光學(xué)-2018年高考物理之高頻含解析

解密18O

'L禽考

核心考點(diǎn)考綱要求

光的折射定律II

折射率1

全反射、光導(dǎo)纖維1

光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象I

?網(wǎng)絡(luò)區(qū)信

反射現(xiàn)象

光的反射

.反射定律

‘折射定律

光的折射折射率：〃=理=￡

sinrv

棱鏡色散

臨界角:sinC=，

n

全反射產(chǎn)生條件：①光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)；②入射角大于等于臨界角

應(yīng)用

光學(xué)

f產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：兩列光的頻率相同，相位差恒定

光的干涉4雙縫干涉

薄膜干涉

發(fā)生明顯衍射的條件：縫、孔或障礙物的尺寸與光的波長相近或者小得多

單縫衍射

光的衍射

三種不同的衍射現(xiàn)象圓孔衍射

泊松亮斑

光的偏振

'測定玻璃的折射率

實(shí)驗(yàn)4

用雙縫干涉測光的波長

J斛費(fèi)考￡

考克1%的折射去反射先導(dǎo)片箍

//點(diǎn)名知基

一、光的折射

1.折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時傳播方向改變的現(xiàn)象。

2.折射定律

（1）內(nèi)容：如圖所示，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

線兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比。

（2）表達(dá)式："=包包，式中〃是比例常數(shù)。

sin02

（3）在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

3.折射率

（1）折射率是一個反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，折射率越大，說明光從真空中射入到該介質(zhì)時的偏折

程度越大，反之偏折程度越小.

（2）定義式：〃=旦吟，折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率決定，與入射角仇和折射角4

sin02

無關(guān)。

（3）計算公式：n=~,因?yàn)镵c,所以任何介質(zhì)的折射率都大于1。

V

（4）當(dāng)光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時，入射角大于折射角；當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，入射角

小于折射角。

4.解決光的折射問題的一般方法：

（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，確定入射角和折射角。

（3）利用折射定律建立方程進(jìn)行求解。

5.玻璃磚對光路的控制

兩平面平行的玻璃磚，出射光線和入射光線平行，且光線發(fā)生了側(cè)移，如圖所示。

6.三棱鏡對光路的控制

（1）光密三棱鏡：光線兩次折射均向底面偏折，偏折角為（5,如圖所示。

A

（2）光疏三棱鏡：光線兩次折射均向頂角偏折

（3）全反射棱鏡（等腰直角棱鏡），如圖所示

①當(dāng)光線從一直角邊垂直射入時，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出（如圖甲所示）。

②當(dāng)光線垂直于斜邊射入時，在兩直角邊發(fā)生全反射后又垂直于斜邊射出，入射光線和出射光線互相

平行（如圖乙所示）。

特別提醒：不同顏色的光的頻率不同，在同一種介質(zhì)中的折射率、光速也不同，發(fā)生全反射現(xiàn)象的臨

界角也不同。

二、全反射

1.全反射現(xiàn)象

(1)條件：

①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。

②入射角大于或等于臨界角。

(2)現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光。

2.臨界角：折射角等于90。時的入射角，用C表示，sinC='。

n

3.光的色散

(1)光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象。

(2)光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長的有序排列。

(3)光的色散現(xiàn)象說明：

①白光為復(fù)色光；

②同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大；

③不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長越短，波速越慢。

(4)棱鏡

①含義：截面是三角形的玻璃儀器，可以使光發(fā)生色散，白光的色散表明各色光在同一介質(zhì)中的折射

率不同。

②三棱鏡對光線的作用：改變光的傳播方向，使復(fù)色光發(fā)生色散。

4.全反射現(xiàn)象的理解與應(yīng)用

(1)在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的。

(2)當(dāng)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。當(dāng)折射角等于90。時，實(shí)際上就己經(jīng)沒有折射光了。

(3)全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，在入射角逐漸增大的過

程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時;折射光的能量已經(jīng)減弱

為零，這時就發(fā)生了全反射。

5.光的折射、全反射中的三個“一”

一個規(guī)律：光的折射定律

一個概念：折射率

一個條件：全反射的條件

6.解答全反射類問題的技巧

(1)解答全反射類問題時，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是入射角大于或等于臨界角。

利用好光路圖中的臨界光線，準(zhǔn)確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)犍，且在作光路圖時

