC時的入射角較大，玻璃對紫光的折射率大，根據(jù)sinC＝eq\f(1,n)，可知其臨界角最小，故隨著入射角i的減小，進入玻璃后的各色光中紫光首先發(fā)生全反射不再從AC面射出，紅光最后消失，通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向三棱鏡底邊BC偏折，A、D錯誤，B、C正確。5.(多選)如圖5所示，光導纖維由內(nèi)芯和包層兩個同心圓柱體組成，其中心部分是內(nèi)芯，內(nèi)芯以外的部分為包層，光從一端射入，從另一端射出，下列說法正確的是()圖5A.內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率B.內(nèi)芯的折射率小于包層的折射率C.不同頻率的可見光從同一根光導纖維的一端傳輸?shù)搅硪欢怂玫臅r間相同D.若紅光以如圖所示角度入射時，恰能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射，則改用紫光以同樣角度入射時，也能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射答案AD解析光線在內(nèi)芯和包層的界面上發(fā)生全反射，可知光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，則內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率，故A正確，B錯誤；不同頻率的可見光在界面上發(fā)生全反射，可知經(jīng)過的路程相同，根據(jù)v＝eq\f(c,n)，光在介質(zhì)中傳播的速度不同，則傳播的時間不同，故C錯誤；根據(jù)sinC＝eq\f(1,n)，折射率越大，臨界角越小，紅光的折射率小，則臨界角大，若紅光恰能發(fā)生全反射，則紫光一定能在分界面上發(fā)生全反射，故D正確。對點練3光的折射與全反射的綜合問題6.如圖6所示，玻璃三棱鏡的截面為直角三角形，其中∠A＝60°，∠B＝30°，∠C＝90°，一束單色光照射到BC面上的D點，當入射角i＝60°時，光線折射到AB邊上沒有光線射出，光線反射到AC面上與BC平行，則該玻璃的折射率為()圖6A.eq\r(3) B.eq\r(2) C.eq\f(1＋\r(3),2) D.eq\f(1＋\r(2),2)答案A解析光束在BC邊上折射，eq\f(sini,sinr)＝n，由幾何關(guān)系r＝α＝30°，解得n＝eq\r(3)，故A正確。7.如圖7所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線從P點垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當入射角θ＝60°時，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行。已知真空中的光速為c，則()圖7A.玻璃磚的折射率為1.5B.OP之間的距離為eq\f(\r(2),2)RC.光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度為eq\f(\r(3),3)cD.光從玻璃到空氣的臨界角為30°答案C解析光線從P點垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射，則sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(OP,R)；當入射角θ＝60°時，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行，作出光路圖如圖所示，出射光線剛好經(jīng)過玻璃磚圓形表面的最高點Q，設(shè)在P點的折射角和在Q點的入射角均為θ1，則n＝eq\f(sinθ,sinθ1)，由幾何關(guān)系可知，OP＝Rtanθ1，聯(lián)立解得n＝eq\r(3)，OP＝eq\f(\r(3),3)R，A、B錯誤；光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，C正確；光從玻璃到空氣的臨界角C滿足sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)，D錯誤。B級綜合提升練8.半徑為R的半圓形玻璃磚如圖8所示放置，AB面水平，O為圓心。一束單色光與水平面成45°角照射到AB面上的D點，D為OA中點，折射光線剛好照射到圓弧最低點C，光線在C點折射后照射到地面上的E點(圖中未畫出)，將入射點從D點移到O點，保持入射方向不變，最終光線也照射到地面上的E點，不考慮光在圓弧面上的反射，求：圖8(1)玻璃磚對光的折射率；(2)C點離地面的高度。答案(1)eq\f(\r(10),2)(2)R解析(1)由幾何關(guān)系可知，光在D點的入射角i＝45°設(shè)折射角為r，根據(jù)幾何關(guān)系sinr＝eq\f(\f(1,2)R,\r(R2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)R))\s\up12(2)))＝eq\f(\r(5),5)因此，玻璃磚對光的折射率n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(\r(10),2)。