2019屆一輪復習人教版 光學 學案

18光學光的反射反射現象光的反射反射現象反射定律核心考點考綱要求光的折射定律II折射率I全反射、光導纖維I光的干涉、衍射和偏振現象I折射定律光的折射］光的折射］折射率sinin=sinr棱鏡色散臨界角:sinC=1n全反射］產生條件：①光線從光密介質進入光疏介質；②入射角大于等于臨界角應用光學＜1I產生穩(wěn)定干涉的條件：兩列光的頻率相同，相位差恒定光的干涉＜雙縫干涉［薄膜干涉發(fā)生明顯衍射的條件:縫、孔或障礙物的尺寸與光的波長相近或者小得多I單縫衍射三種不同的衍射現象I圓孔衍射泊松亮斑光的偏振測定玻璃的折射率用雙縫干涉測光的波長考點1光的折射全反射光導纖維一、光的折射1．折射現象：光從一種介質斜射進入另一種介質時傳播方向改變的現象。2．折射定律內容：如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內，折射光線與入射光線分別位于法線兩側；入射角的正弦與折射角的正弦成正比。表達式：n=i，式中n是比例常數。sin02(3)在光的折射現象中，光路是可逆的。3．折射率折射率是一個反映介質光學性質的物理量，折射率越大，說明光從真空中射入到該介質時的偏折程度越大，反之偏折程度越小。學/-+定義式：n=竺i，折射率由介質本身的光學性質和光的頻率決定，與入射角仇和折射角02sin0122無關。計算公式：n=C，因為vvc,所以任何介質的折射率都大于1。v當光從光疏介質射入光密介質時，入射角大于折射角；當光從光密介質射入光疏介質時，入射角小于折射角。4．解決光的折射問題的一般方法：(1)根據題意畫出正確的光路圖。(2)利用幾何關系確定光路中的邊、角關系，確定入射角和折射角。(3)利用折射定律建立方程進行求解。

5．玻璃磚對光路的控制兩平面平行的玻璃磚，出射光線和入射光線平行，且光線發(fā)生了側移，如圖所示。6．三棱鏡對光路的控制1）光密三棱鏡：2）光疏三棱鏡：光線兩次折射均向頂角偏折。3）1）光密三棱鏡：2）光疏三棱鏡：光線兩次折射均向頂角偏折。3）全反射棱鏡（等腰直角棱鏡），如圖所示。當光線從一直角邊垂直射入時，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出（如圖甲所示）。當光線垂直于斜邊射入時，在兩直角邊發(fā)生全反射后又垂直于斜邊射出，入射光線和出射光線互相平行（如圖乙所示）。特別提醒：不同顏色的光的頻率不同，在同一種介質中的折射率、光速也不同，發(fā)生全反射現象的臨界角也不同。二、全反射1．全反射現象（1）條件：①光從光密介質射入光疏介質。②入射角大于或等于臨界角。（2）現象：折射光完全消失，只剩下反射光。2?臨界角：折射角等于90°時的入射角，用C表示，sinC=1。n3．光的色散（1）光的色散現象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現象。（2）光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長的有序排列。（3）光的色散現象說明：①白光為復色光；同一介質對不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介質中的傳播速度不同，波長越短，波速越慢。（4）棱鏡含義：截面是三角形的玻璃儀器，可以使光發(fā)生色散，白光的色散表明各色光在同一介質中的折射率不同。三棱鏡對光線的作用：改變光的傳播方向，使復色光發(fā)生色散。4．全反射現象的理解與應用學*+（1）在光的反射和全反射現象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的。（2）當光射到兩種介質的界面上時，往往同時發(fā)生光的折射和反射現象，但在全反射現象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。當折射角等于90°時，實際上就已經沒有折射光了。