盡量與實(shí)際相符，這樣更有利于問題的分析。

（2）解答光的折射、全反射問題時抓好兩個關(guān)鍵點(diǎn)：

①準(zhǔn)確作出光路圖；

②利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，找準(zhǔn)入射角和折射角。

三、光導(dǎo)纖維

1.原理：光的全反射。

2.構(gòu)造：由內(nèi)芯跟外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全

反射。

3.傳播路徑：

4.光纖通信

（1）方法：光也是一種電磁波，也可以像無線電波那樣，作為載體來傳遞信息。載有聲音、圖象以及

各種數(shù)字信號的激光從光纖的一端輸入，就可以傳到千里以外的另一端，實(shí)現(xiàn)光纖通信。

（2）優(yōu)點(diǎn)：光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)是容量大。此外，光纖傳輸還有衰減小，抗干擾能力強(qiáng)等多方面的

優(yōu)點(diǎn)。

名/器沮求鈉

對光學(xué)儀器定標(biāo)時，需要確定兩條平行光線的精確間距X?？梢杂靡韵罗k法：先使兩條光線垂直且對稱

地射到一根圓柱形玻璃棒上，如圖所示，棒的半徑為R,折射率〃=1.60,然后調(diào)節(jié)兩條光線間的距離，直到

它們正好聚焦在玻璃棒圓周上對面的一點(diǎn)，試求X。

【參考答案】1.92/?

【試題解析】設(shè)入射角為仇，折射南為。2,由幾何關(guān)系知仇=2。2,則〃=.Q=1一廣=2cos。2=1.6,

sm02sm02

2

解得cos02=0.8,sin02=^1-cos02=0.6,sin0\=nsin02=1.6x0.6=0.96,則x=2/?sin4=1.92/?。

名/砥蹤秣耳

1.全反射是自然界里常見的現(xiàn)象，下列與全反射相關(guān)的說法正確的是

A.光只有從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時才能發(fā)生全反射

B.如果條件允許，光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時也可能發(fā)生全反射

C.發(fā)生全反射時，折射光線完全消失，反射光的能量幾乎等于入射光的能量

D.只有在入射角等于臨界角時才能發(fā)生全反射

【答案】AC

【解析】發(fā)生全反射有兩個條件，一個是光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，一個是入射角大于等于臨界角，

因此A正確，BD錯誤。發(fā)生全反射時，折射光線完全消失，反射光的能量幾乎等于入射光的能量，當(dāng)

然還有介質(zhì)的吸收作用，C正確。

2.紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角從水中射向空氣，若黃光恰能發(fā)生全反射，則