(2)光路如圖所示，根據(jù)光路可逆原理，知光在C點的折射角i＝45°設(shè)C點離地面高度為h，根據(jù)題意有htani＝(h＋R)tanr根據(jù)幾何關(guān)系有tani＝1tanr＝eq\f(1,2)解得h＝R。9.(2022·河北卷，16)如圖9，一個半徑為R的玻璃球，O點為球心。球面內(nèi)側(cè)單色點光源S發(fā)出的一束光在A點射出，出射光線AB與球直徑SC平行，θ＝30°。光在真空中的傳播速度為c。求：圖9(1)玻璃的折射率；(2)從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點的最短時間。答案(1)eq\r(3)(2)eq\f(4\r(6)R,c)解析(1)根據(jù)題意將光路圖補充完整，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知i1＝θ＝30°，i2＝60°根據(jù)折射定律有n＝eq\f(sini2,sini1)解得n＝eq\r(3)。(2)設(shè)全反射的臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)光在玻璃球內(nèi)的傳播速度有v＝eq\f(c,n)根據(jù)幾何關(guān)系可知當θ＝45°，即光路為圓的內(nèi)接正方形時，從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點的時間最短，則正方形的邊長x＝eq\r(2)R則最短時間為t＝eq\f(4x,v)＝eq\f(4\r(6)R,c)。10.(2023·安徽馬鞍山市教學質(zhì)量檢測)如圖10所示，一橫截面為半圓形的玻璃磚，O為圓心，半徑為R，PQ為直徑，A為OQ的中點，PQ與豎直放置的足夠大的平面鏡平行，兩者間距為d＝2eq\r(3)R，一單色細光束沿垂直于PQ方向從A點射入玻璃磚，光從弧形表面射出后，經(jīng)平面鏡反射，恰好打到豎直光屏上的D點(圖中未畫出)，Q、P、D三點在同一條直線上。玻璃磚對該光的折射率n＝eq\r(3)，不考慮光線在玻璃磚中的多次反射。求：圖10(1)D點到P點的距離；(2)將玻璃磚沿QP連線向上平移多少距離，光屏上的光點會消失。答案(1)2R(2)eq\f(2\r(3)－3,6)R解析(1)由題意，入射角α＝30°由折射定律eq\f(sinα,sinβ)＝eq\f(1,n)得β＝60°經(jīng)平面鏡反射到達光屏D點，設(shè)D點到P點距離為L，根據(jù)幾何關(guān)系L＋R＋Rsinα＝(d－Rcosα)tan(β－α)＋dtan(β－α)整理得L＝2R。(2)設(shè)全反射臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(3))設(shè)玻璃磚向上移動x發(fā)生全反射，由幾何關(guān)系x＝RsinC－Rsinα＝eq\f(2\r(3)－3,6)R。11.(2023·河北部分學校模擬)如圖11所示，三角形ABC為三棱鏡的截面圖，∠C＝90°，∠B＝30°，BC邊與水平面平行，O、D分別為AC、AB兩邊的中點，AC邊長為L。位于截面所在平面內(nèi)的一束單色光，與水平方向成i0＝60°角由O點入射，折射光線由BC邊上的E點射出，且OC＝CE。當光在O點的入射角減小至某一值時，折射光線在BC邊上的F點(圖中未畫出)恰好發(fā)生全反射。真空中光速為c。圖11(1)求該棱鏡對該單色光的折射率n；(2)光在F點發(fā)生全反射時，求AC邊上的入射角及光由O點傳播至F點所用的時間。答案(1)eq\f(\r(6),2)(2)45°eq\f(3\r(2)L,4c)解析(1)由題意，光路如圖甲所示。甲根據(jù)OC＝CE可知折射角r0＝45°，則根據(jù)折射定律有n＝eq\f(sini0,sinr0)＝eq\f(\r(6),2)。(2)由臨界角公式知sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),\r(3))則cosC＝eq\f(1,\r(3))設(shè)光在F點恰好發(fā)生全反射時，設(shè)AC邊上的入射角為i，折射角為r，光路圖如圖乙。乙由幾何關(guān)系知r＝90°－C根據(jù)折射定律n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(\r(6),2)代入可得sini＝eq\f(\r(2),2)即i＝45°根據(jù)幾何關(guān)系可得光由O點傳播至F點的路程為s＝OF＝eq\f(OC,cosC)＝eq\f(\r(3),2)L光在三棱鏡中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(2),\r(3))c光由O點傳播至F點所用的時間為t＝eq\f(s,v)＝eq\f(3\r(2)L,4c)。第2講光的波動性電磁波相對論學習目標1.知道雙縫干涉和薄膜干涉，知道形成明暗條紋的條件。2.知道光的衍射、偏振現(xiàn)象。3.知道電磁波的形成和特點，知道相對論的基本內(nèi)容。一、光的干涉1.定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強，出現(xiàn)亮條紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗條紋，且加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。2.條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定。3.