2023高考物理二輪專題復(fù)習(xí)：幾何光學(xué)與物理光學(xué)課件

專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基第16講幾何光學(xué)與物理光學(xué)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基1．光的折射定律、折射率．(1)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的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比．專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基3．光的色散．(1)光的色散現(xiàn)象：一束白光通過(guò)三棱鏡后在屏上會(huì)形成彩色光帶．(2)成因：棱鏡材料對(duì)不同色光的折射率不同，對(duì)紅光的折射率最小，紅光通過(guò)棱鏡后的偏折程度最小，對(duì)紫光的折射率最大，紫光通過(guò)棱鏡后的偏折程度最大，從而產(chǎn)生色散現(xiàn)象．專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)命題點(diǎn)一光的折射全反射折射率．專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)(2)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．(3)同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長(zhǎng)不同，但頻率相同．專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)(2022·廣東卷)一個(gè)水平放置的圓柱形罐體內(nèi)裝了一半的透明液體，液體上方是空氣，其截面如圖所示．一激光器從罐體底部P點(diǎn)沿著罐體的內(nèi)壁向上移動(dòng)，它所發(fā)出的光束始終指向圓心O點(diǎn)．當(dāng)光束與豎直方向成45°角時(shí)，恰好觀察不到從液體表面射向空氣的折射光束．已知光在空氣中的傳播速度為c，求液體的折射率n和激光在液體中的傳播速度v.專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)(2022·深圳二模)如圖1，寬度足夠大的水槽內(nèi)水深h，一束激光垂直水面射向水底s處，發(fā)現(xiàn)水槽底部有一半徑為r的圓形區(qū)域比其他區(qū)域暗，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是光線經(jīng)水槽底部漫反射后射向水面，射到b處的光線恰好發(fā)生全反射，光路見(jiàn)圖2，求：專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理(1)水的折射率；(2)通過(guò)作圖分析，當(dāng)水深增大時(shí)暗斑半徑如何變化．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)1.(2022·浙江卷)如圖所示，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)，在失重環(huán)境下，往大水球中央注入空氣，形成了一個(gè)空氣泡，氣泡看起來(lái)很明亮，其主要原因是(

)A．氣泡表面有折射沒(méi)有全反射B．光射入氣泡衍射形成“亮斑”C．氣泡表面有折射和全反射D．光射入氣泡干涉形成“亮斑”專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)解析：當(dāng)光從水中射到空氣泡的界面處時(shí)，一部分光的入射角大于或等于臨界角，發(fā)生了全反射現(xiàn)象；還有一部分光折射到內(nèi)壁然后再折射出去，所以水中的空氣泡看起來(lái)比較亮．故選C.專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理答案：C細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)2．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)．當(dāng)光束以垂直玻璃磚底面的方向射入，當(dāng)光束以與O點(diǎn)連線夾角θ射入時(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＝(

)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)解析：繪出光路圖，如圖專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)3．一束激光垂直照射在光屏上，形成一圓形光斑如圖甲所示．現(xiàn)在光屏前放置一透明的玻璃圓柱體，讓激光垂直圓柱體軸線入射，光束經(jīng)過(guò)圓柱體后照射在光屏上，如圖乙所示．則在光屏上觀察到的光斑形狀可能為(

)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)解析：激光束照在圓柱上，沿圓柱體軸上的光線即水平方向上的光線，經(jīng)相同的入射角折射，兩次折射后，同一水平方向上的光線折射偏轉(zhuǎn)角度相同，光線平行，故在光屏上水平方向上的光斑寬度不變．專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理如圖，豎直方向上光線通過(guò)圓柱體光線有會(huì)聚作用，根據(jù)光屏與圓柱玻璃柱的位置關(guān)系，光斑的長(zhǎng)度可能變大，可能變小，也可能不變．由于圖中的入射光束在圓心上方，故光路往下偏，光斑的中心不可能呈現(xiàn)在光屏的上部．綜上所述，B有可能，A、C、D均不可能．故選B.答案：B細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)4．如圖所示，直角三棱鏡ABC置于空氣中，一細(xì)束單色光從直角三棱鏡的AC面的中點(diǎn)垂直射入，進(jìn)入三棱鏡后在AB面恰好發(fā)生全反射，已知∠ABC＝30°，AC邊長(zhǎng)等于L.MN為一光屏，且與BC邊垂直．請(qǐng)求出：(1)該三棱鏡的折射率n；(2)最終打在光屏上的光斑到B點(diǎn)的距離s.專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)命題點(diǎn)二光的波動(dòng)性專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)二、薄膜干涉1．不同位置的液膜，厚度不同，因此在膜上不同的位置，一束自前后兩個(gè)面的反射光的路程差不同．在某些位置，這兩列波疊加后相互加強(qiáng)，出現(xiàn)了亮條紋；在另一位置，疊加后相互削弱，出現(xiàn)了暗條紋．2．亮、暗條紋的判斷．①前后表面，兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋．專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)三、單縫衍射與雙縫干涉的比較專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理項(xiàng)目單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)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細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)(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(