A.綠光也一定能發(fā)生全反射

B.紅光也一定能發(fā)生全反射

C.紅、綠光都能發(fā)生全反射

D.紅、綠光都不能發(fā)生全反射

【答案】A

【解析】據(jù)臨界角公式“=」一和折射率不同，來確定三色光的臨界角的大小，再由黃光恰能發(fā)生全反

sinC

射，去判斷是否正確。由于紅、黃、綠三種單色光中綠光的折射率最大，紅光的折射率最小，則根據(jù)臨

界角公式”=―二，可得：綠光的臨界角最小，紅光的臨界角最大。若黃光恰能發(fā)生全反射，則說明從

sinC

水中射出的入射角，小于紅光的臨界角，大于綠光的臨界角，所以綠光一定能發(fā)生全反射，紅光一定不

能發(fā)生全反射。故選A。

3.如圖所示，半圓形玻璃磚放在空氣中，三條同一顏色、強(qiáng)度相同的光線，均由空氣射入玻璃磚，到達(dá)玻

璃磚的圓心位置。下列說法正確的是

A.假若三條光線中有一條在。點(diǎn)發(fā)生了全反射，那一定是4。光線

B.假若光線。。能發(fā)生全反射，那么光線cO一定能發(fā)生全反射

C.假若光線。。能發(fā)生全反射，那么光線一定能發(fā)生全反射

D.假若光線。。恰能發(fā)生全反射，則光線6。的反射光線比光線的反射光線的亮度大

【答案】ACD

【解析】三條入射光線沿著指向圓心的方向由空氣射向玻璃烤，在圓周界面，它們的入射角為零，均不

會偏折。在直徑界面，光線的入射角最大，光線cO的入射角最小，它們都是從光密介質(zhì)射向光疏介

質(zhì)，都有發(fā)生全反射的可能。如果只有一條光線發(fā)生了全反射，那一定是4。光線，因?yàn)樗娜肷浣亲?/p>

大。所以選項(xiàng)A對；假若光線匕。能發(fā)生全反射，說明它的入射角等于或大于臨界角，光線4。的入射

角更大，所以，光線4。一定能發(fā)生全反射，光線C。的入射角可能大于臨界角，也可能小于臨界角，因

此，cO不一定能發(fā)生全反射。所以選項(xiàng)C對，B錯；假若光線恰能發(fā)生全反射，光線60和cO都

不能發(fā)生全反射，但bO的入射角更接近于臨界角，所以，光線bO的反射光線較光線c。的反射光線強(qiáng)，

即60的反射光亮度大，所以D對。

4.甲、乙兩種單色光在空氣中的波長分別為2甲和2乙，且7甲＞2人當(dāng)二者以相同的不為零的入射角由空氣

斜射入玻璃中時，下列說法正確的是

A.玻璃對甲光的折射率小于對乙光的折射率

B.甲光在玻璃中的傳播速度大于乙光在玻璃中的傳播速度

C.甲光的折射角小于乙光的折射角

D.甲光的偏向角大于乙光的偏向角

【答案】AB

【解析】根據(jù)光在空氣中的傳播有次可知頻率關(guān)系q=多＜1,即根據(jù)同種介質(zhì)對頻率大

Jz.5

的色光的折射率較大，可知折射率〃工，即A正確。根據(jù)折射率〃=￡,光在介質(zhì)中的傳播速度丫=￡,

vn

可見VQVN,即B正確。根據(jù)折射率〃=史巴可知，當(dāng)人射角相同時，皿，相同，可見折射角r的正弦

sinr

sinr=-^,顯然折射率〃大時sinr小，即尸早＞/乙,C錯誤。3甲U5乙,D錯誤。

n

5.關(guān)于光的折射，錯誤的說法是

A.折射光線一定在法線和入射光線所確定的平面內(nèi)

B.入射光線和法線與折射光線不一定在一個平面內(nèi)

C.入射角總大于折射角

D.光線從空氣斜射入玻璃時，入射角大于折射角

【答案】BC

【解析】由光的折射定律知折射光線一定在法線和入射光線所確定的平面內(nèi)可知，A正確，B錯誤；入

射角不一定大于折射角，C錯誤；光線從空氣斜射入玻璃時，入射角大于折射角，D正確。

6.如圖所示，橫截面是直角三角形A8C的三棱鏡對紅光的折射率為外,對紫光的折射率為小，一束很細(xì)

的白光由棱鏡的一個側(cè)面AB垂直入射，從另一側(cè)面4c折射出來，已知棱鏡的頂角/A=30。，AC邊平

行于光屏MM且與光屏距離為L

（1）畫出白光通過棱鏡折射后的光路圖（出射光線只畫出兩條邊緣的光線，并指明其顏色）；

（2）求出在光屏MN上得到的可見光光譜的寬度力

【答案】（1）如圖所示（2）L（....

小4-均2也-W

【解析】（1）光路圖如圖所示。

（2）根據(jù)折射定律

sin“

=坨所以sin〃,tanr.=___

sin30°

sinr

2=/所以sin我均

sin30°2

所以d=為一tan外=￡（,邊.--J=）

44一紇V4-A

考點(diǎn)2%的干涉、桁射和偏橇覘拿

名/小w知量

一、光的干涉

i.定義

兩列頻率相同、振動情況相同的光波相疊加，某些區(qū)域出現(xiàn)振動加強(qiáng)，某些區(qū)域出現(xiàn)振動減弱，并且

加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域總是相互間隔的現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象。

2.相干條件

只有相干光源發(fā)出的光疊加，才會發(fā)生干涉現(xiàn)象。相干光源是指頻率相同、相位相同（振動情況相同）

的兩列光波。

3.兩束振動情況相同的光源產(chǎn)生的光相互疊加時：

（1）出現(xiàn)明條紋的條件是屏上某點(diǎn)P到兩個相干光源S,和S2的路程差等于波長的整數(shù)倍或半波長的

偶數(shù)倍，即

2

IPS]—PSzl=以=2S—（fc=0,1,2,3…）

2

當(dāng)上0時,BPPSi=PS2,此時。點(diǎn)處的明條紋叫做中央亮條紋。

(2)出現(xiàn)暗條紋的條件是屏上某點(diǎn)P到兩個相干光源矯和S2的路程差等于半波長的奇數(shù)倍，即

2

|PS1-PS|=⑵+1)-(60,1,2,3…)

22

4.雙縫干涉：由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后，在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋。白光的雙縫干涉條紋是中

央為白色條紋，兩邊為彩色條紋，單色光的雙縫干涉中相鄰亮條紋間的距離為Ax='

d

5.光的雙縫干涉現(xiàn)象的理解

(1)光能夠發(fā)生干涉的條件：兩光的頻率相同，振動步調(diào)相同.

