高考物理二、三輪復(fù)習(xí)總攻略專題1.3幾何光學(xué)與物理光學(xué)問題(原卷版+解析)

第一部分保分模塊前置專題1.3幾何光學(xué)與物理光學(xué)問題目錄TOC\o"1-3"\h\u【專題知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】 1【專題高考定位】 2【突破高考題型】 2題型一光的折射與全反射 2題型二光的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)電磁波 5題型三電磁波與電磁振蕩 7題型四幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用 10【專題突破練】 11【專題知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】【專題高考定位】1．考查重點(diǎn)：光的折射與全反射，光的干涉與衍射，幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合，LC振蕩電路、電磁波譜的特性及應(yīng)用。2．考題形式：選擇題?！就黄聘呖碱}型】題型一光的折射與全反射1．光的折射與全反射的三個(gè)公式(1)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)(2)n＝eq\f(c,v)(3)sinC＝eq\f(1,n)。2．光的色散(1)同種介質(zhì)對(duì)不同頻率的光的折射率不同，頻率越高，折射率越大。(2)由n＝eq\f(c,v)，n＝eq\f(λ真空,λ)可知，光的頻率越高，波長(zhǎng)越小，在同一介質(zhì)中的折射率越大，傳播速度越小，全反射的臨界角越小。3．幾何光學(xué)的解題思路【例1】(2022·金麗衢十二校聯(lián)考)在做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室有一塊半圓形的玻璃磚，他用一束自然紅光沿平行于直徑AB方向，從AB的上方照射該玻璃磚，調(diào)整入射點(diǎn)的位置，當(dāng)光從C點(diǎn)入射，可使折射光線恰好打在B點(diǎn)，此時(shí)入射點(diǎn)到直徑AB的距離剛好等于玻璃磚半徑的一半，則()A．玻璃的折射率為2cos15°B．從C點(diǎn)反射的光線仍然為自然光C．換用綠光從C點(diǎn)入射，其折射光線可能打在E點(diǎn)D．改變光線的入射位置和顏色，折射光線可能過O點(diǎn)【總結(jié)提煉】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(biāo)準(zhǔn)。(3)利用折射定律、折射率公式求解。(4)注意折射現(xiàn)象中光路是可逆的?！纠?】(2022·山東臨沂市等級(jí)考模擬)如圖中陰影部分ABC為一透明材料做成的柱形光學(xué)元件的橫截面，該種材料的折射率n＝2，AC為一半徑為R的eq\f(1,4)圓弧，D為圓弧面的圓心，ABCD構(gòu)成正方形，在D處有一點(diǎn)光源。若只考慮首次從圓弧AC直接射向AB、BC的光線，從點(diǎn)光源射入圓弧AC的光中，能從AB、BC面直接射出的部分占整個(gè)eq\f(1,4)圓弧的()A.eq\f(1,2) B.eq\f(1,3)C.eq\f(2,3) D.eq\f(1,4)【例3】(2022·七彩陽光3月聯(lián)考)2021年12月9日，我國(guó)神舟十三號(hào)乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富在空間站進(jìn)行了太空授課。如圖甲所示，王亞平在水球里注入一個(gè)氣泡，觀察水球產(chǎn)生的物理現(xiàn)象。課后小明同學(xué)畫了過球心的截面圖，如圖乙所示，內(nèi)徑是R，外徑是eq\f(8,3)R。假設(shè)一束單色光(紙面內(nèi))從外球面上A點(diǎn)射入，光線與AO直線所成夾角i＝30°，經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面相切。已知光速為c。則()A．單色光在材料中的折射率為eq\r(2)B．單色光在該材料中的傳播時(shí)間為eq\f(4\r(55)R,9c)C．只要調(diào)整好A點(diǎn)射入的單色光與AO直線的夾角，就能夠在內(nèi)球面發(fā)生全反射D．只要調(diào)整好A點(diǎn)射入的單色光與AO直線的夾角，就能夠在外球面發(fā)生全反射【提煉總結(jié)】解決幾何光學(xué)問題的關(guān)鍵(1)充分運(yùn)用光路的可逆性、對(duì)稱性準(zhǔn)確作出光路圖。(2)利用邊角關(guān)系、三角函數(shù)、相似三角形、正弦定理等求解光路圖中的幾何關(guān)系。題型二光的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)電磁波1．雙縫干涉(如圖所示)(1)相鄰條紋間距公式：Δx＝eq\f(l,d)λ。(2)亮暗條紋的判斷方法①光源S1、S2發(fā)出的光到屏上某點(diǎn)的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)亮條紋。②光的路程差r2－r1＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0，1，2…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)暗條紋。2．薄膜干涉(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個(gè)表面反射的兩列光波。(2)圖樣特點(diǎn)：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)條紋對(duì)應(yīng)的薄膜的厚度相等。單色光照射薄膜時(shí)形成明暗相間的條紋，白光照射薄膜時(shí)形成彩色條紋。3．光的雙縫干涉和單縫衍射的比較雙縫干涉單縫衍射產(chǎn)生條件兩束光頻率相同、相位差恒定障礙物或狹縫的尺寸足夠小(明顯衍射)圖樣不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度相等條紋寬度不等，中央最寬條紋間距各相鄰條紋間距相等各相鄰條紋間距不等亮度情況清晰條紋，亮度基本相等中央條紋最亮，兩邊變暗與光的偏振的區(qū)別干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波【例1】(多選)(2022·山東卷)某同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)。同一單色光垂直照射狹縫，實(shí)驗(yàn)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()A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時(shí)，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(shí)，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(shí)，若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋【例2】(2022·遼寧沈陽市質(zhì)檢)在抗擊新冠疫情期間，流暢穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)是保證同學(xué)們學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸通常需要用到光纖和Wi－Fi無線路由器，下列表述正確的是()A．光纖通訊利用光纖來傳輸包含信息的電流信號(hào)B．光纖通訊利用光的全反射原理傳輸包含信息的光信號(hào)C．Wi－Fi無線路由器發(fā)射包含信息的超聲波信號(hào)D．