高三物理高考專(zhuān)題復(fù)習(xí)：光學(xué)綜合

光學(xué)綜合題.A.變疏B.變密C.不變D.消失兩張紙片圖1（俯視圖）圖2劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖1所示。將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖2所示。干涉條紋有如下特點(diǎn)：⑴任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；⑵任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定?，F(xiàn)若在圖1裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋()A.一束復(fù)色光射到平行玻璃磚的上表面，經(jīng)過(guò)玻璃磚下表面射出，如圖示，其中有三種色光剛好照射到三塊相同的金屬板A、B、C上，發(fā)現(xiàn)金屬板B上有光電子飛出，則可知()A．出射的三種色光a、b、c一定互相平行B．A板一定有光電子飛出C．C板一定有光電子飛出D．傳播過(guò)程中，a光比b、c兩種光更容易發(fā)生衍射。CabcAB提示：a光的偏折最大，折射率最大，頻率最高，波長(zhǎng)最小。AB.例3、求證平行于全反射棱鏡斜邊的入射光線(xiàn)，通過(guò)棱鏡后的出射光線(xiàn)一定跟入射光線(xiàn)平行。證明：畫(huà)出光路圖如圖示，612345ααα∠1=α=45°，∠2+∠3=α∠4+∠5=α∠3=∠4∠2=∠5n=sin∠1／sin∠2n=sin∠6／sin∠5∠6=∠1=α=45°.B白光AC例4、如圖示，有一玻璃直角三棱鏡ABC，其臨界角小于45°，一束平行于BC邊的白光射到AB面，在光束射在三棱鏡是，（設(shè)光線(xiàn)在三棱鏡內(nèi)射到BC邊上）（）A.從玻璃直角三棱鏡BC面，射出的是白色光束B(niǎo).從玻璃直角三棱鏡AC面，射出的是白色光束C.從玻璃直角三棱鏡AC面，射出的是彩色的不平行光束D.從玻璃直角三棱鏡AC面，射出的是平行于入射線(xiàn)的彩色光束D.如圖示，用某種透光物質(zhì)制成的三棱鏡ABC，∠B=∠C=30°，在平行于BC的直線(xiàn)MN上插兩枚大頭針P1、P2，在AC邊的右側(cè)透過(guò)棱鏡觀察大頭針P1、P2像，調(diào)整視線(xiàn)方向，直到P1的像被P2的像擋住，再在AC邊的右側(cè)先后插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像和P3，記下P3、P4的位置，移去大頭針和三棱鏡，發(fā)現(xiàn)4枚大頭針的位置正好在一條直線(xiàn)上，該直線(xiàn)過(guò)AB和AC邊的中點(diǎn)。（1）在圖中畫(huà)出完整的光路圖。（2）該透光物質(zhì)的折射率n為多少？CAB30°30°P1P4P3P2MN解：（1）光路圖如圖示.D1234i（2）ND為ΔABD的斜邊上的中線(xiàn)，容易得到i=60°∠1=∠2=30°n=sini/sin∠1=1.732.