(2)雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩相鄰亮條紋或相鄰暗條紋間距離與波長成正比，即=。

d

(3)用白光照射雙縫時，形成的干涉條紋的特點(diǎn)：中央為白條紋，兩側(cè)為彩色條紋。

6.薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后兩面反射的光相遇而形成的。圖樣中同一條亮(或暗)

條紋上所對應(yīng)的薄膜厚度相同。

7.薄膜干涉現(xiàn)象的理解

(1)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。

律八^亮

林3＞暗

亮

D八

(2)光照射到薄膜上時，在膜的前表面4V和后表面B9分別反射出來，形成兩列頻率相同的光波，并

且疊加。

(3)原理分析

①單色光

在乃、P2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差等于波長的整數(shù)倍。

(〃=1,2,3…)，薄膜上出現(xiàn)明條紋。

在。處，兩列反射回來的光波的路程差A(yù)r等于半波長的奇數(shù)倍。(2〃+1)y(〃=0,1,2,3-),

薄膜上出現(xiàn)暗條紋。

②白光：薄膜上出現(xiàn)水平彩色條紋。

(4)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。

被檢查平面

二、光的衍射

1.定義

光離開直線路徑繞到障礙物陰影區(qū)的現(xiàn)象叫光的衍射，衍射產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)叫衍射圖樣。

2.發(fā)生明顯衍射的條件

只有當(dāng)障礙物的尺寸跟光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)象才會明顯。

3.衍射圖樣

(1)單縫衍射

①單色光：明暗相間的不等距條紋，中央亮紋最寬最亮，兩側(cè)條紋具有對稱性。

②白光：中間為寬且亮的白色條紋，兩側(cè)是窄且暗的彩色條紋，最靠近中央的是紫光，遠(yuǎn)離中央的是

紅光。

(2)圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)，圓環(huán)面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過孔的直線照明的面積。

(3)圓盤衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)，中心有一亮斑稱為泊松亮斑。

4.光的衍射現(xiàn)象的理解

(1)衍射與干涉的比較

種現(xiàn)象

比較揄單縫衍射雙縫干涉

不條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等

同條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距

點(diǎn)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

特別提醒：

①白光發(fā)生光的干涉、衍射和光的色散都可出現(xiàn)彩色條紋，但光學(xué)本質(zhì)不同。

②區(qū)分干涉和衍射，關(guān)鍵是理解其本質(zhì)，實(shí)際應(yīng)用中可從條紋寬度、條紋間距、亮度等方面加以區(qū)分。

③干涉與衍射的本質(zhì)：光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結(jié)果，從本質(zhì)上講，衍射條紋的形成

與干涉條紋的形成具有相似的原理。在衍射現(xiàn)象中，可以認(rèn)為從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，它

們在屏上疊加形成單縫衍射條紋。

(2)光的干涉和衍射比較

內(nèi)容干涉衍射

在光重疊區(qū)域出現(xiàn)加強(qiáng)或減

現(xiàn)象光繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)象

弱的現(xiàn)象

兩束光頻率相同、相位差恒

產(chǎn)生條件障礙物或孔的尺寸與波長差不多或小得多

定

典型實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)單縫衍射、圓孔衍射、不透明圓盤衍射

圖不條紋寬度條紋寬度相等條紋寬度不等，中央最寬

樣同條紋間距各相鄰條紋間距相等各相鄰條紋間距不等

特點(diǎn)亮度情況清晰條紋，亮度基本相等中央條紋最亮，兩邊變暗

點(diǎn)相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；干涉、衍射都有明暗相間的條紋

三、光的偏振

1.偏振：光波只沿某一特定的方向振動，稱為光的偏振。

2.自然光：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且

沿各個方向振動的光波的強(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，只沿某個特定方向振動的光，叫做偏振光。光的偏振證明光

是橫波。自然光通過偏振片后，就得到了偏振光。

4.光的偏振現(xiàn)象的理解

(1)偏振光的產(chǎn)生方式

①自然光通過起偏器：通過兩個共軸的偏振片觀察自然光，第一個偏振片的作用是把自然光變成偏振

光，叫起偏器。第二個偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光，叫檢偏器。

②自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，如果光入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90。

時，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。

特別提醒：不能認(rèn)為偏振片就是刻有狹縫的薄片，偏振片并非刻有狹縫，而是具有一種特征，即存在

一個偏振方向，只讓平行于該方向振動的光通過，其他振動方向的光被吸收了。

(2)偏振光的理論意義及應(yīng)用

①理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波。光的偏振現(xiàn)

象說明了光波是橫波。

②應(yīng)用：照相機(jī)鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等。

5.自然光和偏振光的比較

自然光（非偏振光）偏振光

光的來源直接從光源發(fā)出的光自然光通過起偏器后的光

光的振動在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光振動沿任在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光

