《新高考物理二轮复习过关练习第1部分 专题5 第13讲 光学 电磁波 (含解析)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理二轮复习过关练习第1部分 专题5 第13讲 光学 电磁波 (含解析)（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第13讲光学电磁波命题规律1.命题角度：(1)光的折射与全反射；(2)光的干涉和衍射；(3)电磁波；(4)几何光学与物理光学的综合分析.2.常用方法：几何分析法，光路可逆.3.常考题型：选择题、计算题考点一光的折射与全反射1常用的三个公式n，n，sin C.2折射率的理解(1)折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关(2)光密介质指折射率较大的介质，而不是指密度大的介质(3)同一种介质中，频率越高的光折射率越大，传播速度越小3求解光的折射和全反射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系(3)利用折射定律等公式求解(4)注意
2、折射现象中光路的可逆性例1(多选)(2022湖北省八市二模)一种“光开关”的“核心区”如图中虚线框区域所示，其中1、2是两个完全相同的、截面为等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚线框平行，两斜面平行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现开关功能单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”，已知棱镜对a的折射率为2，下列说法正确的是()A若不充入介质，则能实现“关”功能B若充入的介质相对棱镜是光疏介质，则有可能实现“开”功能C若充入的介质相对棱镜是光密介质，则有可能实现“关”功能D单色光a通过“光开关”后传播方向一定改变答案AB解析若不充入介质，单色光a从
3、1的左侧垂直于棱镜表面射入，在斜边界面入射角为45，由全反射的条件可知sin Csin 45，不充入介质，就会发生全反射，光不能通过2，即不充入介质，则能实现“关”功能，A正确；若充入的介质相对棱镜是光疏介质，单色光a将向下偏折，则有可能实现“开”功能，B正确；若充入的介质相对棱镜是光密介质，单色光a将向上偏折，则处于开状态，不可能实现“关”功能，C错误；单色光a通过“光开关”后传播方向不会改变，D错误例2(2022山东卷7)柱状光学器件横截面如图所示，OP右侧是以O为圆心、半径为R的圆，左侧是直角梯形，AP长为R，AC与CO夹角45，AC中点为B.a、b两种频率的细激光束，垂直AB面入射，器
4、件介质对a、b光的折射率分别为1.42、1.40.保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能在PM面全反射后，从OM面出射的光是(不考虑三次反射以后的光)()A仅有a光 B仅有b光Ca、b光都可以 Da、b光都不可以答案A解析当两种频率的细激光束从A点垂直于AB面入射时，由几何知识可知，激光沿直线传播到O点，经第一次反射沿半径方向直线传播出去，如图甲，保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，如图乙，可知激光沿直线传播到CO面经反射，射向PM面，入射点从A向B移动过程中，光线传播到PM面的入射角逐渐增大当入射点为B点时，如图丙所示，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到PM面
5、的P点，此时光线在PM面上的入射角最大，设为，由几何关系得45，根据全反射临界角公式得sin Ca两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为Ca45Cb，故在入射光从A向B移动过程中，a光能在PM面全反射后，从OM面射出，b光不能在PM面发生全反射，故A正确，B、C、D错误例3(2022河北省模拟)如图所示，AOB为半径为R的扇形玻璃砖，一束细光照射到AO面上的C点，入射角为60，折射光线平行于BO边，C点到BO面的距离为，ADBO，DAO30，光在空气中的传播速度为c，求：(1)玻璃砖的折射率；(2)光在玻璃砖中传播的时间答案(1)(2)解析(1)光路如图所示，由几何知识可知，在AO面上光线的
6、折射角为30，所以玻璃砖的折射率n.(2)由于折射光线CE平行于BO，光线在圆弧面上的入射点E到BO的距离也为即所以满足sin 解得30由几何关系可知R又知光在玻璃中的传播速度v故t.考点二光的波动性电磁波1光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环)；光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、泊松亮斑2光的双缝干涉和单缝衍射的比较双缝干涉单缝衍射发生条件两束光频率相同、相位差恒定障碍物或狭缝的尺寸足够小(明显衍射现象)图样不同点条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度不等，中央最宽条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等亮度情况清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗与光的
7、偏振的区别干涉、衍射都是波特有的现象；光的偏振现象说明光是横波3.电磁振荡和电磁波(1)电磁振荡：T2，电流为0时电场能最大，电流最大时磁场能最大(2)麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场(3)电磁波传播不需要介质，在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关(4)电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线例4(多选)(2020江苏卷13B(1)电磁波广泛应用在现代医疗中下列属于电磁波应用的医用器械有()A杀菌用的紫外灯B拍胸片的X光机C治疗