Wi－Fi無線信號(hào)可以繞過障礙物傳播是利用了波的干涉原理題型三電磁波與電磁振蕩1.LC振蕩電路中各物理量的情況(1)用圖像對(duì)應(yīng)分析：振蕩過程中電流i、極板上的電荷量q、電場(chǎng)能EE和磁場(chǎng)能EB之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系甲以逆時(shí)針方向電流為正乙q為上極板的電荷量(2)LC電路中物理量的變化周期①LC電路中的電流i、線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電容器極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E的變化周期就是LC電路的振蕩周期T＝2πeq\r(LC)，在一個(gè)周期內(nèi)上述各量方向改變兩次。②電容器極板上所帶的電荷量，其變化周期也是振蕩周期T＝2πeq\r(LC)，極板上電荷的電性在一個(gè)周期內(nèi)改變兩次。③電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能也在做周期性變化，但是它們是標(biāo)量，沒有方向，所以變化周期T′是振蕩周期T的一半，即T′＝eq\f(T,2)＝πeq\r(LC)。2．電磁波(1)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論①變化的磁場(chǎng)可以在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)。②變化的電場(chǎng)可以在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。(2)電磁波譜的特性及應(yīng)用

電磁波譜特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波容易發(fā)生衍射通信和廣播紅外線熱效應(yīng)紅外線遙感可見光引起視覺照明等紫外線熒光效應(yīng)，能殺菌滅菌消毒、防偽X射線穿透能力強(qiáng)醫(yī)用透視、安檢γ射線穿透能力很強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療【例1】(2020·浙江1月選考)如圖所示，單刀雙擲開關(guān)S先打到a端讓電容器充滿電。t＝0時(shí)開關(guān)S打到b端，t＝0.02s時(shí)LC回路中電容器下極板帶正電荷且電荷量第一次達(dá)到最大值。則()A．LC回路的周期為0.02sB．LC回路的電流最大時(shí)電容器中電場(chǎng)能最大C．t＝1.01s時(shí)線圈中磁場(chǎng)能最大D．t＝1.01s時(shí)回路中電流沿順時(shí)針方向【例2】(多選)(2022·浙江杭州市4月教學(xué)質(zhì)檢)下列說法正確的是()A．水波、聲波和電磁波等一切波都能發(fā)生干涉和衍射B．只要波源不動(dòng)，觀察者接收到的波的頻率就跟波源發(fā)出的頻率一樣C．當(dāng)LC振蕩電路中電流最大時(shí)，電容器兩極板間的電場(chǎng)能最小D．在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫解調(diào)題型四幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用各種色光特征比較項(xiàng)目紅→紫頻率越來越高波長(zhǎng)越來越短折射率越來越大介質(zhì)中傳播速度越來越小發(fā)生全反射時(shí)的臨界角越來越小光子能量越來越大【例1】(多選)(2020·浙江1月選考)如圖所示，波長(zhǎng)為λa和λb的兩種單色光射入三棱鏡，經(jīng)折射后射出兩束單色光a和b，則這兩束光()A．照射同一種金屬均有光電子逸出，光電子最大初動(dòng)能Eka＞EkbB．射向同一雙縫干涉裝置，其干涉條紋間距Δxa＞ΔxbC．在水中的傳播速度va＜vbD．光子動(dòng)量pa＜pb【例2】．(多選)(2022·浙江天略外國(guó)語檢測(cè))如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角∠AOB＝60°，兩束平行于角平分線OM的單色光a和b由OA面射入介質(zhì)，經(jīng)OA面折射的光線相交于M點(diǎn)，其中a光的折射光線恰好平行于OB，以下說法正確的是()A．該介質(zhì)對(duì)a光的折射率為eq\r(3)B．a(chǎn)光的折射光線在AB面發(fā)生全反射C．在同一介質(zhì)中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度D．用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距小于b光的條紋間距【專題突破練】1．(2022·衢州、麗水、湖水質(zhì)檢)如圖為“蛟龍”號(hào)深海潛水器觀察窗截面圖，觀察窗的形狀為圓臺(tái)，由某透明介質(zhì)材料制成。一束光垂直CD邊射到AC邊的中點(diǎn)E，并恰好能在AC邊和AB邊發(fā)生全反射。則該介質(zhì)的折射率約為()A．1.15 B．1.41C．1.50 D．2.002．(2022·金華十校4月模擬)一種發(fā)光裝置是由半徑為R的半球體透明介質(zhì)和發(fā)光管芯組成的，管芯發(fā)光部分MN是一個(gè)圓心與半球體介質(zhì)球心O重合的圓面。其縱截面如圖8所示，OB⊥AC，MN上的E點(diǎn)發(fā)出的一條光線經(jīng)D點(diǎn)的折射光線平行OB，已知α＝60°，圓弧AD長(zhǎng)eq\f(πR,6)，則()A．該透明介質(zhì)折射率為eq\r(2)B．沿EB方向的光線從半球面射出時(shí)的折射角是45°C．為使從管芯射向半球面上的所有光線都不會(huì)發(fā)生全反射，MN的半徑要小于eq\f(\r(3),3)RD．不論發(fā)光管芯的半徑多大，總會(huì)有部分光線到達(dá)球面時(shí)發(fā)生全反射現(xiàn)象3.(2022·天津市等級(jí)考模擬)如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)。已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，E、F分別為邊AB、BC的中點(diǎn)，則()A．該棱鏡的折射率為eq\r(3)B．光在F點(diǎn)發(fā)生全反射C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)不變D．從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行4.(2022·浙江新高考模擬)工業(yè)上我國(guó)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)其中一種是采用光學(xué)檢測(cè)玻璃裝置的合格性。如下圖甲所示是貨物的運(yùn)輸軌道，圖乙是某次對(duì)某玻璃裝置的質(zhì)量檢測(cè)。讓光束以垂直玻璃磚底面的方向射入，當(dāng)入射光束與O點(diǎn)連線夾角為θ時(shí)，光線恰好在玻璃磚內(nèi)發(fā)生全反射，若玻璃的折射率為2，則tanθ等于()A.eq\f(\r(3)－1,2) B.eq\f(\r(3)＋1,2)C.eq\f(2\r(3)－1,2) D.eq\f(2\r(3)＋1,2)5．(2022·浙江寧波二模)如圖甲是用激光水平照射豎直圓珠筆中的小彈簧得到的衍射圖樣，它和乙圖的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的X射線衍射圖樣非常相似，我們常用衍射圖樣來分析事物的形狀結(jié)構(gòu)。請(qǐng)根據(jù)單縫衍射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，分析激光通過下列哪個(gè)小孔可得到丙圖衍射圖樣()6．(2022·浙江鎮(zhèn)海中學(xué)5月模擬)“救命神器”——自動(dòng)體外除顫儀(AED)，現(xiàn)在已經(jīng)走入了每個(gè)校園，它是一種便攜式的醫(yī)療設(shè)備，可以診斷特定的心律失常，并且給予電擊除顫，是可被非專業(yè)人員使用的用于搶救心臟驟?