考向17 光-備戰(zhàn)2023年高考物理一輪復習考點微專題

考向17光【重點知識點目錄】折射定律和折射率的理解與應用、光的折射定律和全反射定律的綜合應用光路控制、光的色散現(xiàn)象光的干涉現(xiàn)象、光的衍射和偏振現(xiàn)象電磁波與相對論1．（2022?遼寧）完全失重時，液滴呈球形，氣泡在液體中將不會上浮。2021年12月，在中國空間站“天宮課堂”的水球光學實驗中，航天員向水球中注入空氣形成了一個內(nèi)含氣泡的水球。如圖所示，若氣泡與水球同心，在過球心O的平面內(nèi)，用單色平行光照射這一水球。下列說法正確的是（）A．此單色光從空氣進入水球，頻率一定變大 B．此單色光從空氣進入水球，頻率一定變小 C．若光線1在M處發(fā)生全反射，光線2在N處一定發(fā)生全反射 D．若光線2在N處發(fā)生全反射，光線1在M處一定發(fā)生全反射【答案】C。【解析】解：AB、光的頻率是由光源決定的，與介質無關，頻率不變，故AB錯誤。CD、可看出光線1入射到水球的入射角小于光線2入射到水球的入射角，則光線1在水球外表面折射后的折射角小于光線2在水球外表面折射后的折射角，設水球半徑為R、氣泡半徑為r、光線經(jīng)過水球后的折射角為α、光線進入氣泡的入射角為θ，根據(jù)幾何關系有：＝，可得出光線2的θ大于光線1的θ，故若光線1在M處發(fā)生全反射，光線2在N處一定發(fā)生全反射，故C正確，D錯誤。2．（2022?山東）柱狀光學器件橫截面如圖所示，OP右側是以O為圓心，半經(jīng)為R的圓，左側是直角梯形，AP長為R，AC與CO夾角45°，AC中點為B，a、b兩種頻率的細激光束，垂直AB面入射，器件介質對a，b光的折射率分別為1.42、1.40，保持光的入射方向不變，入射點從A向B移動過程中，能在PM面全反射后，從OM面射出的光是（不考慮三次反射以后的光）（）A．僅有a光 B．僅有b光 C．a(chǎn)、b光都可以 D．a(chǎn)、b光都不可以【答案】A?！窘馕觥拷猓寒攦煞N頻率的細激光束從A點垂直于AB面入射時，激光沿直線傳播到OO點，經(jīng)第一次反射沿半徑方向直線傳播出去，光路如圖1。保持光的入射方向不變，入射A點從A向B點B移動過程中，如下圖可知，激光沿直線傳播到CMCO面經(jīng)反射向PPM面?zhèn)鞑?，根?jù)圖像可知，入射點從AA向B移動的過程中，光線傳播到PM面的入射角逐漸增大，如圖2。當入射點為B點時，根據(jù)光的反射定律及幾何關系可知，光線傳播到PM面的PP點，此時光線在PPM面上的入射角最大，設為α，由幾何關系得α＝45°根據(jù)全反射臨界角公式得sinCa＝＝sinCb＝＝＞兩種頻率的細激光束的全反射的臨界角關系為Ca＜45°＜Cb故在入射光從A向B移動過程中，a光能在PM面全反射后，從OM面射出；b光不能在PM面發(fā)生全反射，故僅有a光。A正確，BCD錯誤。3．（2022?浙江）如圖所示，用激光筆照射半圓形玻璃磚圓心O點，發(fā)現(xiàn)有a、b、c、d四條細光束，其中d是光經(jīng)折射和反射形成的。當入射光束a繞O點逆時針方向轉過小角度Δθ時，b、c、d也會隨之轉動，則（）A．光束b順時針旋轉角度小于Δθ B．光束c逆時針旋轉角度小于Δθ C．光束d順時針旋轉角度大于Δθ D．光速b、c之間的夾角減小了2Δθ【答案】B。【解析】解：A.設入射光線的入射角為α，則反射角為α，光束c的折射角為β，光束d的反射角也為β，入射光束a繞O點逆時針方向轉過小角度Δθ時，入射角變?yōu)棣?＝Δθ+α由反射定律可知反射角等于入射角，則光束b順時針旋轉角度等于Δθ，故A錯誤；B.由折射定律有＝n＞1＝n＞1可得Δθ′＜Δθ即光束c逆時針旋轉角度小于Δθ，故B正確；C.光束d的反射角變化與光束c的折射角變化相等，則光束d順時針旋轉角度小于Δθ，故C錯誤；D.光束b順時針旋轉角度等于Δθ，光束c逆時針旋轉角度小于Δθ，則光速b、c之間的夾角減小的角度小于2Δθ，故D錯誤；4．（2022?河北）如圖，一個半徑為R的玻璃球，O點為球心。球面內(nèi)側單色點光源S發(fā)出的一束光在A點射出，出射光線AB與球直徑SC平行，θ＝30°，光在真空中的傳播速度為c。求：（ⅰ）玻璃的折射率；（ⅱ）從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點的最短時間?！敬鸢浮浚╥）玻璃的折射率為；（ii）從S發(fā)出的光線經(jīng)3次全反射回到S點的最短時間為?！窘馕觥拷猓海╥）設光線SA對應的折射角為α，如圖1所示；根據(jù)幾何關系可得，入射角等于θ＝30°，折射角：α＝2θ＝2×30°＝60°根據(jù)折射定律可得：n＝＝＝；（ii）光線沿SA方向射出時，經(jīng)過兩次反射回到S點，但不是全反射；要發(fā)生全反射，設臨界角為C，則有：sinC＝＝＜所以C＜45°所以至少經(jīng)過3次全反射才能夠回到S，如圖2所示，這樣回到S的時間最短。根據(jù)運動學公式可得：＝光的干涉1衍射與干涉的比較2．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(xiàn)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．光的折射光的折射問題，解題的關鍵在于正確畫出光路圖、找出幾何關系。解題的一般步驟如下：（1）根據(jù)題意正確畫出光路圖；（2）根據(jù)幾何知識正確找出角度關系；（3）依光的折射定律列式求解。一、光的干涉光的波動性

17世紀惠更斯提出的波動說，認為光是在空間傳播的某種波.19世紀初，人們成功地觀察到了光的干涉和衍射現(xiàn)象，從而證明了波動說的正確性．光的干涉1．雙縫干涉：由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后形成兩束振動情況總是相同的相干光波．屏上某點到雙縫的路程差是波長整數(shù)倍處出現(xiàn)亮紋，是半波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗紋．相鄰的兩條明條紋（或暗條紋）之間的距離△x與波長λ、雙縫間距d及屏到雙縫距離L的關系為．2．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，圖樣的特點是：同一條亮（或暗）條紋上所對應的薄膜厚度相同，單色光照射在薄膜上形成明暗相間的條紋，白光照射在薄膜上形成彩色條紋．3．應用：測光的波長，檢查表面平整度，增透膜，全息攝影等．光的衍射1．光離開直線路徑繞到障礙物陰影里的現(xiàn)象叫光的衍射．2．發(fā)生明顯衍射的條件：只有在障礙物或孔的尺寸比光的波長小或者跟波長差不多的條件下，才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．