8、咽喉炎的超声波雾化器D检查血流情况的“彩超”机答案AB解析杀菌用的紫外灯是利用紫外线进行灭菌消毒；X光机是利用X射线的穿透作用；超声波雾化器和“彩超”机是利用超声波工作的，故选A、B.例5(2021山东卷7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是()答案D解析从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为x2d，即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差xn时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为，在题图中相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变大，则薄膜的厚度逐渐变小，因条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变
9、小，故选D.例6(2022山东泰安市期末)如图实验装置，单色线光源S垂直纸面水平放置，平面镜水平放置在桌面上单色线光源S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再入射到光屏上，光屏上会出现明暗相间的条纹，下列说法正确的是()A光屏上的条纹与水平面垂直，是光的干涉现象B光屏上的条纹与水平面平行，是光的衍射现象C将光屏沿水平方向远离线光源S，相邻亮条纹间距增大D将线光源S沿竖直方向靠近平面镜，相邻亮条纹间距减小答案C解析平面镜的反射光相当于从S的像发出的光，所以该装置类似于双缝干涉装置，所以能在光屏上观察到与镜面平行的干涉条纹，不是光的衍射现象，A、B错误；将光屏沿水平方
10、向远离线光源S，即l增大，根据双缝干涉条纹的间距公式x，可知屏上的两个相邻亮条纹间的距离增大，C正确；若将线光源S沿竖直方向靠近平面镜，相当于减小了两束干涉光的间距d，根据双缝干涉条纹的间距公式x，可知屏上的两个相邻亮条纹间的距离增大，D错误考点三几何光学与物理光学的综合应用1含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质，由于介质对不同色光的折射率不同，各种色光的偏折程度不同2各种色光的比较颜色红橙黄绿蓝靛紫频率f低高同一介质中的折射率小大同一介质中速度大小波长大小临界角大小通过棱镜的偏折角小大例7(多选)(2022山西晋中市榆次区一模)梦溪笔谈是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述
11、：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”如图是彩虹成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光下列说法正确的是()A雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹B水滴对a光的临界角小于对b光的临界角C在水滴中，a光的波长大于b光的波长Da、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距较小答案ABD解析雨后太阳光入射到水滴中发生折射时，不同颜色光折射率不同，偏折程度不同而形成彩虹，即发生色散而形成彩虹，故A正确；第一次折射时，入射角相同，a光的折射角较小，根据n可知，a光的折射率较大，根据sin C可知，水滴对a光的临界角小
12、于对b光的临界角，故B正确；因为a光的折射率较大，所以a光频率较大，波长较短，故C错误；双缝条纹间距与波长成正比，a光波长较短，条纹间距较小，故D正确.1(多选)(2022甘肃省第一次诊断)用同一双缝干涉实验装置分别做甲、乙两种光的双缝干涉实验，获得的双缝干涉条纹如图甲、乙所示下列说法正确的是()A甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度B在同一种介质中，甲光的折射率小于乙光的折射率C从同种介质射向空气，且发生全反射时，甲光的临界角小于乙光的临界角D遇到同一障碍物，甲光比乙光更容易发生明显的衍射现象答案ABD解析根据双缝条纹间距公式可知x，由题目可知甲、乙的L和d相同，甲的条纹间距大，所以
13、甲的波长大于乙的波长， 在同一种介质中，甲的折射率较小，传播速度较大，A、B正确；由全反射的临界角公式sin C可知，折射率越小，全反射的临界角越大，故甲发生全反射的临界角大于乙的，C错误；在障碍物的尺寸与光的波长相当，或者更小的时候，衍射现象更明显，故遇到同一障碍物，甲光比乙光更容易发生明显的衍射现象，D正确2(2022浙江精诚联盟联考)如图所示，图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，AC为一半径为R的圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形，在B处有一点光源，该材料对该光的折射率n，只考虑首次从圆弧AC全反射与折射的光线则下列说法中正确的是()A从D点观察，圆弧AC被照
14、亮的弧长有BAD边和CD边有一部分接收不到点光源经圆弧AC折射的光线C点光源经圆弧AC全反射射到AB边，这部分长度为D从D点观察，看到B处点光源的像比实际位置更远离AC面答案A解析根据sin C，得临界角C45，设在E点刚好发生全反射，由几何关系可知ADE30在DBE中根据正弦定理有，可得EBD30，则EDB15同理，可知在DB连线另一侧的F点发生全反射时FDC30，故从D点观察，圆弧AC被照亮的弧长l，故A正确；根据光的折射，AD边和CD边都会有经圆弧AC折射的光线照到，故B错误；点光源经圆弧AC全反射射到AB边，这部分长度为sR(12tan 15)，故C错误；从D点观察，看到B处点光源的像比实际位置更靠近AC面，故D错误3(2022安徽省二模)如图(a)所示电视机遥控器中有一个用透明介质封装的发光二极管，它发出红外光来控制电视机的各种功能一兴趣小组找来一个用此种材料制成的半圆柱体，利用插针法测定该透明介质的折射率实验中用A、B两个大头针确定入射光路，C、D两个大头针确定出射光路P和Q分别是入射点和出射点，且ABMN，如图(b)所示测得半圆柱体的半径R5 cm，OP1 cm，DQ4 cm，D到法线OQ的距离DG2 cm.已知光速c3.0108 m/s.(1)求该透明介