方向意方向，且沿各個方向振動的光的強(qiáng)度相同振動沿特定方向

在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知雙縫間的距離是0.2mm,雙縫到光屏的距離為80cm。某單色光的干涉圖樣

中第一條亮紋中央到第四條亮紋中央的距離為7.80mm,據(jù)此求單色光的波長是多少。

【參考答案】6.1cm

【試題解析】Ax=—=mm=2.60mm

33

/=80cm=800mm

由A^=—X

d

得X=mm=6.5x10-4mm=650nm

/800

所以此時空氣柱長度/=匕=6.1cm

S

1.對于光的衍射現(xiàn)象的定性分析，下列說法正確的是

A.只有障礙物或孔的尺寸可以跟光波波長相比，甚至比光波波長還要小的時候，才能產(chǎn)生明顯的衍射

現(xiàn)象

B.光的衍射現(xiàn)象是光波相互疊加的結(jié)果

C.光的衍射現(xiàn)象否定了光沿直線傳播的結(jié)論

D.光的衍射現(xiàn)象說明了光具有波動性

【答案】AD

【解析】光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象說明了光具有波動性。光沿直線傳播的規(guī)律是近似的，只有在光波波

長比障礙物尺寸小得多的情況下，光才可以看作是沿直線傳播的，所以光的衍射現(xiàn)象和直線傳播是不矛

盾的，它們是在不同條件下出現(xiàn)的兩種現(xiàn)象。

2.關(guān)于光的衍射下列說法中正確的是

A.只有當(dāng)障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長相比或者比光的波長小的時候才能發(fā)生衍射

B.如果障礙物的尺寸比光的波長大得太多，就不能發(fā)生光的衍射

C.隔著高墻和墻另一側(cè)的人說話時“聽其聲而不見其人”，是因?yàn)槁暡òl(fā)生了明顯衍射，而光波的衍射

非常微弱

D.小孔成像就是由光的衍射形成的

【答案】C

【解析】各種障礙物都能使光發(fā)生衍射，只是有明顯和不明顯的區(qū)別。小孔成像的原理是光的直線傳播,

而不是光的衍射。高墻的高度一般是幾米，這個尺寸跟聲波的波長可以相比，但比光的波長大得多，因

此出現(xiàn)“聽其聲而不見其人R的現(xiàn)象。

3.以下說法中正確的有

A.陽光下肥皂膜上的彩色條紋屬于光的衍射現(xiàn)象

B.太陽光通過三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋是由于折射造成的

C.一束光由介質(zhì)斜射向空氣，界面上可能只發(fā)生反射現(xiàn)象而沒有折射現(xiàn)象

D.水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象，這說明了光是一種波

【答案】BCD

【解析】陽光下肥皂膜上的彩色條紋，是屬于薄膜干涉現(xiàn)象，故A錯誤；太陽光通過三棱鏡產(chǎn)生彩色條

紋，是由于光發(fā)生了色散現(xiàn)象即屬于光的折射現(xiàn)象，故B正確；一束光由介質(zhì)斜射向空氣，界面上若發(fā)

生全反射，只發(fā)生反射現(xiàn)象而沒有折射現(xiàn)象，故C正確；水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是由于光的薄膜干涉產(chǎn)

生的，是光的干涉現(xiàn)象，這說明了光是一種波，故D正確。

4.關(guān)于光的干涉現(xiàn)象，下列說法正確的是

A.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，亮條紋的寬度是不等的

B.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，把入射光由紅色光換成紫色光，相鄰亮條紋間距變寬

C.只有相干光源發(fā)出的光才能在疊加時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

D.頻率不相同的兩列光也能發(fā)生干涉現(xiàn)象

【答案】C

【解析】在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，同種顏色光的干涉條紋間距是相等的，A錯誤。紅色光換成紫色光，波長

變短，條紋間距變窄，B錯誤。要觀察到穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，光波的頻率必須相同，D錯誤，故C正確。