3．泊松亮斑：當光照到不透光的小圓板上時，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑（在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)）．4．常見的衍射現(xiàn)象有單縫衍射，圓孔衍射和泊松亮斑等．5．單縫衍射圖樣特點：若是單色光，則中央條紋最寬最亮，兩側為不等間隔的明暗相間的條紋，其亮度和寬度依次減??；若是白光則中央為白色亮條紋，且最寬最亮，兩邊為彩色條紋．光的偏振1．自然光：太陽、電燈等普通光源直接發(fā)出的光，包含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，這種光叫自然光．2．偏振光：自然光通過偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個特定的方向振動，叫偏振光．圖（b）中P為起偏器，Q為檢偏器．自然光射到兩種介質的界面上，如果光的入射方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90°，這時，反射光和折射光就都是偏振光，且它們的偏振方向互相垂直．如圖（a）．我們通常看到的絕大多數(shù)光都是偏振光．3．光的偏振也證明了光是一種波，而且是橫波．各種電磁波中電場E的方向、磁場B的方向和電磁波的傳播方向之間，兩兩互相垂直．4．光波的感光作用和生理作用主要是由電場強度E引起的，將E的振動稱為光振動．5．應用：利用偏振濾光片攝影、觀看立體電影等．全反射1．光照射到兩種介質界面上時，光線全部被反射回原介質的現(xiàn)象稱為全反射現(xiàn)象．2．發(fā)生全反射的條件：①光線從光密介質斜射向光疏介質．②入射角大于或等于臨界角．3．臨界角：折射角等于90°時的入射角．設光線從某種介質射向真空或空氣時的臨界角為C，則sinC=1/n

光線從折射率為n1的介質斜射入折射率為n2的介質，（n1＞n2）發(fā)生全反射時的臨界角為C′，sinC′=n2/n1光導纖維：主要應用：a．內(nèi)窺鏡；b．光纖通信．光的折射光的折射1．折射率：光從真空射入某種介質發(fā)生折射時，入射角θ1的正弦與折射角θ2的正弦之比，叫做介質的絕對折射率，簡稱折射率．表示為實驗證明，介質的折射率等于光在真空中與在該介質中的傳播速度之比，即n=c/v．任何介質的折射率都大于1，．兩種介質相比較，折射率較大的介質叫做光密介質，折射率較小的介質叫做光疏介質．2．相對折射率光從介質Ⅰ（折射率為n1、光在此介質中速率為v1）斜射入介質Ⅱ（折射率為n2、光在此介質中的速率為v2）發(fā)生折射時，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做Ⅱ介質相對Ⅰ介質的相對折射率．用n21表示Ⅱ介質相對Ⅰ介質的相對折射率又等于Ⅱ介質的折射率n2跟Ⅰ介質的折射率n1之比，即n21=n2/n1由以上兩式，可得到光的折射定律的一般表達式是：n1sin∠1=n2sin∠2或n1v1=n2v2．樣式雙縫干涉實驗楊氏雙縫干涉（1）原理如圖所示．由同一個狹縫發(fā)出的光經(jīng)雙縫后形成兩束振動情況總是相同的相干光波．（2）現(xiàn)象：單色光照射，屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中央為亮條紋；白光照射，屏上出現(xiàn)彩色條紋，中央為白色．（3）明、暗條紋的條件①光的路程差r2-r1=kλ（k=0，1，2…），光屏上出現(xiàn)明條紋．②光的路程差r2-r1=（2k+1）（k=0，1，2…），光屏上出現(xiàn)暗條紋．（4）條紋間距公式：△x=

（l/d）λ

易錯題【01】注意畫好光路圖，運用好幾何關系。易錯題【02】注意斯涅耳公式的應用。易錯題【03】注意全反射的條件，只有在光密介質射入光疏介質時才會有全反射現(xiàn)象。易錯題【04】注意等傾干涉的問題分析。5．（2022春?成都期末）如圖，兩束單色光a、b分別沿半徑方向由空氣射入半圓形玻璃磚，出射光合成一束復色光P。下列說法正確的是（）A．玻璃磚對a、b兩光的折射率大小關系有na＜nb B．a(chǎn)、b兩光在玻璃磚中的傳播速度大小相等 C．a(chǎn)光的波長小于b光的波長 D．a(chǎn)、b兩光從玻璃磚射向空氣時的臨界角大小關系有Ca＜Cb6．（2022春?杭州期末）光學鑷子是靠激光束“夾起”細胞、病毒等極其微小粒子的工具。為了簡化問題，將激光束看作粒子流，其中的粒子以相同的動量沿光傳播方向運動。如圖所示，是一個半徑為R、折射率均勻的圓柱形玻璃磚的橫截面，兩束光線從A點與橫截面中軸線（圖中虛線）成74°角射入玻璃磚后從B、C點射出，出射光與中軸線平行。已知真空中的光速為C，sin37°＝0.6，則（）A．該玻璃磚的折射率為1.5 B．兩束光線對玻璃磚的合力向下 C．玻璃磚全反射臨界角的正弦值為 D．光在玻璃磚內(nèi)運動消耗的時間為7．（2022春?朝陽區(qū)校級期中）如圖所示，讓太陽光（自然光）通過M上的小孔S后照射到M右方的偏振片P上，P的右側再放一光屏Q，現(xiàn)使P繞著平行于光傳播方向的軸勻速轉動一周，則關于光屏Q上的亮度變化情況，下列判斷中正確的是（）A．只有當偏振片轉到某一適當位置時光屏被照亮，其他位置時光屏上無亮光 B．光屏上亮度基本不變 C．光屏上亮、暗交替變化出現(xiàn) D．光屏上只有一條亮線隨偏振片的轉動而轉動8．（2022春?登封市期末）如圖所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃上，一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面間形成劈形空氣薄膜，當藍光從上方入射后，從上往下看到明暗相間的等距條紋，下列說法中正確的是（）A．該條紋是光的衍射形成的，此現(xiàn)象可以說明光是一種波 B．若把藍光改為黃光，條紋間距將變窄 C．若下方平板玻璃某處出現(xiàn)凸起，則會看到該處條紋向左側彎曲 D．若抽去一張紙片，條紋間距將變寬9．（2022春?范縣校級期末）在做“測量玻璃的折射率”實驗時，多次實驗得出sini和sinr值，二者的關系圖像如圖，由此可知當i＝60o時，折射角的正弦值為（）A． B． C． D．10．（2022春?鄭州期末）民間有“日暈三更雨，月暈午時風”的諺語。日暈也叫圓虹，是多出現(xiàn)于春夏季節(jié)的一種大氣光學現(xiàn)象，如圖甲所示。它形成的原因是在5000m的高空中出現(xiàn)了由冰晶構成的卷層云，太陽光照射著層云中的冰晶時會發(fā)生折射和反射，陽光便被分解成了紅、黃、綠、紫等多種顏色，這樣太陽周圍就會出現(xiàn)一個巨大的彩色光環(huán)，稱為日暈。