2022屆全國新高考物理沖刺復(fù)習：光

2022屆全國新高考物理沖刺復(fù)習

光

知識點

1.光的折射和全反射題型的分析思路

⑴確定要研究的光線，有時需根據(jù)題意，分析、尋找臨界光線、邊界光線為研究對象.

⑵找入射點，確認界面，并畫出法線.

(3)明確兩介質(zhì)折射率的大小關(guān)系.

①若光疏T光密：一定有反射光線和折射光線.

②若光密T光疏：如果入射角大于或等于臨界角，一定發(fā)生全反射.

(4)根據(jù)反射定律、折射定律列出關(guān)系式，結(jié)合幾何關(guān)系，聯(lián)立求解。(充分考慮三角形、圓的特

點，運用幾何圖形中的角關(guān)系、三角函數(shù)、相似三角形、全等三角形等，仔細分析光傳播過程中

產(chǎn)生的幾何關(guān)系)

2.光的色散問題

(1)在同一介質(zhì)中，不同頻率的光的折射率不同，頻率越高，折射率越大。

(2)由〃=三、〃=年可知，光的頻率越高，在介質(zhì)中的波速越小，波長越小。

3.光的衍射和干涉問題

(1)光的衍射是無條件的，但發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的。

(2)兩列光波發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象時，光的頻率相等，相位差恒定，條紋間距：心=3。

例1.(2021湖北卷-5)如圖所示，由波長為力和乃的單色光組成的一束復(fù)色光，經(jīng)半反半透鏡后

分成透射光和反射光。透射光經(jīng)擴束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋。。是兩單色

光中央亮條紋的中心位置，Pi和P2分別是波長為為和方的光形成的距離。點最近的亮條紋中

心位置。反射光入射到三棱鏡一側(cè)面上，從另一側(cè)面M和N位置出射，貝立)

A.九＜丸2,M是波長為小的光出射位置

B.N是波長為尢的光出射位置

C.2|〉22,N是波長為力的光出射位置

D.力＞22,M是波長為尢的光出射位置

由雙縫干涉條紋間距的公式盤=夕，可知當兩種

【答案】C色光通過同一雙縫干涉裝

置時，波長越長條紋間距越寬，由屏上亮條紋的位置可知尢＞后，反射光經(jīng)過三棱鏡后分成兩束

色光，由圖可知M光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同時，折射率越大的色光折射

角越大，由于力＞上，則〃iV〃2,所以N是波長為力的光出射位置，故C正確，ABD錯誤。

例2：(2021全國乙卷34(2))用插針法測量上、下表面平行的玻璃磚的折射率。實驗中用A、B兩

個大頭針確定入射光路、C、。兩個大頭針確定出射光路，。和O'分別是入射點和出射點，如圖

(a)所示。測得玻璃磚厚度為/i=15.0mm,A到過。點的法線OM的距離AM=10.0mm,M到

玻璃磚的距離MO=20.0mm,。倒OM的距離為5=5.0mm。

⑴求玻璃磚的折射率;

(2)用另一塊材料相同，但上下兩表面不平行的玻璃磚繼續(xù)實驗，玻璃磚的截面如圖(b)所示。

光從上表面入射，入時角從0逐漸增大，達到45。時、玻璃磚下表面的出射光線恰好消失。求此

玻璃磚上下表面的夾角。

答案：(1)從。點射入時，設(shè)入射角為a,折射角為仇根據(jù)題中所給數(shù)據(jù)可得:

sina、=旦,sin夕=7魯_=叵

V10.02+20.025V15.02+5.021°

再由折射定律可得玻璃石專的折射率：〃=包叫=0。

sinp

(2)當入射角為45。時，設(shè)折射角為丫，由折射定律：〃=①空

sin/

可求得：＞=30°

再設(shè)此玻璃磚上下表面的夾角為仇光路圖如圖所示，而此時出射光線恰好消失，則說明發(fā)生全

反射，有：

sinT

解得：C=45°

由幾何關(guān)系可知：。+30。=。

即玻璃磚上下表面的夾角：6=15。。

典型練習

一、選擇題

1.如圖所示，兩單色光。、8由空氣斜射向平行玻璃磚，折射后合成一束復(fù)色光。下列說法正確

的是()

