高考物理總復習第十四章光學電磁波相對論課件練習題

第1講光的折射全反射高考總復習2025課程標準1.通過實驗,理解光的折射定律。會測定材料的折射率。2.知道光的全反射現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件。初步了解光纖的工作原理、光纖技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應用。3.觀察光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象,了解這些現(xiàn)象產(chǎn)生的條件,知道其在生產(chǎn)生活中的應用。會用雙縫干涉實驗測定光的波長。4.了解電磁振蕩和電磁波。知道電磁波的發(fā)射、傳播和接收。認識電磁場的物質(zhì)性。5.認識電磁波譜。知道各個波段的電磁波的名稱、特征和典型應用。知道光也是一種電磁波。6.初步了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想以及在物理學發(fā)展中的意義。7.通過實驗,了解激光的特性,能舉例說明激光技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應用。8.初步了解狹義相對論和廣義相對論的幾個主要觀點以及主要觀測證據(jù)。關(guān)注宇宙學研究的新進展核心素養(yǎng)試題情境生活實踐類全反射棱鏡、光導纖維、增透膜、偏振濾光片、激光、雷達、射電望遠鏡、紅外攝影、X射線管等學習探索類折射定律、全反射、測定玻璃的折射率、光的干涉現(xiàn)象、光的衍射、光的偏振現(xiàn)象、電磁振蕩、電磁場和電磁波、相對論時空觀、用雙縫干涉測光的波長考點一折射定律及折射率的應用強基礎?固本增分1.光的折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時,

發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為光的折射現(xiàn)象。

2.折射定律(1)內(nèi)容:如圖所示,折射光線與入射光線、法線處在

內(nèi),折射光線與入射光線分別位于法線的

;入射角的

與折射角的

成正比。

(2)表達式:

=n12。

(3)在光的折射現(xiàn)象中,光路是

的。

傳播方向同一平面兩側(cè)正弦正弦可逆3.折射率(1)折射率是一個反映介質(zhì)的光學特性的物理量。(3)計算公式:,因為v<c,所以任何介質(zhì)的折射率都大于

。

(4)當光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時,入射角大于折射角;當光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時,入射角小于折射角。1√××人教版教材選擇性必修第一冊第87頁表中給出了幾種介質(zhì)的折射率,當光從真空中射入這些介質(zhì)中后,傳播速度最慢的是

。當光垂直這些介質(zhì)界面射入時,折射角為

。表幾種介質(zhì)的折射率(λ=589.3nmt=20℃)金剛石0°研考點?精準突破1.對折射率的六點理解(1)公式

中,不論光是從真空射入介質(zhì),還是從介質(zhì)射入真空,θ1總是真空中的光線與法線間的夾角,θ2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定,與入射角的大小無關(guān)。(3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系,光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)。(4)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān),還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中,頻率越大的色光折射率越大,傳播速度越小。(5)同一種色光,在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同,但頻率相同。(6)折射率大小不僅反映了介質(zhì)對光的折射本領(lǐng),也反映了光在介質(zhì)中傳播速度的大小,

。2.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制特點

考向一

平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對光路的控制問題典題1

如圖所示,真空中有一個半徑為R的均勻透明材料制成的球,兩條相同光線與球的一條直徑平行且處于同一平面中,與該直徑的距離均為d=R,兩光線折射后正好交于球面,已知光在真空中的速度為c。求:(1)該透明材料的折射率;(2)光線在球中傳播的時間(不考慮光線在球中的多次反射)。解析

(1)設球的折射率為n,兩束光剛好交于球面上,如圖所示,令光線射入球中時的入射角為i,折射角為r,則由圖中的幾何關(guān)系有r=i審題指導

關(guān)鍵詞句獲取信息如圖所示透明球半徑已知,兩條光線與球一直徑平行,且d=R兩光線折射后正好交于球面經(jīng)球體折射,折射光線確定規(guī)律方法

解決光的折射問題的思路1.根據(jù)題意畫出正確的光路圖。2.利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系,要注意入射角、折射角均以法線為標準。3.利用折射定律、折射率公式求解?？枷蚨?/p>

光在介質(zhì)中傳播時間的計算典題2(2024江蘇鎮(zhèn)江模擬)如圖所示,某長方體透明材料長為L,一單色光斜射到上表面A點,反射光線和折射光線恰好垂直且入射光線的延長線與折射光線間的夾角為30°,折射光線經(jīng)長方體側(cè)面反射后射到下表面,已知光在真空中的傳播速度為c,求:(1)透明材料對此單色光的折射率;(2)光從透明材料上表面射到下表面的時間。解析

(1)設入射角為α,由幾何關(guān)系有2α-30°=90°可得α=60°,則折射角β=60°-30°=30°考點二光的折射、全反射的綜合應用強基礎?固本增分1.光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)

介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)折射率大小光速小大相對性若n甲>n乙,則甲對乙來說是

介質(zhì)

若n甲<n丙,則甲對丙來說是

介質(zhì)

光密光疏2.全反射

光密光疏光密光疏大于等于3.全反射棱鏡

棱鏡對光路的控制如圖所示,玻璃棱鏡的截面為等腰直角三角形,當光從圖中所示的方向射入玻璃時,由于光的方向與玻璃面

,光線不發(fā)生偏折。但在玻璃內(nèi)部,光射向玻璃與空氣的界面時,入射角

臨界角,發(fā)生

。

垂直大于等于全反射4.光導纖維當光在有機玻璃棒內(nèi)傳播時,如果從有機玻璃射向空氣的入射角

臨界角,光會發(fā)生

,于是光在有機玻璃棒內(nèi)沿著

形路線傳播。這就是光導纖維導光的原理。

大于全反射鋸齒√×√研考點?精準突破1.求解光的折射、全反射問題的四點提醒(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對而言的。同一種介質(zhì),相對于其他不同的介質(zhì),可能是光密介質(zhì),也可能是光疏介質(zhì)。(2)如果光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì),則無論入射角多大,都不會發(fā)生全反射現(xiàn)象。(3)光的反射和全反射現(xiàn)象,均遵循光的反射定律,光路均是可逆的。(4)當光射到兩種介質(zhì)的界面上時,往往同時發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象,但在全反射現(xiàn)象中,只發(fā)生反射,不發(fā)生折射。2.求解光的折射和全反射問題的思路

3.求解全反射現(xiàn)象中光的傳播時間的注意事項(1)在全反射現(xiàn)象中,光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變化,即

。(2)在全反射現(xiàn)象中,光的傳播路程應結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進行確定。(3)利用

求解光的傳播時間?？枷蛞?/p>

全反射的理解和應用典題3(多選)(2023湖南卷)一位潛水愛好者在水下活動時,利用激光器向岸上救援人員發(fā)射激光信號,設激光光束與水面的夾角為α,如圖所示。他發(fā)現(xiàn)只有當α大于41°時,岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束,下列說法正確的是(

)C.當他以α=60°向水面發(fā)射激光時,岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°D.當他以α=60°向水面發(fā)射激光時,岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角大于60°BC解析