雙縫干涉(1)雙縫干涉圖樣特點：單色光照射時，形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時，中央為白色亮條紋，其余為彩色條紋。(2)條紋間距：Δx＝eq\f(l,d)λ，其中l(wèi)是雙縫到屏的距離，d是雙縫間的距離。二、光的衍射發(fā)生明顯衍射的條件：在障礙物或狹縫的尺寸足夠小的時候，衍射現(xiàn)象十分明顯。三、光的偏振1.自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同。2.偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動的光。3.偏振光的形成(1)讓自然光通過偏振片形成偏振光。(2)讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和折射，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。4.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波。四、電磁波與相對論1.麥克斯韋電磁場理論變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。2.電磁波及其傳播(1)電磁場在空間由近及遠的傳播，形成電磁波。電磁波是橫波。(2)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中不同頻率的電磁波的傳播速度都等于光速。但在同一介質(zhì)中，不同頻率的電磁波的傳播速度是不同的，頻率越高，波速越小。(3)波速公式：v＝λf，f是電磁波的頻率。3.電磁波的發(fā)射與接收(1)發(fā)射電磁波需要開放的高頻振蕩電路，并對電磁波根據(jù)信號的強弱進行調(diào)制(兩種方式：調(diào)幅、調(diào)頻)。(2)接收電磁波需要能夠產(chǎn)生電諧振的調(diào)諧電路，再把信號從高頻電流中解調(diào)出來。調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢測。4.電磁波譜按照電磁波的頻率或波長的大小順序把它們排列成的譜。按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、可見光，紫外線、X射線、γ射線。5.狹義相對論(1)狹義相對論的兩個基本假設(shè)①狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的。②光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速與光源、觀測者間的相對運動沒有關(guān)系。(2)相對論的質(zhì)速關(guān)系①物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而增大，物體以速度v運動時的質(zhì)量m與靜止時的質(zhì)量m0之間有如下關(guān)系m＝eq\f(m0,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))。②物體運動時的質(zhì)量m總要大于靜止時的質(zhì)量m0?？键c一光的干涉現(xiàn)象1.雙縫干涉(1)條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ，對同一雙縫干涉裝置，光的波長越長，干涉條紋的間距越大，如圖所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點的路程差為Δr＝r2－r1。(2)亮、暗條紋的判斷方法當Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)時，光屏上P′處出現(xiàn)亮條紋；當Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0，1，2，…)時，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋。2.薄膜干涉(1)形成原因如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上時，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。(2)亮、暗條紋的判斷方法兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Δr，等于薄膜厚度的2倍，在P1、P2處，光在薄膜中的波長為λ，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋，在Q處，Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。(3)薄膜干涉的應(yīng)用干涉法檢查平面，如圖所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢平面是平整光滑的，我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢平面不平整，則干涉條紋發(fā)生彎曲。角度雙縫干涉例1(2021·福建卷，2)在圖1所示的雙縫干涉實驗中，光源S到縫S1、S2距離相等，P0為S1S2連線中垂線與光屏的交點。用波長為400nm的光實驗時，光屏中央P0處呈現(xiàn)中央亮條紋(記為第0條亮條紋)，P處呈現(xiàn)第3條亮條紋。