（3）全反射現象可以從能量的角度去理解：當光由光密介質射向光疏介質時，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強，折射光的能量逐漸減弱，當入射角等于臨界角時，折射光的能量已經減弱為零，這時就發(fā)生了全反射。5．光的折射、全反射中的三個“一”一個規(guī)律：光的折射定律一個概念：折射率一個條件：全反射的條件6．解答全反射類問題的技巧（1）解答全反射類問題時，要抓住發(fā)生全反射的兩個條件：①光必須從光密介質射入光疏介質；②是入射角大于或等于臨界角。利用好光路圖中的臨界光線，準確地判斷出恰好發(fā)生全反射的光路圖是解題的關鍵，且在作光路圖時盡量與實際相符，這樣更有利于問題的分析。（2）解答光的折射、全反射問題時抓好兩個關鍵點：①準確作出光路圖；②利用幾何關系確定光路中的邊、角關系，找準入射角和折射角。三、光導纖維1．原理：光的全反射。2．構造：由內芯跟外套兩層組成，內芯的折射率比外套的大，光傳播時在內芯與外套的界面上發(fā)生全反射。3．傳播路徑：4．光纖通信（1）方法：光也是一種電磁波，也可以像無線電波那樣，作為載體來傳遞信息。載有聲音、圖象以及各種數字信號的激光從光纖的一端輸入，就可以傳到千里以外的另一端，實現光纖通信。（2）優(yōu)點：光纖通信的主要優(yōu)點是容量大。此外，光纖傳輸還有衰減小，抗干擾能力強等多方面的優(yōu)點。對光學儀器定標時，需要確定兩條平行光線的精確間距X?？梢杂靡韵罗k法：先使兩條光線垂直且對稱地射到一根圓柱形玻璃棒上，如圖所示，棒的半徑為R,折射率n=1.60，然后調節(jié)兩條光線間的距離，直到它們正好聚焦在玻璃棒圓周上對面的一點，試求X?！緟⒖即鸢浮?.92Rsin0sin20【試題解析】設入射角為仇，折射角為0,由幾何關系知仇=20，則n=1=2=2cos0=1.6,1212sin0sin0222解得cos0.=0.8,sin0=「1一cos20=0.6,sin0.=nsin9=1.6x0.6=0.96，則x=2Rsin0.=1.92R。22*21211．全反射是自然界里常見的現象，下列與全反射相關的說法正確的是光只有從光密介質射向光疏介質時才能發(fā)生全反射如果條件允許，光從光疏介質射向光密介質時也可能發(fā)生全反射發(fā)生全反射時，折射光線完全消失，反射光的能量幾乎等于入射光的能量只有在入射角等于臨界角時才能發(fā)生全反射【答案】AC【解析】發(fā)生全反射有兩個條件，一個是光由光密介質射入光疏介質，一個是入射角大于等于臨界角，因此典正確，ED錯誤。岌生全反射時，折射光線完全消失，反射光的能量幾乎等于入射光的能量，當然還有介質的吸收作用，C正確。紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角從水中射向空氣，若黃光恰能發(fā)生全反射，則綠光也一定能發(fā)生全反射紅光也一定能發(fā)生全反射紅、綠光都能發(fā)生全反射紅、綠光都不能發(fā)生全反射【答案】A【解析】據臨界角公式n二丄和折射率不同，來確定三色光的臨界角的大小，再由黃光恰能發(fā)生全反sinC射，去判斷是否正確。由于紅、黃、綠三種單色光中綠光的折射率最大，紅光的折射率最小，則根據臨1界角公式n=，可得：綠光的臨界角最小，紅光的臨界角最大。若黃光恰能發(fā)生全反射，則說明從sinC水中射出的入射角，小于紅光的臨界角，大于綠光的臨界角，所以綠光一定能發(fā)生全反射，紅光一定不能發(fā)生全反射。故選A。如圖所示，半圓形玻璃磚放在空氣中，三條同一顏色、強度相同的光線，均由空氣射入玻璃磚，到達玻璃磚的圓心位置。下列說法正確的是假若三條光線中有一條在O點發(fā)生了全反射，那一定是aO光線假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線cO一定能發(fā)生全反射假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線aO一定能發(fā)生全反射假若光線aO恰能發(fā)生全反射，則光線bO的反射光線比光線cO的反射光線的亮度大【答案】ACD【解析】三條入射光線沿著指向圓心的方向由空氣射向玻璃磚，在圓周界面，它們的入射角為零，均不會偏折。