如圖甲所示,其臨界角C=90°-α,n=,A錯誤,B正確;當α=60°時,入射角i=30°,如圖乙所示,根據(jù)折射定律,光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)(空氣),折射角大于入射角,所以救援人員接收激光光束與水面夾角小于60°,C正確,D錯誤。典題4(多選)(2024湖南常德統(tǒng)考)光纖通信中信號傳播的主要載體是光纖,它的結(jié)構(gòu)如圖甲所示,一束激光由光導纖維左端的點O以α=60°的入射角射入一直線光導纖維內(nèi),恰好在光導纖維的側(cè)面(側(cè)面與過O的法線平行)發(fā)生全反射,如圖乙所示。下列說法正確的是(

)A.光纖內(nèi)芯的折射率比外套的小B.光從左端空氣中進入光纖內(nèi)芯后,其頻率不變C.頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大D.內(nèi)芯對這種激光的折射率n=BD解析

激光在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射,所以內(nèi)芯是光密介質(zhì),外套是光疏介質(zhì),即光纖內(nèi)芯的折射率比外套的大,A錯誤;光從左端空氣中進入光纖內(nèi)芯后,波長和波速會發(fā)生變化,但頻率和周期不變,B正確;頻率越大的光,介質(zhì)對它的折射率越大,根據(jù)

,光在光纖中傳播的速度越小,C錯誤;根據(jù)折射定律D正確?？枷蚨?/p>

折射定律和全反射的綜合應用典題5(2022湖南卷)如圖所示,某種防窺屏由透明介質(zhì)和對光完全吸收的屏障構(gòu)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(zhì)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。(1)若把發(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。(2)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)?？枷蛉?/p>

視深視高問題視深是人眼看透明物體內(nèi)部某物點時像點離界面的距離。視高是沿豎直方向從透明物體中看空中物體時的高度。中學階段,在處理視深和視高問題時,一般都是沿著界面的法線方向去觀察。典題6

如圖所示,深H=2.0m的游泳池注滿水,池底有一點光源P,它到池邊的水平距離為L=3.5m。一個小孩站在池邊觀察,他的眼睛到地面的高度為h=1.5m,點光源發(fā)出的光經(jīng)水面上離池邊距離l=2.0m的Q點折射后恰好射入小孩的眼睛。(1)若小孩從點光源的正上方向下觀察,他看到的點光源與水面的距離為多少?(2)若點光源以速度v=0.5m/s向上運動,試寫出水面上光斑的面積隨時間的變化關(guān)系式。答案

(1)1.5m(2)S=(2-0.5t)2m2(0<t<4s)解析

(1)畫出光路如圖所示由幾何關(guān)系可知sin

i=0.8sin

r=0.6則折射率根據(jù)如圖所示的光路圖在點光源正上方觀察時,α、β都很小。根據(jù)折射定律有由幾何關(guān)系可得∠AP'B=β,∠APB=α又因為在θ角很小時,近似認為tan

θ=sin

θ則tan

β≈sin

βtan

α≈sin

α水面上光斑的半徑為R=(H-vt)tan

C面積為S=πR2其中0<t<4

s。第2講光的干涉、衍射和偏振電磁波相對論高考總復習2025考點一光的干涉現(xiàn)象的理解及應用強基礎?固本增分光的干涉1.定義:在兩列光波的疊加區(qū)域,某些區(qū)域的光被

,出現(xiàn)亮紋,某些區(qū)域的光被

,出現(xiàn)暗紋,且亮暗條紋互相間隔的現(xiàn)象叫作光的干涉現(xiàn)象。

2.條件:兩列光的

、相位差恒定、振動方向相同,才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象。

加強

減弱頻率相同4.薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂液薄膜)

反射的光相遇而形成的。圖樣中同一條亮(或暗)條紋上所對應薄膜厚度相同。

3.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_______

的相干光,屏上某點到雙縫的路程差是

,該點出現(xiàn)亮條紋;路程差是半波長的

,該點出現(xiàn)暗條紋。相鄰的亮條紋(或暗條紋)之間距離Δx與波長λ、雙縫間距d及屏到雙縫距離l的關(guān)系為

。

相同半波長的偶數(shù)倍奇數(shù)倍前后表面√√×√提示

燈焰的像由明暗相間的水平條紋組成。如果用白光做實驗,肥皂膜上會出現(xiàn)彩色水平條紋。研考點?精準突破1.光的雙縫干涉現(xiàn)象(1)亮、暗條紋的判斷方法①如圖所示,光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P點的路程差r2-r1=kλ(k=0,1,2,…)時,光屏上出現(xiàn)亮條紋。②光的路程差r2-r1=(2k+1)(k=0,1,2,…)時,光屏上出現(xiàn)暗條紋。(2)相鄰兩條亮(或暗)條紋的中心間距:Δx=,其中l(wèi)是雙縫到光屏的距離,d是雙縫間的距離,λ是光波的波長。2.薄膜干涉(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。光照射到薄膜上時,在膜的前表面AA'和后表面BB'分別反射回來,形成兩列頻率相同的光波,并且疊加。(2)亮、暗條紋的判斷①在P1、P2處,兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于波長的整數(shù)倍,即Δr=nλ(n=0,1,2,…),薄膜上出現(xiàn)亮條紋。②在Q處,兩列反射回來的光波的路程差Δr等于半波長的奇數(shù)倍,即Δr=(2n+1)(n=0,1,2,…),薄膜上出現(xiàn)暗條紋。(3)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?？枷蛞?/p>

雙縫干涉典題1(多選)(2024七省適應性測試黑龍江、吉林物理)波長不同的a、b兩束單色平行光分別照射到同一雙縫干涉裝置上,在屏上得到的干涉條紋如圖所示。下列說法正確的是(

)A.在真空中,a光的波長比b光的長B.在真空中,a光的傳播速度比b光的小C.若只減小雙縫到屏的距離,兩單色平行光產(chǎn)生的條紋間距均變小D.兩單色平行光分別照射同一單縫衍射裝置,若只減小縫寬,兩單色平行光產(chǎn)生的中央亮紋寬度均變小AC解析

根據(jù)

和在屏上得到的干涉條紋可知,a光對應的條紋間距大于b光對應的條紋間距,則在真空中,a光的波長比b光的長,a光的傳播速度與b光的傳播速度相等,均為c,故A正確,B錯誤;根據(jù)

可知,若只減小雙縫到屏的距離,則兩單色平行光產(chǎn)生的條紋間距均變小,故C正確;兩單色平行光分別照射同一單縫衍射裝置,若只減小縫寬,則兩單色平行光產(chǎn)生的中央亮紋寬度均變大,故D錯誤。典題2(2024山東青島模擬)如圖所示,利用平面鏡也可以實現(xiàn)楊氏雙縫干涉實驗的結(jié)果,下列說法正確的是(

)A.光屏上的條紋關(guān)于平面鏡M上下對稱B.相鄰亮條紋的間距為C.若將平面鏡向右移動一些,相鄰亮條紋間距不變D.若將平面鏡向右移動一些,亮條紋數(shù)量保持不變C解析