)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過(guò)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細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)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)處一定是暗條紋專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)如圖甲是藍(lán)色大閃蝶，在陽(yáng)光下可以看到其翅膀燦爛閃爍．藍(lán)色大閃蝶的翅膀表面有凸起的翅脊，這些翅脊有一串類似臺(tái)階的結(jié)構(gòu)．光照射翅脊上“臺(tái)階結(jié)構(gòu)”的典型光路如圖乙所示，則(

)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理A．翅膀燦爛閃爍是光的干涉現(xiàn)象B．翅膀燦爛閃爍是光的全反射現(xiàn)象C．光經(jīng)翅脊反射后的頻率變大D．光在翅脊中的波長(zhǎng)大于在空氣中波長(zhǎng)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)解析：藍(lán)色大閃蝶的翅膀凸起的翅脊上的“臺(tái)階結(jié)構(gòu)”都隔著空氣層，自然光會(huì)不斷地在空氣層和“臺(tái)階結(jié)構(gòu)”里發(fā)生反射和折射，藍(lán)色大閃蝶無(wú)論是它的厚度，材質(zhì)，還是它樹(shù)狀脊脈上“臺(tái)階結(jié)構(gòu)”的位置，都適合藍(lán)光發(fā)生相干干涉，鱗片綻放出的絢麗光彩，正是藍(lán)光相干干涉的產(chǎn)物，故A正確，BCD錯(cuò)誤．故選A.專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理答案：A細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜．當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示，干涉條紋有如下特點(diǎn)：①任意一條亮條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；②任意相鄰亮條紋和暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定．現(xiàn)若在圖甲的裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋(

)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)A．變疏 B．變密

C．不變 D．消失專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理解析：如圖所示，若抽去一張紙片，則三角截面空氣層的傾角變小，則干涉條紋變疏，A正確．答案：A細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)1．利用圖甲裝置(示意圖)，觀察單色激光經(jīng)過(guò)單縫障板后產(chǎn)生的圖樣．因激光經(jīng)過(guò)單縫發(fā)生了________現(xiàn)象，故在光屏上得圖樣應(yīng)是圖乙中的______(選填“a”或“b”)．專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)解析：因激光經(jīng)過(guò)單縫發(fā)生了衍射現(xiàn)象；由于擋板的縫是水平的，衍射條紋應(yīng)與縫平行，且中央寬，兩邊窄，不等間距，故在光屏上得圖樣應(yīng)是圖乙中的a.專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理答案：衍射a細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)2．如圖，當(dāng)用激光照射直徑小于激光束的不透明圓盤(pán)時(shí)，在圓盤(pán)后屏上的陰影中心出現(xiàn)了一個(gè)亮斑．這是光的________(填“干涉”“衍射”或“直線傳播”)現(xiàn)象，這一實(shí)驗(yàn)支持了光的__________(選填“波動(dòng)說(shuō)”“微粒說(shuō)”或“光子說(shuō)”)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理解析：光繞過(guò)障礙物偏離直線傳播路徑而進(jìn)入陰影區(qū)里的現(xiàn)象叫做光的衍射，這是典型的圓孔衍射．光的衍射和光的干涉一樣證明了光具有波動(dòng)性．答案：衍射波動(dòng)說(shuō)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)命題點(diǎn)三光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用1．對(duì)光電效應(yīng)的四點(diǎn)提醒．(1)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率．(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見(jiàn)光，也包括不可見(jiàn)光．(3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無(wú)關(guān)．(4)光電子不是光子，而是電子．2．定量分析時(shí)應(yīng)抓住三個(gè)關(guān)系式．(1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0.(2)最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc.(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0＝hνc.專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)3．光電效應(yīng)的圖像問(wèn)題．專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理圖像名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc；②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值；W0＝|－E|＝E③普朗克常量：圖線的斜率k＝h顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系①飽和光電流Im：電流的最大值；②最大初動(dòng)能：Ekm＝eUc細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理續(xù)上表顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc1、Uc2；②飽和光電流；③最大初動(dòng)能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn)；②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大；③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h＝ke.(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)(2022·肇慶三模)如圖甲所示，陰極K和陽(yáng)極A是密封在真空玻璃管中的兩個(gè)電極，陰極K在受到光照時(shí)能夠發(fā)射光電子．陰極K與陽(yáng)極A之間電壓U的大小可以調(diào)整，電源的正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)．閉合開(kāi)關(guān)后，陽(yáng)極A吸收陰極K發(fā)出的光電子，在電路中形成光電流．現(xiàn)分別用藍(lán)光、弱黃光、強(qiáng)黃光照射陰極K，形成的光電流與電壓的關(guān)系圖像如圖乙示，圖中a、b、c光依次為(