5.取兩塊平玻璃板，合在一起用手捏緊，會從玻璃板上看到彩色條紋，這是光的干涉現(xiàn)象，有關(guān)這一現(xiàn)象

的敘述正確的是

A.這是上下兩塊玻璃板的上表面反射光干涉的結(jié)果

B.這是兩玻璃板間的空氣薄層上下兩表面的反射光相干涉的結(jié)果

C.這是上面一塊玻璃的上、下兩表面的反射光干涉的結(jié)果

D.這是下面一塊玻璃的上、下兩表面的反射光干涉的結(jié)果

【答案】B

【解析】形成干涉條紋是有一定條件的，即兩列相干光的光程差需要連續(xù)變化，舊就時，形成明條紋,

當(dāng)g（如時，形成暗條紋，當(dāng)入射光是白光時，就會形成彩色條紋，對平板玻璃來說，每一塊平

板玻璃上下表面都是平行的，故不具備產(chǎn)生干涉條紋的條件，而中間的空氣膜，則可能具備這一條件，

應(yīng)選B項(xiàng)。

6.為了減少玻璃表面光的反射損失，在玻璃表面涂上一層折射率"=1.25的增透膜。設(shè)入射光在真空中的波

長％=700nm,為使這種波長的反射光能最大限度地被減弱，所涂薄膜的最小厚度應(yīng)是多少？

【答案】140nm

【解析】為了使玻璃表面的反射光最大限度地被減弱，要求在玻璃表面所涂的增透膜的厚度，恰好滿足

從薄膜前后兩個表面反射的光干涉相消，但薄膜的厚度不宜過大,其最小厚度應(yīng)為光在薄膜中波長的

4

設(shè)該光在真空中的波長為4,頻率為力,則

〃=￡=也=當(dāng)

v2v0%

?=700x*=5.6x10-7m

n1.25

增透膜的最小厚度

—X=1.4xl0-7m=140nm

4

w缺射之考凄

1.（2017?北京卷）物理學(xué)原理在現(xiàn)代科技中有許多重要應(yīng)用。例如，利用波的干涉，可將無線電波的干涉

信號用于飛機(jī)降落的導(dǎo)航。如圖所示，兩個可發(fā)射無線電波的天線對稱地固定于飛機(jī)跑道兩側(cè)，它們類

似于楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫。兩天線同時都發(fā)出波長為九和彩的無線電波。飛機(jī)降落過程中，當(dāng)接收到

九和22的信號都保持最強(qiáng)時，表明飛機(jī)已對準(zhǔn)跑道。下列說法正確的是

A.天線發(fā)出的兩種無線電波必須一樣強(qiáng)

B.導(dǎo)航利用了小與及兩種無線電波之間的干涉

C.兩種無線電波在空間的強(qiáng)弱分布穩(wěn)定

D.兩種無線電波各自在空間的強(qiáng)弱分布完全重合

【答案】C

【解析】由于兩無線電波波源對稱分布在跑道兩側(cè)，兩種波長的無線電波各自發(fā)生干涉，在跑道處干

涉均加強(qiáng)，當(dāng)接收到的Q和力的信號都保持最強(qiáng)時，表明飛機(jī)已對準(zhǔn)跑道，導(dǎo)航利用了兩種波長的無

線電波各自的穩(wěn)定干涉，所以天線發(fā)出的兩種無線電波不必一樣強(qiáng)，AB錯誤；兩種無線電波各自在

空間的強(qiáng)弱分布穩(wěn)定，但不重合，否則接收到小和上的信號都保持最強(qiáng)的位置不一定在跑道上，C正

確，D錯誤。

2.（2017?北京卷）如圖所示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變?yōu)椤啊?兩束單色光。如果光束b是藍(lán)光，

則光束a可能是

【答案】D

【解析】根據(jù)題意作出完整光路圖，如圖所示，。光進(jìn)入玻璃磚時光線偏折角較大，根據(jù)光的折射定律

可知玻璃磚對a光的折射率較大，因此a光的頻率應(yīng)高于匕光，故選D。

【名師點(diǎn)睛】由教材中白光通過三棱鏡時發(fā)生色散的演示實(shí)驗(yàn)可知，光線在進(jìn)入棱鏡前后偏折角度越大,

棱鏡對該光的折射率越大，該光的頻率越大。

3.（2017?天津卷）明代學(xué)者方以智在《陽燧倒影》中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數(shù)棱則必有一

面五色“，表明白光通過多棱晶體折射會發(fā)生色散現(xiàn)象。如圖所示，一束復(fù)色光通過三棱鏡后分解成兩

束單色光a、b,下列說法正確的是

b

A.若增大入射角i,則人光先消失

B.在該三棱鏡中。光波長小于。光

C.。光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，匕光不能發(fā)生

D.若〃、匕光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光的遏止電壓低

【答案】D

【解析】設(shè)折射角為由在右界面的入射角為力,根據(jù)幾何關(guān)系有：a+￡=,，根據(jù)折射定律：卸=孚，

sma.