根據(jù)雙縫干涉原理,當光程差為波長的整數(shù)倍時出現(xiàn)亮條紋,當光程差為半波長的奇數(shù)倍時出現(xiàn)暗條紋,可知,光屏上的條紋與鏡面平行,并非關(guān)于平面鏡M上下對稱,故A錯誤;根據(jù)雙縫干涉相鄰亮條紋之間的距離公式Δx=λ,其中d=2a,L=b+c,所以相鄰兩條亮條紋之間的距離為Δx=,故B錯誤;若將平面鏡向右移動一些,不影響光源的像的位置和L的大小,相鄰亮條紋間距不變,故C正確;若將平面鏡向右移動一些,射到平面鏡邊緣的兩條光線射到屏上的位置向下移動,寬度減小,而條紋間距不變,亮條紋數(shù)量減少,故D錯誤?？枷蚨?/p>

薄膜干涉典題3(2023山東卷)如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標準石英環(huán),C為待測柱形樣品,C的上表面與上方標準平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板,會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),當溫度升高時,下列說法正確的是(

)A.劈形空氣層的厚度變大,條紋向左移動B.劈形空氣層的厚度變小,條紋向左移動C.劈形空氣層的厚度變大,條紋向右移動D.劈形空氣層的厚度變小,條紋向右移動A解析

由于C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),因此溫度升高時,劈形空氣層的厚度變大,條紋間水平距離差減小,條紋向左移動,選項B、C、D錯誤,A正確。易錯提醒研究干涉現(xiàn)象時的三點注意(1)只有相干光才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣,光的干涉是有條件的。(2)單色光形成明暗相間的干涉條紋,白光形成彩色條紋。(3)雙縫干涉條紋間距:Δx=,其中l(wèi)是雙縫到光屏的距離,d是雙縫間的距離,λ是入射光波的波長。考點二光的衍射和偏振現(xiàn)象強基礎?固本增分一、光的衍射1.發(fā)生明顯衍射的條件:在障礙物或狹縫的尺寸

的時候,衍射現(xiàn)象十分明顯。

衍射明顯,不是衍射條件2.衍射條紋的特點(1)單縫衍射和圓孔衍射圖樣的比較衍射類型單縫衍射圓孔衍射單色光中央為亮且寬的條紋,兩側(cè)為

的條紋,且越靠外,亮條紋的亮度

,寬度

中央是大且亮的圓形亮斑,周圍分布著

的同心圓環(huán),且越靠外,圓形亮條紋的亮度越

,寬度越

;相鄰亮環(huán)或暗環(huán)間的距離隨圓孔半徑的增大而

足夠小明暗相間越低越窄明暗相間低窄減小衍射類型單縫衍射圓孔衍射白光中央為亮且寬的白色條紋,兩側(cè)為亮度

、寬度

的彩色條紋,其中最靠近中央的色光是紫光,離中央最遠的是紅光

中央是大且亮的白色亮斑,周圍是不等間距的彩色的

(2)泊松亮斑(圓盤衍射):當光照到

(選填“透明”或“不透明”)的半徑很小的小圓盤上時,在圓盤的陰影中心出現(xiàn)

,在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環(huán)。

逐漸變低逐漸變窄同心圓環(huán)不透明亮斑二、光的偏振1.自然光:包含著在垂直于傳播方向上沿

振動的光,而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同。

2.偏振光:在垂直于光的傳播方向的平面上,只沿著某個

的方向振動的光。

3.偏振光的形成(1)讓自然光通過

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

,反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光。

4.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種

波。

一切方向特定偏振片折射橫×√√×D提示

由于可見光的波長在1×10-6

m左右,如果用衍射光柵測量波長,狹縫間距越接近波長,衍射現(xiàn)象越明顯,測量波長越準確。故選D。研考點?精準突破1.對光的衍射的理解(1)干涉和衍射是波的特征。光遇到任何障礙物都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象,只是明顯與不明顯的差別。(2)衍射現(xiàn)象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況。2.光的偏振(1)自然光與偏振光的比較類別自然光(非偏振光)偏振光光的來源從普通光源發(fā)出的光自然光通過偏振片后的光光的振動方向在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi),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(nèi),光振動沿特定方向(2)偏振光的應用:加偏振濾光片的照相機鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等?？枷蛞?/p>

光的衍射典題4(2023山東濰坊模擬)關(guān)于下列圖片所示的現(xiàn)象或解釋,說法正確的是(

)A.甲圖中光學鏡頭上的增透膜利用的是光的衍射現(xiàn)象B.乙圖為單縫衍射,若僅減弱單色光的強度,中央亮條紋變窄C.丙圖中的“泊松亮斑”,是小圓孔衍射形成的圖樣D.丁圖是利用偏振眼鏡觀看立體電影,說明光是橫波D解析

甲圖中光學鏡頭上的增透膜利用的是光的干涉現(xiàn)象,選項A錯誤;乙圖為單縫衍射,若僅減弱單色光的強度,因波長不變,則中央亮條紋寬度不變,選項B錯誤;丙圖中的“泊松亮斑”,是小圓板衍射形成的圖樣,選項C錯誤;丁圖是利用偏振眼鏡觀看立體電影,說明光是橫波,選項D正確?？枷蚨?/p>

光的偏振典題5(2024江蘇南通統(tǒng)考模擬)透過偏振片觀察手機屏幕上的字。隨著偏振片的轉(zhuǎn)動,畫面出現(xiàn)明、暗交替的變化,則(

)A.人看到的光是偏振光,光的振動方向與傳播方向垂直B.人看到的光是偏振光,光的振動方向與傳播方向平行C.人看到的光是自然光,光的振動方向與傳播方向垂直D.人看到的光是自然光,光的振動方向與傳播方向平行A解析

隨著偏振片的轉(zhuǎn)動,畫面出現(xiàn)明、暗交替的變化,說明人看到的光是偏振光,偏振光的振動方向與傳播方向垂直,故A正確,B、C、D錯誤?？键c三電磁振蕩電磁場和電磁波相對論時空觀強基礎?固本增分一、電磁場、電磁波、電磁波譜1.麥克斯韋電磁場理論變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生

,變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生

。

2.電磁波(1)電磁場在空間由近及遠地傳播,形成

。

(2)電磁波的傳播不需要

,可在真空中傳播,在真空中不同頻率的電磁波傳播速度

(都等于光速)。

(3)不同頻率的電磁波,在同一介質(zhì)中傳播,其速度是不同的,頻率越高,波速越

。

(4)v=λf,f是電磁波的頻率。電場磁場

電磁波介質(zhì)相等小3.電磁波的發(fā)射

開放高頻振蕩振幅頻率4.無線電波的接收(1)當接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率

時,激起的振蕩電流

,這就是電諧振現(xiàn)象。

(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作

。能夠調(diào)諧的接收電路叫作

電路。

(3)從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩信號中“檢”出調(diào)制信號的過程,叫作

。解調(diào)是

的逆過程,也叫作檢波。

5.電磁波譜按照電磁波的

或

的大小順序把它們排列成譜叫作電磁波譜。

按波長由長到短排列的電磁波譜為:無線電波、紅外線、

、紫外線、X射線、γ射線。

相同最強調(diào)諧調(diào)諧解調(diào)調(diào)制頻率波長可見光二、相對論1.狹義相對論的兩個基本假設(1)狹義相對性原理:在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是