其原理可簡化為一束太陽光射到一個截面為正六邊形的冰晶上，如圖乙所示，a、b為其折射出的光線中的兩束單色光。下列說法正確的是（）A．a(chǎn)光的折射率大于b光折射率 B．在冰晶中a光傳播速度小于b光傳播速度 C．從冰晶中射入空氣發(fā)生全反射時b光的臨界角較小 D．讓a、b光分別通過同一雙縫干涉裝置，b光的相鄰亮條紋間距比a光的大11．（2022?萊州市校級模擬）光導纖維可簡化為長玻璃絲，只有幾微米到一百微米，由于很細，一定程度上可以彎折。如圖所示將一半徑為r的圓柱形光導纖維，做成外半徑為R的半圓形，一細光束由空氣中從纖維的左端面圓心O1點射入，入射角α＝53°，已知光導纖維對該光的折射率為，sin53°＝0.8，sin37°＝0.6。要使從左端面射入的光能夠不損失的傳送到半圓形光導纖維的另一端，外半徑R需滿足的條件為（）A．R≥4r B．R≥16r C．R≤16r D．R≤4r12．（2022春?南關區(qū)校級月考）如圖，半徑為R、球心為O的半球內(nèi)為真空，M為其頂點，半球外介質的折射率為．一束以MO為中心，截面半徑r＝R的光束平行于MO射到球面上，不考慮多次反射，則能從底面透射出光的面積為（）A．πR2 B． C．π（﹣1）2R2 D．π（﹣1）2R213．（2022?東安區(qū)校級開學）如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線，則（）A．單色光a、b從玻璃進入空氣，波速變大，頻率變大 B．單色光a通過玻璃磚所需的時間小于單色光b通過玻璃磚所需時間 C．若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線b首先消失 D．分別用a、b光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距14．（2022春?溫州期末）如圖所示是一圓臺形狀的玻璃柱，一紅色細光束a與圓臺母線AB成θ＝60°入射，折射光束b與AB成β＝37°，c為反射光束，a、b、c與AB位于同一平面內(nèi)，sin37°＝0.6，sin53°＝0.8。則（）A．玻璃的折射率為1.2 B．該紅光在玻璃柱內(nèi)的傳播速度為2.5×108m/s C．該紅光在玻璃柱中發(fā)生全反射的臨界角正弦值為0.625 D．若換成藍色細光束以相同的θ角入射，β角將變大15．（2022春?溫州期末）如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線從P點垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當入射角θ＝53°時，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行。已知真空中的光速為c，sin53°＝0.8，則（）A．玻璃磚的折射率為1.5 B．光從玻璃到空氣的臨界角為37° C．O、P之間的距離為0.75R D．光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度為0.6c16．（2022春?樂清市校級期末）如圖所示為一塊環(huán)形玻璃磚的俯視圖，圖中MN是過環(huán)心的一條直線，一束光線與MN平行射入玻璃磚，它與MN之間的間距為x，已知玻璃磚的內(nèi)圓半徑為R，內(nèi)部視為真空，外圓半徑為2R，折射率為，光在真空中傳播速度為C，不考慮反射光線在玻璃磚內(nèi)的傳播，下列關于該光線的說法正確的是（）A．當x＝R時，光線恰好在內(nèi)圓表面上發(fā)生全反射 B．當x＝R時，光線從外圓射出方向與圖中入射光線的夾角為45° C．當x＝R時，光線從內(nèi)圓通過的時間為 D．無論x（x＜2R）多大，光線都會進入內(nèi)圓傳播17．（2022春?浙江期中）如圖所示，一個半徑為R的透明圓柱體靜止在水平桌面上，其折射率為n＝，AOB為橫截面?，F(xiàn)有一細光束在距桌面高h＝處平行于OB射向圓柱體AB表面，假設射到OB面的光全部被吸收，則（）A．光束從AB面進入柱體的折射角為60° B．光束到OA面時的位置離O點的距離為 C．光束不能從OA面射出 D．光束從0A面射出時的折射角為60°18．（2022春?浙江期中）一個矩形玻璃磚與玻璃三棱鏡按如圖所示放置，棱鏡的右側面A與玻璃磚的左側面B互相平行。一細光束通過玻璃三棱鏡折射后分成a、b、c三束單色光，并進入玻璃磚內(nèi)，其中單色光a射到C面，單色光b、c射到D面。下列說法正確的是（）A．單色光a的頻率最小，在玻璃中的傳播速度最小 B．單色光c從玻璃射向空氣的全反射臨界角最大 C．進入玻璃磚的a光線一定不能從C面射出 D．進入玻璃磚的b、c光線到達D面時，b光線更容易在D面發(fā)生全反射19．（2022?山東模擬）如圖所示，水平地面上放有一個裝滿折射率的透明液體的正方體透明容器（容器壁厚度不計），其底面ABCD是棱長為2R的正方形，在該正方形的中心處有一點光源S已知真空中光速為c，不考慮反射光。以下說法正確的是（）A．光自S發(fā)出到從正方體的四個側面（不包括頂面）射出所經(jīng)歷的最長時間為 B．光自S發(fā)出到從正方體的四個側面（不包括頂面）射出所經(jīng)歷的最長時間為 C．當點光源S移動到正方體的中心時，光能從正方體四個側面上射出部分的總面積為16R2 D．當點光源S移動到正方體的中心時，光能從正方體四個側面上射出部分的總面積為4πR220．（2022春?通州區(qū)期中）如圖所示，平行玻璃磚的厚度為d，折射率為n，一束光線以入射角α射到玻璃磚上，出射光線相對于入射光線的側移距離為Δx，則Δx決定于下列哪個表達式（）A．Δx＝d（1﹣） B．Δx＝d（1﹣） C．Δx＝dsinα（1﹣） D．Δx＝dcosα（1﹣）21．（2022春?寧河區(qū)校級期末）甲、乙兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置得到的干涉圖樣如圖甲、圖乙所示，圖丙中有半圓形玻璃磚，O是圓心，MN是法線，PQ是足夠長的光屏，甲單色光以入射角i由玻璃磚內(nèi)部從O點射出，折射角為r。則下列說法正確的是（）A．乙光以圖丙的i入射時可能會發(fā)生全反射 B．甲光的頻率比乙光的頻率小 C．甲光更容易發(fā)生明顯衍射 D．甲光在該玻璃磚中的臨界角C甲滿足sinC甲＝（多選）22．（2022?山東）某同學采用圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫S1、S2的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫，實驗中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣。