回歸教材重難點(diǎn)14-光學(xué)關(guān)(原卷版)

回歸教材重難點(diǎn)14光學(xué)光學(xué)是高中物理重要的組成部分之一，也是高考必考內(nèi)容；本知識點(diǎn)包括幾何光學(xué)和物理光學(xué)的相關(guān)知識，題型相對比較單一，多以基礎(chǔ)性和綜合性考查為主。幾何光學(xué)主要考查光的折射定律和全反射的知識，因涉及光路圖，需要應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解答；物理光學(xué)主要考查光的干涉、衍射相關(guān)知識，重點(diǎn)放在對光的干涉產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的理解上。題目的情境從“直接給出光路的特點(diǎn)、邊角關(guān)系”，向“將已知條件放在實(shí)際情境中”進(jìn)行過渡，更深層次地考查學(xué)生的閱讀能力、理解能力，從“解題”向“解決問題”進(jìn)行轉(zhuǎn)變。在備考策略上：⑴重點(diǎn)理解光的折射定律和全反射的內(nèi)涵；⑵平時(shí)多注重?cái)?shù)學(xué)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)，重點(diǎn)突出與數(shù)學(xué)知識中三角函數(shù)部分知識相關(guān)聯(lián)的訓(xùn)練，這往往是解決問題的關(guān)鍵所在；⑶理解光的干涉、衍射和偏振的概念及相關(guān)現(xiàn)象的解釋；⑷重點(diǎn)掌握用雙縫干涉測量光的波長實(shí)驗(yàn)，理解雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中各物理量的含義及其關(guān)系；⑸關(guān)注前沿科技、生活實(shí)際情境中與光學(xué)知識相聯(lián)系的部分，加強(qiáng)考生對情境問題的閱讀能力和理解能力。知識點(diǎn)一光的折射與折射率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．(2)表達(dá)式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n.(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的．2．折射率(1)折射率是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)特性的物理量．(2)定義式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(3)計(jì)算公式：n＝eq\f(c,v)，因?yàn)関<c，所以任何介質(zhì)的折射率都大于1.(4)當(dāng)光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時(shí)，入射角大于折射角；當(dāng)光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時(shí)，入射角小于折射角．知識點(diǎn)二、全反射1．條件：(1)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)．(2)入射角≥臨界角．2．臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角，用C表示，sinC＝eq\f(1,n).知識點(diǎn)三、光的色散、棱鏡1．光的色散(1)色散現(xiàn)象白光通過三棱鏡會形成由紅到紫七種色光組成的彩色光譜，如圖．(2)成因由于n紅＜n紫，所以以相同的入射角射到棱鏡界面時(shí)，紅光和紫光的折射角不同，就是說紫光偏折得更明顯些，當(dāng)它們射到另一個(gè)界面時(shí)，紫光的偏折角最大，紅光偏折角最?。?．棱鏡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．知識點(diǎn)四、光的干涉1．定義：在兩列光波的疊加區(qū)域，某些區(qū)域的光被加強(qiáng)，出現(xiàn)亮紋，某些區(qū)域的光被減弱，出現(xiàn)暗紋，且加強(qiáng)和減弱互相間隔的現(xiàn)象叫做光的干涉現(xiàn)象．2．條件：兩列光的頻率相等，且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象．3．雙縫干涉：由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后形成兩束振動情況總是頻率相等的相干光波，屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差是波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋；路程差是半波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋．相鄰的明條紋(或暗條紋)之間距離Δx與波長λ、雙縫間距d及屏到雙縫距離l的關(guān)系為Δx＝eq\f(l,d)λ.4．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表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)薄膜厚度相同．知識點(diǎn)五、光的衍射1．光的衍射現(xiàn)象光在遇到障礙物時(shí)，偏離直線傳播方向而照射到陰影區(qū)域的現(xiàn)象叫做光的衍射．2．光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件當(dāng)孔或障礙物的尺寸比光波波長小，或者跟光波波長相差不多時(shí)，光才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．3．衍射圖樣(1)單縫衍射：中央為亮條紋，向兩側(cè)有明暗相間的條紋，但間距和亮度不同．白光衍射時(shí)，中央仍為白光，最靠近中央的是紫光，最遠(yuǎn)離中央的是紅光．(2)圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)．(3)泊松亮斑：光照射到一個(gè)半徑很小的圓板后，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑，這是光能發(fā)生衍射的有力證據(jù)之一．知識點(diǎn)六、光的偏振1．偏振光：在跟光傳播方向垂直的平面內(nèi)，光在某一方向振動較強(qiáng)而在另一些方向振動較弱的光即為偏振光．光的偏振現(xiàn)象證明光是橫波(填“橫波”或“縱波”)．2．自然光：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包括在垂直于傳播方向上沿各個(gè)方向振動的光，而且沿各個(gè)方向振動的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫做自然光．3．偏振光的產(chǎn)生自然光通過起偏器：通過兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光，第一個(gè)偏振片的作用是把自然光變成偏振光，叫做起偏器．第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否是偏振光，叫做檢偏器．1.（2021·浙江卷）用激光筆照射透明塑料制成的光盤邊緣時(shí)觀察到的現(xiàn)象如圖所示。入射點(diǎn)O和兩出射點(diǎn)P、Q恰好位于光盤邊緣等間隔的三點(diǎn)處，空氣中的四條細(xì)光束分別為入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b間的夾角為，則（）