；颊叩尼t(yī)療設(shè)備。其結(jié)構(gòu)如圖所示，低壓直流經(jīng)高壓直流發(fā)生器后向儲(chǔ)能電容器C充電。除顫治療時(shí)，開關(guān)撥到2，將脈沖電流作用于心臟，使患者心臟恢復(fù)正常跳動(dòng)，其他條件不變時(shí)，下列說法正確的是()A．脈沖電流作用于不同人體時(shí)，電流大小相同B．放電過程中，電流大小不變C．電容C越小，電容器的放電時(shí)間越長(zhǎng)D．自感系數(shù)L越小，放電脈沖電流的放電時(shí)間越短7.(2021·遼寧葫蘆島市模擬)水中點(diǎn)光源S沿SO方向射出a、b兩種單色光，其中a單色光射出水面，光路如圖所示。則下列說法正確的是()A．水中的反射光是b單色光B．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率C．a(chǎn)、b在水中的傳播速度關(guān)系為va＜vbD．用同一雙縫干涉裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可看到a光干涉條紋間距比b光的寬8.(2022·北京東城區(qū)一模)太赫茲輻射通常是指頻率在0.1～10THz(1THz＝1012Hz)、即頻率在微波與紅外線之間的電磁輻射，其頻率高于微波，低于紅外線、紫外線，遠(yuǎn)低于X射線。太赫茲波對(duì)人體安全，可以穿透衣物等不透明物體，實(shí)現(xiàn)對(duì)隱匿物體的成像。近年來太赫茲技術(shù)在國(guó)家安全、信息技術(shù)等諸多領(lǐng)域取得了快速發(fā)展，被譽(yù)為“改變未來世界十大技術(shù)”之一。由上述信息可知，太赫茲波()A．其光子的能量比紅外線光子的能量更大B．比微波更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象C．比紫外線更難使金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．比X射線穿透性更強(qiáng)9.(2022·山東省教科所模擬)如圖，兩單色光Ⅰ、Ⅱ分別沿半徑方向由半圓形玻璃磚射入空氣，出射光合成一束復(fù)色光Ⅲ，已知單色光Ⅰ、Ⅱ與法線間的夾角分別為45°和30°，則關(guān)于單色光Ⅰ與Ⅱ，下列說法正確的是()A．在玻璃磚中的折射率之比為nⅠ∶nⅡ＝eq\r(2)∶1B．在玻璃磚中的傳播時(shí)間之比為tⅠ∶tⅡ＝1∶eq\r(2)C．在玻璃磚中的波長(zhǎng)之比為λⅠ∶λⅡ＝eq\r(2)∶1D．由該玻璃磚射向真空時(shí)臨界角正弦之比為sinCⅠ∶sinCⅡ＝1∶eq\r(2)11．(多選)(2021·湖北省部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)真空中a、b兩種單色光的波長(zhǎng)比λa∶λb＝k∶1，則a、b兩種光()A．光子能量之比Ea∶Eb＝1∶kB．若都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能之比為Eka∶Ekb＝1∶kC．入射到同一雙縫干涉裝置上，則干涉條紋間距之比為Δxa∶Δxb＝k∶1D．從玻璃入射到空氣中，兩種光的臨界角之比Ca∶Cb＝1∶k12.(202·湖北卷，5)如圖所示，由波長(zhǎng)為λ1和λ2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(kuò)束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋。O是兩單色光中央亮條紋的中心位置，P1和P2分別是波長(zhǎng)為λ1和λ2的光形成的距離O點(diǎn)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，則()A．λ1<λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置B．λ1<λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置C．λ1＞λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置D．λ1＞λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置13.(2022·遼寧沈陽市教學(xué)質(zhì)檢)如圖所示，一束光由半圓形玻璃磚的右側(cè)面沿半徑射入，經(jīng)AB界面折射后分為a、b兩束光，則下列說法正確的是()A．b光的光子能量小于a光的光子能量B．現(xiàn)將入射光繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則a光先消失C．分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距D．在半圓形玻璃中，b光的傳播時(shí)間小于a光的傳播時(shí)間14.(多選)(2022·嘉興一中適應(yīng)考)關(guān)于光現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．圖a中一束白光通過三棱鏡形成彩色光帶是光的干涉現(xiàn)象B．圖b中光照射不透明的圓盤，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)了一個(gè)亮斑是光的衍射現(xiàn)象C．圖c中肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象D．圖d中佩戴特殊眼鏡觀看立體電影利用了光的偏振現(xiàn)象15.(2022·浙南名校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖甲所示，發(fā)光二極管(LED)可高效地將電能轉(zhuǎn)化為光能，在照明、平板顯示、醫(yī)療器件等領(lǐng)域具有廣泛的用途。LED的原理結(jié)構(gòu)如圖乙所示，管芯的發(fā)光面緊貼半球形透明介質(zhì)，人們能從半球形表面看到發(fā)出的光。已知半球球心O點(diǎn)為發(fā)光面AB的中點(diǎn)，半球和發(fā)光面的半徑分別為R和r，則()A．發(fā)光面射出的光進(jìn)入透明介質(zhì)后，光的顏色發(fā)生了變化B．若半球形表面(弧面)的任意位置都有整個(gè)發(fā)光面的光射出，則介質(zhì)折射率應(yīng)小于eq\f(R,r)C．若透明介質(zhì)的折射率為1.7，發(fā)光面的直徑為2mm，為了半球形表面(弧面)的任意位置都有整個(gè)發(fā)光面的光射出，R必須大于3.4mmD．無論R和r大小關(guān)系如何，不可能在半球形表面(弧面)任意位置都有整個(gè)發(fā)光面的光射出16.[2022·河北卷，16(2)]如圖，一個(gè)半徑為R的玻璃球，O點(diǎn)為球心。球面內(nèi)側(cè)單色點(diǎn)光源S發(fā)出的一束光在A點(diǎn)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：(ⅰ)玻璃的折射率；(ⅱ)從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點(diǎn)的最短時(shí)間。17.(2022·陜西寶雞二模)如圖，一潛水員在距海岸A點(diǎn)30m的B點(diǎn)豎直下潛，B點(diǎn)和燈塔之間停著一條皮劃艇。燈塔頂端的指示燈與皮劃艇兩端的連線與豎直方向的夾角分別為α和β(sinα＝eq\f(4,5)，sinβ＝eq\f(2,3))，潛水員下潛的深度h＝10eq\r(7)m，皮劃艇高度可忽略。(1)潛水員在水下看到水面上的所有景物都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里。若海岸上A點(diǎn)恰好為倒立圓錐面與水面交點(diǎn)，求水的折射率為多大；(2)潛水員豎直下潛過程中，深度在h1＝4m至h2＝7eq\r(3)m的范圍內(nèi)看不到燈塔指示燈，求皮劃艇的長(zhǎng)度。18.