下列描述正確的是（）A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當光通過狹縫時，也發(fā)生了衍射 B．遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大 C．照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大 D．照射兩條狹縫時，若光從狹縫S1、S2到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定是暗條紋（多選）23．（2022?浙江）電子雙縫干涉實驗是近代證實物質波存在的實驗。如圖所示，電子槍持續(xù)發(fā)射的電子動量為1.2×10﹣23kg?m/s，然后讓它們通過雙縫打到屏上。已知電子質量取9.1×10﹣31kg，普朗克常量取6.6×10﹣34J?s，下列說法正確的是（）A．發(fā)射電子的動能約為8.0×10﹣15J B．發(fā)射電子的物質波波長約為5.5×10﹣11m C．只有成對電子分別同時通過雙縫才能發(fā)生干涉 D．如果電子是一個一個發(fā)射的，仍能得到干涉圖樣24．（2022?湖北）如圖所示，水族館訓練員在訓練海豚時，將一發(fā)光小球高舉在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距離為d，A位置離水面的高度為d。訓練員將小球向左水平拋出，入水點在B位置的正上方，入水前瞬間速度方向與水面夾角為θ。小球在A位置發(fā)出的一束光線經(jīng)水面折射后到達B位置，折射光線與水平方向的夾角也為θ。已知水的折射率n＝，求：（1）tanθ的值；（2）B位置到水面的距離H。25．（2022?廣東）一個水平放置的圓柱形罐體內(nèi)裝了一半的透明液體，液體上方是空氣，其截面如圖所示。一激光器從罐體底部P點沿著罐體的內(nèi)壁向上移動，它所發(fā)出的光束始終指向圓心O點。當光束與豎直方向成45°角時，恰好觀察不到從液體表面射向空氣的折射光束。已知光在空氣中的傳播速度為c，求液體的折射率n和激光在液體中的傳播速度v。26．（2022?湖南）如圖，某種防窺屏由透明介質和對光完全吸收的屏障構成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可實現(xiàn)對像素單元可視角度θ的控制（可視角度θ定義為某像素單元發(fā)出的光在圖示平面內(nèi)折射到空氣后最大折射角的2倍）。透明介質的折射率n＝2，屏障間隙L＝0.8mm。發(fā)光像素單元緊貼屏下，位于相鄰兩屏障的正中間。不考慮光的衍射。（?。┤舭寻l(fā)光像素單元視為點光源，要求可視角度θ控制為60°，求屏障的高度d；（ⅱ）若屏障高度d＝1.0mm，且發(fā)光像素單元的寬度不能忽略，求像素單元寬度x最小為多少時，其可視角度θ剛好被擴為180°（只要看到像素單元的任意一點，即視為能看到該像素單元）。27．（2022?甲卷）如圖，邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為AB邊的中點。在截面所在平面內(nèi)，一光線自M點射入棱鏡，入射角為60°，經(jīng)折射后在BC邊的N點恰好發(fā)生全反射，反射光線從CD邊的P點射出棱鏡。求棱鏡的折射率以及P、C兩點之間的距離。

考向17光【重點知識點目錄】折射定律和折射率的理解與應用、光的折射定律和全反射定律的綜合應用光路控制、光的色散現(xiàn)象光的干涉現(xiàn)象、光的衍射和偏振現(xiàn)象電磁波與相對論1．（2022?遼寧）完全失重時，液滴呈球形，氣泡在液體中將不會上浮。2021年12月，在中國空間站“天宮課堂”的水球光學實驗中，航天員向水球中注入空氣形成了一個內(nèi)含氣泡的水球。如圖所示，若氣泡與水球同心，在過球心O的平面內(nèi)，用單色平行光照射這一水球。下列說法正確的是（）A．此單色光從空氣進入水球，頻率一定變大 B．此單色光從空氣進入水球，頻率一定變小 C．若光線1在M處發(fā)生全反射，光線2在N處一定發(fā)生全反射 D．若光線2在N處發(fā)生全反射，光線1在M處一定發(fā)生全反射【答案】C?！窘馕觥拷猓篈B、光的頻率是由光源決定的，與介質無關，頻率不變，故AB錯誤。CD、可看出光線1入射到水球的入射角小于光線2入射到水球的入射角，則光線1在水球外表面折射后的折射角小于光線2在水球外表面折射后的折射角，設水球半徑為R、氣泡半徑為r、光線經(jīng)過水球后的折射角為α、光線進入氣泡的入射角為θ，根據(jù)幾何關系有：＝，可得出光線2的θ大于光線1的θ，故若光線1在M處發(fā)生全反射，光線2在N處一定發(fā)生全反射，故C正確，D錯誤。2．（2022?山東）柱狀光學器件橫截面如圖所示，OP右側是以O為圓心，半經(jīng)為R的圓，左側是直角梯形，AP長為R，AC與CO夾角45°，AC中點為B，a、b兩種頻率的細激光束，垂直AB面入射，器件介質對a，b光的折射率分別為1.42、1.40，保持光的入射方向不變，入射點從A向B移動過程中，能在PM面全反射后，從OM面射出的光是（不考慮三次反射以后的光）（）A．僅有a光 B．僅有b光 C．a(chǎn)、b光都可以 D．a(chǎn)、b光都不可以【答案】A?！窘馕觥拷猓寒攦煞N頻率的細激光束從A點垂直于AB面入射時，激光沿直線傳播到OO點，經(jīng)第一次反射沿半徑方向直線傳播出去，光路如圖1。保持光的入射方向不變，入射A點從A向B點B移動過程中，如下圖可知，激光沿直線傳播到CMCO面經(jīng)反射向PPM面?zhèn)鞑?，根?jù)圖像可知，入射點從AA向B移動的過程中，光線傳播到PM面的入射角逐漸增大，如圖2。當入射點為B點時，根據(jù)光的反射定律及幾何關系可知，光線傳播到PM面的PP點，此時光線在PPM面上的入射角最大，設為α，由幾何關系得α＝45°根據(jù)全反射臨界角公式得sinCa＝＝sinCb＝＝＞兩種頻率的細激光束的全反射的臨界角關系為Ca＜45°＜Cb故在入射光從A向B移動過程中，a光能在PM面全反射后，從OM面射出；b光不能在PM面發(fā)生全反射，故僅有a光。A正確，BCD錯誤。3．（2022?浙江）如圖所示，用激光筆照射半圓形玻璃磚圓心O點，發(fā)現(xiàn)有a、b、c、d四條細光束，其中d是光經(jīng)折射和反射形成的。當入射光束a繞O點逆時針方向轉過小角度Δθ時，b、c、d也會隨之轉動，則（）A．光束b順時針旋轉角度小于Δθ B．光束c逆時針旋轉角度小于Δθ C．光束d順時針旋轉角度大于Δθ D．光速b、c之間的夾角減小了2Δθ【答案】B?！窘馕觥拷猓篈.