A．光盤材料的折射率B．光在光盤內(nèi)的速度為真空中光速的三分之二C．光束b、c和d的強(qiáng)度之和等于光束a的強(qiáng)度D．光束c的強(qiáng)度小于O點(diǎn)處折射光束的強(qiáng)度2（2021海南卷）.如圖，長方體玻璃磚的橫截面為矩形，，其折射率為。一束單色光在紙面內(nèi)以的入射角從空氣射向邊的中點(diǎn)O，則該束單色光（）

A.在邊的折射角為B.在邊的入射角為C.不能從邊射出D.不能從邊射出3．（2021·浙江卷）肥皂膜的干涉條紋如圖所示，條紋間距上面寬、下面窄。下列說法正確的是（）A．過肥皂膜最高和最低點(diǎn)的截面一定不是梯形B．肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋C．肥皂膜從形成到破裂，條紋的寬度和間距不會發(fā)生變化D．將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動，條紋也會跟著轉(zhuǎn)動4.（2021北京卷）如圖所示平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光。下列說法正確的是（）A.這是光的干涉現(xiàn)象B.在真空中光束b的波長大于光束c的波長C.玻璃磚對光束b的折射率大于對光束c的折射率D.在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度5.（2021湖北卷）如圖所示，由波長為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是波長為λ1的光出射位置 B.λ1<λ2，N是波長為λ1的光出射位置C.λ1>λ2，M是波長為λ1的光出射位置 D.λ1>λ2，N是波長為λ1的光出射位置6．（2021·河北衡水高三模擬）如圖所示，直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面，∠B=90°，∠C=53°，M點(diǎn)為AB邊的中點(diǎn)。復(fù)色光k由a、b兩種單色光混合而成，k由M點(diǎn)平行于底邊BC射入棱鏡。僅有a光從AC上的N點(diǎn)射出，在BC下側(cè)P點(diǎn)（圖中未畫出）檢測到b光。sin53°=0.8，cos53°=0.6。則（）A．該棱鏡對b光的折射率等于B．在BC邊下方射出的b光的右側(cè)，可檢測到a光C．若k光經(jīng)M點(diǎn)斜向下入射，則a光可能在界面AC上發(fā)生全反射D．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，要使相鄰亮條紋間距較大，應(yīng)該使用b光E.由M點(diǎn)至N點(diǎn)，a光所用的時(shí)間小于b光所用的時(shí)間7．（2021·天津高三一模）汽車的自適應(yīng)巡航功能能夠幫助駕駛員減輕疲勞，毫米波雷達(dá)是其中一個(gè)重要部件。毫米波的波長比短波波長短，比紅外線波長長，則（）A．這三種電磁波，紅外線最容易發(fā)生明顯的衍射繞過粉塵B．這三種電磁波在真空中傳播，短波的傳播速度最小C．這三種電磁波中毫米波比紅外線更容易發(fā)生明顯衍射繞過粉塵D．這三種電磁波，短波頻率最高8．（2021·遼寧葫蘆島市高三一模）水中點(diǎn)光源S沿SO方向射岀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9．（2021·山東高三一模）2021年央視春晚首次采用5G信號“云”傳播方式，使“云”觀眾、“云”演員和春晚互動起來，與4G信號相比，5G信號使用頻率更高的電磁波，每秒傳送的數(shù)據(jù)量是4G的50～100倍，5G信號網(wǎng)絡(luò)的高性能很好的實(shí)現(xiàn)了觀眾的良好體驗(yàn)。相比4G信號（）A．5G信號的光子能量更大 B．5G信號的衍射更明顯C．5G信號的傳播速度更大 D．5G信號的波長更長10．（2021·江蘇高三一模）利用微距相機(jī)可以拍攝到形狀各異的雪花圖像（圖甲），其中有一種“彩虹”雪花，中間部分有一個(gè)夾有空氣的薄冰層，呈彩色花紋（圖乙），這是由于（）A．光的干涉 B．光的衍射 C．光的偏振 D．小孔成像11．（2021·河南高三二模）如圖所示，AOBC為某種透明介質(zhì)的截面圖，△AOC為等腰直角三角形，BC為半徑R=10cm的四分之一圓弧，AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn)。由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光射向圓心O，在AB分界面上的入射角i=45°，結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)亮斑。已知該介質(zhì)對紅光和紫光的折射率分別為，。（1）請畫出光路示意圖，標(biāo)出兩個(gè)亮斑的大致位置，說明亮斑的顏色；（2）求兩個(gè)亮斑間的距離。12．（2021·山西高三模擬）唐朝《玄真子·