(2022·吉林長(zhǎng)春模擬)如圖所示，直角梯形ABCD為某玻璃磚的截面，ABC為邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正三角形，CD⊥BC，BC面鍍了銀，一束單色光沿垂直BC邊的方向入射到AB邊上E點(diǎn)(圖中未畫出)，在AB面折射后，折射光線照射到BC面，經(jīng)BC面反射后的反射光線剛好射到CD邊的中點(diǎn)。已知玻璃對(duì)光的折射率為eq\r(3)，光在真空中的傳播速度為c，求：(1)A、E兩點(diǎn)間的距離；(2)光在玻璃磚中傳播的時(shí)間(不考慮光在AD面的反射)。第一部分保分模塊前置專題1.3幾何光學(xué)與物理光學(xué)問題目錄TOC\o"1-3"\h\u【專題知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】 1【專題高考定位】 2【突破高考題型】 2題型一光的折射與全反射 2題型二光的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)電磁波 5題型三電磁波與電磁振蕩 7題型四幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用 10【專題突破練】 11【專題知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】【專題高考定位】1．考查重點(diǎn)：光的折射與全反射，光的干涉與衍射，幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合，LC振蕩電路、電磁波譜的特性及應(yīng)用。2．考題形式：選擇題。【突破高考題型】題型一光的折射與全反射1．光的折射與全反射的三個(gè)公式(1)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)(2)n＝eq\f(c,v)(3)sinC＝eq\f(1,n)。2．光的色散(1)同種介質(zhì)對(duì)不同頻率的光的折射率不同，頻率越高，折射率越大。(2)由n＝eq\f(c,v)，n＝eq\f(λ真空,λ)可知，光的頻率越高，波長(zhǎng)越小，在同一介質(zhì)中的折射率越大，傳播速度越小，全反射的臨界角越小。3．幾何光學(xué)的解題思路【例1】(2022·金麗衢十二校聯(lián)考)在做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室有一塊半圓形的玻璃磚，他用一束自然紅光沿平行于直徑AB方向，從AB的上方照射該玻璃磚，調(diào)整入射點(diǎn)的位置，當(dāng)光從C點(diǎn)入射，可使折射光線恰好打在B點(diǎn)，此時(shí)入射點(diǎn)到直徑AB的距離剛好等于玻璃磚半徑的一半，則()A．玻璃的折射率為2cos15°B．從C點(diǎn)反射的光線仍然為自然光C．換用綠光從C點(diǎn)入射，其折射光線可能打在E點(diǎn)D．改變光線的入射位置和顏色，折射光線可能過O點(diǎn)【答案】A【解析】C點(diǎn)到直徑AB的距離剛好等于玻璃磚半徑的一半，由幾何關(guān)系可知，∠COA＝30°，則入射角為30°，折射角為15°，折射率為n＝eq\f(sin30°,sin15°)＝2cos15°，A正確；自然光被玻璃反射后，反射光是偏振光，故B錯(cuò)誤；綠光折射率大于紅光，換用綠光從C點(diǎn)入射，折射光線打在OB上，不可能在E點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；折射光線過O點(diǎn)時(shí)，折射角為0，沿平行于直徑AB方向，從AB的上方照射該玻璃磚，入射角不為0，折射光線不可能過O點(diǎn)，故D錯(cuò)誤?！究偨Y(jié)提煉】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(biāo)準(zhǔn)。(3)利用折射定律、折射率公式求解。(4)注意折射現(xiàn)象中光路是可逆的。【例2】(2022·山東臨沂市等級(jí)考模擬)如圖中陰影部分ABC為一透明材料做成的柱形光學(xué)元件的橫截面，該種材料的折射率n＝2，AC為一半徑為R的eq\f(1,4)圓弧，D為圓弧面的圓心，ABCD構(gòu)成正方形，在D處有一點(diǎn)光源。若只考慮首次從圓弧AC直接射向AB、BC的光線，從點(diǎn)光源射入圓弧AC的光中，能從AB、BC面直接射出的部分占整個(gè)eq\f(1,4)圓弧的()A.eq\f(1,2) B.eq\f(1,3)C.eq\f(2,3) D.eq\f(1,4)【答案】C【解析】設(shè)該種材料的臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)，解得C＝30°，如圖所示。若沿DE方向射到AB面上的光線剛好發(fā)生全反射，則∠ADF＝30°；同理，若沿DG方向射出的光線剛好在BC面上發(fā)生全反射，則∠CDG＝30°，因此∠FDH＝30°，根據(jù)幾何關(guān)系可得eq\o(FH,\s\up8(︵))＝eq\f(1,12)×2πR，解得eq\o(FH,\s\up8(︵))＝eq\f(πR,6)，則能從AB、BC面直接射出的部分為eq\f(πR,2)－eq\f(πR,6)＝eq\f(πR,3)，故能從AB、BC面直接射出的部分占整個(gè)eq\f(1,4)圓弧的比值為eq\f(\f(πR,3),\f(πR,2))＝eq\f(2,3)，C正確?！纠?】(2022·七彩陽光3月聯(lián)考)2021年12月9日，我國(guó)神舟十三號(hào)乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富在空間站進(jìn)行了太空授課。如圖甲所示，王亞平在水球里注入一個(gè)氣泡，觀察水球產(chǎn)生的物理現(xiàn)象。課后小明同學(xué)畫了過球心的截面圖，如圖乙所示，內(nèi)徑是R，外徑是eq\f(8,3)R。假設(shè)一束單色光(紙面內(nèi))從外球面上A點(diǎn)射入，光線與AO直線所成夾角i＝30°，經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面相切。已知光速為c。則()A．單色光在材料中的折射率為eq\r(2)B．單色光在該材料中的傳播時(shí)間為eq\f(4\r(55)R,9c)C．只要調(diào)整好A點(diǎn)射入的單色光與AO直線的夾角，就能夠在內(nèi)球面發(fā)生全反射D．只要調(diào)整好A點(diǎn)射入的單色光與AO直線的夾角，就能夠在外球面發(fā)生全反射【答案】C【解析】在A點(diǎn)時(shí)，由題意可知，入射角為30°，則由幾何關(guān)系有sin∠BAO＝eq\f(BO,AO)＝eq\f(3,8)，由折射定律得n＝eq\f(sini,sin∠BAO)＝eq\f(4,3)，A錯(cuò)誤；該束單色光在該透明材料中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)，單色光在該材料中的傳播時(shí)間為t＝eq\f(2×\f(8,3)Rcos∠BAO,v)，解得t＝eq\f(8\r(55)R,9c)，B錯(cuò)誤；光束從A點(diǎn)入射，入射角為i′時(shí)光束經(jīng)折射到達(dá)內(nèi)球面的C點(diǎn)，如圖恰好發(fā)生全反射，由于sin∠DCA＝eq\f(1,n)＝eq\f(3,4)，由正弦定理得eq\f(R,sin∠CAO)＝eq\f(\f(8R,3),sin∠ACO)，解得sin∠CAO＝eq\f(9,32)，由折射定律得n＝eq\f(sini′,sin∠CAO)，解得sini′＝eq\f(3,8)，可見只要調(diào)整好A點(diǎn)射入的單色光與AO直線的夾角，就能夠在內(nèi)球面發(fā)生全反射，則C正確；根據(jù)對(duì)稱性和光路可逆原理可知，在外球面的入射角不會(huì)大于臨界角，所以不能夠在外球面發(fā)生全反射，D錯(cuò)誤?！咎釤捒偨Y(jié)】解決幾何光學(xué)問題的關(guān)鍵(1)充分運(yùn)用光路的可逆性、對(duì)稱性準(zhǔn)確作出光路圖。