當改用波長為600nm的光實驗時，P處將呈現(xiàn)()圖1A.第2條亮條紋 B.第3條亮條紋C.第2條暗條紋 D.第3條暗條紋答案A解析由雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，eq\f(PP0,3)＝eq\f(l,d)λ1，當改用波長為600nm的光實驗時，則有eq\f(PP0,n)＝eq\f(l,d)λ2，聯(lián)立以上兩式解得n＝2，即P處將呈現(xiàn)第2條亮條紋，A正確。跟蹤訓練1.(2020·山東卷，3)雙縫干涉實驗裝置的截面圖如圖2所示。光源S到S1、S2的距離相等，O點為S1、S2連線中垂線與光屏的交點。光源S發(fā)出的波長為λ的光，經(jīng)S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點，由S1到O點與由S2到O點，光傳播的時間差為Δt。玻璃片厚度為10λ，玻璃對該波長光的折射率為1.5，空氣中光速為c，不計光在玻璃片內(nèi)的反射。以下判斷正確的是()圖2A.Δt＝eq\f(5λ,c) B.Δt＝eq\f(15λ,2c)C.Δt＝eq\f(10λ,c) D.Δt＝eq\f(15λ,c)答案A解析波長為λ的光在玻璃片中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，通過10λ的距離，光傳播的時間差Δt＝eq\f(10λn,c)－eq\f(10λ,c)＝eq\f(5λ,c)，選項A正確。角度薄膜干涉例2(多選)(2021·6月浙江選考)肥皂膜的干涉條紋如圖3所示，條紋間距上面寬、下面窄。下列說法正確的是()圖3A.過肥皂膜最高和最低點的截面一定不是梯形B.肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋C.肥皂膜從形成到破裂，條紋的寬度和間距不會發(fā)生變化D.將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動90°，條紋也會跟著轉(zhuǎn)動90°答案AB解析肥皂膜因為自重會上面薄而下面厚，因表面張力的原因其截面應(yīng)是一個圓滑的曲面而不是梯形，A正確；肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋，B正確；形成條紋的原因是前后表面的反射光疊加出現(xiàn)了振動加強點和振動減弱點，從形成到破裂的過程上面越來越薄，下面越來越厚，因此出現(xiàn)加強點和減弱點的位置發(fā)生了變化，條紋寬度和間距發(fā)生變化，C錯誤；將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動90°，由于重力、表面張力和粘滯力等的作用，肥皂膜的形狀和厚度會重新分布，因此并不會跟著旋轉(zhuǎn)90°，D錯誤。跟蹤訓練2.(2023·山東濰坊高三期末)如圖4所示，兩塊標準平面玻璃板形成一個劈形空間，內(nèi)部為空氣時，用單色光垂直照射玻璃板上表面，產(chǎn)生等間距的明暗相間的干涉條紋。若在劈形空間內(nèi)充滿水，則相鄰的條紋間距將()圖4A.變小 B.變大C.不變 D.無法確定答案A解析從空氣膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光，其光程差為Δx＝2d，即光程差為空氣層厚度的2倍，當光程差Δx＝kλ時此處表現(xiàn)為亮條紋，故相鄰亮條紋之間的空氣層的厚度差為eq\f(1,2)λ，相鄰亮條紋之間的距離Δx＝eq\f(\f(1,2)λ,tanθ)＝eq\f(λ,2tanθ)，同理加入水后Δx2＝eq\f(λ,2ntanθ)，由于n>1，在劈形空間內(nèi)充滿水，則相鄰的條紋間距將變小，故A正確。考點二光的衍射和偏振現(xiàn)象1.對光的衍射的理解(1)波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯。在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別。(2)衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長比障礙物小得多時，光才可以看做是沿直線傳播的。2.單縫衍射與雙縫干涉的比較單縫衍射雙縫干涉不同點條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距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，亮度基本相同相同點干涉、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3.光的干涉和衍射的本質(zhì)光的干涉和衍射都屬于波的疊加，從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，都可認為是從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的。4.光的偏振(1)自然光與偏振光的比較類別自然光(非偏振光)偏振光光的來源從普通光源發(fā)出的光自然光通過起偏器后的光光的振動方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光沿任意方向振動，且沿各個方向振動的光的強度相同在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光沿特定方向振動(2)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等。