增大入射角。折射角a增大，/減小，而產(chǎn)增大才能使白光發(fā)生全反射，故A錯誤；由光路圖可知，a

光的折射率小于b光的折射率（%〈嗎），則a光的波長大于b光的波長（4>4）,故B錯誤；

根據(jù)光電效應(yīng)方程和遏止電壓的概念可知:最大初動能/=版-%，再根據(jù)動能定理：r4=0-然，

即遏止電壓4=匕丫-%,可知入射光的頻率越大，需要的遏止電壓越大，/<與，則a光的頻率小

ee

于匕光的頻率（匕，〈匕,），。光的遏止電壓小于。光的遏止電壓，故D正確；光是一種橫波，橫波有

偏振現(xiàn)象，縱波沒有，有無偏振現(xiàn)象與光的頻率無關(guān)，故C錯誤。

【名師點(diǎn)睛】本題考查的知識點(diǎn)較多，涉及光的折射、全反射、光電效應(yīng)方程、折射率與波長的關(guān)系、

橫波和縱波的概念等，解決本題的關(guān)鍵是能通過光路圖判斷出兩種光的折射率的關(guān)系，并能熟練利用幾

何關(guān)系。

4.（2016?四川卷）某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測定半圓形玻璃磚的折射率〃。如圖甲所示，。是圓心，MN是法線,

A。、8。分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑。該同學(xué)測得多組入射角，?和折射角r,

做出sinj-sinr圖象如圖乙所示。則

A

A.光由A經(jīng)。到B,”=1.5

B.光由B經(jīng)。到A,〃=1.5

C.光由4經(jīng)。到8,n=0.67

D.光由D經(jīng)。到A,"=0.67

【答案】B

sini0.621

【解析】由圖線可知L=示=￡=一，可得mL5;因i是入射角，r是折射角，折射角大于入射角,

sinr0.93n

故光由方經(jīng)。到4,故選B。

【名師點(diǎn)睛】此題是幾何光學(xué)問題，但是是用函數(shù)圖象表示的折射角和入射角正弦的關(guān)系，起碼要知道

的是介質(zhì)的折射率都是大于1的，折射率等于“大角”的正弦與“小角”的正弦比值，而在空氣中的“角''比

較大。

5.（2015?重慶卷）虹和霓是太陽光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球

來說明。兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會形成MN和PQ兩條彩色光帶，光

路如題圖所示。M、N、P、。點(diǎn)的顏色分別為

MNPQ

A.紫、紅、紅、紫B.紅、紫、紅、紫

C.紅、紫、紫、紅D.紫、紅、紫、紅

【答案】A

【解析】白光中的可見光部分從紅到紫排列，對同一介質(zhì)的折射率〃紫>吸工，由折射定律知紫光的折射

角較小，由光路可知，紫光將到達(dá)M點(diǎn)和。點(diǎn)，而紅光到達(dá)N點(diǎn)和P點(diǎn),故選Ao

6.（2014.北京卷）以往，已知材料的折射率都為正值（〃>0）。現(xiàn)已有針對某些電磁波設(shè)計制作的人工材

料，其折射率可以為負(fù)值（n<0）,稱為負(fù)折射率材料。位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角/?依

然滿足sin/in尸小但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)（此時折射角取負(fù)值）。若該材料對于電磁

波的折射率〃=1,正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是

【答案】B

【解析】根據(jù)題目所給負(fù)折射率的意義，折射角和入射角應(yīng)該在法線的一側(cè)，A、D錯誤；該材料的折

射率等于1,說明折射角和入射角相等，B正確，C錯誤。

7.（2017?江蘇卷）人的眼球可簡化為如圖所示的模型，折射率相同、半徑不同的兩個球體共軸，平行光束

寬度為D,對稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球，會聚在軸線上的P點(diǎn)。取球體的折射率為夜，且

。=夜上求光線的會聚角外（示意圖未按比例畫出）

【答案】30°

D

【解析】由幾何關(guān)系sin，=解得'=45。

sini0

則由折射定律；^7=",解得7=30°

sinY

a

且i解得a=30°

8.（2017?新課標(biāo)全國I卷）如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，。點(diǎn)為球心；下半部是半徑