(2)利用邊角關(guān)系、三角函數(shù)、相似三角形、正弦定理等求解光路圖中的幾何關(guān)系。題型二光的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)電磁波1．雙縫干涉(如圖所示)(1)相鄰條紋間距公式：Δx＝eq\f(l,d)λ。(2)亮暗條紋的判斷方法①光源S1、S2發(fā)出的光到屏上某點(diǎn)的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)亮條紋。②光的路程差r2－r1＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0，1，2…)時(shí)，光屏上出現(xiàn)暗條紋。2．薄膜干涉(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個(gè)表面反射的兩列光波。(2)圖樣特點(diǎn)：同雙縫干涉，同一條亮(或暗)條紋對(duì)應(yīng)的薄膜的厚度相等。單色光照射薄膜時(shí)形成明暗相間的條紋，白光照射薄膜時(shí)形成彩色條紋。3．光的雙縫干涉和單縫衍射的比較雙縫干涉單縫衍射產(chǎn)生條件兩束光頻率相同、相位差恒定障礙物或狹縫的尺寸足夠小(明顯衍射)圖樣不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度相等條紋寬度不等，中央最寬條紋間距各相鄰條紋間距相等各相鄰條紋間距不等亮度情況清晰條紋，亮度基本相等中央條紋最亮，兩邊變暗與光的偏振的區(qū)別干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波【例1】(多選)(2022·山東卷)某同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)。同一單色光垂直照射狹縫，實(shí)驗(yàn)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()A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時(shí)，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(shí)，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(shí)，若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，P點(diǎn)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(dāng)光通過狹縫時(shí)，同時(shí)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(cuò)誤；根據(jù)相鄰兩亮(暗)條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知照射兩條狹縫時(shí)，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(shí)，若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋，故D正確【例2】(2022·遼寧沈陽市質(zhì)檢)在抗擊新冠疫情期間，流暢穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)是保證同學(xué)們學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸通常需要用到光纖和Wi－Fi無線路由器，下列表述正確的是()A．光纖通訊利用光纖來傳輸包含信息的電流信號(hào)B．光纖通訊利用光的全反射原理傳輸包含信息的光信號(hào)C．Wi－Fi無線路由器發(fā)射包含信息的超聲波信號(hào)D．Wi－Fi無線信號(hào)可以繞過障礙物傳播是利用了波的干涉原理【答案】B【解析】光纖通訊利用光的全反射原理傳輸包含信息的光信號(hào)，故A錯(cuò)誤，B正確；Wi－Fi無線路由器發(fā)射包含信息的電磁波信號(hào)，故C錯(cuò)誤；Wi－Fi無線信號(hào)可以繞過障礙物傳播是利用了波的衍射原理，故D錯(cuò)誤。題型三電磁波與電磁振蕩1.LC振蕩電路中各物理量的情況(1)用圖像對(duì)應(yīng)分析：振蕩過程中電流i、極板上的電荷量q、電場(chǎng)能EE和磁場(chǎng)能EB之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系甲以逆時(shí)針方向電流為正乙q為上極板的電荷量(2)LC電路中物理量的變化周期①LC電路中的電流i、線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電容器極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E的變化周期就是LC電路的振蕩周期T＝2πeq\r(LC)，在一個(gè)周期內(nèi)上述各量方向改變兩次。②電容器極板上所帶的電荷量，其變化周期也是振蕩周期T＝2πeq\r(LC)，極板上電荷的電性在一個(gè)周期內(nèi)改變兩次。③電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能也在做周期性變化，但是它們是標(biāo)量，沒有方向，所以變化周期T′是振蕩周期T的一半，即T′＝eq\f(T,2)＝πeq\r(LC)。2．電磁波(1)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論①變化的磁場(chǎng)可以在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)。②變化的電場(chǎng)可以在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。(2)電磁波譜的特性及應(yīng)用

電磁波譜特性應(yīng)用遞變規(guī)律無線電波容易發(fā)生衍射通信和廣播紅外線熱效應(yīng)紅外線遙感可見光引起視覺照明等紫外線熒光效應(yīng)，能殺菌滅菌消毒、防偽X射線穿透能力強(qiáng)醫(yī)用透視、安檢γ射線穿透能力很強(qiáng)工業(yè)探傷、醫(yī)用治療【例1】(2020·浙江1月選考)如圖所示，單刀雙擲開關(guān)S先打到a端讓電容器充滿電。t＝0時(shí)開關(guān)S打到b端，t＝0.02s時(shí)LC回路中電容器下極板帶正電荷且電荷量第一次達(dá)到最大值。則()A．LC回路的周期為0.02sB．LC回路的電流最大時(shí)電容器中電場(chǎng)能最大C．t＝1.01s時(shí)線圈中磁場(chǎng)能最大D．t＝1.01s時(shí)回路中電流沿順時(shí)針方向【答案】C【解析】當(dāng)電容C充滿電后，電容器上極板帶正電，電容器電場(chǎng)強(qiáng)度最大，電場(chǎng)能最大，然后開始放電，當(dāng)電荷釋放完瞬間，LC振蕩電路電流最大，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能；接著自感線圈對(duì)電容器反向充電，電流逐漸減弱，磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，此時(shí)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(duì)電容器充電，最后電容器上極板帶正電，一個(gè)完整的電磁振蕩周期結(jié)束。根據(jù)以上分析T＝0.04s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電流最大時(shí)磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t＝1.01s即相當(dāng)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(chǎng)能最大，選項(xiàng)C正確；根據(jù)以上分析，在0.25T時(shí)，線路中的電流是逆時(shí)針方向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。