A.a、萬兩光在玻璃磚中的折射率〃“V/u

B.a、b兩光在玻璃病中的傳播時間勿〈功

C.a、人兩光從該玻璃磚射向空氣時的臨界角&va

D.增大入射角，a、b可能不會從另一側(cè)射出

2.（多選）如圖所示是一塊扇形玻璃棱鏡的豎直截面，其圓心角為90。，OC邊沿水平方向，。。邊

沿豎直方向。由。、人兩單色光組成的入射光從。。邊的A點入射，入射角。=60。，。光從圓弧

邊的8點豎直向下出射，其中弧長占整個CO弧長的g）光從圓弧邊向左下方出射。則（）

A.a光在棱鏡中的折射率為小,打。

B.b光的頻率比。光小V

C.匕光的光子動量比a光大.

D.b光在棱鏡中的傳播時間比a光短

3.（多選）下列說法正確的是（）

A.彩超是利用超聲波的多普勒效應(yīng)

B.電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應(yīng)強度方向平行

C.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片是為了增強玻璃表面的反射光

D.利用光的干涉可以檢查平面的平整程度，即同一干涉條紋上各個點薄膜的厚度是相等的

E.激光可以會聚到很小的一點，光盤記錄信息的密度很高，這是因為激光的平行度高

4.（多選）2021年6月中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院科研人員接受采訪時表示我國“28nm”和“14

nm”芯片的發(fā)展攻克了許多技術(shù)難題，有望在2022年實現(xiàn)量產(chǎn)，屆時中國將打破海外的芯片壟

斷.其中“28nm”、“14nm”表示芯片內(nèi)單個晶體管的柵極寬度，如圖甲所示為芯片內(nèi)單個晶體管

的示意圖，下列說法正確的是（）

A.在形狀相同的芯片內(nèi)，“28nm”工藝要比T4nm”工藝集成的晶體管數(shù)量更少

B.一寬度大于28nm的平行紫光照射寬度為28nm的縫隙后，紫光的寬度變?yōu)?8nm

C.用相同材料制成的如圖乙所示的方形導(dǎo)體，保持d不變，L減小，導(dǎo)體的電阻不變

D.波長為14nm的電磁波，可以用于城市電視、廣播等信號的無線遠距離傳輸

5.光的干涉現(xiàn)象在技術(shù)中有許多應(yīng)用。如圖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（）

單色光ftf

圖甲圖乙圖丙圖丁牛頓環(huán)

A.圖甲中上板是待檢查的光學元件，下板是標準樣板

B.若換用波長更長的單色光，其它條件不變，則圖乙中的干涉條紋變密

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)了不平整

D.用單色光垂直照射圖丁中的牛頓環(huán)，也可以得到間距相等的明暗相間的同心圓環(huán)