例5、如圖示為一塊透明的光學(xué)材料的剖面圖，在其上建立直角坐標(biāo)系xOy，設(shè)該光學(xué)材料的折射率沿y軸方向均勻減小，現(xiàn)有一束單色光a從原點(diǎn)O以某一入射角θ由空氣射入該材料內(nèi)部，則單色光a在該材料內(nèi)部可能的傳播途徑是下圖中的：（）xyOAxyOBxyODyxOCxyOaθ分析：將光學(xué)材料沿y軸方向分成很多薄層，由空氣剛進(jìn)入材料時(shí)，折射角減小，然后，折射角逐漸增大，直到發(fā)生全反射，再以相反的過(guò)程返回，因此D圖正確，D.微波爐是一種利用微波的電磁能加熱食物的新型炊具，微波的電磁作用使食物內(nèi)的分子高頻率地運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生熱，并能最大限度地保存食物內(nèi)的維生素。關(guān)于微波，下列說(shuō)法中正確的是：（）A.微波產(chǎn)生的微觀機(jī)理是原子外層的電子受到激發(fā)B.微波的頻率小于紅外線(xiàn)的頻率C.對(duì)于相同功率的微波和光波來(lái)說(shuō)，微波每秒發(fā)出的“光子”數(shù)較少D.實(shí)驗(yàn)中，微波比光波更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象BD.如圖，a和b都是厚度均勻的平玻璃板，它們之間的夾角為φ，一細(xì)光束以入射角θ從P點(diǎn)射入，θ＞φ，已知此光束由紅光和藍(lán)光組成，則當(dāng)光束透過(guò)b板后， （）A．傳播方向相對(duì)于入射光方向向左偏轉(zhuǎn)φ角B．傳播方向相對(duì)于入射光方向向右偏轉(zhuǎn)φ角C．紅光在藍(lán)光的左邊D．紅光在藍(lán)光的右邊ab左右φPθφ分析見(jiàn)下頁(yè).ab解析：光線(xiàn)通過(guò)平行玻璃磚后的出射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)平行且有側(cè)向位移，所以從a板射出的光線(xiàn)，傳播方向與a板入射的光線(xiàn)平行，通過(guò)b板射出的光線(xiàn)與b板入射的光線(xiàn)平行，所以答案A、B都錯(cuò)。同時(shí)，由于玻璃對(duì)紅光的折射率小于藍(lán)光的折射率，所以，通過(guò)a板后，紅光的折射角大，紅光的側(cè)向位移大，應(yīng)選D答案。.α1BAβ2β1α2例6、如圖示是兩個(gè)同種玻璃制成的棱鏡,頂角α1略大于α2,兩束單色光A和B分別垂直射于三棱鏡后,出射光線(xiàn)與第二界面的夾角β1=β2,則()A.A光束的頻率比B光束的小B.在棱鏡中A光束的波長(zhǎng)比B光束的短C.在棱鏡中B光束的傳播速度比A光束的大把兩束光由水中射向空氣,產(chǎn)生全反射,A光的臨界角比B的臨界角大解:n=cosβ/sinα∵α1＞α2∴n1＜n2∴頻率ν1＜ν2sinC=1/n∴C1＞C2AD.例7.如圖示,某三棱鏡的橫截面積為直角三角形,且∠A=30°,棱鏡材料的折射率為,棱鏡置于真空中,有單色平行光射向整個(gè)AB面,其中一部分光經(jīng)過(guò)棱鏡后垂直于BC面射出.(1)在圖中畫(huà)出一條這樣的光路圖,并求出此光線(xiàn)在AB面上的入射角(2)求從BC面上垂直射出的光在AB面上對(duì)應(yīng)的入射光的范圍(用長(zhǎng)度AB表示)30°CAB解:(1)光路圖如圖示EF(2)作CD∥EF交AB于D點(diǎn)D不難看出∠CDB=60°∴BD=CD/2=AD/2∴AD=2AB/3.例8、如圖示，ABC是薄壁中空的三棱鏡，現(xiàn)置于水中，一束白光射到AB面上，則（）A.光束向上偏折，紫光在光譜的上方B.光束向上偏折，紫光在光譜的下方C.光束向下偏折，紫光在光譜的上方D.光束向下偏折，紫光在光譜的下方CAB解：光束在AB面發(fā)生折射，由n=sinr/sini,中空的棱鏡中的空氣折射率小于水，∴i＜r,光束向上偏折.ri水對(duì)紫光的折射率大于紅光的折射率，i相同，r紫＞r紅

