第46講光學(xué)高中物理一輪復(fù)習(xí)提升素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)案（全國(guó)通用）原卷版

第46第46講光學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)明確目標(biāo)確定方向1光的折射定律2光的全反射3光的干預(yù)和衍射4光的偏振【學(xué)問回歸】回歸課本夯實(shí)根底第一局部根底學(xué)問梳理一、光的折射定律折射率1.折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向發(fā)生轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象，如下圖。(1)內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比。(2)表達(dá)式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12，式中n12是比例常數(shù)。(1)定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的肯定折射率，簡(jiǎn)稱折射率。定義式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)。(2)物理意義：折射率n反映介質(zhì)的光學(xué)特性，不能說(shuō)n與sinθ1成正比，與sinθ2成反比，n由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率打算。二、全反射(1)定義：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角增大到某一角度，折射光線消逝，只剩下反射光線的現(xiàn)象。(2)條件：①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。②入射角大于等于臨界角。(3)臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角。假設(shè)光從光密介質(zhì)(折射率為n)射向真空或空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為C，由n＝eq\f(sin90°,sinC)，得sinC＝eq\f(1,n)。介質(zhì)的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小。三光的干預(yù)1.定義：在兩列光波疊加的區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，消失亮條紋，某些區(qū)域相互減弱，消失暗條紋，且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。2.條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定。(1)單色光照耀時(shí)形成明暗相間的等間距的干預(yù)條紋；白光照耀時(shí)，中心為白色亮條紋，其余為彩色條紋。(2)通過(guò)亮條紋中心的位置x＝±keq\f(l,d)λ(k＝0，1，2…)，得相鄰的亮條紋(或暗條紋)之間距離Δx與波長(zhǎng)λ、雙縫間距d及屏到雙縫間距離l的關(guān)系為Δx＝eq\f(l,d)λ。4.薄膜干預(yù)：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后外表反射的光相遇而形成的。圖樣中同一條亮(或暗)條紋上所對(duì)應(yīng)薄膜厚度相同。四、光的衍射1.發(fā)生明顯衍射的條件：只有當(dāng)障礙物的尺寸與光的波長(zhǎng)相差不多，甚至比光的波長(zhǎng)還小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。單色光的雙縫干預(yù)條紋是等間距的，而單縫衍射條紋寬度不勻稱，中心條紋最寬，兩邊依次變窄。五光的偏振1.自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同。2.偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)的光。(1)讓自然光通過(guò)偏振片形成偏振光。(2)讓自然光在兩種介質(zhì)的界面發(fā)生反射和折射，反射光和折射光可以成為局部偏振光或完全偏振光。4.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波?！镜淅治觥烤x例題提高素養(yǎng)【例1】多項(xiàng)選擇．我國(guó)某企業(yè)正在全力研發(fā)“浸沒式光刻〞光刻機(jī)。原理是一種通過(guò)在光刻膠和投影物鏡之間參加浸沒液體，從而減小曝光波長(zhǎng)，提高辨別率的技術(shù)，如下圖。假設(shè)浸沒液體的折射率為1.5，當(dāng)不加液體時(shí)間刻膠的曝光波長(zhǎng)為，那么加上液體后，該曝光光波〔〕A．在液體中的傳播頻率變?yōu)樵瓉?lái)的倍B．在液體中的傳播速度變?yōu)樵瓉?lái)的倍C．在液體中的曝光波長(zhǎng)約為D．