為R、高位2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線

與OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行（不考慮多次反射）。求

該玻璃的折射率。

反射膜

【答案】1.43

【解析】如圖，根據(jù)光路的對稱性和光路可逆性，與入射光線相對于0C軸對稱的出射光線一定與入射

光線平行。這樣，從半球面射入的折射光線，將從圓柱體底面中心。點(diǎn)反射。

設(shè)光線在半球面的入射角為。折射角為人由折射定律有①

eqsinrsin(i-r)-

由正弦定理有—=餐②

由幾何關(guān)系，入射點(diǎn)的法線與。c的夾角為t。由題設(shè)條件和幾何關(guān)系有sini=4③

K

6

式中L是入射光線與0C的距離。由②③式和題給數(shù)據(jù)得sin尸=④

V205

由①③④式和題給數(shù)據(jù)得n=血詬a1.43⑤

【名師點(diǎn)睛】本題的關(guān)鍵條件是出射光線與入射光線平行，依據(jù)這個畫出光路圖，剩下就是平面幾何的

運(yùn)算了。

9.(2017?新課標(biāo)全國H卷)一直桶狀容器的高為2/,底面是邊長為/的正方形；容器內(nèi)裝滿某種透明液體,

過容器中心軸。。'、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示。容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料，其他內(nèi)壁涂有

吸光材料。在剖面的左下角處有一點(diǎn)光源，已知由液體上表面的。點(diǎn)射出的兩束光線相互垂直，求該液

體的折射率。

D反光壁

【答案】1.55

【解析】設(shè)從光源發(fā)出直射到D點(diǎn)的光線的入射角為心折射角為在剖面內(nèi)做光源相對于反光壁的

鏡像對稱點(diǎn)C,連接⑵，交反光壁于E點(diǎn)，由光源射向E點(diǎn)的光線，反射后沿四射向D點(diǎn)；光線在

D點(diǎn)的入射角為治折射角為毅，如圖所示3

設(shè)液體的折射率為〃，由折射定律：〃sini,=sin/;①

nsini2=sin4②

依題意：/;+弓=90。③

21

聯(lián)立①②③解得：—二二④

--

sin1,+sini2

聯(lián)立④⑤⑥解得：“=1.55

【名師點(diǎn)睛】此題主要考查光的折射定律的應(yīng)用；解題的關(guān)鍵是能畫出光路圖，通過幾何關(guān)系找到入射

角及折射角；根據(jù)折射定律”=翼列方程求解。此題同時考查學(xué)生的數(shù)學(xué)計算能力。

sinr

10.（2017?新課標(biāo)全國in卷）如圖，一半徑為R的玻璃半球，。點(diǎn)是半球的球心，虛線。。'表示光軸（過

球心。與半球底面垂直的直線）。已知玻璃的折射率為1.5?，F(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上,

有些光線能從球面射出（不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線）。求

（1）從球面射出的光線對應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值;

R

（2）距光軸§的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點(diǎn)到。點(diǎn)的距離。

2

【答案】（1）⑵2.74/?

【解析】（1）如圖，從底面上4處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時的入射角為，，當(dāng)，?等于全反射臨

界角辦時，對應(yīng)入射光線到光軸的距離最大，設(shè)最大距離為

i=①

設(shè)n是玻璃的折射率，由全反射臨界角的定義有〃sinJ=1②

由幾何關(guān)系有sini=q■③

R

2

聯(lián)立①②③式并利用題給條件，得/=④

R

（2）設(shè)與光軸距］的光線在球面B點(diǎn)折射時的入射角和折射角分別為八和八，由折射定律有

"sin4=sina⑤

設(shè)折射光線與光軸的交點(diǎn)為C,在A05C中，由正弦定理有吧土=鄴世二12⑥

R0C

由幾何關(guān)系有/。=勺一1】⑦

..［廠、

S1DL=一?

3

聯(lián)立⑤⑥⑦⑧式及題給的條件得0C=艾2母+出）R邳2.74R⑨

5

【名師點(diǎn)睛】本題主要考查光的折射定律的應(yīng)用，解題關(guān)鍵是根據(jù)題意畫出光路圖，根據(jù)兒何知識確

定入射角與折射角，然后列方程求解。

11.（2016?海南卷）如圖，半徑為R的半球形玻璃體置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面與桌面相

切于A點(diǎn)。一細(xì)束單色光經(jīng)球心。從空氣中攝入玻璃體內(nèi)（入射面即紙面），入射角為45。，出射光

線射在桌面上8點(diǎn)處。測得A5之間的距離為現(xiàn)將入射光束在紙面內(nèi)向左平移，求射入玻璃體的

光線在球面上恰好發(fā)生全反射時，光束在上表面的入射點(diǎn)到。點(diǎn)的距離。不考慮光線在玻璃體內(nèi)的多

次反射。

【答案】也R

2

【解析】當(dāng)光線經(jīng)球心。入射時，光路圖如圖(a)所示。設(shè)玻璃的折射率為力由折射定律有

sini

n=----①

sin/

式中，入射角15。，了為折射角。

AB

AQAB為直角二角形，因此sin)'=0②

發(fā)生全反射時，臨界角C滿足面口4-③

在玻璃體球面上光線恰好發(fā)生全反射時，光