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1、学而不思则惘，思而不学则殆考点 16 光学一、选择题1.(2014 北京高考 ) 以往, 已知材料的折射率都为正值(n0) 。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料, 其折射率可以为负值 (n0), 称为负折射率材料。位于空气中的这类材料 , 入射角 i 与折射角 r 依然满足rsinsin=n, 但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值 ) 。现空气中有一上下表面平行的负折射率材料 , 一束电磁波从其上表面射入, 下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率 n=-1, 正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( ) 【解题指南】 本题为信息给予题 , 一定要把握两个关键信息: (
2、1) 折射线与入射线位于法线的同一侧; (2) 电磁波的折射率 n=-1, 即折射角与入射角大小相等。【解析】选 B。根据题目所给负折射率的意义, 两个角应该在法线的同一侧; 折射率等于-1, 说明折射角与入射角大小相等,B 正确,A、C、D错误。2.(2014 浙江高考 )关于下列光学现象 ,说法正确的是 ( ) A.水中蓝光的传播速度比红光快B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射C.在岸边观察前方水中的一条鱼, 鱼的实际深度比看到的要深D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验, 用红光时得到的条纹间距更宽精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -
3、 - -第 1 页，共 14 页学而不思则惘，思而不学则殆【解题指南】 解答本题时应从以下三点进行分析: (1) 知道光在介质中传播速度的公式; (2) 知道产生全反射的条件 ; (3) 知道双缝干涉条纹间距公式。【解析】 选 C、D。光在介质中的传播速度v=nc, 其中 n 是折射率 , 由于蓝光折射率大于红光折射率 , 所以蓝光传播速度比红光慢,A 项错误 ; 光从光密介质向光疏介质传播时 , 可能发生全反射 , 所以 B项错误 ;视深 h 和实际深度 H关系为 h=nH, 所以鱼的实际深度比看到的要深,C 项正确 ; 条纹间距dly, 由于红光波长大于蓝光波长 , 所以红光得到的条纹间距
4、更宽,D 项正确。3.(2014 福建高考 ) 如图, 一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O 点为该玻璃砖截面的圆心 , 下图能正确描述其光路的是( ) 【解题指南】 解答本题时应从以下两点进行分析: (1) 光的折射定律 ; (2) 光的全反射发生的条件。【解析】选 A。 由折射定律可知 , 光从光密介质进入光疏介质, 折射角大于入射角 ,可能发生全反射 , 由此判断 A正确,C 错误;B 图中光从空气射到玻璃砖表面, 应有折射光线 ,B 错误;据光路可逆原理可知D错误。4.(2014 四川高考 )电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是 ( ) A.电磁波不能产生衍射现象
5、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 14 页学而不思则惘，思而不学则殆B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同【解题指南】 解答本题应从以下三点进行分析: (1) 电磁波是一种波 , 搞清楚波特有的现象是什么; (2) 遥控器发出的射线是红外线; (3) 光在真空中的传播速度与惯性参照系的选取无关。【解析】 选 C。电磁波是一种波 ,波能发生干涉、衍射现象,A 错误。遥控器通过发出的红外线来遥控电视 , 而
6、非紫外线 ,B 错误。地面监测站发出电磁波, 由于多普勒效应 , 地面监测站接收到的反射波的频率也会发生相应的变化, 根据这种变化可以确定遥远天体相对于地球的速度,C 正确。光在真空中的传播速度是一个定值,与惯性参照系的选取无关,D 错误。5.(2014 四川高考 )如图所示 , 口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球 , 则( ) A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B.小球所发的光能从水面任何区域射出C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大【解析】选 D。光从水中射向水与空气的分界面, 只要不发生全反射现象 , 就能有光线射入空