6.如圖是甲、乙兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置得到的干涉圖樣，對此實驗分析正確的

是（）

A.甲光衍射本領(lǐng)更強

B.在水中乙光的傳播速度大

C.光由玻璃射向空氣時，乙光更易發(fā)生全反射

D.減小實驗中的雙縫間距，目鏡中的條紋數(shù)會增加

7.（多選）如圖甲所示，在平靜的水面下深4處有一個點光源S,它發(fā)出的是兩種不同顏色的a光

和。光，在水面上形成了如圖乙所示一個被照亮的圓形區(qū)域，該區(qū)域的中間為由“、人兩種單色

光所構(gòu)成的復(fù)色光圓形區(qū)域，周圍為。光構(gòu)成的圓環(huán)，若b光的折射率為〃，則下列說法正確的

是（）

。光的單色光區(qū)域

復(fù)色光區(qū)域

圖甲圖乙

A.水對。光的折射率比對匕光折射率小

B.在水中。光的波長比方光波長短

C.復(fù)色光圓形區(qū)域的面積為不一

n--1

D.用同一裝置做雙縫干涉實驗，a光的干沙條紋比人光的干涉條紋窄

二、解答題

8.如圖，豎直放置在水平地面上的方形玻璃磚折射率〃=也，左表面鍍有反n/

射膜。一束單色光以入射角1=45。射到玻璃磚右表面的A點，經(jīng)左、右兩表一…

面反射后在地面上出現(xiàn)兩個光點(圖中未畫出)。已知玻璃磚的厚度為4,不

考慮多次反射，求地面上兩光點的距離。左右

9.光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的原理，如圖所示，某光在有機玻璃絲內(nèi)傳播時，內(nèi)芯

如果從有機玻璃射向空氣的入射角大于臨界角，光會發(fā)生全反射，于

是光在有機玻璃絲內(nèi)沿著鋸齒形路線傳播。若玻璃絲長為L內(nèi)芯的

折射率〃=小，MN代表入端面。某光線以入射角a=60。從玻璃絲的

MN端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣?，求光從入射端面到出射斷面?zhèn)鞑ニ枰獣r間為多少？

10.如圖所示，在直角三棱鏡截面中，ZA=30°,一束單色光從AB邊上的

。點射入且光線與AC邊平行，在進入棱鏡后AC邊發(fā)生全反射，反射光線

與A3邊平行，已知4)=)，BC=L,該單色光在真空中傳播速度為c,

求:

(1)直角三棱鏡的折射率;

⑵單色光從邊射入到從AB邊射出需要的時間。

11.眼球結(jié)構(gòu)類似球體，眼睛發(fā)生病變時，會使眼球內(nèi)不同部位對光的折“

射率發(fā)生變化?，F(xiàn)在用一個玻璃球模擬眼球，研究對光的傳播的影響。玻,

璃球用兩個折射率不同、半徑均為R的半球拼合在一起，拼合面為MN,…

球心為。，。為MO的中點，P。垂直MN交左半球于P點。一束單色光

從P點以跟PQ反向延長線成30。方向射入。該單色光在左、右半球的折射N

率分別為〃尸小和〃2=也，真空中的光速為c。

(1)通過計算說明此單色光能否從右半球射出？

(2)計算此單色光在玻璃球中傳播第一次到達右半球與空氣交界面所用時間。

參考答案

1.C2.ABD3.ADE4.AC5.C6.B7.AC

8.【解析】畫出相應(yīng)光路，如圖所示，由折射定律可得

sin(

解得折射角為r=30°

由幾何關(guān)系可知，從B點折射出的光線與從A點直接反射的光線平行，有

GF=BE=AB

又有AB=2dtanr=2Jtan30°

聯(lián)立解得標尺上兩光點的距離為=

9.【解析】設(shè)光線射入內(nèi)芯時入射角折射角夕，由折射定律有

sina

------=n

sinp

包”二石

即si”

得分=30。

設(shè)從內(nèi)芯射向外套時光線入射角乙全反射角C

/=90。-￡=60。

S_1_]

根據(jù)全反射的臨界條件得sm一〉一頁

得。=45。

因為7〉。

c

V=-

所以發(fā)生全反射。光在玻璃絲中的傳播速度為?

因此光在玻璃絲中傳播時間為「=2="擘2=—鼻=￥也。

vdnccos303c

10.【解析】（1）如圖所示，入射角

由于AC邊反射光線與AB邊平行可知

90+/=2/，/=30+7

可得夕=60",7=30

sin60r-

n=---------7=73

折射率sin30。

(2)如圖所示，單色光在尸點發(fā)生反射，反射角"=30°,反射光線“/平行于OE,從A3邊的〃

點射出

D