的。

(2)光速不變原理:真空中的光速在不同的慣性參考系中都是

的,光速與光源、觀測者間的相對運動

關(guān)系。

相同相同沒有2.相對論時空觀(1)時間延緩效應:相對于地面以v運動的慣性參考系上的人觀察到與其一起運動的物體完成某個運動的時間間隔為Δτ,地面上的人觀察到該物體完成這個動作的時間間隔為Δt,那么兩者之間的關(guān)系是

。

(2)長度收縮效應:如果與桿相對靜止的人測得桿長是l0,沿著桿的方向,以v相對桿運動的人測得桿長是l,那么兩者之間的關(guān)系是

。

×√研考點?精準突破1.對麥克斯韋電磁場理論的理解

2.對電磁波的理解(1)電磁波是橫波。電磁波的電場方向、磁場方向、傳播方向三者兩兩垂直,如圖所示。(2)電磁波與機械波的比較

比較項電磁波機械波產(chǎn)生由周期性變化的電場、磁場產(chǎn)生由質(zhì)點(波源)的振動產(chǎn)生波速在真空中等于光速c=3×108m/s,在介質(zhì)中與頻率有關(guān)與介質(zhì)有關(guān),與頻率無關(guān)是否需要介質(zhì)不需要介質(zhì)(在真空中仍可傳播)必須有介質(zhì)(真空中不能傳播)能量傳播電磁能機械能3.對狹義相對論的理解(1)慣性系:如果牛頓運動定律在某個參考系中成立,這個參考系叫作慣性系。相對一個慣性系做勻速直線運動的另一個參考系也是慣性系。(2)光速的大小與選取的參考系無關(guān)。(3)運動物體的長度和物理過程的快慢都跟物體的運動狀態(tài)有關(guān)。4.相對論質(zhì)能關(guān)系用m表示物體的質(zhì)量,E表示它具有的能量,則愛因斯坦質(zhì)能方程為E=mc2?？枷蛞?/p>

電磁振蕩典題6(2023河北模擬)某時刻LC振蕩電路所處的狀態(tài)如圖所示,則該時刻(

)A.振蕩電流i在增大B.電容器上的電荷量增多C.磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化D.電流的變化率增大A解析

圖示時刻電流流向負極板,即負極板失去電子,可知,極板所帶電荷量減小,即電容器在放電,振蕩電流增大,A正確;根據(jù)上述可知,電容器處于放電狀態(tài),電容器上的電荷量減小,B錯誤;根據(jù)上述,電容器處于放電狀態(tài),電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化,C錯誤;根據(jù)上述,電容器處于放電狀態(tài),電流增大,但電流增大得越來越慢,即電流變化率減小,D錯誤。考向二

電磁波典題7(2024廣東惠州統(tǒng)考一模)使用藍牙耳機接聽手機來電,信號傳輸示意如圖所示,以下說法正確的是(

)A.藍牙通信的電磁波是可見光B.在同種介質(zhì)中,藍牙通信的電磁波波長比手機通信的電磁波波長短C.兩束藍牙通信的電磁波在任何情況下都不會發(fā)生干涉D.藍牙通信的電磁波在真空中的傳播速度小于光速B解析

藍牙通信的電磁波是無線電波,不是可見光,故A錯誤;在同種介質(zhì)中,藍牙通信的電磁波頻率高于手機通信的電磁波頻率,所以藍牙通信的電磁波波長比手機通信的電磁波波長短,故B正確;兩束藍牙通信的電磁波若頻率相同,相位差恒定,就會發(fā)生干涉,故C錯誤;藍牙通信的電磁波在真空中的傳播速度等于光速,故D錯誤?？枷蛉?/p>

無線電發(fā)射和接收典題8(2023湖南邵陽模擬)我們可以通過移動電話上網(wǎng)購物、玩游戲、查資料等等,給我們的生活帶來了便捷與歡樂。有關(guān)移動電話的下列說法錯誤的是(

)A.移動電話既能發(fā)射電磁波,也能接收電磁波B.移動電話只能發(fā)射電磁波,不能接收電磁波C.移動電話不僅能利用電磁波傳遞聲音,也能傳遞圖像D.在加油站禁止使用移動電話打電話B解析

移動電話既能發(fā)射電磁波,也能接收電磁波,選項A正確,B錯誤;移動電話不僅能利用電磁波傳遞聲音,也能傳遞圖像,選項C正確;為安全起見,在加油站禁止使用移動電話打電話,選項D正確。典題9

關(guān)于無線電波的發(fā)射和接收,下列說法錯誤的是(

)A.振蕩電路頻率越高,發(fā)射電磁波的本領(lǐng)就越大B.振蕩電路的電場和磁場必須集中到盡可能小的空間,這樣才能有效地把能量輻射出去C.在電磁波發(fā)射技術(shù)中,使載波隨各種信號而改變的技術(shù)叫作調(diào)制,有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方法來調(diào)制D.使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作調(diào)諧B解析

振蕩電路頻率越高,單位時間內(nèi)輻射的能量越高,即發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大,A正確;振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間,這樣才能有效地把能量輻射出去,即要使用開放電路,B錯誤;在電磁波發(fā)射技術(shù)中,使載波隨各種信號而改變的技術(shù)叫作調(diào)制,調(diào)制的方式有調(diào)幅和調(diào)頻兩種,C正確;使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作調(diào)諧,D正確?？枷蛩?/p>

相對論理解典題10(多選)(2024四川眉山?？寄M)聯(lián)系相對論時空觀,下列有關(guān)質(zhì)量和長度的說法正確的是(

)A.物體的質(zhì)量與運動狀態(tài)無關(guān)B.物體的質(zhì)量與運動狀態(tài)有關(guān),只是在速度較低的情況下,變化忽略不計C.物體的長度與運動狀態(tài)無關(guān)D.物體的長度與運動狀態(tài)有關(guān),只是在速度較低的情況下,變化忽略不計BD解析

根據(jù)相對論時空觀,物體的質(zhì)量隨速度增大而增大,只是在速度較低的情況下,變化忽略不計;物體沿運動方向的長度隨速度增大而減小,只是在速度較低的情況下,變化忽略不計。故選B、D。第3講實驗測量玻璃的折射率高考總復習2025強基礎固本增分研考點精準突破目錄索引強基礎固本增分1.實驗目的測定玻璃的折射率,掌握光發(fā)生折射的入射角和折射角的確定方法。2.實驗原理用插針法找出與入射光線AO對應的出射光線O'B,確定出O'點,畫出折射光線OO',然后測量出角θ1和θ2,根據(jù)

計算玻璃的折射率。

θ1為空氣中的角,θ2為玻璃中的角

3.實驗器材白紙、圖釘、大頭針、刻度尺、鉛筆、量角器、平木板、長方形玻璃磚。4.實驗步驟(1)鋪白紙、畫線①如圖所示,將白紙用圖釘按在繪圖板上,先在白紙上畫出一條直線aa'作為界面,過aa'上的一點O畫出界面的法線NN',并畫一條線段AO作為入射光線。②把平行玻璃磚平放在白紙上,使它的長邊跟aa'對齊,畫出玻璃磚的另一條長邊bb'。(2)插針與測量①在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2,透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線的方向,直到P1的像被P2擋住,再在觀察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P1、P2的像及P3,記下P3、P4的位置。