設入射光線的入射角為α，則反射角為α，光束c的折射角為β，光束d的反射角也為β，入射光束a繞O點逆時針方向轉過小角度Δθ時，入射角變?yōu)棣?＝Δθ+α由反射定律可知反射角等于入射角，則光束b順時針旋轉角度等于Δθ，故A錯誤；B.由折射定律有＝n＞1＝n＞1可得Δθ′＜Δθ即光束c逆時針旋轉角度小于Δθ，故B正確；C.光束d的反射角變化與光束c的折射角變化相等，則光束d順時針旋轉角度小于Δθ，故C錯誤；D.光束b順時針旋轉角度等于Δθ，光束c逆時針旋轉角度小于Δθ，則光速b、c之間的夾角減小的角度小于2Δθ，故D錯誤；4．（2022?河北）如圖，一個半徑為R的玻璃球，O點為球心。球面內(nèi)側單色點光源S發(fā)出的一束光在A點射出，出射光線AB與球直徑SC平行，θ＝30°，光在真空中的傳播速度為c。求：（?。┎ＡУ恼凵渎剩唬áⅲ腟發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點的最短時間?！敬鸢浮浚╥）玻璃的折射率為；（ii）從S發(fā)出的光線經(jīng)3次全反射回到S點的最短時間為。【解析】解：（i）設光線SA對應的折射角為α，如圖1所示；根據(jù)幾何關系可得，入射角等于θ＝30°，折射角：α＝2θ＝2×30°＝60°根據(jù)折射定律可得：n＝＝＝；（ii）光線沿SA方向射出時，經(jīng)過兩次反射回到S點，但不是全反射；要發(fā)生全反射，設臨界角為C，則有：sinC＝＝＜所以C＜45°所以至少經(jīng)過3次全反射才能夠回到S，如圖2所示，這樣回到S的時間最短。根據(jù)運動學公式可得：＝光的干涉1衍射與干涉的比較2．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(xiàn)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．光的折射光的折射問題，解題的關鍵在于正確畫出光路圖、找出幾何關系。解題的一般步驟如下：（1）根據(jù)題意正確畫出光路圖；（2）根據(jù)幾何知識正確找出角度關系；（3）依光的折射定律列式求解。一、光的干涉光的波動性

17世紀惠更斯提出的波動說，認為光是在空間傳播的某種波.19世紀初，人們成功地觀察到了光的干涉和衍射現(xiàn)象，從而證明了波動說的正確性．光的干涉1．雙縫干涉：由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后形成兩束振動情況總是相同的相干光波．屏上某點到雙縫的路程差是波長整數(shù)倍處出現(xiàn)亮紋，是半波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗紋．相鄰的兩條明條紋（或暗條紋）之間的距離△x與波長λ、雙縫間距d及屏到雙縫距離L的關系為．2．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，圖樣的特點是：同一條亮（或暗）條紋上所對應的薄膜厚度相同，單色光照射在薄膜上形成明暗相間的條紋，白光照射在薄膜上形成彩色條紋．3．應用：測光的波長，檢查表面平整度，增透膜，全息攝影等．光的衍射1．光離開直線路徑繞到障礙物陰影里的現(xiàn)象叫光的衍射．2．發(fā)生明顯衍射的條件：只有在障礙物或孔的尺寸比光的波長小或者跟波長差不多的條件下，才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．3．泊松亮斑：當光照到不透光的小圓板上時，在圓板的陰影中心出現(xiàn)的亮斑（在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)）．4．常見的衍射現(xiàn)象有單縫衍射，圓孔衍射和泊松亮斑等．5．單縫衍射圖樣特點：若是單色光，則中央條紋最寬最亮，兩側為不等間隔的明暗相間的條紋，其亮度和寬度依次減小；若是白光則中央為白色亮條紋，且最寬最亮，兩邊為彩色條紋．光的偏振1．自然光：太陽、電燈等普通光源直接發(fā)出的光，包含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，這種光叫自然光．2．偏振光：自然光通過偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個特定的方向振動，叫偏振光．圖（b）中P為起偏器，Q為檢偏器．自然光射到兩種介質的界面上，如果光的入射方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90°，這時，反射光和折射光就都是偏振光，且它們的偏振方向互相垂直．如圖（a）．我們通?？吹降慕^大多數(shù)光都是偏振光．3．光的偏振也證明了光是一種波，而且是橫波．各種電磁波中電場E的方向、磁場B的方向和電磁波的傳播方向之間，兩兩互相垂直．4．光波的感光作用和生理作用主要是由電場強度E引起的，將E的振動稱為光振動．5．應用：利用偏振濾光片攝影、觀看立體電影等．全反射1．光照射到兩種介質界面上時，光線全部被反射回原介質的現(xiàn)象稱為全反射現(xiàn)象．2．發(fā)生全反射的條件：①光線從光密介質斜射向光疏介質．②入射角大于或等于臨界角．3．臨界角：折射角等于90°時的入射角．設光線從某種介質射向真空或空氣時的臨界角為C，則sinC=1/n

光線從折射率為n1的介質斜射入折射率為n2的介質，（n1＞n2）發(fā)生全反射時的臨界角為C′，sinC′=n2/n1光導纖維：主要應用：a．內(nèi)窺鏡；b．光纖通信．光的折射光的折射1．折射率：光從真空射入某種介質發(fā)生折射時，入射角θ1的正弦與折射角θ2的正弦之比，叫做介質的絕對折射率，簡稱折射率．表示為實驗證明，介質的折射率等于光在真空中與在該介質中的傳播速度之比，即n=c/v．任何介質的折射率都大于1，．兩種介質相比較，折射率較大的介質叫做光密介質，折射率較小的介質叫做光疏介質．2．相對折射率光從介質Ⅰ（折射率為n1、光在此介質中速率為v1）斜射入介質Ⅱ（折射率為n2、光在此介質中的速率為v2）發(fā)生折射時，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做Ⅱ介質相對Ⅰ介質的相對折射率．用n21表示Ⅱ介質相對Ⅰ介質的相對折射率又等于Ⅱ介質的折射率n2跟Ⅰ介質的折射率n1之比，即n21=n2/n1由以上兩式，可得到光的折射定律的一般表達式是：n1sin∠1=n2sin∠2或n1v1=n2v2．樣式雙縫干涉實驗楊氏雙縫干涉（1）原理如圖所示．由同一個狹縫發(fā)出的光經(jīng)雙縫后形成兩束振動情況總是相同的相干光波．（2）現(xiàn)象：單色光照射，屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋，中央為亮條紋；白光照射，屏上出現(xiàn)彩色條紋，中央為白色．（3）明、暗條紋的條件①光的路程差r2-r1=kλ（k=0，1，2…），光屏上出現(xiàn)明條紋．②光的路程差r2-r1=（2k+1）（k=0，1，2…），光屏上出現(xiàn)暗條紋．（4）條紋間距公式：△x=