∴紫光在光譜的上方。射到AC面的光束可以取特殊值，恰好垂直于AC面，則不再折射A.蘇州04年調(diào)研2如圖示,半圓形玻璃磚abc,O為圓心,c為圓弧頂點(diǎn),一束很細(xì)的白光沿cO方向射入玻璃磚,現(xiàn)保持光的方向不變,使玻璃磚繞O點(diǎn)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),則首先在界面ab上發(fā)生全反射的應(yīng)是白光中的()A.紅光部分,因?yàn)椴Ａ?duì)紅光的折射率大B.紅光部分,因?yàn)椴Ａ?duì)紅光的折射率小C.紫光部分,因?yàn)椴Ａ?duì)紫光的折射率大D.紫光部分,因?yàn)椴Ａ?duì)紫光的折射率小cOba解:sinC=1/nn紫>n紅C紫<C紅abcOC∴紫光部分首先在界面ab上發(fā)生全反射C.2004年江蘇高考9、如圖所示，只含黃光和紫光的復(fù)色光PO，沿半徑方向射入玻璃半圓柱后，被分成兩光束OA和OB沿圖示方向射出。則（）A.OA為黃光，OB為紫光B.OA為紫光，OB為黃光C.OA為黃光，OB為復(fù)色光D.OA為紫光，OB為復(fù)色光OAPB解：射出的光線(xiàn)OA的折射角略小于90°，則入射角略小于它的臨界角，由sinC=1/n,紫光的折射率比黃光大，黃光的臨界角比紫光大，說(shuō)明紫光先全反射，OB中有紫光。沒(méi)有全反射而射出的OA光線(xiàn)為黃光，同時(shí)黃光有反射光，所以O(shè)B為復(fù)色光。C.為了觀察門(mén)外情況,有人在門(mén)上開(kāi)一小圓孔,將一塊圓柱形玻璃嵌入其中,圓柱體軸線(xiàn)與門(mén)面垂直。從圓柱底面中心看出去,可以看到的門(mén)外入射光線(xiàn)與軸線(xiàn)間的最大夾角稱(chēng)做視場(chǎng)角。已知該玻璃的折射率為n,圓柱長(zhǎng)為l,底面半徑為r,則視場(chǎng)角是（）D.A.B.C.2rl解:畫(huà)出光路圖如圖示B.例9、如圖示，一折射率為的長(zhǎng)方形玻璃磚ABCD放在水平桌面上，有一直尺EF緊貼在玻璃磚AB面上，CD面上貼著黑紙，眼睛在P點(diǎn)沿PQ方向觀察，能看到直尺上的某點(diǎn)成像在S′處，已知QP與AD面的夾角θ=30°，請(qǐng)作出成像光路示意圖，標(biāo)出直尺上可能在S′處成像的點(diǎn)，并求出該點(diǎn)到像點(diǎn)S′的距離。cm0123456DEFABCQPS′θ=30°解：玻璃磚內(nèi)的某一點(diǎn)M經(jīng)折射成像于S′，不難看出：MriAQ=r=30

°AM=3m∴MS′=2m玻璃磚的上表面是平面鏡，直尺上另一點(diǎn)N經(jīng)反射成像于S′，NNA=1m∴NS′=2m.

例10、如圖示，一不透明的圓柱形容器內(nèi)裝滿(mǎn)折射率n=的透明液體，容器底部正中央O點(diǎn)處有一點(diǎn)光源S，平面鏡MN與底面成45°角放置，若容器高為2dm，底面半徑為（1+）dm，OM=1dm，在容器中央正上方1dm處水平水平放置一足夠長(zhǎng)的刻度尺，求光源S發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后，照射到刻度尺上的長(zhǎng)度。（不考慮容器側(cè)壁和液面的反射）2dm2.73dm1dmSNMO解：作出光路圖如圖示：S′BACQPαβ由幾何關(guān)系得：MS′=MS=1dmS′P=3dmPQ=dmα=30°n=sinβ/sinα=∴β=45°∴BC=BQ=1dmAC=(1+)dm.單色細(xì)光束射到n=的透明球表面，光束在過(guò)球心的平面內(nèi)，入射角i=45°，研究經(jīng)折射進(jìn)入球內(nèi)又經(jīng)內(nèi)表面反射一次，再經(jīng)球面折射后射出的光線(xiàn)，如圖示，（已畫(huà)出入射光線(xiàn)和出射光線(xiàn)）；（1）在圖上大致畫(huà)出光線(xiàn)在球內(nèi)的路徑和方向；（2）求入射光線(xiàn)和出射光線(xiàn)的夾角α；（3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情況與玻璃球相仿，問(wèn)哪種顏色光的α角最小？CA45°OαB解：(1)連接OB交圓于D，連接AD,DC，即為所求。Dr（2）∴r=30°r=1/2α+（45°–r）∴α=4r-90°=30°（3）紫光的折射角r最小，∴紫光的α角最小。.例11、如圖示：光從A點(diǎn)射入圓形玻璃，并從B點(diǎn)射出，若射出玻璃與射入玻璃的光線(xiàn)夾角為30°，AB弧所對(duì)的圓心角為120°，下列說(shuō)法正確的是：()A.在A點(diǎn)的入射角為30°B.在B點(diǎn)的入射角為45°C.玻璃的折射率為D.玻璃的折射率為OAB解：作光路圖，Cα