【例2】(多選)(2022·浙江杭州市4月教學(xué)質(zhì)檢)下列說法正確的是()A．水波、聲波和電磁波等一切波都能發(fā)生干涉和衍射B．只要波源不動(dòng)，觀察者接收到的波的頻率就跟波源發(fā)出的頻率一樣C．當(dāng)LC振蕩電路中電流最大時(shí)，電容器兩極板間的電場(chǎng)能最小D．在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫解調(diào)【答案】ABC【解析】水波、聲波和電磁波等一切波都能發(fā)生干涉和衍射，因?yàn)楦缮婧脱苌涫遣ǖ奶匦?，所以A正確；只要波源不動(dòng)，或者與觀察者保持相對(duì)靜止，觀察者接收到的波的頻率就跟波源發(fā)出的頻率一樣，所以B正確；當(dāng)LC振蕩電路中電流最大時(shí)，電容器放電完畢，兩極板間的電場(chǎng)能最小，所以C正確；在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫調(diào)制，所以D錯(cuò)誤。題型四幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合應(yīng)用各種色光特征比較項(xiàng)目紅→紫頻率越來越高波長(zhǎng)越來越短折射率越來越大介質(zhì)中傳播速度越來越小發(fā)生全反射時(shí)的臨界角越來越小光子能量越來越大【例1】(多選)(2020·浙江1月選考)如圖所示，波長(zhǎng)為λa和λb的兩種單色光射入三棱鏡，經(jīng)折射后射出兩束單色光a和b，則這兩束光()A．照射同一種金屬均有光電子逸出，光電子最大初動(dòng)能Eka＞EkbB．射向同一雙縫干涉裝置，其干涉條紋間距Δxa＞ΔxbC．在水中的傳播速度va＜vbD．光子動(dòng)量pa＜pb【答案】BD【解析】通過三棱鏡折射現(xiàn)象可知，三棱鏡對(duì)b光折射率要大，因此νa<νb，λa＞λb。根據(jù)光電效應(yīng)方程得最大初動(dòng)能Ek＝hν－W0可知，Eka<Ekb，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)Δx＝eq\f(lλ,d)可知，Δxa>Δxb，選項(xiàng)B正確；根據(jù)v＝eq\f(c,n)可知，折射率越大，在介質(zhì)中傳播速度越小，即va>vb，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；德布羅意波長(zhǎng)λ＝eq\f(h,p)，且ν＝eq\f(c,λ)，則p＝eq\f(hν,c)，因此pa<pb，選項(xiàng)D正確?！纠?】．(多選)(2022·浙江天略外國(guó)語檢測(cè))如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角∠AOB＝60°，兩束平行于角平分線OM的單色光a和b由OA面射入介質(zhì)，經(jīng)OA面折射的光線相交于M點(diǎn)，其中a光的折射光線恰好平行于OB，以下說法正確的是()A．該介質(zhì)對(duì)a光的折射率為eq\r(3)B．a(chǎn)光的折射光線在AB面發(fā)生全反射C．在同一介質(zhì)中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度D．用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距小于b光的條紋間距【答案】AD【解析】根據(jù)題圖，對(duì)a光，由幾何知識(shí)可知，入射角i＝60°，折射角r＝30°，根據(jù)折射定律得n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，A正確；由幾何知識(shí)得光線a在M點(diǎn)的入射角i′＝30°，sini′＝eq\f(1,2)，臨界角的正弦值為sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(3))>sini′即有i′<C，a光的折射光線不能在AB面發(fā)生全反射，B錯(cuò)誤；由題圖可知，此介質(zhì)對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的，由v＝eq\f(c,n)可知，在同一介質(zhì)中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，C錯(cuò)誤；因a光的折射率大，故a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距小于b光的條紋間距，D正確?！緦ｎ}突破練】1．(2022·衢州、麗水、湖水質(zhì)檢)如圖為“蛟龍”號(hào)深海潛水器觀察窗截面圖，觀察窗的形狀為圓臺(tái)，由某透明介質(zhì)材料制成。一束光垂直CD邊射到AC邊的中點(diǎn)E，并恰好能在AC邊和AB邊發(fā)生全反射。則該介質(zhì)的折射率約為()A．1.15 B．1.41C．1.50 D．2.00【答案】A【解析】根據(jù)題意，一束光垂直CD邊射到AC邊的中點(diǎn)E，并恰好能在AC邊和AB邊發(fā)生全反射的光路圖如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可得△EFG是正三角形，即有θ＝60°，根據(jù)折射率的公式可得n＝eq\f(1,sinC)＝eq\f(1,sin60°)＝eq\f(1,\f(\r(3),2))≈1.15，B、C、D錯(cuò)誤，A正確。2．(2022·金華十校4月模擬)一種發(fā)光裝置是由半徑為R的半球體透明介質(zhì)和發(fā)光管芯組成的，管芯發(fā)光部分MN是一個(gè)圓心與半球體介質(zhì)球心O重合的圓面。其縱截面如圖8所示，OB⊥AC，MN上的E點(diǎn)發(fā)出的一條光線經(jīng)D點(diǎn)的折射光線平行OB，已知α＝60°，圓弧AD長(zhǎng)eq\f(πR,6)，則()A．該透明介質(zhì)折射率為eq\r(2)B．沿EB方向的光線從半球面射出時(shí)的折射角是45°C．為使從管芯射向半球面上的所有光線都不會(huì)發(fā)生全反射，MN的半徑要小于eq\f(\r(3),3)RD．不論發(fā)光管芯的半徑多大，總會(huì)有部分光線到達(dá)球面時(shí)發(fā)生全反射現(xiàn)象【答案】C【解析】由題意作光路圖如圖所示，由于AD長(zhǎng)eq\f(π,6)R，∠DOA＝30°由幾何關(guān)系可知光線入射到D點(diǎn)的入射角i＝30°，折射角γ＝60°，折射率為n＝eq\f(sinγ,sini)＝eq\r(3)，A錯(cuò)誤；臨界角sinC＝eq\f(1,n)，解得sinC＝eq\f(\r(3),3)，從M或N點(diǎn)垂直于MN發(fā)出的光線射到球面上的入射角最大，設(shè)為θ，設(shè)管芯發(fā)光部分MN的半徑為r，所以有sinθ＝eq\f(r,R)，所有光能射出需sinθ＜sinC，解得r＜eq\f(\r(3),3)R，C正確，D錯(cuò)誤；沿EB方向發(fā)射光線的光路圖如圖所示由幾何知識(shí)sinβ＝eq\f(1,2)＜eq\f(\r(3),3)，可以發(fā)生折射，設(shè)折射角為θ′，有n＝eq\f(sinθ′,sinβ)，解得sinθ′＝eq\f(\r(3),2)，B錯(cuò)誤。3.(2022·天津市等級(jí)考模擬)如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)。已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，E、F分別為邊AB、BC的中點(diǎn)，則()A．該棱鏡的折射率為eq\r(3)B．光在F點(diǎn)發(fā)生全反射C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)不變D．