2024年高二物理寒假提升（人教版）第7天 《光》的問題（原卷版）

第7天《光》的問題目錄考點(diǎn)聚焦：核心考點(diǎn)+高考考點(diǎn)，有的放矢重點(diǎn)速記：知識點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)梳理，查漏補(bǔ)缺難點(diǎn)強(qiáng)化：難點(diǎn)內(nèi)容標(biāo)注與講解，能力提升學(xué)以致用：真題經(jīng)典題+提升專練，全面突破核心考點(diǎn)聚焦1、光的反射2、光的折射、折射率的測定3、全反射4、光的干涉、薄膜干涉5、光的衍射6、實(shí)驗(yàn)測定光的波長7、光的偏振高考考點(diǎn)聚焦?？伎键c(diǎn)真題舉例光的反射和折射問題2023·全國乙卷·高考真題光路圖、光的反射與折射問題2023·全國甲卷·高考真題光的偏振2023·天津·高考真題薄膜干涉2023·山東·高考真題測定玻璃的折射率2023·海南·高考真題一、光的折射現(xiàn)象和折射定律1．光的折射(1)光的方向：①光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向要發(fā)生變化．②當(dāng)光垂直界面入射時(shí)，光的傳播方向不變．(2)入射角與折射角的大小關(guān)系：當(dāng)光從真空斜射入介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角．從空氣進(jìn)入介質(zhì)，也近似看成從真空進(jìn)入介質(zhì)2．對折射定律的理解(1)在球形界面發(fā)生折射，半徑就在法線上．(2)法線兩旁：折射光線與入射光線分別位于法線兩側(cè)．(3)成正比：當(dāng)介質(zhì)一定時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦成正比，即eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n。3．解決光的折射問題的基本思路：畫出正確的光路圖,利用幾何關(guān)系確定光路圖中的邊、角關(guān)系，利用折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，結(jié)合三角函數(shù)的關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算．二、全反射1．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)(1)抓住光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的含義(2)相對性．(3)光疏和光密與密度無關(guān)．2．全反射(1)發(fā)生全反射的條件：①光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．②入射角大于或等于臨界角．(2)當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入射角增大，折射角也增大．同時(shí)折射光線強(qiáng)度減弱，即折射光線的能量減小，反射光線強(qiáng)度增強(qiáng)，能量增加，當(dāng)入射角達(dá)到臨界角時(shí)，折射光線強(qiáng)度減弱到零，反射光線的能量等于入射光的能量．三、光的雙縫干涉1．單縫的作用：獲得一個(gè)線光源，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)情況．2.雙縫的作用:平行光照射到單縫S上，又照到雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相同且振動(dòng)情況完全一致的相干光．2．屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件：頻率相同、振動(dòng)步調(diào)相同的兩列光波產(chǎn)生亮暗條紋的條件如下：(1)亮條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是波長的整數(shù)倍或半波長的偶數(shù)倍．即：|PS1－PS2|＝kλ＝2k·eq\f(λ,2)(k＝0,1,2,3，…)說明：k＝0時(shí)，PS1＝PS2，此時(shí)P點(diǎn)位于光屏上的O處，為亮條紋，此處的條紋叫中央亮條紋或零級亮條紋，k為亮條紋的級次．