傳播相等的距離，在液體中所需的時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的【例2】多項(xiàng)選擇．光的干預(yù)現(xiàn)象在技術(shù)中有很多應(yīng)用。如圖甲所示是利用光的干預(yù)檢查某精密光學(xué)平面的平整度，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．圖甲中下板是標(biāo)準(zhǔn)樣板，上板是待檢查的光學(xué)元件B．假設(shè)消失圖丙中彎曲的干預(yù)條紋，說(shuō)明被檢查的平面在此處消失了下凹C．假設(shè)換用頻率更大的單色光，其他條件不變，那么圖乙中的干預(yù)條紋變窄D．用單色光垂直照耀圖丁中的牛頓環(huán)，得到的牛頓環(huán)中心是亮紋【例3】．關(guān)于光現(xiàn)象及應(yīng)用，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．泊松亮斑是光的干預(yù)形成的B．光的偏振現(xiàn)象證明光是縱波C．光纖通信及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的衍射現(xiàn)象D．在水中的潛水員斜向上看岸邊物體時(shí)，看到的物體的像將比物體所處的實(shí)際位置高【例4】．在公園水池m深處有一盞燈，可視為點(diǎn)光源，燈正上方漂移著一個(gè)不透亮?????的球體，剛好有一半沒入水中，球體半徑為m，水面足夠?qū)?，如圖。水的折射率為，π取3.0。求：〔1〕假設(shè)撤去球體，該燈能照亮的水面面積；〔2〕假設(shè)不撤去球體，該燈能照亮的水面面積?！痉€(wěn)固練習(xí)】舉一反三提高力量多項(xiàng)選擇1．半徑為的半圓柱玻璃磚的截面如下圖，點(diǎn)為圓心，與直徑垂直，一束與成角的光線在點(diǎn)反射、折射后，在緊靠玻璃磚且與垂直的光屏上形成兩個(gè)光斑。反射光線與折射光線垂直，，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．此玻璃磚的折射率為B．此玻璃磚的折射率為C．兩光斑間的距離為D．兩光斑間的距離為多項(xiàng)選擇2．一位潛水愛好者在水下活動(dòng)時(shí)，利用激光器向岸上救援人員放射激光信號(hào)，設(shè)激光光束與水面的夾角為α，如下圖。他發(fā)覺只有當(dāng)α大于41°時(shí)，岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．水的折射率為B．水的折射率為C．當(dāng)他以α=60°向水面放射激光時(shí)，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°D．當(dāng)他以α=60°向水面放射激光時(shí)，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角大于60°多項(xiàng)選擇3．如下圖，某愛好小組想測(cè)量類似玻璃的新型物體的折射率，該物體為足夠長(zhǎng)的薄長(zhǎng)方體，物質(zhì)勻稱分布，折射率約為1.3。MN、PQ為空氣和物體的界面，兩界面平行，在空氣中用激光照耀物體的上界面MN，激光從下界面PQ出射，回到空氣中。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．該新型物質(zhì)相對(duì)外部的空氣為光疏介質(zhì)B．增大入射角〔小于〕，激光在PQ界面都不會(huì)發(fā)生全反射C．使激光用不同的入射角照耀物體上界面MN，激光可能在界面MN發(fā)生全反射D．入射光線和出射光線肯定平行多項(xiàng)選擇4．如下圖，一束可見光穿過(guò)玻璃三棱鏡后，變?yōu)槿鴨紊?。關(guān)于a光、b光和c光，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．c光可能是紅光B．在玻璃三棱鏡中c光的速度小于a光的速度C．b光的頻率大于a光的頻率D．c光比a光更簡(jiǎn)單發(fā)生衍射多項(xiàng)選擇5．在如下圖的平面內(nèi)，兩細(xì)束單色光a、b從真空中射入半圓形玻璃磚中，經(jīng)過(guò)半圓形玻璃磚折射后，會(huì)聚到圓心O，從圓心O均沿光路OC又出射到真空中。關(guān)于單色光a、b的有關(guān)特點(diǎn)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．半圓形玻璃磚對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率B．在真空中，a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)C．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率D．在半圓形玻璃磚中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度E．a(chǎn)光由真空射入到半圓形玻璃磚中，其頻率不變多項(xiàng)選擇6．酷熱的夏天，在平坦的柏油大路上你會(huì)看到在肯定距離之外，地面顯得非常光明，仿佛是一片水面，好像還能看到遠(yuǎn)處車、人的倒影，但當(dāng)你靠近“水面〞時(shí)，它也隨著你的靠近而后退，對(duì)此現(xiàn)象正確的解釋是〔〕A．