從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行【答案】A【解析】由于E、F分別為邊AB、BC的中點(diǎn)，所以光線在AB邊的折射角為30°，則該棱鏡的折射率為n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，A正確；光線在F點(diǎn)的入射角為30°，該光線的臨界角為sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(3))，sin30°＝eq\f(1,2)，解得30°＜C，光在F點(diǎn)不能發(fā)生全反射，B錯(cuò)誤；由λ＝eq\f(λ0,n)得，光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)變小，C錯(cuò)誤；因?yàn)槿肷涞嚼忡R的光，經(jīng)過棱鏡折射后，出射光線向棱鏡的底面偏轉(zhuǎn)，所以從F點(diǎn)出射的光束一定向底面AC偏轉(zhuǎn)，與入射到E點(diǎn)的光束一定不平行，D錯(cuò)誤。4.(2022·浙江新高考模擬)工業(yè)上我國(guó)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)其中一種是采用光學(xué)檢測(cè)玻璃裝置的合格性。如下圖甲所示是貨物的運(yùn)輸軌道，圖乙是某次對(duì)某玻璃裝置的質(zhì)量檢測(cè)。讓光束以垂直玻璃磚底面的方向射入，當(dāng)入射光束與O點(diǎn)連線夾角為θ時(shí)，光線恰好在玻璃磚內(nèi)發(fā)生全反射，若玻璃的折射率為2，則tanθ等于()A.eq\f(\r(3)－1,2) B.eq\f(\r(3)＋1,2)C.eq\f(2\r(3)－1,2) D.eq\f(2\r(3)＋1,2)【答案】B【解析】畫出光路圖如圖，根據(jù)折射定律，光在上表面折射時(shí)，滿足n＝eq\f(sinθ,sinβ)＝2，根據(jù)幾何關(guān)系C＋β＝θ，根據(jù)sinC＝eq\f(1,n)＝0.5得tanθ＝eq\f(\r(3)＋1,2)，故B正確。5．(2022·浙江寧波二模)如圖甲是用激光水平照射豎直圓珠筆中的小彈簧得到的衍射圖樣，它和乙圖的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的X射線衍射圖樣非常相似，我們常用衍射圖樣來分析事物的形狀結(jié)構(gòu)。請(qǐng)根據(jù)單縫衍射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，分析激光通過下列哪個(gè)小孔可得到丙圖衍射圖樣()【答案】A【解析】根據(jù)單縫衍射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：當(dāng)縫調(diào)到很窄時(shí)，亮條紋的亮度有所降低，寬度反而增大。丙圖衍射圖樣中間的亮斑呈扁平狀，可知激光通過的小孔左右較窄，上下較寬，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。6．(2022·浙江鎮(zhèn)海中學(xué)5月模擬)“救命神器”——自動(dòng)體外除顫儀(AED)，現(xiàn)在已經(jīng)走入了每個(gè)校園，它是一種便攜式的醫(yī)療設(shè)備，可以診斷特定的心律失常，并且給予電擊除顫，是可被非專業(yè)人員使用的用于搶救心臟驟?；颊叩尼t(yī)療設(shè)備。其結(jié)構(gòu)如圖所示，低壓直流經(jīng)高壓直流發(fā)生器后向儲(chǔ)能電容器C充電。除顫治療時(shí)，開關(guān)撥到2，將脈沖電流作用于心臟，使患者心臟恢復(fù)正常跳動(dòng)，其他條件不變時(shí)，下列說法正確的是()A．脈沖電流作用于不同人體時(shí)，電流大小相同B．放電過程中，電流大小不變C．電容C越小，電容器的放電時(shí)間越長(zhǎng)D．自感系數(shù)L越小，放電脈沖電流的放電時(shí)間越短【答案】D【解析】脈沖電流作用于不同人體時(shí)，不同人體的導(dǎo)電性能不同，故電流大小不同，A錯(cuò)誤；電容器放電過程中，開始時(shí)電流較大，隨著極板上電荷的減小，放電電流逐漸減小，不是恒定的，B錯(cuò)誤；振蕩電路的振蕩周期為T＝2πeq\r(LC)，電容器在時(shí)間t0內(nèi)放電至兩極板間的電壓為0，t0＝eq\f(T,4)＝eq\f(π\(zhòng)r(LC),2)，則放電脈沖電流線圈的自感系數(shù)L越小，放電脈沖電流的放電時(shí)間越短，故C錯(cuò)誤，D正確。7.(2021·遼寧葫蘆島市模擬)水中點(diǎn)光源S沿SO方向射出a、b兩種單色光，其中a單色光射出水面，光路如圖所示。則下列說法正確的是()A．水中的反射光是b單色光B．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率C．a(chǎn)、b在水中的傳播速度關(guān)系為va＜vbD．用同一雙縫干涉裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可看到a光干涉條紋間距比b光的寬【答案】D【解析】水中的反射光是a、b兩種單色光的復(fù)合光，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因b光發(fā)生了全反射，則b光的臨界角小于a光，根據(jù)sinC＝eq\f(1,n)可得，b光的折射率較大，則b光的頻率大于a光的頻率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)n＝eq\f(c,v)可知，因na＜nb，a、b在水中的傳播速度關(guān)系為va>vb，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因a的頻率小，波長(zhǎng)較大，則根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知，用同一雙縫干涉裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可看到a光干涉條紋間距比b光的寬，選項(xiàng)D正確。8.(2022·北京東城區(qū)一模)太赫茲輻射通常是指頻率在0.1～10THz(1THz＝1012Hz)、即頻率在微波與紅外線之間的電磁輻射，其頻率高于微波，低于紅外線、紫外線，遠(yuǎn)低于X射線。太赫茲波對(duì)人體安全，可以穿透衣物等不透明物體，實(shí)現(xiàn)對(duì)隱匿物體的成像。近年來太赫茲技術(shù)在國(guó)家安全、信息技術(shù)等諸多領(lǐng)域取得了快速發(fā)展，被譽(yù)為“改變未來世界十大技術(shù)”之一。由上述信息可知，太赫茲波()A．其光子的能量比紅外線光子的能量更大B．比微波更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象C．比紫外線更難使金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．比X射線穿透性更強(qiáng)【答案】C【解析】太赫茲波的頻率比紅外線的頻率低，所以其光子的能量比紅外線光子的能量更小，故A錯(cuò)誤；太赫茲波的頻率比微波的頻率高，波長(zhǎng)比微波的短，所以比微波更不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；太赫茲波的頻率比紫外線的頻率低，所以比紫外線更難使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故C正確；太赫茲波的頻率遠(yuǎn)低于X射線的頻率，其光子能量遠(yuǎn)低于X射線的光子能量，所以比X射線穿透性更弱，故D錯(cuò)誤。9.(2022·山東省教科所模擬)如圖，兩單色光Ⅰ、Ⅱ分別沿半徑方向由半圓形玻璃磚射入空氣，出射光合成一束復(fù)色光Ⅲ，已知單色光Ⅰ、Ⅱ與法線間的夾角分別為45°和30°，則關(guān)于單色光Ⅰ與Ⅱ，下列說法正確的是()A．在玻璃磚中的折射率之比為nⅠ∶nⅡ＝eq\r(2)∶1B．