在直徑界面，光線心的入射角最大，光線Q的入射角最小，它們都是從光密介質射向光疏介質，都有發(fā)生全反射的可能。如果只有一條光線發(fā)生了全反射，那一定是盤。光線，因為它的入射角最犬。所以選項真對,假若光線3。能發(fā)生全反射，說明它的人射角等于或犬于臨界角，光線盤。的入射角更犬，所以，光線應。一定能發(fā)生全反射，光線匚。的入射角可能大于臨界角，也可能小于臨界角，因此，cO不一定能發(fā)生全反射。所以選項C對，B錯；假若光線aO恰能發(fā)生全反射，光線bO和cO都不能發(fā)生全反射，但bO的入射角更接近于臨界角，所以，光線bO的反射光線較光線cO的反射光線強，即bO的反射光亮度大，所以D對。甲、乙兩種單色光在空氣中的波長分別為久甲和久乙，且久甲必乙。當二者以相同的不為零的入射角由空氣甲乙甲乙斜射入玻璃中時，下列說法正確的是玻璃對甲光的折射率小于對乙光的折射率甲光在玻璃中的傳播速度大于乙光在玻璃中的傳播速度甲光的折射角小于乙光的折射角甲光的偏向角大于乙光的偏向角【答案】AB【解析】根據光在空氣中的傳播有可知頻率關系$千1,即—根據同種介質對頻率大的色光的折射率較犬,可知折射率芒“即去正確。根據折射率冷=三，光在介質中的傳播速度v=VM可見即E正確。根據折射率^=—可知，當入射角相同時，前“相同,可見折射角f的正弦5111尹sinf=—,顯然折射率芒犬時血尸小，即rf,匚錯誤。兒必"D錯誤。芒關于光的折射，錯誤的說法是折射光線一定在法線和入射光線所確定的平面內入射光線和法線與折射光線不一定在一個平面內入射角總大于折射角D?光線從空氣斜射入玻璃時，入射角大于折射角

【答案】BC【解析】由光的折射定律知折射光線一定在法線和入射光線所確定的平面內可知，A正確，B錯誤；入射角不一定大于折射角，C錯誤；光線從空氣斜射入玻璃時，入射角大于折射角，D正確。6?如圖所示，橫截面是直角三角形ABC的三棱鏡對紅光的折射率為竹，對紫光的折射率為n2，一束很細的白光由棱鏡的一個側面AB垂直入射，從另一側面AC折射出來，已知棱鏡的頂角ZA=30。，AC邊平行于光屏MN,且與光屏距離為L。學/-+（1）畫出白光通過棱鏡折射后的光路圖（出射光線只畫出兩條邊緣的光線，并指明其顏色）；（2）求出在光屏MN上得到的可見光光譜的寬度d?MM答案】（1）如圖所示2答案】（1）如圖所示2)L(n2v'4一n22解析】（1）光路圖如圖所示。2）根據折射定律盞7所以沖叫=sin&所tAd=Zitan.■:-所tAd=Zitan.■:-can)=L\.-卷:J4-吃：考點2光的干涉、衍射和偏振現象一、光的干涉1．定義兩列頻率相同、振動情況相同的光波相疊加，某些區(qū)域出現振動加強，某些區(qū)域出現振動減弱，并且加強區(qū)域和減弱區(qū)域總是相互間隔的現象叫光的干涉現象。2．相干條件只有相干光源發(fā)出的光疊加，才會發(fā)生干涉現象。相干光源是指頻率相同、相位相同（振動情況相同）的兩列光波。3．兩束振動情況相同的光源產生的光相互疊加時：（1）出現明條紋的條件是屏上某點P到兩個相干光源-和s2的路程差等于波長的整數倍或半波長的偶數倍，即IPS-PS|=啟2?—（=0，1,2，3…）122當=o時，即ps1=ps2，此時P點處的明條紋叫做中央亮條紋。（2）出現暗條紋的條件是屏上某點P到兩個相干光源S1和S2的路程差等于半波長的奇數倍，即IPS-PS|=（2+1）（=0，1，2，3…）1224．雙縫干涉：由同一光源發(fā)出的光經雙縫后，在屏上出現明暗相間的條紋。白光的雙縫干涉條紋是中央為白色條紋，兩邊為彩色條紋，單色光的雙縫干涉中相鄰亮條紋間的距離為Ax=-九。d5．光的雙縫干涉現象的理解學/*-+（1）光能夠發(fā)生干涉的條件：兩光的頻率相同，振動步調相同。（2）雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩相鄰亮條紋或相鄰暗條紋間距離與波長成正比，即Ax=-九。d用白光照射雙縫時，形成的干涉條紋的特點：中央為白條紋，兩側為彩色條紋。6．