這一現(xiàn)象是由光的折射和光的反射造成的B．“水面〞不存在，是由于酷熱難耐，人產(chǎn)生的幻覺C．太陽(yáng)輻射到地面，使地表溫度上升，四周空氣折射率變大，發(fā)生全反射D．太陽(yáng)輻射到地面，使地表溫度上升，四周空氣折射率變小，發(fā)生全反射7今日老班發(fā)火時(shí)，小明透過(guò)窗外的光，偶然間看到了老班兩鬢的些許白發(fā)，現(xiàn)在回想起來(lái)，“自己的行為的確讓老師和父母寒心，是不負(fù)責(zé)的表現(xiàn)。有時(shí)候換個(gè)角度，光能讓我們看到不一樣的世界。〞如圖是楔形玻璃的橫截面，AOB的頂角為，OA邊上的點(diǎn)光源S到頂點(diǎn)O的距離為d，垂直于OA邊的光線SD在OB邊的折射角為。不考慮屢次反射，那么OB邊上有光射出局部的長(zhǎng)度為〔〕A．dB．C．dD．d8．如下圖，水面上有一透亮?????均質(zhì)球，其半徑為R，上半球露出水面，下半球內(nèi)豎直中心軸上有點(diǎn)光源，均質(zhì)球?qū)Υ斯獾恼凵渎蕿?，為使從光源照耀到上半球面的光，都能發(fā)生折射〔不考慮光線在球內(nèi)反射后的折射〕，那么點(diǎn)光源到水面的最大距離為〔〕A．B．C．D．9．如下圖，橫截面為三角形ABC的某透亮?????介質(zhì)置于空氣中，O為BC邊的中點(diǎn)，位于截面所在平面內(nèi)的a、b、c三束不同色光均自O(shè)點(diǎn)以角i=45°入射。θ=15°，a、b、c光在該介質(zhì)的折射率為分別為，，，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．a(chǎn)光首次傳播到AB面時(shí)，在AB中點(diǎn)出射B．b光首次傳播到AB面時(shí)可能發(fā)生全反射C．c光從進(jìn)入介質(zhì)到首次傳播到AB面的時(shí)間肯定比a光的長(zhǎng)D．假設(shè)i>45°，那么a光和c光將發(fā)生全反射無(wú)法進(jìn)入該透亮?????介質(zhì)10．如圖甲為雙縫干預(yù)試驗(yàn)裝置示意圖，如圖乙為用該裝置試驗(yàn)時(shí)得到的a、b兩種單色光的干預(yù)條紋。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．a(chǎn)光的波長(zhǎng)比b光的波長(zhǎng)短B．a(chǎn)光的頻率比b光的頻率高C．P點(diǎn)到雙縫的距離差為1.5μm，假設(shè)用波長(zhǎng)為1.0μm的光進(jìn)行試驗(yàn)，那么P點(diǎn)處為亮條紋D．P點(diǎn)到雙縫的距離差為1.5μm，假設(shè)用波長(zhǎng)為0.5μm的光進(jìn)行試驗(yàn)，那么P點(diǎn)處為亮條紋11．某試驗(yàn)小組用完全相同的雙縫干預(yù)試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)，僅換用頻率不同的單色光a、b得到的干預(yù)圖樣分別如圖甲、乙所示，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是〔〕A．a(chǎn)光子的能量大于b光子的能量B．b光更簡(jiǎn)單發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C．單色光a在水中的傳播速度比b光快D．從同一種介質(zhì)射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角小于b光的臨界角12．以下有關(guān)光現(xiàn)象的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．在安靜的湖面上能看到岸邊樹的清楚倒影，是發(fā)生了光的全反射原因B．玻璃中的氣泡看起來(lái)特殊光明，是發(fā)生了光的全反射原因C．障礙物的尺寸比光的波長(zhǎng)大得多時(shí)，不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象D．在光的雙縫干預(yù)試驗(yàn)中，把入射光由紅光改為藍(lán)光，條紋間距將變寬13．到2022年10月12日為止我國(guó)宇航員已進(jìn)行了三次太空授課，在天宮課堂上我們看到宇航員們演示物理、化學(xué)試驗(yàn)，從中獵取學(xué)問。如圖甲所示，某同學(xué)在觀看太空水球光學(xué)試驗(yàn)后，想討論光在含有氣泡的水球中的傳播狀況，于是找到一塊環(huán)形玻璃磚模擬光的傳播，俯視圖如圖乙所示。光線a沿半徑方向射入玻璃磚，光線b與光線a平行，兩東光線之間的距離設(shè)為x，玻璃磚內(nèi)圓半徑為R，外圓半徑為2R，折射率為，光在真空中的速度為c，不考慮光的屢次反射。以下關(guān)于光線b的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．當(dāng)時(shí)，光可能經(jīng)過(guò)內(nèi)圓B．當(dāng)時(shí)，光線從外圓射出的方向與圖中入射光線的夾角為30°C．當(dāng)時(shí)，光線在玻璃磚中的傳播時(shí)間為D．此狀態(tài)下的太空水球處于完全失重狀態(tài)，不受重力14．如下圖，是半徑為的扇形玻璃磚，一單色細(xì)光束從弧面某一點(diǎn)射入玻璃磚，在玻璃磚中的折射光線平行于邊，最終