迎戰(zhàn)高考物理二輪復習 專題20 光學綜合

專題二十光學綜合編輯ppt本專題以光的折射、全反射、干涉、衍射、偏振為重點，結(jié)合作圖以折射率、折射角、臨界角的計算為考點，以干涉、衍射為高考間歇性熱點，高考題以選擇題、實驗結(jié)合計算形式出現(xiàn)，難度較低，每年一道題．復習時要注意知識間的聯(lián)系，加強遷移應(yīng)用，培養(yǎng)綜合能力．2010年浙江卷16題考查了光電效應(yīng)的應(yīng)用，側(cè)重圖象的理解和分析能力.2011年要繼續(xù)關(guān)注考綱中的變化，折射和全反射仍是考查重點，關(guān)注規(guī)律和幾何關(guān)系的結(jié)合．

編輯ppt【例題1】一輛實驗小車可沿水平地面(圖中紙面)上的長直軌道勻速向右運動．有一臺發(fā)出細光束的激光器在小轉(zhuǎn)臺M上，到軌道的距離MN為d=10m，如圖11-1-1所示．轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動，使激光束在水平面內(nèi)掃描，掃描一周的時間為T=60s.光束轉(zhuǎn)動方向如圖中箭頭所示．當光束與MN的夾角為45°時，光束正好射到小車上．如果再經(jīng)過△t=2.5s光束又射到小車上，則小車的速度是多少？(結(jié)果保留兩位數(shù)字)

圖11-1-1一、光的直線傳播編輯ppt編輯ppt【評析】該題是光的直線傳播、勻速直線運動、勻速轉(zhuǎn)動等規(guī)律的綜合，物理情景較新，對學生分析問題的能力要求較高，通過作圖，利用所學知識、規(guī)律來求解．

編輯ppt【變式題1】如圖11-1-2所示，一點光源S，它距離墻壁MN的水平距離為L，現(xiàn)從S處以水平速度v0拋出小球P，P在墻上形成的影子為P′，在球做平拋運動中，其影子P′的速度v是多大？

圖11-1-2編輯ppt編輯ppt【評析】本題是光的直線傳播與運動學知識的綜合，解題過程中應(yīng)分析光路的運動軌跡，由物體的運動規(guī)律建立方程，并由幾何關(guān)系建立輔助方程求出影子的位移與時間關(guān)系，從而確定運動情況．

編輯ppt編輯ppt圖11-1-3編輯ppt【例2】

雨過天晴，人們?？吹教炜罩谐霈F(xiàn)彩虹，它是由陽光照射到空中彌漫的水珠上時出現(xiàn)的現(xiàn)象．在說明這個現(xiàn)象時，需要分析光線射入水珠后的光路．一細束光線射入水珠，水珠可視為一個半徑為R的球，球心O到入射光線的垂直距離為d.水的折射率為n.(1)在如圖11-2-1所示的圖上畫出該束光線射入水珠內(nèi)經(jīng)一次反射后又從水珠中射出的光路圖；(2)求這束光線從射向水珠到射出水珠每一次偏轉(zhuǎn)的角．

二、光的折射與全反射編輯ppt圖11-2-1【解析】(1)根據(jù)光的折射定律作圖，光路如圖(a)所示．

編輯ppt(2)以i、r表示入射光線的入射角、折射角，由折射定律有sini=nsinr，所以δ1、δ2、δ3表示每一次偏轉(zhuǎn)的角度，如圖(b)所示，由反射定律、折射定律和幾何關(guān)系可知：sini=d/R，δ1=i-r，δ2=π-2r，δ3=i-r.由以上各式解得：δ1=(sin-1d/R)-(sin-1d/nR)．δ2=π-2sin-1d/nR.δ3=(sin-1d/R)-(sin-1d/nR)．編輯ppt【評析】本題涉及光的折射與反射知識，結(jié)合幾何光學的特點，通過做光路圖，根據(jù)幾何關(guān)系，運用折射率公式進行求解．能對光的折射與反射加強理解，對數(shù)學知識的要求比較高．

編輯ppt【變式題一】(2010·重慶)如圖11-2-2所示，空氣中有一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90°、半徑為R的扇形OAB，一束平行光平行于橫截面，以45°入射角射到OA上，OB不透光，若考慮首次入射到圓弧上的光，則上有光透出的部分的弧長為(B)圖11-2-2