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后兩面反射的光相遇而形成的。圖樣中同一條亮(或暗)條紋上所對應的薄膜厚度相同。7．薄膜干涉現象的理解(1)如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。(2)光照射到薄膜上時，在膜的前表面AA'和后表面BB'分別反射出來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。(3)原理分析單色光在P］、P2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Ar等于波長的整數倍。Ar=n2(n=l,2，3…)，薄膜上出現明條紋。在Q處，兩列反射回來的光波的路程差Ar等于半波長的奇數倍。Ar=(2n+1)—(n=0，1，2,3…)，2薄膜上出現暗條紋。白光：薄膜上出現水平彩色條紋。薄膜干涉的應用干涉法檢查平面。如圖所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢平面是平整光滑的，我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢平面不平整，則干涉條紋發(fā)生彎曲。二、光的衍射1．定義光離開直線路徑繞到障礙物陰影區(qū)的現象叫光的衍射，衍射產生的明暗條紋或光環(huán)叫衍射圖樣2．發(fā)生明顯衍射的條件只有當障礙物的尺寸跟光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時候，衍射現象才會明顯。3．衍射圖樣（1）單縫衍射單色光：明暗相間的不等距條紋，中央亮紋最寬最亮，兩側條紋具有對稱性。白光：中間為寬且亮的白色條紋，兩側是窄且暗的彩色條紋，最靠近中央的是紫光，遠離中央的是紅光。（2）圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)，圓環(huán)面積遠遠超過孔的直線照明的面積。（3）圓盤衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)，中心有一亮斑稱為泊松亮斑。4．光的衍射現象的理解（1）衍射與干涉的比較兩種現象比較項目、....單縫衍射雙縫干涉不同占八、、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干涉、衍射都是波特有的現象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋特別提醒：白光發(fā)生光的干涉、衍射和光的色散都可出現彩色條紋，但光學本質不同。區(qū)分干涉和衍射，關鍵是理解其本質，實際應用中可從條紋寬度、條紋間距、亮度等方面加以區(qū)分。干涉與衍射的本質：光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結果，從本質上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具有相似的原理。在衍射現象中，可以認為從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，它們在屏上疊加形成單縫衍射條紋。2）光的干涉和衍射比較內容干涉衍射現象在光重疊區(qū)域出現加強或減弱的現象光繞過障礙物偏離直線傳播的現象產生條件兩束光頻率相同、相位差恒定障礙物或孔的尺寸與波長差不多或小得多典型實驗楊氏雙縫干涉實驗單縫衍射、圓孔衍射、不透明圓盤衍射圖不條紋寬度條紋寬度相等條紋寬度不等，中央最寬樣特占八、、同占八、、條紋間距各相鄰條紋間距相等各相鄰條紋間距不等學+亮度情況清晰條紋，亮度基本相等中央條紋最亮，兩邊變暗相同點干涉、衍射都是波特有的現象；干涉、衍射都有明暗相間的條紋三、光的偏振1．偏振：光波只沿某一特定的方向振動，稱為光的偏振。2．自然光：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫做自然光。