P3、P4連線即為光線AO的出射光線②移開玻璃磚連接P3、P4并延長交bb'于O',連接OO'即為折射光線,入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O'ON'。③用量角器測出入射角和折射角,查出它們的正弦值。④改變?nèi)肷浣铅?,重復實驗,記錄相關(guān)測量數(shù)據(jù)。5.數(shù)據(jù)處理(1)計算法:計算每次折射率n,求出平均值

。(2)圖像法(如圖甲所示)甲(3)單位圓法(如圖乙所示)乙6.誤差分析(1)入射光線、出射光線確定的準確性造成誤差,故在入射側(cè)和出射側(cè)所插兩枚大頭針的間距應大一些。(2)入射角和折射角的測量造成誤差。入射角應適當大一些,可以減小測量的相對誤差。√××研考點精準突破考點一教材原始實驗典題1

某小組做測定玻璃的折射率實驗,所用器材有:玻璃磚、大頭針、刻度尺、圓規(guī)、筆、白紙。(1)下列措施能夠提高實驗準確程度的有

;

A.選用兩光學表面間距大的玻璃磚B.選用兩光學表面平行的玻璃磚C.選用粗的大頭針完成實驗D.插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離適當大些AD(2)該小組用同一套器材完成了四次實驗,記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示,其中實驗操作正確的是

;

D(3)該小組選取了操作正確的實驗記錄,在白紙上畫出光線的徑跡,以入射點O為圓心作圓,與入射光線、折射光線分別交于A、B點,再過A、B點作法線NN'的垂線,垂足分別為C、D點,如圖所示,則玻璃的折射率n=

。(用圖中線段的字母表示)

解析

(1)在插針法測定玻璃的折射率實驗中,使用兩光學面間距大的玻璃磚能更準確地確定玻璃磚內(nèi)光線的位置,有利于減小實驗誤差,而兩光學面是否平行對測量折射率沒有影響,選項A正確,B錯誤;插針時要求后插的針擋住先插的針或先插的針的像,故選用細一點的大頭針能更準確地確定光線位置,提高實驗精確度,選項C錯誤;實驗中是根據(jù)同側(cè)兩枚大頭針的連線來確定入射光線或出射光線,故距離大些更好,選項D正確。

(2)由題圖可知實驗使用的是平行玻璃磚,故出射光線應該與入射光線平行且不在一條直線上,選項A出射光線與入射光線在同一直線上,選項B、C中出射光線與入射光線不平行,故只有選項D正確。典題2(2024黑龍江哈爾濱三中?？寄M)如圖1所示,某實驗小組的同學在“測量玻璃的折射率”實驗中,先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定,將玻璃磚平放在白紙上,然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa'和bb'。O為直線AO與aa'的交點。在直線AO上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針。(1)選出實驗接下來要完成的必要步驟并按順序填寫選項前的序號

。

A.在玻璃磚另一側(cè)插上大頭針P3,使P3僅擋住P2的像B.在玻璃磚另一側(cè)插上大頭針P3,使P3擋住P1的像和P2的像C.在玻璃磚另一側(cè)插上大頭針P4,使P4僅擋住P3D.在玻璃磚另一側(cè)插上大頭針P4,使P4擋住P3、P1和P2的像BD(2)過P3、P4作直線交bb'于O',連接OO'。完成以上步驟后,實驗小組內(nèi)的同學采用不同的方式測量玻璃的折射率:①甲同學過O點作直線NN'垂直于aa'。多次改變?nèi)肷浣铅?,測出對應的折射角θ2,建立平面直角坐標系,作圖像如圖2所示,若圖像的斜率表示玻璃的折射率,則圖像的縱軸、橫軸表示的物理量依次為

。

A.θ1、θ2 B.sinθ1、sinθ2C.sinθ2、sinθ1 D.tanθ2、tanθ1②如圖3所示,乙同學以O點為圓心作圓,與入射光線AO、折射光線OO'分別交于E、F點,再過E、F點作NN'的垂線,垂足分別為G、H點,用刻度尺測得EG=2.32cm,FH=1.60cm,則該玻璃磚的折射率數(shù)值為

。

B1.45(3)一位同學在某次實驗中,準確地畫好玻璃磚的界面aa'和bb'后,不慎將玻璃磚向下平移了一些,如圖4所示,而實驗的其他操作均正確,則折射率的測量值

(選填“大于”“小于”或“等于”)準確值。

圖4等于解析

(1)在直線AO上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針,然后在玻璃磚另一側(cè)插上大頭針P3,使P3擋住P1的像和P2的像,最后在玻璃磚另一側(cè)插上大頭針P4,使P4擋住P3、P1的像和P2的像;故實驗接下來要完成的必要步驟是BD。(2)①根據(jù)折射定律可得可得sin

θ1=nsin

θ2可知sin

θ1-sin

θ2圖像的斜率表示玻璃的折射率,即圖像的縱軸、橫軸表示的物理量依次為sin

θ1、sin

θ2。故選B。(3)如圖所示,實線表示將玻璃磚向下平移后實際的光路圖,而虛線是作圖時采用的光路圖,通過比較發(fā)現(xiàn)入射角和折射角均沒有變化,由折射定律可知,折射率的測量值等于準確值。考點二實驗的改進與創(chuàng)新典題3(2023海南卷)用激光測玻璃磚折射率的實驗中,玻璃磚與屏P平行放置,從另一側(cè)用激光筆以一定角度照射,此時在屏上的S1處有激光點,移走玻璃磚,光點移到S2處,回答下列問題:(1)請畫出激光束經(jīng)玻璃折射后完整的光路圖;(2)已經(jīng)測出AB=l1,OA=l2,S1S2=l3,則折射率n=

(用l1、l2、l3表示);

見解析圖

(3)若改用比寬ab更小的玻璃磚做實驗,則S1、S2間的距離會

(選填“變大”“變小”或“不變”)。

變小

解析

(1)根據(jù)題意畫出光路圖如圖所示。

(2)設在C點光線入射角為θ、折射角為α,則根據(jù)折射定律有nsin

θ=sin

α由于射入玻璃磚的入射角與射出玻璃磚的折射角角度相同,則S1S2=CB=l3(3)若改用比寬ab更小的玻璃磚做實驗,則畫出光路圖如圖。可看出S1、S2間的距離變小。典題4(2024七省適應性測試貴州物理)某實驗小組在用激光筆測量半圓形玻璃磚折射率的實驗中,足夠長的光屏與半圓形玻璃磚的直邊平行,O點為玻璃磚圓心,OO'為法線。當激光沿AO方向入射時,光屏上未出現(xiàn)光斑;當激光沿BO方向入射時,光屏上C點出現(xiàn)光斑,如圖所示。(1)激光沿AO方向入射時,光屏上未出現(xiàn)光斑的原因是激光發(fā)生