α=30°∠AOB=120°由于對(duì)稱(chēng)性，123ir4∠1=60°∠2=15°∠i=45°∠4=∠r=∠3=1/2∠1=30°C.（13分）雨過(guò)天晴，人們?？吹教炜罩谐霈F(xiàn)彩虹，它是由陽(yáng)光照射到空中彌漫的水珠上時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象。在說(shuō)明這個(gè)現(xiàn)象時(shí)，需要分析光線(xiàn)射入水珠后的光路。一細(xì)束光線(xiàn)射入水珠，水珠可視為一個(gè)半徑為R的球，球心O到入射光線(xiàn)的垂直距離為d，水的折射率為n。（1）

在圖上畫(huà)出該束光線(xiàn)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(xiàn)從射向水珠到射出水珠每一次偏轉(zhuǎn)的角度。dRO.iAO解：（1）光路圖如圖示：BC由幾何知識(shí)可知在圓水珠內(nèi)的各個(gè)角度都為r，在A、C處折射，sini=nsinr可知出射角跟入射角相等。rrrir題目下頁(yè).dROOrrriir圖2δ1δ2δ3BAC（2）由題意，sini=d／R在A、C處折射，sini=nsinr∴sinr=d／nR題目.

例12、如圖示，一塊用折射率n=2的透明材料制成的柱體，其截面為1/4圓，圓半徑Oa=6cm，當(dāng)一束平行光垂直照射Oa面時(shí)，請(qǐng)作出圖中代表性光線(xiàn)2、3通過(guò)該透明材料的光路圖（忽略二次反射光線(xiàn)），并計(jì)算ab弧面上被照亮的弧長(zhǎng)為多少？ed3142Oba解：sinC=1/n=0.5C=30°對(duì)光線(xiàn)2：sinα=2/3=0.667α30°<α<45°全反射如圖示對(duì)光線(xiàn)3：sinβ=1/3<0.5ββ<30°不會(huì)全反射如圖示若射到弧面上的光線(xiàn)剛能全反射則bA弧面被照亮bACfOC∴bA=2π×r/12=3.14cm.

例13、如圖示，AOB是1/4圓柱玻璃磚的截面,玻璃磚的折射率n=,一束平行光以45°入射角射入玻璃磚的OA面，這些光線(xiàn)中只有一部分能從圓柱的AB面上射出,假設(shè)凡射到OB面的光線(xiàn)全部被吸收,也不考慮OA面的反射作用,試問(wèn)圓柱AB面上能射出光線(xiàn)部分占AB表面的幾分之幾?OBA45°解:sinC=1/nC=45°設(shè)射到D點(diǎn)的光線(xiàn)剛好折射到B點(diǎn)sinβ=0.5β=30°D30°

βD點(diǎn)以下的光線(xiàn)射到OB面上被吸收.設(shè)射到E點(diǎn)的光線(xiàn)折射到P點(diǎn)剛好全反射45°θPEE點(diǎn)以上的光線(xiàn)射到圓弧面被全反射不難求出θ=15°PB=AB/6⌒⌒.