3．偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光，叫做偏振光。光的偏振證明光是橫波。自然光通過偏振片后，就得到了偏振光。4．光的偏振現象的理解（1）偏振光的產生方式自然光通過起偏器：通過兩個共軸的偏振片觀察自然光，第一個偏振片的作用是把自然光變成偏振光，叫起偏器。第二個偏振片的作用是檢驗光是否為偏振光，叫檢偏器。自然光射到兩種介質的交界面上，如果光入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90°時，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。特別提醒：不能認為偏振片就是刻有狹縫的薄片，偏振片并非刻有狹縫，而是具有一種特征，即存在一個偏振方向，只讓平行于該方向振動的光通過，其他振動方向的光被吸收了。（2）偏振光的理論意義及應用①理論意義：光的干涉和衍射現象充分說明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波。光的偏振現象說明了光波是橫波。②應用：照相機鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等。5．自然光和偏振光的比較自然光（非偏振光）偏振光光的直接從光源發(fā)出的光自然光通過起偏器后的光光的振動方向在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿任意方向，且沿各個方向振動的光的強度相同在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿特定方向在雙縫干涉實驗中，已知雙縫間的距離是0.2mm,雙縫到光屏的距離為80cm。某單色光的干涉圖樣中第一條亮紋中央到第四條亮紋中央的距離為7.80mm,據此求單色光的波長是多少。參考答案】6.1cma7.80【試題解析】Ax=3=一:廠mm=2.60mml=80cm=800mm由Ax=九d得冶空=260mm=6.5x10-4mm=650nml800所以此時空氣柱長度1=2=6.1cmS1．對于光的衍射現象的定性分析，下列說法正確的是只有障礙物或孔的尺寸可以跟光波波長相比，甚至比光波波長還要小的時候，才能產生明顯的衍射現象光的衍射現象是光波相互疊加的結果光的衍射現象否定了光沿直線傳播的結論光的衍射現象說明了光具有波動性【答案】AD【解析】光的干涉現象和衍射現象說明了光具有波動性。光沿直線傳播的規(guī)律是近似的，只有在光波波長比障礙物尺寸小得多的情況下，光才可以看作是沿直線傳播的，所以光的衍射現象和直線傳播是不矛盾的，它們是在不同條件下出現的兩種現象。關于光的衍射下列說法中正確的是只有當障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長相比或者比光的波長小的時候才能發(fā)生衍射如果障礙物的尺寸比光的波長大得太多，就不能發(fā)生光的衍射隔著高墻和墻另一側的人說話時“聽其聲而不見其人”，是因為聲波發(fā)生了明顯衍射，而光波的衍射非常微弱小孔成像就是由光的衍射形成的【答案】C【解析】各種障礙物都能使光發(fā)生衍射，只是有明顯和不明顯的區(qū)別。小孔成像的原理是光的直線傳播,而不是光的衍射。高墻的高度一般是幾米，這個尺寸跟聲波的波長可以相比，但比光的波長大得多，因此出現勺斤其聲而不見其人^的現象。以下說法中正確的有陽光下肥皂膜上的彩色條紋屬于光的衍射現象太陽光通過三棱鏡產生的彩色條紋是由于折射造成的一束光由介質斜射向空氣，界面上可能只發(fā)生反射現象而沒有折射現象水面油膜呈現彩色條紋是光的干涉現象，這說明了光是一種波【答案】BCD【解析】陽光下肥皂膜上的彩色條紋，是屬于薄膜干涉現象，故A錯誤；太陽光通過三棱鏡產生彩色條紋，是由于光發(fā)生了色散現象即屬于光的折射現象，故B正確；一束光由介質斜射向空氣，界面上若發(fā)生全反射，只發(fā)生反射現象而沒有折射現象，故C正確；水面油膜呈現彩色條紋是由于光的薄膜干涉產生的，是光的干涉現象，這說明了光是一種波，故D正確。