。

(2)過B點作OO'的垂線,垂足為D。測得BD=l1、BO=l2、O'C=l3和OC=l4,則該玻璃磚的折射率n=

(用l1、l2、l3和l4表示)。

全反射

解析

(1)激光沿AO方向入射時,光屏上未出現(xiàn)光斑的原因是激光未發(fā)生折射,發(fā)生全反射。(2)由圖標出折射角和入射角第4講實驗用雙縫干涉實驗測光的波長高考總復習2025強基礎固本增分研考點精準突破目錄索引強基礎固本增分(1)調(diào)節(jié)雙縫干涉的實驗裝置時,要注意調(diào)節(jié)光源的高度,使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮。()(2)用雙縫干涉測光的波長時,單縫和雙縫要相互平行,中心大致位于遮光筒的軸線上。()(3)用雙縫干涉測光的波長時,用測量頭直接測出Δx,這樣可以減小誤差。()√√×研考點精準突破考點一教材原型實驗典題1(2023北京統(tǒng)考一模)雙縫干涉實驗裝置示意圖如圖所示,實驗時光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光,把單縫照亮。單縫相當于一個線光源,它又把雙縫照亮。來自雙縫的光在雙縫右邊的空間發(fā)生干涉,則下列說法正確的是(

)A.組裝實驗儀器時,應將單縫和雙縫垂直放置B.若想增加在目鏡中觀察到的條紋個數(shù),應將單縫向雙縫靠近C.若將濾光片去掉,則毛玻璃上將呈現(xiàn)黑白相間條紋D.若將紅色濾光片換成綠色濾光片,則毛玻璃上的干涉條紋間距將變窄D解析

組裝實驗儀器時,單縫與雙縫應該相互平行放置,故A錯誤;若想增加在目鏡中觀察到的條紋個數(shù),則條紋的寬度Δx將減小,根據(jù)相鄰條紋間的距離為Δx=λ可知,可以減小L或者增大d,所以應該將屏幕向雙縫方向移動,故B錯誤;若將濾光片去掉,能觀察到干涉圖樣,只是這時觀察到的是各色光重疊產(chǎn)生的彩色條紋,故C錯誤;若將紅色濾光片換成綠色濾光片,則波長變小,根據(jù)Δx=λ可知,則毛玻璃上的干涉條紋間距將變窄,故D正確。典題2(2024安徽滁州定遠中學校考模擬)用“雙縫干涉測量光的波長”實驗裝置圖如圖甲所示。甲已知單縫與雙縫間的距離L1=100mm,雙縫與屏間的距離L2=800mm,雙縫間距d=0.25mm。用測量頭來測量亮條紋中心間的距離,測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板左右移動,讓分劃板的中心刻度線對準第1條亮條紋的中心(如圖乙所示),此時手輪的讀數(shù)如圖丙所示,是

mm,轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻度線對準第4條亮條紋的中心,此時手輪的讀數(shù)如圖丁所示。則該被測光的波長為

m(保留兩位有效數(shù)字)。

乙2.1905.9×10-7解析

對準第1條亮條紋中心時手輪的讀數(shù)為x1=2

mm+0.01×19.0

mm=2.190

mm對準第4條亮條紋中心時手輪的讀數(shù)為x2=7.5

mm+0.01×37.0

mm=7.870

mm考點二實驗的改進與創(chuàng)新典題3

洛埃德提出了一種更簡單的觀察干涉的裝置。如圖所示,單色光從單縫S射出,一部分入射到平面鏡后反射到光屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上兩光束交疊區(qū)域里將出現(xiàn)干涉條紋。單縫S通過平面鏡成的像是S'。(1)通過洛埃德鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋,這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個“縫”,

相當于另一個“縫”;

S'(2)實驗中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h=0.15mm,單縫到光屏的距離D=1.2m,觀測到第3個亮條紋中心到第12個亮條紋中心的間距為22.78mm,則該單色光的波長λ=

m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字);

(3)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離

;

A.將平面鏡稍向上移動一些 B.將平面鏡稍向右移動一些C.將光屏稍向右移動一些 D.將光源由紅色光改為綠色光(4)實驗表明,光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)界面發(fā)生反射,在入射角接近90°時,反射光與入射光相比,相位有π的變化,稱為“半波損失”。如果把光屏移動到和平面鏡接觸,接觸點P處是

(選填“亮條紋”或“暗條紋”)。

6.33×10-7AC暗條紋

解析

(1)通過洛埃德鏡在屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋,這和雙縫干涉實驗得到的干涉條紋一致。如果S被視為其中的一個“縫”,S'相當于另一個“縫”。(3)根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式

可知,增大D,減小d,增大波長λ,能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離。故選A、C。(4)如果把光屏移動到和平面鏡接觸,在入射角接近90°時,反射光與入射光相比,相位有π的變化,即“半波損失”,故直接射到光屏上的光和經(jīng)平面鏡反射的光相位差為π,所以接觸點P處是暗條紋。第1講光的折射全反射高考總復習202512345678基礎對點練題組一

折射定律

折射率1.(2023江蘇卷)地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大,太陽光斜射向地面的過程中會發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是(

)A解析

光線越接近地面,折射率越大,折射角越小,選項A正確。

123456782.(2024廣東惠州統(tǒng)考一模)2021年12月9日,航天員王亞平在中國空間站為青少年帶來了一場精彩紛呈的太空科普課,她在水膜里注水,得到了一個晶瑩剔透的水球,如圖所示,MN是通過該水球球心O的一條直線,與球右表面交于C點,一束單色光AB平行于MN從B點射入球體時,光線從C點射出,已知水球半徑為R,光線AB距MN的距離為

R,光在真空中的速度為c。求:(1)水對此單色光的折射率;(2)此單色光在水球內(nèi)傳播所用的時間。1234567812345678題組二

全反射的應用3.(2023安徽校聯(lián)考模擬)光纖通信有傳輸容量大、抗干擾性及保密性強等多方面的優(yōu)點,我國的光纖通信起步較早,現(xiàn)已成為技術(shù)先進的幾個國家之一,光纖的示意圖如圖甲所示,光纖簡化示意圖如圖乙所示(內(nèi)芯簡化為長直玻璃絲,外套簡化為真空),玻璃絲長為AC=L,折射率為n,AB、CD代表端面,光從AB端面以某一入射角θ進入玻璃絲,在玻璃絲內(nèi)部恰好發(fā)生全反射,已知光在真空中傳播速度為c,下列說法正確的是(

)12345678A.內(nèi)芯相對于外套是光疏介質(zhì)B.sinθ=C.光在玻璃絲中傳播的速度為csinθD.光在玻璃絲中從AB端面?zhèn)鞑サ紺D端面所用的時間為

L答案

D

12345678123456784.(多選)為了研究某種透明新材料的光學性質(zhì),將其壓制成半圓柱形,如圖甲所示。一束激光由真空沿半圓柱體的徑向與其底面過O的法線成θ角射入。CD為光學傳感器,可以探測光的強度,從AB面反射過來的光的強度隨角θ變化的情況如圖乙所示?，F(xiàn)將這種新材料制成的一根光導纖維束暴露于空氣中(假設空氣中的折射率與真空相同),用同種激光從光導纖維束端面EF射入,且光線與EF夾角為β,如圖丙所示。則(