（l/d）λ

易錯題【01】注意畫好光路圖，運用好幾何關系。易錯題【02】注意斯涅耳公式的應用。易錯題【03】注意全反射的條件，只有在光密介質射入光疏介質時才會有全反射現(xiàn)象。易錯題【04】注意等傾干涉的問題分析。5．（2022春?成都期末）如圖，兩束單色光a、b分別沿半徑方向由空氣射入半圓形玻璃磚，出射光合成一束復色光P。下列說法正確的是（）A．玻璃磚對a、b兩光的折射率大小關系有na＜nb B．a(chǎn)、b兩光在玻璃磚中的傳播速度大小相等 C．a(chǎn)光的波長小于b光的波長 D．a(chǎn)、b兩光從玻璃磚射向空氣時的臨界角大小關系有Ca＜Cb【答案】A。【解析】解：A、由圖可知，玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率，故A正確；B、由可知a光在玻璃中的傳播速度大，故B錯誤；C、a光的折射率小，所以a光的頻率小，由c＝λf可知a光的波長大于b光的波長，故C錯誤；D、由可知b光從玻璃磚射向空氣時的臨界角大小關系有Ca＞Cb，故D錯誤；6．（2022春?杭州期末）光學鑷子是靠激光束“夾起”細胞、病毒等極其微小粒子的工具。為了簡化問題，將激光束看作粒子流，其中的粒子以相同的動量沿光傳播方向運動。如圖所示，是一個半徑為R、折射率均勻的圓柱形玻璃磚的橫截面，兩束光線從A點與橫截面中軸線（圖中虛線）成74°角射入玻璃磚后從B、C點射出，出射光與中軸線平行。已知真空中的光速為C，sin37°＝0.6，則（）A．該玻璃磚的折射率為1.5 B．兩束光線對玻璃磚的合力向下 C．玻璃磚全反射臨界角的正弦值為 D．光在玻璃磚內(nèi)運動消耗的時間為【答案】D?！窘馕觥拷猓篈.兩光線在玻璃磚中的光路圖如圖1所示圖1第一次進入玻璃磚，折射角設為α，由幾何關系得2α＝74°解得：α＝37°，玻璃磚的折射率n＝＝2cos37°＝1.6，故A錯誤；B.兩光束進入玻璃磚前后的速度和速度變化的矢量三角形如圖2所示圖2由動量定理，玻璃對光子的作用力F1方向與Δv1方向相同，玻璃磚對光子的作用力F2方向與Δv2方向相同，由平行四邊形定則，玻璃磚對光的合力F方向向下，如圖3所示，由牛頓第三定律，兩束光線對玻璃磚的合力F向上。圖3故B錯誤；C.玻璃磚全反射臨界角的正弦值sinC＝＝故C錯誤；D.光在玻璃磚內(nèi)運動消耗的時間為t＝又v＝聯(lián)立解得：t＝，故D正確；7．（2022春?朝陽區(qū)校級期中）如圖所示，讓太陽光（自然光）通過M上的小孔S后照射到M右方的偏振片P上，P的右側再放一光屏Q，現(xiàn)使P繞著平行于光傳播方向的軸勻速轉動一周，則關于光屏Q上的亮度變化情況，下列判斷中正確的是（）A．只有當偏振片轉到某一適當位置時光屏被照亮，其他位置時光屏上無亮光 B．光屏上亮度基本不變 C．光屏上亮、暗交替變化出現(xiàn) D．光屏上只有一條亮線隨偏振片的轉動而轉動【答案】B。【解析】解：太陽光是自然光，向各個方向偏振的光的強度是相同的；通過小孔后仍然是自然光；通過偏振片后變?yōu)槠窆?，故使P繞著平行于光傳播方向的軸勻速轉動一周光屏Q上光的亮度是不變的。故ACD錯誤，B正確8．（2022春?登封市期末）如圖所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃上，一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面間形成劈形空氣薄膜，當藍光從上方入射后，從上往下看到明暗相間的等距條紋，下列說法中正確的是（）A．該條紋是光的衍射形成的，此現(xiàn)象可以說明光是一種波 B．若把藍光改為黃光，條紋間距將變窄 C．若下方平板玻璃某處出現(xiàn)凸起，則會看到該處條紋向左側彎曲 D．若抽去一張紙片，條紋間距將變寬【答案】D?！窘馕觥拷猓篈、該現(xiàn)象是光的干涉形成的，故A錯誤；B、根據(jù)可見光波長從大到小的順序：紅橙黃綠藍靛紫，可知藍光的波長小于黃光，波長變大，條紋間距變寬，故B錯誤；C、若下方平板玻璃某處出現(xiàn)凸起，則會看到該處條紋向右側彎曲，故C錯誤；D、若抽去一張紙片，同一位置沿著斜面的方向，光程差的變化變緩，條紋間距將變寬，故D正確。9．（2022春?范縣校級期末）在做“測量玻璃的折射率”實驗時，多次實驗得出sini和sinr值，二者的關系圖像如圖，由此可知當i＝60o時，折射角的正弦值為（）A． B． C． D．【答案】C?！窘馕觥拷猓河蓤D乙可知，折射率為將i＝60o代入上式可得，故ABD錯誤，C正確；10．（2022春?鄭州期末）民間有“日暈三更雨，月暈午時風”的諺語。日暈也叫圓虹，是多出現(xiàn)于春夏季節(jié)的一種大氣光學現(xiàn)象，如圖甲所示。它形成的原因是在5000m的高空中出現(xiàn)了由冰晶構成的卷層云，太陽光照射著層云中的冰晶時會發(fā)生折射和反射，陽光便被分解成了紅、黃、綠、紫等多種顏色，這樣太陽周圍就會出現(xiàn)一個巨大的彩色光環(huán)，稱為日暈。其原理可簡化為一束太陽光射到一個截面為正六邊形的冰晶上，如圖乙所示，a、b為其折射出的光線中的兩束單色光。下列說法正確的是（）A．a(chǎn)光的折射率大于b光折射率 B．在冰晶中a光傳播速度小于b光傳播速度 C．從冰晶中射入空氣發(fā)生全反射時b光的臨界角較小 D．讓a、b光分別通過同一雙縫干涉裝置，b光的相鄰亮條紋間距比a光的大【答案】C?！窘馕觥拷猓篈、由圖可知，太陽光入射六角形冰晶時，a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律n＝可知，六角形冰晶對a光的折射率小于對b光的折射率，故A錯誤；B、由公式可知，由于六角形冰晶對a光的折射率小于對b光的折射率，則在冰晶中a光傳播速度大于b光的傳播速度，故B錯誤；C、由公式可知，由于六角形冰晶對a光的折射率小于對b光的折射率，則從冰晶中射入空氣發(fā)生全反射時b光的臨界角較小，故C正確；D、a光的折射率小于b光的折射率，則a光的頻率小于b光的頻率，由c＝λf可知，a光的波長大于b光的波長，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式可知，a光的相鄰條紋間距大，故D錯誤；11．（2022?萊州市校級模擬）光導纖維可簡化為長玻璃絲，只有幾微米到一百微米，由于很細，一定程度上可以彎折。如圖所示將一半徑為r的圓柱形光導纖維，做成外半徑為R的半圓形，一細光束由空氣中從纖維的左端面圓心O1點射入，入射角α＝53°，已知光導纖維對該光的折射率為，sin53°＝0.8，sin37°＝0.6。