關于光的干涉現象，下列說法正確的是在雙縫干涉實驗中，亮條紋的寬度是不等的在雙縫干涉實驗中，把入射光由紅色光換成紫色光，相鄰亮條紋間距變寬只有相干光源發(fā)出的光才能在疊加時產生干涉現象頻率不相同的兩列光也能發(fā)生干涉現象【答案】C【解析】在雙縫干涉實驗中，同種顏色光的干涉條紋間距是相等的，A錯誤。紅色光換成紫色光，波長變短，條紋間距變窄，B錯誤。要觀察到穩(wěn)定的干涉現象，光波的頻率必須相同，D錯誤，故C正確。取兩塊平玻璃板，合在一起用手捏緊，會從玻璃板上看到彩色條紋，這是光的干涉現象，有關這一現象的敘述正確的是這是上下兩塊玻璃板的上表面反射光干涉的結果這是兩玻璃板間的空氣薄層上下兩表面的反射光相干涉的結果這是上面一塊玻璃的上、下兩表面的反射光干涉的結果這是下面一塊玻璃的上、下兩表面的反射光干涉的結果【答案】B【解析】形成干涉條紋是有一定條件的，即兩列相干光的光程差需要連續(xù)變化，山工膠時，形成明條紋,當肚-1）彳時，形成暗條紋，當入射光是白光時，就會形成彩色條紋，對平板玻璃來說，每一塊平板玻璃上下表面都是平行的，故不具備產生干涉條紋的條件，而中間的空氣膜，則可能具備這一條件，應選E項。為了減少玻璃表面光的反射損失，在玻璃表面涂上一層折射率n=1.25的增透膜。設入射光在真空中的波長o=7OOnm,為使這種波長的反射光能最大限度地被減弱，所涂薄膜的最小厚度應是多少？答案】140nm

【解析】為了使玻璃表面的反射光最大限度地被減弱，要求在玻璃表面所涂的增透膜的厚度，恰好滿足從薄膜前后兩個表面反射的光干涉相消，但薄膜的厚度不宜過大，其最小厚度應為光在薄膜中波長的4設該光在真空中的波長為5，頻率為vo，則cn=—入v入0九—0700入v入0九—0700x10—91.25m=5.6x10—7m增透膜的最小厚度d=4“Ei0-7m=140nm（2017?北京卷）物理學原理在現代技中有許多重要應用。例如，利用波的干涉，可將無線電波的干涉信號用于飛機降落的導航。如圖所示，兩個可發(fā)射無線電波的天線對稱地固定于飛機跑道兩側，它們類似于楊氏干涉實驗中的雙縫。兩天線同時都發(fā)出波長為人和久2的無線電波。飛機降落過程中，當接收到人和久2的信號都保持最強時，表明飛機已對準跑道。下列說法正確的是天線發(fā)出的兩種無線電波必須一樣強導航利用了人與久2兩種無線電波之間的干涉兩種無線電波在空間的強弱分布穩(wěn)定兩種無線電波各自在空間的強弱分布完全重合【答案】C【解析】由于兩無線電波波源對稱分布在跑道兩側，兩種波長的無線電波各自發(fā)生干涉，在跑道處干涉均加強，當接收到的口和燈的信號都保持最強時，表明飛機已對準跑道，導航利用了兩種波長的無線電浪各自的穩(wěn)定干涉，所以天線發(fā)出的兩種無線電浪不必一樣強，AB錯誤;兩種無線電波各自在空間的強弱分布穩(wěn)定，但不重合，否則接收到匚和心的信號都保持最強的位置不一定在跑道上，C正確，D錯誤。（2017?北京卷）如圖所示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變?yōu)?、b兩束單色光。如果光束b是藍光，則光束a可能是紅光B.黃光C.綠光D.紫光【答案】D【解析】根據題意作出完整光路圖，如圖所示，a光進入玻璃磚時光線偏折角較大，根據光的折射定律可知玻璃磚對a光的折射率較大，因此a光的頻率應高于b光，故選Do【名師點睛】由教材中白光通過三棱鏡時發(fā)生色散的演示實驗可知，光線在進入棱鏡前后偏折角度越大棱鏡對該光的折射率越大，該光的頻率越大。（2017?天津卷）明代學者方以智在《陽燧倒影》中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數棱則必有一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會發(fā)生色散現象。