(2)暗條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是半波長的奇數(shù)倍，即：|PS1－PS2|＝(2k－1)·eq\f(λ,2)(k＝1,2,3，…)說明：k為暗條紋的級次，從第1級暗條紋開始向兩側(cè)展開．注意：當(dāng)頻率相同、振動(dòng)步調(diào)總是相反的兩列光波疊加時(shí)，產(chǎn)生亮、暗條紋的條件與上面的情況恰好相反．3．干涉圖樣(1)單色光的干涉圖樣：如圖所示，干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋．(2)白光的干涉圖樣：中央條紋是白色的，兩側(cè)干涉條紋是彩色條紋．四、雙縫干涉條紋間距與波長的關(guān)系1．條紋間距是指相鄰亮條紋中心或相鄰暗條紋中心間的距離．由數(shù)學(xué)知識可得條紋間距公式為Δx＝eq\f(l,d)λ，其中l(wèi)為雙縫到屏的距離，d為雙縫間的距離，λ為入射光的波長．2．兩相鄰亮條紋(或暗條紋)間距離與光的波長有關(guān)，波長越長，條紋間距越大．(1)對于同一單色光，條紋之間的距離相等，由該單色光的亮條紋和暗條紋組成．(2)白光的干涉條紋的中央是白色的，兩側(cè)是彩色的，這是因?yàn)椋孩侔坠馐怯杉t、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色組成的復(fù)色光，且從紅光到紫光波長逐漸變短．②各種色光都能形成明暗相間的條紋，都在中央條紋處形成亮條紋，從而復(fù)合成白色條紋．③兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋．例題1．如圖所示，水面上有一透明均質(zhì)球，上半球露出水面，下半球內(nèi)豎直中心軸上有紅、藍(lán)兩種單色燈（可視為點(diǎn)光源），均質(zhì)球?qū)煞N色光的折射率分別為和。為使從光源照射到上半球面的光，都能發(fā)生折射（不考慮光線在球內(nèi)反射后的折射），若紅燈到水面的最大距離為，（1）求藍(lán)燈到水面的最大距離；（2）兩燈都裝在各自到水面的最大距離處，藍(lán)燈在紅燈的上方還是下方？為什么？例題2．用插針法測量上、下表面平行的玻璃磚的折射率。實(shí)驗(yàn)中用A、B兩個(gè)大頭針確定入射光路、C、D兩個(gè)大頭針確定出射光路，O和分別是入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，如圖（a）所示。測得玻璃磚厚度為，A到過O點(diǎn)的法線的距離，M到玻璃磚的距離，到的距離為。（ⅰ）求玻璃磚的折射率；（ⅱ）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(shí)驗(yàn)，玻璃磚的截面如圖（b）所示。光從上表面入射，入射角從0逐漸增大，達(dá)到時(shí)，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。一、單選題1．用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋。下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是（）A． B．C．D．2．“香爐初上日，瀑水噴成虹”是孟浩然在《彭蠡湖中望廬山》的描述彩虹的詩句，彩虹的形成原理可簡化為如圖，陽光由空氣射入球形水滴后，可分成顏色不同的單色光，其中、是射出的兩束單色光，則下列說法正確的是（

）A．彩虹的形成是光的干涉現(xiàn)象 B．光對水滴的折射率大于光C．在真空中，光的波長大于光 D．在水中，光的傳播速度大于光3．為了研究某種透明新材料的光學(xué)性質(zhì)，將其壓制成半圓柱形，如圖甲所示。一束激光由真空沿半圓柱體的徑向與其底面過O的法線成θ角射入。CD為光學(xué)傳感器，可以探測光的強(qiáng)度。從AB面反射回來的光強(qiáng)隨入射角θ變化的情況如圖乙所示，則下列說法正確的是（）A．該新材料的折射率n<1B．該新材料的折射率n=1.25C．圖甲中若減小入射角θ，則反射光線和折射光線之間的夾角將減小D．圖甲中若減小入射角θ到0°，則光線將全部從AB界面透射出去4．柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示，右側(cè)是以O(shè)為圓心、半徑為R的圓，左側(cè)是直角梯形，長為R，與夾角，中點(diǎn)為B。a、b兩種頻率的細(xì)激光束，垂直面入射，器件介質(zhì)對a，b光的折射率分別為1.42、1.40。保持光的入射方向不變，入射點(diǎn)從A向B移動(dòng)過程中，能在面全反射后，從面射出的光是（不考慮三次反射以后的光）（