要使從左端面射入的光能夠不損失的傳送到半圓形光導纖維的另一端，外半徑R需滿足的條件為（）A．R≥4r B．R≥16r C．R≤16r D．R≤4r【答案】B?！窘馕觥拷猓杭す獠粡墓鈱Юw維束側面射出的臨界條件是入射光在外側面發(fā)生全反射，臨界光路圖如圖所示，由折射定律得：n＝sinC＝解得：β＝37°，sinC＝，由幾何關系得解得：R＝16r，所以激光不射出時，R≥16r，故B正確，ACD錯誤；12．（2022春?南關區(qū)校級月考）如圖，半徑為R、球心為O的半球內(nèi)為真空，M為其頂點，半球外介質的折射率為．一束以MO為中心，截面半徑r＝R的光束平行于MO射到球面上，不考慮多次反射，則能從底面透射出光的面積為（）A．πR2 B． C．π（﹣1）2R2 D．π（﹣1）2R2【答案】D?！窘馕觥拷猓鹤鞒鲞吘壒馐饴穲D如圖所示由幾何關系得，光束邊緣的光線進入半球時的入射角i＝30°，根據(jù)折射定律得n＝解得：折射角r＝45°，到達底面時與O點距離為d＝Rsin30°+Rcos30°tan（45°﹣30°）＝（﹣1）R，則能從底面透射出光的面積為S＝πd2＝π（﹣1）2R2，故D正確，ABC錯誤；13．（2022?東安區(qū)校級開學）如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線，則（）A．單色光a、b從玻璃進入空氣，波速變大，頻率變大 B．單色光a通過玻璃磚所需的時間小于單色光b通過玻璃磚所需時間 C．若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線b首先消失 D．分別用a、b光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距【答案】D。【解析】解：A、玻璃的折射率大于空氣的折射率，單色光a、b從玻璃進入空氣，波速變大，頻率不變，故A錯誤；B、由圖可知a光偏折程度較大，根據(jù)折射定律知，a光折射率較大，由v＝，可知在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，單色光a通過玻璃磚所需的時間大于單色光b通過玻璃磚所需時間，故B錯誤；C、a光的折射率較大，由sinC＝，可知a光的臨界角C較小，若θ角逐漸變大，a光先發(fā)生全反射而消失，故C錯誤；D、a光的折射率較大，頻率較高，由λ＝，可知在真空中，a光的波長小于b光的波長；由Δx＝可知分別用a、b光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，由于a光波長較小，故a光的相鄰干涉條紋的間距較小，故D正確。14．（2022春?溫州期末）如圖所示是一圓臺形狀的玻璃柱，一紅色細光束a與圓臺母線AB成θ＝60°入射，折射光束b與AB成β＝37°，c為反射光束，a、b、c與AB位于同一平面內(nèi)，sin37°＝0.6，sin53°＝0.8。則（）A．玻璃的折射率為1.2 B．該紅光在玻璃柱內(nèi)的傳播速度為2.5×108m/s C．該紅光在玻璃柱中發(fā)生全反射的臨界角正弦值為0.625 D．若換成藍色細光束以相同的θ角入射，β角將變大【答案】C?！窘馕觥拷猓篈．根據(jù)折射定律可得，故A錯誤；B．該紅光在玻璃柱內(nèi)的傳播速度為，代入數(shù)據(jù)解得：v＝1.875×108m/s，故B錯誤；C．該紅光在玻璃柱中發(fā)生全反射的臨界角正弦值為＝＝0.625，故C正確；D．由于藍光折射率比紅光大，若換成藍色細光束以相同的θ角入射，光線的偏折程度更大，故β角將變小，故D錯誤。15．（2022春?溫州期末）如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線從P點垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當入射角θ＝53°時，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行。已知真空中的光速為c，sin53°＝0.8，則（）A．玻璃磚的折射率為1.5 B．光從玻璃到空氣的臨界角為37° C．O、P之間的距離為0.75R D．光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度為0.6c【答案】C?！窘馕觥拷猓篈CD．作出兩種情況下的光路圖，如圖所示設OP＝x，對于從P點垂直界面入射的光線發(fā)生全反射，則有：sinC＝＝對于入射角53°的光線，出射后恰好與入射光平行，由幾何關系知在O點正上方的B處射出，則有：n＝sin∠OBP＝聯(lián)立可得：n＝，x＝0.75R，由v＝，可得：v＝0.75c，故C正確，AD錯誤；B．由于sinC＝＝，所以臨界角不等于37°，故B錯誤。16．（2022春?樂清市校級期末）如圖所示為一塊環(huán)形玻璃磚的俯視圖，圖中MN是過環(huán)心的一條直線，一束光線與MN平行射入玻璃磚，它與MN之間的間距為x，已知玻璃磚的內(nèi)圓半徑為R，內(nèi)部視為真空，外圓半徑為2R，折射率為，光在真空中傳播速度為C，不考慮反射光線在玻璃磚內(nèi)的傳播，下列關于該光線的說法正確的是（）A．當x＝R時，光線恰好在內(nèi)圓表面上發(fā)生全反射 B．當x＝R時，光線從外圓射出方向與圖中入射光線的夾角為45° C．當x＝R時，光線從內(nèi)圓通過的時間為 D．無論x（x＜2R）多大，光線都會進入內(nèi)圓傳播【答案】A。【解析】解：A、當x＝R時，光路圖如圖1所示，令光在A點的入射角為i，折射角為r，在B點的入射角為α，根據(jù)折射定律有：＝n，由幾何關系可知：sini＝＝在△ABO中，根據(jù)正弦定理有：＝又因為：sinC＝聯(lián)立各式可得：α＝C，滿足全反射的條件，在進入內(nèi)圓時恰好發(fā)生全反射，故A正確；B、若x＝，光路圖如圖所示，由幾何關系知，入射角i的正弦sini＝＝，那么由折射定律折射角r＝30°，經(jīng)過第一個界面折射后偏轉15°，同理，從玻璃中離開時又偏轉15°，則經(jīng)過環(huán)形玻璃磚共偏轉30°，故B錯誤；C、光路如圖3所示，可以在內(nèi)圓的路程小于2R，所以時間了小于，故C錯誤；D、由以上分析可以知道，當x＜R時，且入射角α＞C，光線在內(nèi)圓表面發(fā)生全反射，不會進入內(nèi)圓，故D錯誤。17．（2022春?浙江期中）如圖所示，一個半徑為R的透明圓柱體靜止在水平桌面上，其折射率為n＝，AOB為橫截面。現(xiàn)有一細光束在距桌面高h＝處平行于OB射向圓柱體AB表面，假設射到OB面的光全部被吸收，則（）A．光束從AB面進入柱體的折射角為60° B．