例14、用折射率為n的透明介質(zhì)做成內(nèi)、外半徑分別為a和b的空心球，如圖示，當(dāng)一束平行光射向此球殼，經(jīng)球殼外、內(nèi)表面兩次折射后，能進(jìn)入空心球殼的入射光的橫截面積是多大？ba解：進(jìn)入空心球殼外表面的光線(xiàn)，若剛能在內(nèi)表面發(fā)生全反射，此時(shí)的入射角為i，如圖示：irC則sini=nsinrsinC=1/n由正弦定理rCabiRsin(π-C)／sinr=b/aasinC=bsinra=nbsinr=bsiniS=πR2=π（bsini）2

=πa2.如圖示,在河岸邊的A位置有一人要到河岸MN取水去澆C位置的樹(shù),各個(gè)距離的數(shù)據(jù)表示在圖中,試問(wèn)這個(gè)人要想走最短的距離是多少?他應(yīng)與河岸成多大夾角?··ACMNh=40mL=120mS=120m解:光在介質(zhì)中通過(guò)的路程最短.將河岸看成平面鏡,作A的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)A1,連接A1C交MN于O,·A1O由平面鏡成像規(guī)律及幾何知識(shí)可知,S2=(L+h)2+s2=2002,S=200mAO跟河岸的夾角為53°.如圖示,一輛小車(chē)在軌道AB上行駛的速度v1=50km/h,在軌道以外的平地上行駛的速度v2=40km/h,在離軌道垂直距離為PM=30km處有一倉(cāng)庫(kù)P,這輛小車(chē)從距離M點(diǎn)100km的A處行駛到倉(cāng)庫(kù)P至少要多少時(shí)間?·PABM··L=30kmS=100km解:光線(xiàn)在傳播中通過(guò)的路程和時(shí)間總是最短.光光密介質(zhì)光疏介質(zhì)真空中c玻璃中v折射率c/v小車(chē)軌道平地速度v1速度v2比值v1/v2類(lèi)似于光的全反射,若在光密介質(zhì)中的入射角恰好等于臨界角時(shí),折射光線(xiàn)沿分界面射出.OθsinC=1/n=v2/v1=0.8∴PO=50kmMO=40kmAO=60km∴t=t1+t2=AO/v1+PO/v2

=1.2+1.25=2.45小時(shí).16．（5分）下圖為一測(cè)量燈泡發(fā)光強(qiáng)度的裝置.AB是一個(gè)有刻度的底座，兩端可裝兩個(gè)燈泡，中間帶一標(biāo)記線(xiàn)的光度計(jì)可在底座上移動(dòng)，通過(guò)觀察可以確定兩邊燈泡在光度計(jì)上的照度是否相同，已知照度與燈泡的發(fā)光強(qiáng)度成正比、與光度計(jì)到燈泡的距離的平方成反比.現(xiàn)有一個(gè)發(fā)光強(qiáng)度為I0的燈泡a和一個(gè)待測(cè)燈泡b.分別置于底座兩端（如圖）.（1）怎樣測(cè)定待測(cè)燈泡的發(fā)光強(qiáng)度Ix？

，

。（2）簡(jiǎn)單敘述一個(gè)可以減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。

.接通電源，移動(dòng)光度計(jì)使兩邊的照度相同測(cè)出距離r1和r2，即可得待測(cè)燈泡的發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量多次，求平均等..9、靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、雨中黃葉樹(shù)，燈下白頭人。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:49:34PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見(jiàn)頻。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、乍見(jiàn)翻疑夢(mèng)，相悲各問(wèn)年。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見(jiàn)青山。。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、比不了得就不比，得不到的就不要。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/1/102023/1/1010January202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線(xiàn)向前。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、沒(méi)有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒(méi)有。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:49:34PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿(mǎn)，留一份不足，可得無(wú)限完美。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015