編輯ppt【變式題二】(2009·全國卷Ⅱ)一玻璃磚橫截面如圖11-2-3所示，其中ABC為直角三角形(AC邊未畫出)，AB為直角邊，∠ABC=45°；ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點．此玻璃的折射率為1.5.P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏．若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則(BD)A．從BC邊折射出寬度與BC邊長度相等的平行光B．屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長度C．屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長度D．當屏向遠離玻璃磚的方向平行移動時，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大編輯ppt圖11-2-3

編輯ppt【例3】如圖11-3-1所示，在水中有一厚度不計的薄玻璃片制成的中空三棱鏡，里面是空氣，一束光A從棱鏡的左邊射入，從棱鏡的右邊射出時發(fā)生了色散，射出的可見光分布在a、b兩點之間，則()A．從a點射出的光是紅光，從b點射出的光是紫光B．從a點射出的光是紫光，從b點射出的光是紅光C．從a點和b點射出的光都是紅光，從ab中點射出的光是紫光D．從a點和b點射出的光都是紫光，從ab中點射出的光是紅光圖11-3-1

三、光的色散編輯ppt【解析】棱鏡作用能使光束方向偏折，從真空射向玻璃，光束向底面偏折，也可根據(jù)折射定律作圖，但本題是光束是從水中射向空氣，光束會向頂角偏折，由于紅光的折射率小，在空氣中偏折角小，所以從a點射出的光是紫光，從b點射出的光是紅光．選取B.

【答案】B【評析】本題考查了棱鏡的折射，光的色散，紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種單色光的不同特性，要求學生能熟練掌握運用，更重要的是本題創(chuàng)設(shè)了新情景，光束從光密到光疏的色散現(xiàn)象，讓學生能運用所學知識進行類推，靈活運用．

編輯ppt【變式題一】

△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面.a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN，在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖11-3-2所示，由此可知()A．棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的小B．棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大C．a(chǎn)光的頻率比b光的高D．a(chǎn)光的波長比b光的長圖11-3-2

BD編輯ppt【解析】

單色光a在棱鏡側(cè)面OM上反射和折射，而單色光b在棱鏡側(cè)面ON上發(fā)生了全反射，由于a、b兩束可見單色光入射角相等，根據(jù)紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種單色光的不同特性，可知va>vb，fb>fa，λa>λb，所以BD正確．

【評析】本題考查了不同的單色光在棱鏡中的不同特性，要熟練掌握運用七種單色光的基本性質(zhì)，輔助作圖，從某一點突破可輕松求解，本題可用紅、紫光進行類比求解．

編輯ppt【變式題2】(2009·天津)已知某玻璃對藍光的折射率比對紅光的折射率大，則兩種光()A．在該玻璃中傳播時，藍光的速度較大B．以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中，藍光折射角較大C．從該玻璃中射入空氣發(fā)生反射時，紅光臨界角較大D．用同一裝置進行雙縫干涉實驗，藍光的相鄰條紋間距較大

C編輯ppt【例4】

(2011·衡水模擬)市場上有一種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物體時能使被照物體處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處．這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面鍍一層薄膜(例如氟化鎂)，這種膜能消除玻璃表面反射回來的熱效應(yīng)最顯著的紅外線．用l表示此紅外線在薄膜中的波長，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為()A．l/8B．l/4C．l/2D．l四、光的波動性編輯ppt【答案】B編輯ppt【評析】本題考查薄膜干涉應(yīng)用，由于教材中較詳細講述了薄膜干涉的應(yīng)用——增透膜，所以要對薄膜干涉形成條件、現(xiàn)象、條紋規(guī)律等知識點都要掌握鞏固，并能熟練運用．雖然，“冷光燈”與增透膜的用處不同，但它們的技術(shù)原理相同，學生要能進行遷移．尤其是要能推算光程差與薄膜的厚度的關(guān)系，且λ表示此紅外線在薄膜中的波長，不是空氣中的波長．

編輯ppt【變式題1】

(2011·上海寶山模擬)在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，下列四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是()A．a(chǎn)、cB．b、cC．a(chǎn)、dD．b、d

【解析】單縫衍射的條紋是不等間距，中央亮紋又寬又亮．

圖11-4-1

D編輯ppt【變式題2】

(2009·福建)光在科學技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說法正確的是()A．用透明的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象B．用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的