如圖所示，一束復色光通過三棱鏡后分解成兩束單色光a、b,下列說法正確的是若增大入射角i,則b光先消失在該三棱鏡中a光波長小于b光a光能發(fā)生偏振現象，b光不能發(fā)生若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應，則a光的遏止電壓低答案】D【解析】設折射角為知在右界面的入射角為?根據幾何關系有：僅+尸=￡，根據折射定律:托=—^,SillCC増犬入射角匚折射角隕増大,"減小，而F増犬才育濮五光發(fā)生全反射，故典錯誤：由光路團可知，光的折射率小于3光的折射率〔叫U戰(zhàn),），則衛(wèi)光的浪長大于應光的波長故E錯誤,根據光電效應方程和遏止電壓的概念可知:最大初動能4=皿-兀，再根據動能定理S即遏止電壓Uc=-v-^?可知入射光的頻率越大，需要的遏止電壓越大，％5,則尬光的頻率小ee于b光的頻率（V<V）,a光的遏止電壓小于b光的遏止電壓，故D正確；光是一種橫波，橫波有ab偏振現象，縱波沒有，有無偏振現象與光的頻率無關，故C錯誤?！久麕燑c睛】本題考查的知識點較多，涉及光的折射、全反射、光電效應方程、折射率與波長的關系、橫波和縱波的概念等，解決本題的關鍵是能通過光路圖判斷出兩種光的折射率的關系，并能熟練利用幾何關系。（2016?四川卷）某同學通過實驗測定半圓形玻璃磚的折射率n。如圖甲所示，O是圓心，MN是法線，AO、BO分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑。該同學測得多組入射角i和折射角r，做出sini-inr圖象如圖乙所示。貝光由A經O到B，n=1.5光由B經O到A，n=1.5光由A經O到B，n=0.67光由B經O到A，n=0.67【答案】Bsini0.621【解析】由團線可知一=喬=二=一，可得413因】是入射角，『是折射角，折射角大于入射角sinrU.y3n故光由占經。到扎故選氏

【名師點睛】此題是幾何光學問題，但是是用函數圖象表示的折射角和入射角正弦的關系，起碼要知道的是介質的折射率都是大于1的，折射率等于“大角”的正弦與“小角”的正弦比值，而在空氣中的“角”比較大。學/*-（2015?重慶卷）虹和霓是太陽光在水珠內分別經過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來說明。兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如題圖所示。M、N、P、Q點的顏色分別為A.A.紫、紅、紅、紫B.紅、紫、紅、紫D.紫、紅、紫、紅【答案】A【解析】白光中的可見光部分從紅到紫排列，對同一介質的折射率“紫“紅，由折射定律知紫光的折射角較小，由光路可知，紫光將到達M點和Q點，而紅光到達N點和P點，故選Ao（2014.北京卷）以往，已知材料的折射率都為正值（n>0）?，F已有針對某些電磁波設計制作的人工材料，其折射率可以為負值（n<0），稱為負折射率材料。位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角r依然滿足sini/sinr=n，但是折射線與入射線位于法線的同一側（此時折射角取負值）。若該材料對于電磁波的折射率n=1,正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是答案】B答案】B【解析】根據題目所給員折射率的意義，折射角和入射角應該在法線的一側D錯誤：該材料的折射率等于1,說明折射角和入射角相等，弓正確，匚錯誤。（2017?江蘇卷）人的眼球可簡化為如圖所示的模型，折射率相同、半徑不同的兩個球體共軸，平行光束寬度為D，對稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球，會聚在軸線上的P點。取球體的折射率為f2，且D=^2R，求光線的會聚角a（示意圖未按比例畫出）答案】30°解析】由幾何關系Dsini解析】由幾何關系Dsini=——2R，解得i=450sini則由折射定律喬=n，解得丫=30a且i=丫+-，解得a=300（2017?新課標全國I卷）如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高位2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行（不考慮多次反射）。求該玻璃的折射率?！敬鸢浮?.43【解析】如團，根據光路的對稱性和光路可逆性，與入射光線相對于DC軸對稱的出射光線一定與入射光線平行。這樣，從半球面射入的折射光線，將從圓柱體底面中心匕點反射。設光線在半球面的入射角為J折射角為二由折射定律有=??5inr①由正弦定理有譽=瞥^②由幾何關系，入射點的法線與DC的夾角為山由題設條件和幾何關系有③