在玻璃磚中的傳播時(shí)間之比為tⅠ∶tⅡ＝1∶eq\r(2)C．在玻璃磚中的波長(zhǎng)之比為λⅠ∶λⅡ＝eq\r(2)∶1D．由該玻璃磚射向真空時(shí)臨界角正弦之比為sinCⅠ∶sinCⅡ＝1∶eq\r(2)【答案】B【解析】假設(shè)兩單色光Ⅰ、Ⅱ折射角為θ，則Ⅰ光折射率為nⅠ＝eq\f(sinθ,sin45°)，Ⅱ光折射率為nⅡ＝eq\f(sinθ,sin30°)，解得nⅠ∶nⅡ＝sin30°∶sin45°＝1∶eq\r(2)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)v＝eq\f(c,n)，t＝eq\f(R,v)得t＝eq\f(Rn,c)，由于路程和光速一樣，可得tⅠ∶tⅡ＝1∶eq\r(2)，選項(xiàng)B正確；根據(jù)v＝eq\f(c,n)，λ＝eq\f(v,f)得λ＝eq\f(c,fn)，由于Ⅰ、Ⅱ光的頻率關(guān)系未知，所以無法比較波長(zhǎng)的大小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)可得sinCⅠ∶sinCⅡ＝nⅡ∶nⅠ＝eq\r(2)∶1，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11．(多選)(2021·湖北省部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)真空中a、b兩種單色光的波長(zhǎng)比λa∶λb＝k∶1，則a、b兩種光()A．光子能量之比Ea∶Eb＝1∶kB．若都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能之比為Eka∶Ekb＝1∶kC．入射到同一雙縫干涉裝置上，則干涉條紋間距之比為Δxa∶Δxb＝k∶1D．從玻璃入射到空氣中，兩種光的臨界角之比Ca∶Cb＝1∶k【答案】AC【解析】根據(jù)光子的能量表達(dá)式有ε＝heq\f(c,λ)，光子的能量與波長(zhǎng)成反比，所以光子能量之比Ea∶Eb＝1∶k，則A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek＝heq\f(c,λ)－W0，光電子最大初動(dòng)能與光子的能量是線性關(guān)系不是正比關(guān)系，所以B錯(cuò)誤；由干涉條紋間距的公式有Δx＝eq\f(l,d)λ，干涉條紋間距與波長(zhǎng)成正比，所以干涉條紋間距之比為Δxa∶Δxb＝k∶1，則C正確；根據(jù)全反射的臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)，臨界角的正弦值與折射率成反比，所以臨界角與波長(zhǎng)的關(guān)系也不是反比關(guān)系，則D錯(cuò)誤。12.(202·湖北卷，5)如圖所示，由波長(zhǎng)為λ1和λ2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(kuò)束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋。O是兩單色光中央亮條紋的中心位置，P1和P2分別是波長(zhǎng)為λ1和λ2的光形成的距離O點(diǎn)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，則()A．λ1<λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置B．λ1<λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置C．λ1＞λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置D．λ1＞λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置【答案】D【解析】由雙縫干涉條紋間距的公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，當(dāng)兩種色光通過同一雙縫干涉裝置時(shí)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)條紋間距越寬，由屏上亮條紋的位置可知λ1>λ2；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(shí)，折射率越大的色光折射角越大，由于λ1>λ2，則n1＜n2，所以N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置，D正確，A、B、C錯(cuò)誤。13.(2022·遼寧沈陽市教學(xué)質(zhì)檢)如圖所示，一束光由半圓形玻璃磚的右側(cè)面沿半徑射入，經(jīng)AB界面折射后分為a、b兩束光，則下列說法正確的是()A．b光的光子能量小于a光的光子能量B．現(xiàn)將入射光繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則a光先消失C．分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距D．在半圓形玻璃中，b光的傳播時(shí)間小于a光的傳播時(shí)間【答案】C【解析】因?yàn)椴Ａ?duì)b光的偏折程度大于a光，所以玻璃對(duì)b光的折射率大于對(duì)a光的折射率，所以b光頻率高，光子能量大，故A錯(cuò)誤；根據(jù)sinC＝eq\f(1,n)可知，b光臨界角小，現(xiàn)將入射光繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則b光先消失，故B錯(cuò)誤；b光頻率高，波長(zhǎng)短，根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知，分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距，故C正確；根據(jù)v＝eq\f(c,n)，可知在半圓形玻璃中，b光的速度小，路程相同，則b光時(shí)間長(zhǎng)，故D錯(cuò)誤。14.(多選)(2022·嘉興一中適應(yīng)考)關(guān)于光現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．圖a中一束白光通過三棱鏡形成彩色光帶是光的干涉現(xiàn)象B．圖b中光照射不透明的圓盤，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)了一個(gè)亮斑是光的衍射現(xiàn)象C．圖c中肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象D．圖d中佩戴特殊眼鏡觀看立體電影利用了光的偏振現(xiàn)象【答案】BCD【解析】圖a中一束白光通過三棱鏡形成彩色光帶是光的折射，A錯(cuò)誤；圖b中光照射不透明的圓盤，在圓盤的陰影中心出現(xiàn)了一個(gè)亮斑是泊松亮斑，是光的衍射現(xiàn)象，B正確；圖c中肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋是光在前后膜的反射光疊加產(chǎn)生的，是光的干涉現(xiàn)象，C正確；圖d中立體電影在放映時(shí)，是兩臺(tái)放映機(jī)發(fā)出相互垂直的偏振光，佩戴特殊眼鏡觀看立體電影，才能獲得最佳觀賞效果，利用了光的偏振原理，D正確。15.(2022·浙南名校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖甲所示，發(fā)光二極管(LED)可高效地將電能轉(zhuǎn)化為光能，在照明、平板顯示、醫(yī)療器件等領(lǐng)域具有廣泛的用途。LED的原理結(jié)構(gòu)如圖乙所示，管芯的發(fā)光面緊貼半球形透明介質(zhì)，人們能從半球形表面看到發(fā)出的光。已知半球球心O點(diǎn)為發(fā)光面AB的中點(diǎn)，半球和發(fā)光面的半徑分別為R和r，則()A．發(fā)光面射出的光進(jìn)入透明介質(zhì)后，光的顏色發(fā)生了變化B．若