7、气中 , 则 A、B 错误; 光的频率由光源决定 , 与介质无关 , 则 C错误; 由vcn知ncv,光由水进入空气 n 变小, 则传播速度变大 , 故 D正确。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 14 页学而不思则惘，思而不学则殆【误区警示】 (1) 本题容易认为所有的光线都能从水中射出而进入空气中, 忽略了光能发生全反射 , 导致错选 A项或 B项。(2) 容易认为光在不同介质中传播速度不同, 频率也就不同 , 导致错选 C项。6.(2014 重庆高考 )打磨某剖面如图所示的宝石时, 必须将 OP 、OQ边与轴线的夹角切
8、磨在 12, 光线一定在 OP边发生全反射B.若2, 光线会从 OQ 边射出C.若1, 光线会从 OP边射出D.若光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由 G 点射出 , 如图。由反射定律和几何关系得OG=OC=23R 射到 G点的光有一部分被反射 ,沿原路返回到达 C点射出。答案:2R 见解析4. (2014 山东高考 )如图, 三角形 ABC 为某透明介质的横截面 ,O 为 BC边的中点 ,位于截面所在平面内的一束光线自O以角 i 入射, 第一次到达 AB边恰好发生全反射。已知 =15,BC边长为 2L, 该介质的折射率为2。求: 入射角 i; 从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空
9、中的速度为c, 可能用到 : 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 14 页学而不思则惘，思而不学则殆62sin754或tan1523。【解题指南】 解答本题应按以下思路进行: (1) 首先根据光线在 AB边恰好发生全反射 , 计算光在 AB边的入射角 , 并由几何关系求出光线在 BC边的折射角 ; (2) 再由折射定律求出光线在BC边的入射角 i; (3) 最后由几何关系求出折射光线的长度, 结合光线在介质中的光速, 得到光的传播时间。【解析】 根据全反射规律可知 , 光线在 AB边上某点 P 的入射角等于临界角C,由折射
10、定律得1sinCn代入数据得 C=45 设光线在 BC边上的折射角为 r, 由几何关系得r=30由折射定律得sinsininr联立式 , 代入数据得i=45 在OPB 中, 根据正弦定律得00sin 75sin 45OPL设所用时间为 t, 光线在介质中的速度为v, 得OP=vt cvv联立式 , 代入数据得622tLc精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 14 页学而不思则惘，思而不学则殆答案:45622Lc5. (2014 新课标全国卷 )一厚度为h 的大平板玻璃水平放置 , 其下表面贴有一半径为 r 的圆形发光面。在玻
11、璃板上表面放置一半径为R的圆纸片 , 圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线 ( 不考虑反射 ), 求平板玻璃的折射率。【解题指南】 解答本题时应从以下两点进行分析: (1) 圆纸片恰好能完全遮挡从圆形发光面发出的光线( 不考虑反射 ), 说明圆形发光面边缘发出的光线恰好在圆纸片边缘发生全反射。(2) 发生全反射的条件nC1sin。【解析】 如图, 考虑从圆形发光面边缘的A 点发出的一条光线 , 假设它斜射到玻璃上表面的 A点折射 , 根据折射定律有 :n=sinsin , 式中 n 是玻璃的折射率现假设 A恰好在纸片边缘 , 由题意 , 在
12、A刚好发生全反射 , 故=2设 AA 线段在玻璃上表面的投影长为L, 由几何关系有 : 22)(sinrRhrR联立以上各式可得 :2)(1rRhn答案:2)(1rRh精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 14 页学而不思则惘，思而不学则殆6.(2014 海南高考 )如图, 矩形 ABCD 为一水平放置的玻璃砖的截面, 在截面所在平面内有一细束激光照射玻璃砖, 入射点距底面的高度为h, 反射光线和折射光线与底面所在平面的交点到AB的距离分别为 l1和 l2。在截面所在平面内 , 改变激光束在 AB面上入射点的高度和入射角的大
13、小, 当折射光线与底面的交点到AB的距离为 l3时, 光线恰好不能从底面射出。求此时入射点距底面的高度H。【解题指南】 解答此题应注意以下两点 : (1) 熟练掌握折射率的定义和计算公式; (2) 会运用临界角和折射率的关系进行有关计算。【解析】设玻璃砖的折射率为n, 入射角和反射角为 1, 折射角为 2, 由光的折射定律21sinsinn根据几何关系有2211sinhlh2222sinhlh因此求得221222hlhln根据题意 , 折射光线在某一点刚好无法从底面射出, 此时发生全反射 , 设在底面发生全反射时的入射角为3, 有sin 3=1n精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 14 页学而不思则惘，思而不学则殆由几何关系得22333sinHll解得32212122lhlllH答案:22213221llllh精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 14 页