）A．僅有a光 B．僅有b光 C．a(chǎn)、b光都可以D．a(chǎn)、b光都不可以5．光導(dǎo)纖維技術(shù)在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活與科技方面得以廣泛應(yīng)用。如圖所示是一個(gè)質(zhì)量均勻分布的有機(jī)玻璃圓柱的橫截面，B、C為圓上兩點(diǎn)，一束單色光沿AB方向射入，然后從C點(diǎn)射出，已知∠ABO=127°，∠BOC=120°，真空中光速c=3×108m/s，sin53°=0.8，cos53°=0.6。則（）A．光在該有機(jī)玻璃中的折射率為1.6B．光在該有機(jī)玻璃中發(fā)生全反射的臨界角為53°C．光在該有機(jī)玻璃中傳播速度為3×108m/sD．將該材料做成長300km的光導(dǎo)纖維，此單色光在光導(dǎo)纖維中傳播的最短時(shí)間為1×10-3s6．對如圖所示的圖樣、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置圖，下列判斷正確的是（）A．甲圖是小孔衍射的圖樣，也被稱為“泊松亮斑”B．乙圖是利用薄膜干涉來檢測玻璃板的平整程度，它是光在被檢測厚玻璃板的上下表面反射后疊加的結(jié)果C．丙圖是雙縫干涉原理圖，若到、的路程差是半波長的奇數(shù)倍，則處是暗紋D．圖丁中的、是偏振片，是光屏，當(dāng)固定不動(dòng)，繞水平轉(zhuǎn)軸在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)順時(shí)針90°后，上的光亮度不變7．1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì)。1834年，洛埃利用平面鏡同樣在光屏上得到了明暗相間的條紋，該實(shí)驗(yàn)的基本裝置如圖所示。水平放置的平面鏡MN左上方有一點(diǎn)光源S，僅發(fā)出單一頻率的光，平面鏡右側(cè)固定有豎直放置的足夠長的光屏，平面鏡所在水平線與光屏的交點(diǎn)為P，下列說法正確的是（）A．光屏上，P點(diǎn)上下均有條紋B．只將光屏右移，相鄰亮條紋間距變寬C．只將光源上移，相鄰亮條紋間距變寬D．只將光源的頻率變大，相鄰亮條紋間距變寬二、實(shí)驗(yàn)題8．某同學(xué)用直角三角形玻璃磚做“測量玻璃磚折射率”實(shí)驗(yàn)。四枚大頭針插入位置如圖1所示，把大頭針移掉后得到如圖2所示的部分光路圖。（1）為了取得更好的實(shí)驗(yàn)效果，下列操作正確的是；A．選擇的入射角應(yīng)盡量小些B．大頭針應(yīng)垂直插在紙面上C．大頭針和及和之間的距離盡量小些D．畫三角形玻璃磚的輪廓線時(shí)，用筆緊貼玻璃磚表面畫線（2）請?jiān)诖痤}紙中用黑筆完成光在玻璃磚中的光路圖，要求保留作圖過程的痕跡；并在入射點(diǎn)E處標(biāo)出入射角i和折射角r。9．物理實(shí)驗(yàn)一般都涉及實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析等。（1）現(xiàn)用如圖甲所示雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置來測量光的波長。①在組裝儀器時(shí)單縫和雙縫應(yīng)該相互放置。（選填“垂直”或“平行”）②某次測量時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖乙，其示數(shù)為mm。③為減小誤差，該實(shí)驗(yàn)并未直接測量相鄰亮條紋間的距離Δx，而是先測量n個(gè)條紋的問距再求出Δx。下列實(shí)驗(yàn)采用了類似方法的有A．《探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律》的實(shí)驗(yàn)中合力的測量B．《用單擺測重力加速度》實(shí)驗(yàn)中單擺周期的測量C．《探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)中彈簧形變量的測量④若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，如圖丙所示，測得第1條暗條紋中心到第5條亮條紋中心之間的距離為x，則單色光的波長。三、計(jì)算題10．如圖，邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為