)12345678A.圖甲中若減小入射角θ,則反射光線和折射光線之間的夾角也將變小B.該新材料的折射率為C.若該激光在真空中波長為λ,則射入該新材料后波長變?yōu)?/p>

λD.若該束激光不從光導纖維束側(cè)面外泄,則β需滿足0°<β<180°答案

BCD

1234567812345678題組三

光的折射

全反射的綜合應用5.一用透明材料做成的中心是空腔的球如圖所示,其中空心部分半徑與球的半徑之比為1∶2,由紅光、綠光、紫光組成的細光束以i=45°的入射角射入球中,其中b光線為綠光,其折射光線剛好與內(nèi)壁相切,則下列說法正確的是(

)A.a光線是紅光B.增大入射角i,b光線在空腔外表面可能發(fā)生全反射C.該透明材料對綠光的折射率為D.c光線在該透明材料中傳播速度最小C12345678解析

紫光的頻率大于綠光的頻率大于紅光的頻率,可知紫光的折射率大于綠光的折射率大于紅光的折射率,根據(jù)折射定律

,結(jié)合題圖可知a光線的折射率最大,c光線的折射率最小,可知a光線是紫光,A錯誤;增大入射角i,則b123456786.(多選)(2024湖南懷化一模)在生產(chǎn)玻璃的過程中,有時會有空氣進入玻璃,形成空氣泡。如圖所示,一邊長為4R的方形玻璃元件的中心處有一個半徑為R的圓形空氣泡。用一束與AB邊夾角為45°的光從E點射入玻璃。AE=d,玻璃折射率n=,光在空氣中傳播速率為c,下列說法正確的是(

)A.若0<d<2R,光都能經(jīng)過內(nèi)圓B.若d=2R,光從BC邊射出CD123456781234567812345678綜合提升練7.(2023山東卷)一種反射式光纖位移傳感器可以實現(xiàn)微小位移測量,其部分原理簡化如圖所示。兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲M、N,相距為d,直徑均為2a,折射率為n(n<)。M、N下端橫截面平齊且與被測物體表面平行。激光在M內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測物體,經(jīng)被測物體表面鏡面反射至N下端面,N下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關(guān)。(1)從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為θ,求θ的正弦值。(2)被測物體自上而下微小移動,使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮,求玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應范圍(只考慮在被測物體表面反射一次的光線)。12345678甲12345678乙123456788.(2022河北卷)如圖所示,一個半徑為R的玻璃球,O點為球心。球面內(nèi)側(cè)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:(1)玻璃的折射率;(2)從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點的最短時間。

12345678解析

(1)根據(jù)題意將光路圖補充完整,如下圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系可知i1=θ=30°,i2=60°根據(jù)折射定律有nsin

i1=sin

i2解得n=。第2講光的干涉、衍射和偏振電磁波相對論高考總復習2025123456789101112基礎對點練題組一

光的干涉1.(2023江蘇鎮(zhèn)江三模)如圖所示,某種光盤利用“凹槽”和“平面”記錄信息,激光照射到“凹槽”會產(chǎn)生極小反射光,下列說法正確的是(

)A.“凹槽”產(chǎn)生極小反射光是由衍射現(xiàn)象形成的B.“凹槽”入射光與“平面”反射光傳播速度相同C.激光在介質(zhì)中的波長可能為“凹槽”深度的3倍D.“凹槽”反射光與“平面”反射光的頻率相同D123456789101112解析

“凹槽”產(chǎn)生極小反射光是由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊加后削弱,是干涉現(xiàn)象形成的,故A錯誤;“凹槽”中有透明介質(zhì),光的速度小于真空中光的速度,“凹槽”入射光與“平面”反射光傳播速度不同,故B錯誤;由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊加后削弱,考慮到“凹槽”反射光的路程,“凹槽”深度的2倍應該為激光束半波長的奇數(shù)倍,故C錯誤;“凹槽”反射光與“平面”反射光是同種類型的光,頻率相同,故D正確。1234567891011122.(2024七省適應性測試甘肅物理)如圖所示,波長為λ的單色光,照射到間距為d的雙縫上,雙縫到屏的距離為l(l?d),屏上觀察到明暗相間的條紋?，F(xiàn)將屏向右平移

l,則屏移動前和移動后屏上兩相鄰亮條紋中心的間距之比為(

)A.4∶3 B.3∶4C.4∶5 D.5∶4C1234567891011121234567891011123.(2023天津南開中學模擬)關(guān)于甲、乙、丙、丁四個實驗,以下說法正確的是(

)A.四個實驗產(chǎn)生的條紋均為干涉條紋B.甲、乙兩實驗產(chǎn)生的條紋均為等距條紋C.丙實驗中,產(chǎn)生的條紋間距越大,該光的頻率越大D.丁實驗中,適當減小單縫的寬度,中央條紋會變寬D123456789101112解析

甲、乙、丙實驗產(chǎn)生的條紋均為干涉條紋,而丁實驗是光的衍射條紋,故A錯誤;甲實驗產(chǎn)生的條紋為等距條紋,而乙是牛頓環(huán),空氣薄層不均勻變化,則干涉條紋間距不相等,故B錯誤;根據(jù)干涉條紋間距公式Δx=λ,丙實驗中,產(chǎn)生的條紋間距越大,則波長越長,頻率越小,故C錯誤;丁實驗中,產(chǎn)生的明暗條紋間距不相等,若減小單縫的寬度,中央條紋會變寬,故D正確。123456789101112題組二

電磁振蕩

電磁波4.(2024江蘇模擬)為了測量儲液罐中液體的液面高度,有人設計了如圖所示裝置。當開關(guān)從a撥到b時,由電感L與電容C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生振蕩電流而向外輻射電磁波,再使用調(diào)諧電路來接收甲振蕩電路中的電磁波,這樣就可通過測量乙中接收頻率而獲知甲中的發(fā)射頻率,進而再獲知電容C的值(L值已知),從而測量儲液罐內(nèi)的液面高度。下列分析判斷正確的是(

)A.該裝置適用于測量任意種類液體的液面高度B.該裝置測得的振蕩頻率與所用電源的電動勢大小無關(guān)C.當裝置使用過久電源電動勢減小時,測量的液面高度比真實值偏小D.當儲液罐內(nèi)的液面高度降低時,所測到的LC回路中電流的振蕩頻率變小B123456789101112解析

該裝置適用于測量不導電液體的液面高度,A錯誤;該裝置測得的振蕩頻率與所用電源的電動勢大小無關(guān),則當裝置使用過久電源電動勢減小時,振蕩電路的周期和頻率不變,則測量的液面高度和真實值一致,B正確,1234567891011125.某收音機中的LC振蕩電路,由固定線圈和可調(diào)電容器組成,能夠產(chǎn)生頻率范圍為f~kf(k>1)的電磁振蕩?？烧{(diào)電容器的最大電容和最小電容之比為(