例3(多選)(2022·山東卷，10)某同學采用圖5甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫S1、S2的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫，實驗中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣。下列描述正確的是()圖5A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當光通過狹縫時，也發(fā)生了衍射B.遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大C.照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大D.照射兩條狹縫時，若光從狹縫S1、S2到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定是暗條紋答案ACD解析題圖乙中間部分為等間距條紋，所以題圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當光通過狹縫時，同時也發(fā)生衍射，故A正確；狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，則衍射現(xiàn)象減弱，題圖丙中亮條紋寬度減小，故B錯誤；根據(jù)條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，題圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大，故C正確；照射兩條狹縫時，若光從狹縫S1、S2到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定是暗條紋，故D正確。跟蹤訓練3.(多選)抽制高強度纖維細絲可用激光監(jiān)控其粗細，如圖6所示，激光束越過細絲時產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫規(guī)律相同。觀察光束經(jīng)過細絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可判斷細絲粗細的變化，下列敘述中正確的是()圖6A.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，表明抽制的絲變細答案AD解析由于是激光束越過細絲即繞過障礙物，所以是光的衍射現(xiàn)象，當抽制的絲變細的時候，絲的直徑較接近激光的波長，條紋間距變寬，A、D正確。4.(多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象能反映光的偏振特性及其應(yīng)用的是()A.一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時，反射光是偏振光C.日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使圖像更清晰D.通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋答案ABC解析在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定方向振動的光是偏振光，選項A、B反映了光的偏振特性；選項C是偏振現(xiàn)象的應(yīng)用；選項D是光的衍射現(xiàn)象。故A、B、C正確，D錯誤?？键c三電磁振蕩與電磁波相對論1.對麥克斯韋電磁場理論的理解2.LC振蕩電路LC電路工作過程具有對稱性和周期性。(1)兩個物理過程①放電過程：電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，q↓→i↑，電流從正極板流向負極板。②充電過程：磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，q↑→i↓，電流從負極板流向正極板。(2)兩個特殊狀態(tài)①充電完畢狀態(tài)：磁場能向電場能轉(zhuǎn)化完畢，電場能最大，磁場能最小(為零)。②放電完畢狀態(tài)：電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完畢，磁場能最大，電場能最小(為零)。(3)在一個周期內(nèi)，充電、放電各兩次，振蕩電流的方向改變兩次；電場能(或磁場能)完成兩次周期性變化。(4)LC振蕩電路的周期和頻率周期：T＝2πeq\r(LC)頻率：f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))(其中L指自感系數(shù)，C指電容)。3.對電磁波的理解(1)電磁波是橫波。電磁波的電場、磁場、傳播方向三者兩兩垂直。(2)電磁波與機械波的比較名稱項目電磁波機械波產(chǎn)生由周期性變化的電場、磁場產(chǎn)生由質(zhì)點(波源)的振動產(chǎn)生波的特點橫波縱波或橫波波速在真空中等于光速c＝3×108m/s在空氣中不大(如聲波波速在空氣中一般為340m/s)是否需要介質(zhì)不需要介質(zhì)(在真空中仍可傳播)必須有介質(zhì)(真空中不能傳播)能量傳播電磁能機械能角度電磁振蕩例4(多選)LC振蕩電路中，某時刻的磁場方向如圖7所示，則()圖7A.