光束到OA面時的位置離O點的距離為 C．光束不能從OA面射出 D．光束從0A面射出時的折射角為60°【答案】D?！窘馕觥拷猓篈.由幾何關系可知光束從AB面進入柱體的入射角正弦值sinα＝由折射率可知n＝可得β＝30°故A錯誤；B.由幾何關系可知光束到OA面時的位置離O點的距離為h'＝h﹣Rcos60°tan30°解得：h'＝R故B錯誤；CD.全反射的臨界角sinC＝＝由幾何關系可知，光束在OA面的入射角為30°，小于臨界角，故光束能從OA面射出，設折射角為i，由n＝可得i＝60°故C錯誤，D正確。18．（2022春?浙江期中）一個矩形玻璃磚與玻璃三棱鏡按如圖所示放置，棱鏡的右側面A與玻璃磚的左側面B互相平行。一細光束通過玻璃三棱鏡折射后分成a、b、c三束單色光，并進入玻璃磚內(nèi)，其中單色光a射到C面，單色光b、c射到D面。下列說法正確的是（）A．單色光a的頻率最小，在玻璃中的傳播速度最小 B．單色光c從玻璃射向空氣的全反射臨界角最大 C．進入玻璃磚的a光線一定不能從C面射出 D．進入玻璃磚的b、c光線到達D面時，b光線更容易在D面發(fā)生全反射【答案】B。【解析】解：A.由圖可知，a的偏折程度最大，則折射率最大，所以單色光a的頻率最大，由n＝可知在玻璃中的傳播速度最小，故A錯誤；B.單色光c的折射率最小，則由sinC＝可知單色光c從玻璃射向空氣的全反射臨界角最大，故B正確；C.AB面平行，所以進入玻璃磚的a光，與三棱鏡中的平行，a光在A面發(fā)生折射，則在A面的入射角小于臨界角，則在C面的入射角為﹣β，如果﹣β小于臨界角，a光就可以從C射出，如果﹣β大于臨界角，a光就不可以從C射出，故C錯誤；D.進入玻璃磚的b、c光線與三棱鏡中平行，所以在D面的入射角與A面的入射角相同，不能發(fā)生全反射，故D錯誤。19．（2022?山東模擬）如圖所示，水平地面上放有一個裝滿折射率的透明液體的正方體透明容器（容器壁厚度不計），其底面ABCD是棱長為2R的正方形，在該正方形的中心處有一點光源S已知真空中光速為c，不考慮反射光。以下說法正確的是（）A．光自S發(fā)出到從正方體的四個側面（不包括頂面）射出所經(jīng)歷的最長時間為 B．光自S發(fā)出到從正方體的四個側面（不包括頂面）射出所經(jīng)歷的最長時間為 C．當點光源S移動到正方體的中心時，光能從正方體四個側面上射出部分的總面積為16R2 D．當點光源S移動到正方體的中心時，光能從正方體四個側面上射出部分的總面積為4πR2【答案】D?！窘馕觥拷猓篈B、光從光源S發(fā)出到從四個側面射出經(jīng)歷的最長時間為恰好在側面發(fā)生全反射的情形，設此時入射角為θ，如圖1，則有：sinθ＝圖1把n＝代入解得：sinθ＝，即：θ＝45°則經(jīng)歷最長時間的光在透明材料內(nèi)經(jīng)過的路徑長度：L＝R，設經(jīng)歷最長時間的光在介質中的傳播時間為t，則：L＝vt，其中：v＝解得：t＝；故AB錯誤；CD、當光恰好在側面發(fā)生全反射時作圖如圖2圖2由AB項分析知θ＝45°，由幾何分析可知光從側面射出的最大面積為半徑為R的側面正方形的內(nèi)接圓，所以S＝4πR2故C錯誤，D正確。20．（2022春?通州區(qū)期中）如圖所示，平行玻璃磚的厚度為d，折射率為n，一束光線以入射角α射到玻璃磚上，出射光線相對于入射光線的側移距離為Δx，則Δx決定于下列哪個表達式（）A．Δx＝d（1﹣） B．Δx＝d（1﹣） C．Δx＝dsinα（1﹣） D．Δx＝dcosα（1﹣）【答案】C。【解析】解：設折射角為r。由折射定律得n＝得sinr＝由數(shù)學知識得cosr＝＝由幾何關系得Δx＝sin（i﹣r）＝（sinicosr﹣cosisinr）聯(lián)立解得：Δx＝dsinα（1﹣），故ABD錯誤，C正確。21．（2022春?寧河區(qū)校級期末）甲、乙兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置得到的干涉圖樣如圖甲、圖乙所示，圖丙中有半圓形玻璃磚，O是圓心，MN是法線，PQ是足夠長的光屏，甲單色光以入射角i由玻璃磚內(nèi)部從O點射出，折射角為r。則下列說法正確的是（）A．乙光以圖丙的i入射時可能會發(fā)生全反射 B．甲光的頻率比乙光的頻率小 C．甲光更容易發(fā)生明顯衍射 D．甲光在該玻璃磚中的臨界角C甲滿足sinC甲＝【答案】D?！窘馕觥拷猓篈B．根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式知甲的波長較小，乙的波長較大，所以甲的頻率大，乙的頻率小，對同一種介質，甲的折射率大，根據(jù)全反射的臨界角可知，甲的臨界角小，乙的臨界角大，當甲單色光以入射角i由玻璃磚內(nèi)部射向O點發(fā)生折射時，乙光以i入射時一定不會發(fā)生全反射，故AB錯誤；C．乙光波長大，則乙光更容易發(fā)生明顯衍射，故C錯誤；D．根據(jù)折射定律可知甲光的折射率為根據(jù)全反射臨界角公式可知甲光在該玻璃磚中的臨界角故D正確。（多選）22．（2022?山東）某同學采用圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫S1、S2的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫，實驗中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣。下列描述正確的是（）A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當光通過狹縫時，也發(fā)生了衍射 B．遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大 C．照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大 D．照射兩條狹縫時，若光從狹縫S1、S2到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定是暗條紋【答案】ACD?！窘馕觥拷猓篈、由圖可知，圖乙中間部分是等間距條紋，所以圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當光通過狹縫時，同時也發(fā)生衍射，故A正確；B、狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，則衍射現(xiàn)象減弱，圖丙中亮條紋寬度減小，故B錯誤；C、根據(jù)條紋間距公式Δx＝可知照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大，故C正確；D、照射兩條狹縫時，若光從狹縫S1、S2到屏上P點的路程差為半波長