)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理A．藍(lán)光、弱黃光、強(qiáng)黃光B．弱黃光、藍(lán)光、強(qiáng)黃光C．強(qiáng)黃光、藍(lán)光、弱黃光D．藍(lán)光、強(qiáng)黃光、弱黃光細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)解析：設(shè)遏止電壓為Uc，由動(dòng)能定理eUc＝Ek＝hν－W0可知，對(duì)于同一種金屬W0不變，遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)．對(duì)于一定頻率的光，無(wú)論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓都是一樣的，故a、c是同種顏色的光，在光的頻率不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，a為強(qiáng)黃光，c為弱黃光．b的遏止電壓最大，故b光的頻率最大，為藍(lán)光．故選C.專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理答案：C細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)(2022·華南師大附中三模)如圖是工業(yè)生產(chǎn)中大部分光電控制設(shè)備(如夜亮?xí)兿ǖ穆窡?用到的光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等組成．則對(duì)該裝備，下列說(shuō)法正確的是(

)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理A．a(chǎn)端為電源負(fù)極B．流過(guò)電磁鐵的電流是交流電C．電磁鐵的原理是利用電流的磁效應(yīng)D．只要有光照射光電管，回路中就有電流細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)解析：電路中要產(chǎn)生明顯的電流，則a端接電源的正極，陰極K發(fā)射電子，電路中產(chǎn)生電流，經(jīng)放大器放大后的電流使電磁鐵被磁化，將銜鐵吸??；故A錯(cuò)誤；流過(guò)電磁鐵的電流方向不變，不是交流電，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電磁鐵的原理是利用電流的磁效應(yīng)，選項(xiàng)C正確；根據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律可知，只有當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生光電流，故D錯(cuò)誤．故選C.專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理答案：C細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量遏止電壓U與入射光頻率ν的關(guān)系．若某次實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的U-ν圖像．已知普朗克常量h，則(

)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理A．電源的左端為正極B．K極金屬的逸出功為hν1C．增大入射光的強(qiáng)度，遏止電壓增大D．滑動(dòng)變阻器滑片移至最左端，電流表示數(shù)為零細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)解析：測(cè)量遏止電壓U與入射光頻率ν的關(guān)系時(shí)，A、K之間應(yīng)加反向電壓，使光電子受到的電場(chǎng)力指向陰極，則A應(yīng)與電源負(fù)極相連，所以電源的左端為負(fù)極，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知K極金屬的截止頻率為ν1，所以逸出功為W0＝hν1，故B正確；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程和動(dòng)能定理綜合可得eUc＝Ekm＝hν－W0，由上式可知，遏止電壓與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，與入射光頻率有關(guān)，只有增大入射光頻率時(shí)遏止電壓才增大，故C錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器滑片移至最左端，反向電壓為零，光電子可以到達(dá)陽(yáng)極形成光電流，電流表示數(shù)不為零，故D錯(cuò)誤．故選B.專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理答案：B細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)1．(2022·北京東城三模)某學(xué)校科技活動(dòng)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)光電煙霧探測(cè)器(如圖甲)，當(dāng)有煙霧進(jìn)入探測(cè)器時(shí)(如圖乙)，來(lái)自光源S的光會(huì)被煙霧散射進(jìn)入光電管C，當(dāng)光射到光電管中的鈉表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生光電流，當(dāng)光電流大于10－8A時(shí)，便會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警．已知鈉的極限頻率為6.0×1014Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，電子電荷量e＝1.6×10－19C，則下列說(shuō)法正確的是(

)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)A．要使該探測(cè)器正常工作，光源S發(fā)出的光波波長(zhǎng)不能小于5.0×10－7mB．光電管發(fā)生光電效應(yīng)，同時(shí)光源的光變強(qiáng)時(shí)，不能改變光電煙霧探測(cè)器的靈敏度C．光電管C中能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)楣獍l(fā)生了全反射現(xiàn)象D．報(bào)警器報(bào)警時(shí)，鈉表面每秒釋放出的光電子數(shù)最少為N＝6.25×1010個(gè)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)2．光刻機(jī)是制造芯片的核心裝備，利用光源發(fā)出的紫外線，將精細(xì)圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片．為提高光刻機(jī)清晰投影最小圖像的能力，在透鏡組和硅片之間充有液體．紫外線進(jìn)入液體后與其在真空中相比(

)A．波長(zhǎng)變短 B．光子能量增加C．頻率降低 D．傳播速度增大專題五熱學(xué)、光學(xué)、原子物理細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)3．(多選)美國(guó)物理學(xué)家密立