若磁感應(yīng)強度正在減弱，則電容器正在充電，電流方向由b向aB.若磁感應(yīng)強度正在減弱，則電場能正在增大，電容器上極板帶負電C.若磁感應(yīng)強度正在增強，則電場能正在減小，電容器上極板帶正電D.若磁感應(yīng)強度正在增強，則電容器正在充電，電流方向由a向b答案ABC解析若磁場正在減弱，則電流在減小，是電容器的充電過程，根據(jù)安培定則可確定電流由b向a，電場能增大，上極板帶負電，故選項A、B正確；若磁場正在增強，則電流在增大，是放電過程，電場能正在減小，根據(jù)安培定則，可判斷電流由b向a，上極板帶正電，故選項C正確，D錯誤。角度電磁波例5(多選)在抗擊新冠肺炎疫情的戰(zhàn)役中，為了發(fā)現(xiàn)高危人群中的疑似病人，通常利用紅外線測量人體的溫度。關(guān)于電磁波的應(yīng)用，下列說法正確的是()A.紅外線、X射線、γ射線中紅外線的波長最短B.銀行的驗鈔機和家用電器的遙控器發(fā)出的光都是紫外線C.微波主要用于廣播及其他信號的傳播D.X射線可以用于診斷病情，γ射線可以摧毀病變的細胞答案CD解析紅外線、X射線、γ射線中紅外線的頻率最小，波長最長，選項A錯誤；銀行的驗鈔機發(fā)出的光是紫外線，家用電器的遙控器發(fā)出的是紅外線，選項B錯誤；微波不但能加熱物體，而且能傳播信息，故可以用于通信、廣播及其他信號傳輸，故C正確；X射線有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學上透視人體，γ射線有極強的穿透能力和很高的能量，可以摧毀病變的細胞，故D正確。角度相對論例6(多選)接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有()A.飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快B.飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢C.地球上的人觀測到地球上的鐘較快D.地球上的人觀測到地球上的鐘較慢答案AC解析根據(jù)相對論，運動的時鐘變慢，這是一種觀測效應(yīng)。結(jié)合運動的相對性，故飛船上的人觀測到地球上的鐘較慢，認為飛船上的鐘較快。地球上的人觀測到飛船上的鐘較慢，認為地球上的鐘較快，故A、C正確。A級基礎(chǔ)對點練對點練1光的干涉現(xiàn)象1.(2022·浙江6月選考，4)關(guān)于雙縫干涉實驗，下列說法正確的是()A.用復色光投射就看不到條紋B.明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果C.把光屏前移或后移，不能看到明暗相間條紋D.藍光干涉條紋的間距比紅光的大答案B解析用復色光投射時同樣能看到條紋，A錯誤；在雙縫干涉實驗中，明暗相間的條紋是兩列光在屏上疊加形成的干涉條紋，B正確；由條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，把光屏前移或后移，改變了l，從而改變了條紋間距，但還可能看到明暗相間條紋，C錯誤；因為λ藍<λ紅，由條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，藍光干涉條紋的間距比紅光的小，D錯誤。2.如圖1甲所示，利用激光器發(fā)射出的激光照射到雙縫上，在雙縫后面的光屏上能呈現(xiàn)出明、暗相間的干涉條紋。若實驗中僅改變某一個實驗條件，在其他條件均不變的情況下，得到的干涉圖樣分別如圖乙和丙所示。對于這兩次實驗，下列說法中正確的是()圖1A.由于選用的激光器不同，乙圖對應(yīng)的激光的頻率較高B.雙縫到光屏的距離l不同，乙圖對應(yīng)的l較大C.雙縫的間距不同，乙圖對應(yīng)的間距較大D.激光器到雙縫的距離不同，乙圖對應(yīng)的距離較大答案B解析根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ并結(jié)合乙圖中的干涉條紋間距Δx較大，知A、C錯誤，B正確；光源到雙縫的距離不影響雙縫干涉條紋的間距，故D錯誤。3.(2023·山東泰安高三期末)如圖2實驗裝置，單色線光源S垂直紙面水平放置，平面鏡水平放置在桌面上。單色線光源S發(fā)出的光有一部分直接入射到豎直放置的光屏上，一部分通過平面鏡反射后再入射到光屏上，光屏上會出現(xiàn)明暗相間的條紋，下列說法正確的是()圖2A.光屏上的條紋與水平面垂直，是光的干涉現(xiàn)象B.光屏上的條紋與水平面平行，是光的衍射現(xiàn)象C.將光屏沿水平方向遠離線光源S，相鄰條紋間距增大D.將線光源S沿豎直方向靠近平面鏡，相鄰條紋間距減小答案C解析平面鏡的反射光相當于從S的像點發(fā)出的光，所以該裝置類似于雙縫干涉裝置，能在光屏上觀察到與鏡面平行的干涉條紋，不是光的衍射現(xiàn)象，A、B錯誤；將光屏沿水平方向遠離線光源S，即l增大，根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，屏上的兩個相鄰條紋間的距離增大，C正確；若將線光源S沿豎直方向靠近平面鏡平移，相當于減小了兩束干涉光的間距d，根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，屏上的兩個相鄰條紋間的距離增大，D錯誤。4.