)A.k4 B.k3 C.k2 D.kC1234567891011126.(多選)(2023廣東佛山二模)隨著科技的進步,越來越多的人使用藍牙耳機,手機與基站及耳機的通信如下圖所示。若基站與手機、手機與耳機之間通信的電磁波分別為甲波、乙波,則以下說法正確的是(

)A.甲、乙波的頻率都比可見光的頻率小B.真空中甲波的傳播速度比乙波慢C.真空中甲波比乙波更容易繞過障礙物D.甲波與乙波有可能發(fā)生干涉AC123456789101112解析

由圖可知甲、乙波的波長都比可見光波長長,由c=λf可得,甲、乙波的頻率都比可見光的頻率小,A正確;所有頻率的電磁波在真空中的傳播速度都為3×108

m/s,B錯誤;波長越短的波越不容易發(fā)生衍射,甲波波長比乙波長,所以真空中甲波比乙波更容易繞過障礙物,C正確;甲波與乙波頻率不同,不能發(fā)生穩(wěn)定的干涉,D錯誤。123456789101112題組三

光的衍射

光的偏振7.通過3D眼鏡看電腦顯示屏的照片如圖所示,下列說法正確的是(

)A.左側(cè)鏡片上涂有增反膜B.右側(cè)鏡片上涂有增透膜C.兩側(cè)鏡片為透振方向不同的偏振片D.電腦顯示屏發(fā)出的光為自然光C解析

手機、電腦、電視等電子顯示設備發(fā)出的光是偏振光,D錯誤;3D眼鏡的2個鏡片是兩個透振方向互相垂直的偏振片,圖中電腦顯示屏發(fā)出的偏振光的透振方向與左側(cè)眼鏡垂直,沒有光穿過左側(cè)眼鏡,左側(cè)眼鏡看不見電腦顯示屏,電腦顯示屏發(fā)出的偏振光的透振方向與右側(cè)眼鏡平行,有光穿過右側(cè)眼鏡,右側(cè)眼鏡看得見電腦顯示屏,A、B錯誤,C正確。1234567891011128.用如圖甲所示裝置做圓孔衍射實驗,在屏上得到的衍射圖樣如圖乙所示,實驗發(fā)現(xiàn),光繞過孔的邊緣,傳播到了相當大的范圍。下列說法正確的是(

)A.此實驗說明了光沿直線傳播B.圓孔變小,衍射圖樣的范圍反而變大C.圓孔變小,中央亮斑和亮紋的亮度反而變大D.用不同波長的光做實驗,衍射圖樣完全相同B123456789101112解析

此實驗說明了光的衍射現(xiàn)象,故A錯誤;圓孔變小,衍射現(xiàn)象更明顯,透光強度變小,中央亮斑和亮紋的亮度變?nèi)?衍射圖樣的范圍反而變大,故B正確,C錯誤;用不同波長的光做實驗,衍射圖樣并不相同,因為波長越長,對同一圓孔而言,衍射現(xiàn)象越明顯,故D錯誤。123456789101112綜合提升練9.(多選)下列說法正確的是(

)A.觀察緊疊在一起的兩塊平板玻璃,若板間存在薄空氣層,從平板玻璃的上表面常會看到彩色條紋,這是光的干涉現(xiàn)象B.光照到一個不透光的小圓盤上,在小圓盤背后的陰影區(qū)出現(xiàn)亮斑,這是光的偏振現(xiàn)象C.LC振蕩電路中,同時減小線圈的匝數(shù)和電容器的電容,該電路電磁振蕩的周期也會減小D.真空中的光速在不同的慣性參考系中是不同的AC123456789101112解析

這種現(xiàn)象是光射到板間空氣薄層的上、下兩個表面的反射光產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象,故A正確;這種現(xiàn)象是光繞過小圓盤傳到陰影區(qū)域,是光的衍射現(xiàn)象,故B錯誤;根據(jù)

可知,同時減小線圈的匝數(shù)和電容器的電容,該電路電磁振蕩的周期也會減小,故C正確;根據(jù)光速不變原理,真空中的光速在不同的慣性參考系中是相同的,故D錯誤。12345678910111210.(2023湖北沖刺模擬)如圖所示,以下關(guān)于光學知識的敘述中,錯誤的是(

)A.甲圖是著名的泊松亮斑圖案,這是光波的衍射現(xiàn)象B.乙圖可用激光監(jiān)控抽制高強度纖維細絲的粗細,應用的是光的干涉原理C.丙圖的照相機鏡頭上涂有一層增透膜,增透膜利用了光的干涉原理D.丁圖是醫(yī)學上的內(nèi)窺鏡,其核心部件光導纖維能傳輸光像信號,是利用了光的全反射B123456789101112解析

甲圖是著名的泊松亮斑圖案,這是光波的衍射現(xiàn)象,選項A正確;由于是激光束越過細絲即繞過障礙物,所以是光的衍射現(xiàn)象,選項B錯誤;丙圖的照相機鏡頭上涂有一層增透膜,增透膜利用了光的干涉原理,選項C正確;丁圖是醫(yī)學上的內(nèi)窺鏡,其核心部件光導纖維能傳輸光像信號,是利用光的全反射,選項D正確。12345678910111211.(多選)(2022山東卷)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點處一定是暗條紋甲乙丙ACD123456789101112解析

根據(jù)干涉和衍射原理可知,選項A、D正確。遮住一條縫后是衍射現(xiàn)象,當縫寬度增大時,亮條紋寬度變小,選項B錯誤。根據(jù)Δx=λ可知,l增大,Δx增大,選項C正確。12345678910111212.(2024山東濰坊統(tǒng)考)某學習小組在做楊氏雙縫干涉實驗時,以白光為光源,在屏幕上觀察到了清晰的彩色干涉條紋。之后進行了多次實驗探究,根據(jù)所學知識以下實驗現(xiàn)象可能出現(xiàn)的是(

)A.在雙縫前加紅色濾光片,發(fā)現(xiàn)清晰的干涉條紋,后換用紫色濾光片,屏上呈現(xiàn)的條紋的間距將變大B.若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片,在另一縫前放一紫色濾光片,屏上將呈現(xiàn)紅紫相間的條紋C.在雙縫前加紫色濾光片,再遮住其中一條狹縫,屏上將呈現(xiàn)間距不等的紫色條紋D.在雙縫后加裝一個偏振片,則干涉條紋的間距變窄,亮紋的亮度減弱C123456789101112解析

在雙縫前加紅色濾光片,發(fā)現(xiàn)清晰的干涉條紋,后換用紫色濾光片,因紫光的波長小于紅光的波長,根據(jù)Δx=λ,則屏上呈現(xiàn)的條紋的間距將變小,A錯誤;若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片,在另一縫前放一紫色濾光片,因兩種光的頻率不同,則不能產(chǎn)生干涉,即屏上不會呈現(xiàn)紅紫相間的條紋,B錯誤;在雙縫前加紫色濾光片,再遮住其中一條狹縫,屏上將呈現(xiàn)單縫衍射條紋,即屏上呈現(xiàn)間距不等的紫色衍射條紋,C正確;自然光經(jīng)過偏振片后變?yōu)槠窆?光的強度減弱。單色光經(jīng)過偏振片后仍然能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,由于波長不變,干涉條紋的間距不變,D