式中L是入射光線與0C的距離。由②③式和題給數據得sin丫=^2=05④由①③④式和題給數據得n=J205沁1.43⑤名師點睛】本題的關鍵條件是出射光線與入射光線平行，依據這個畫出光路圖，剩下就是平面幾何的運算了。（2017?新課標全國II卷）一直桶狀容器的高為21,底面是邊長為l的正方形；容器內裝滿某種透明液體,過容器中心軸DD〈垂直于左右兩側面的剖面圖如圖所示。容器右側內壁涂有反光材料，其他內壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點光源，已知由液體上表面的D點射出的兩束光線相互垂直，求該液體的折射率。答案】1.55【解析】設從光源發(fā)出直射到D點的光線的入射角為4折射角為門，在剖面內做光源相對于反光壁的橫像對稱點G連接仞，交反光壁于云點，由光源射向云點的光線，反射后沿應D射向D點；光線在D點的入射角為S折射角為4如團所示;設液體的折射率為n由折射定律：nsini1=sin〔①nsini=sinr②22依題意：［+丁90。③聯立①②③解得：1聯立①②③解得：n2—④sm2i+sm2i12由幾何關系：sini由幾何關系：sini3lsini=2聯立④⑤⑥解得：n=1.55【名師點睛】此題主要考查光的折射定律的應用；解題的關鍵是能畫出光路圖，通過幾何關系找到入射sini角及折射角；根據折射定律n=列方程求解。此題同時考查學生的數學計算能力。學/sinr10.（2017?新課標全國III卷）如圖，一半徑為R的玻璃半球，O點是半球的球心，虛線OO表示光軸（過球心O與半球底面垂直的直線）。已知玻璃的折射率為1.5?，F有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出（不考慮被半球的內表面反射后的光線）。求1）從球面射出的光線對應的入射光線到光軸距離的最大值；R（2）距光軸y的入射光線經球面折射后與光軸的交點到O點的距離?！敬鸢浮浚?）R（2沁2.74R【解析】（1）如圖，從底面上A處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時的入射角為i，當i等于全反射臨界角i0時，對應入射光線到光軸的距離最大，設最大距離為1。i“°①設n是玻璃的折射率，由全反射臨界角的定義有nsini°=1②由幾何關系有sini=③R聯立①②③式并利用題給條件聯立①②③式并利用題給條件由折射定律有（2）設與光軸距|的光線在球面B點折射時的入射角和折射角分別為*和r1由折射定律有??sin=sin?設折射光線與光軸的交點為G在2眈中，由正弦定理有巴三￡=現型二Q⑥R0C由幾何關系有憶—片⑦sin￡=+⑧聯立⑤⑥⑦⑧式及題給的條件得0（?」皿+知七2.74J?⑨【名師點睛】本題主要考查光的折射定律的應用，解題關鍵是根據題意畫出光路圖，根據幾何知識確定入射角與折射角，然后列方程求解。11.（2016?海南卷）如圖，半徑為R的半球形玻璃體置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面與桌面相切于A點。一細束單色光經球心O從空氣中攝入玻璃體內（入射面即紙面），入射角為45°，出射光

線射在桌面上B點處。測得AB之間的距離為2。現將入射光束在紙面內向左平移，求射入玻璃體的光線在球面上恰好發(fā)生全反射時，光束在上表面的入射點到O點的距離。不考慮光線在玻璃體內的多次反射?！敬鸢胳iR【解析】當光線經球心。入射時，光路圖如圖（a）所示。設玻璃的折射率為喚由折射定律有sini_^=-