(多選)(2022·浙江大學附中模擬)光的干涉現(xiàn)象在技術(shù)中有許多應(yīng)用。如圖3甲所示是利用光的干涉檢查某精密光學平面的平整度，下列說法正確的是()圖3A.圖甲中上板是標準樣板，下板是待檢查的光學元件B.若換用頻率更大的單色光，其他條件不變，則圖乙中的干涉條紋變寬C.若出現(xiàn)圖丙中彎曲的干涉條紋，說明被檢查的平面在此處出現(xiàn)了凹陷D.用單色光垂直照射圖丁中的牛頓環(huán)，得到的條紋是隨離圓心的距離增加而逐漸變寬的同心圓環(huán)答案AC解析上板是標準樣板，下板是待檢測板，故A正確；設(shè)空氣膜厚度為d，則出現(xiàn)亮條紋時需滿足2d＝nλ。換用頻率更大的單色光，則單色光波長變短，亮條紋左移，條紋變窄，故B錯誤；圖丙條紋向左彎曲，說明亮條紋提前出現(xiàn)，說明被檢查的平面在此處出現(xiàn)了凹陷，故C正確；牛頓環(huán)中的空氣厚度不是均勻變化，空氣膜厚度增加的越來越快，則亮條紋提前出現(xiàn)，得到的條紋是隨離圓心的距離增加而逐漸變窄的同心圓環(huán)，同心圓環(huán)間距不相等，故D錯誤。5.如圖4所示為雙縫干涉部分示意圖，雙縫間距為d，雙縫至屏的距離為l，整個裝置處于折射率為n的均勻透明介質(zhì)中。若單色光在真空中波長為λ，則相鄰條紋間距Δy為()圖4A.eq\f(l,d)λ B.eq\f(nl,d)λ C.eq\f(l,nd)λ D.eq\f(n2l,d)λ答案C解析設(shè)單色光在透明介質(zhì)中的波長為λ′，由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λf,λ′f)，可得λ′＝eq\f(λ,n)，根據(jù)公式Δy＝eq\f(l,d)λ′，可得Δy＝eq\f(l,nd)λ，故C正確，A、B、D錯誤。對點練2光的衍射和偏振現(xiàn)象6.(2023·山東日照高三期末)物理光學主要研究光的本性以及光與物質(zhì)相互作用的規(guī)律。下列關(guān)于物理光學知識的理解正確的是()A.泊松亮斑是光通過圓孔衍射時形成的B.光學鏡頭上的增透膜利用了光的干涉原理C.白光通過三棱鏡后出現(xiàn)的彩色圖樣是光的衍射現(xiàn)象D.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以增加透射光的強度答案B解析泊松亮斑是光通過不透明的小圓盤發(fā)生衍射時形成的，A錯誤；光學鏡頭上的增透膜利用了光的干涉原理，B正確；白光通過三棱鏡呈現(xiàn)彩色圖樣是光的色散現(xiàn)象，C錯誤；在鏡頭前加裝一個偏振片，以消除反射光的透射，D錯誤。7.(2019·北京卷，14)利用圖5所示的裝置(示意圖)，觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖6中甲和乙兩種圖樣。下列關(guān)于P處放置的光學元件說法正確的是()圖6A.甲對應(yīng)單縫，乙對應(yīng)雙縫B.甲對應(yīng)雙縫，乙對應(yīng)單縫C.都是單縫，甲對應(yīng)的縫寬較大D.都是雙縫，甲對應(yīng)的雙縫間距較大答案A解析單縫衍射圖樣的中央條紋亮且寬，相鄰條紋間距不等；雙縫干涉圖樣中相鄰條紋間距相等。根據(jù)題目中給出的甲、乙兩種圖樣可知，甲是單縫衍射的圖樣，乙是雙縫干涉的圖樣，選項A正確。8.如圖7所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個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()圖7A.紅黃藍紫 B.紅紫藍黃C.藍紫紅黃 D.藍黃紅紫答案B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。相鄰亮條紋間距Δx＝eq\f(l,d)λ，紅光波長比藍光波長長，則紅光干涉條紋間距大于藍光干涉條紋間距，即1、3分別對應(yīng)紅光和藍光。而在單縫衍射中，當單縫寬度一定時，波長越長，衍射越明顯，即中央條紋越寬越亮，黃光波長比紫光波長長，即2、4分別對應(yīng)紫光和黃光。綜上所述，1、2、3、4四個圖中亮條紋的顏色依次是：紅、紫、藍、黃，B正確。對點練3電磁振蕩與電磁波相對論9.(2020·浙江1月選考，8)如圖8所示，單刀雙擲開關(guān)S打到a端讓電容器充滿電。t＝0時開關(guān)S打到b端，t＝0.02s時LC回路中電容器下極板帶正電荷且電荷量第一次達到最大值。則()圖8A.LC回路的周期為0.02sB.LC回路的電流最大時電容器中電場能最大C.t＝1.01s時線圈中磁場能最大D.t＝1.01s時回路中電流沿順時針方向答案C解析當電容C充滿電后，電容器上極板帶正電，電容器電場強度最大，電場能最大，然后開始放電，當電荷釋放完瞬間，LC振蕩電路電流最大，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能；接著自感線圈對電容器反向充電，電流逐漸減弱，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，此時電容器下極板帶正電；隨后電容器開始反向放電，然后自感線圈對電容器充電，最后電容器上極板帶正電，一個完整的電磁振蕩周期結(jié)束。根據(jù)以上分析T＝0.04s，選項A錯誤；電流最大時磁場能最大，電場能最小，選項B錯誤；t＝1.01s即相當于25.25T，即從題目初始狀態(tài)開始，經(jīng)過0.25T，電荷釋放完，電流最大，自感線圈中磁場能最大，選項C正確；根據(jù)以上分析，在0.