2025高考物理二輪專題復習-第13講 光學【課件】

第13講

光學題型1

光的折射和全反射題型2

光的干涉與衍射題型3

光的波粒二象性、物質波題型4

光學模塊的組合問題網(wǎng)絡構建備用習題網(wǎng)絡構建【關鍵能力】了解光本質的認知過程,高中物理光學內容主要包括三部分:第一部分是幾何光學,把光的傳播抽象成光線模型并遵循直線傳播原理、反射定律、折射定律;第二部分是波動光學,是在光的干涉、光的衍射、光的偏振等現(xiàn)象分析基礎上把光傳播本質理解為電磁波模型;第三部分是在光電效應、康普頓效應等現(xiàn)象基礎上理解光的波粒二象性.題型1

光的折射和全反射平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結構玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形的棱鏡橫截面是圓平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)對光線的作用通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向,但要發(fā)生側移___________________________________________________通過三棱鏡的光線經兩次折射后,出射光線向棱鏡底面偏折_________________________________________________________圓界面的法線是過圓心的直線,經過兩次折射后向圓心偏折_________________________________________________________（續(xù)表）平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)應用測定玻璃的折射率全反射棱鏡,改變光的傳播方向___________________________________________________________改變光的傳播方向（續(xù)表）

A.

B.

C.

D.

√

技法點撥本題先考慮點光源發(fā)出的光在水面上有光射出的水面形狀，再考慮線光源發(fā)出的光在水面上有光射出的水面形狀，最后分析三條細燈帶構成的等腰直角三角形發(fā)光體發(fā)出的光在水面上有光射出的水面形狀.根據(jù)全反射臨界角滿足的條件，畫出示意圖，根據(jù)幾何關系解答.【遷移拓展】

√

時，則水對該光的折射率發(fā)生變化，由上述分析可知，當折射率發(fā)生改變時，則暗圓的半徑發(fā)生變化，所以中間暗圓的面積發(fā)生變化，故B錯誤；

√

題型2

光的干涉與衍射現(xiàn)象單縫衍射雙縫干涉不同點條紋寬度條紋寬度不等,中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距亮度情況中央條紋最亮,兩邊變暗條紋清晰,亮度基本相等相同點干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象,屬于波的疊加;干涉、衍射都有明暗相間的條紋例2

[2024·臺州模擬]

某研究性學習小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖甲、乙所示的圖樣，則下列說法錯誤的是(

)

A.甲圖屬于圓孔衍射B.乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個亮斑，后來泊松發(fā)現(xiàn)影的中心的確有這個亮斑C.不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的D.發(fā)生圓孔衍射時，圓形光環(huán)的圖樣半徑遠大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里√[解析]

根據(jù)衍射條紋的特點可知甲圖屬于圓孔衍射，乙圖是光線照射到圓板后的衍射圖樣，即乙圖為著名的“泊松亮斑”，故A正確；乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個亮斑，但泊松認為這是非?；闹嚨?，后來阿拉果發(fā)現(xiàn)影的中心有這個亮斑，故B錯誤；不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的，故C正確；發(fā)生圓孔衍射時，圓形光環(huán)的圖樣半徑遠大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里，故D正確.技法點撥小孔衍射圖樣與圓板衍射圖樣是不一樣的，要掌握它們的特點來記憶.圓孔形成明暗相間的、不等亮、不等間距的圓環(huán)；不透明圓板背后陰影中心有一個亮斑.例3

[2024·湖州模擬]

某同學根據(jù)光的干涉原理設計了探究不同材料熱膨脹程度的實驗裝置，如圖所示.材料甲置于玻璃平板之間，材料乙的上表面3與上層玻璃下表面2間形成空氣劈尖.單色光垂直照射到玻璃平板上，就可以觀察到干涉條紋.下列說法正確的是(

)

A.表面3可以與表面2平行B.該條紋是由上層玻璃上表面1與下層玻璃上表面4的反射光發(fā)生干涉形成的C.僅溫度升高，若干涉條紋向左移動，則材料甲膨脹程度大D.僅換用頻率更小的單色光，干涉條紋將向左移動√[解析]

該條紋是由上層玻璃下表面2與材料乙上表面3的反射光發(fā)生干涉形成的，由空氣劈尖原理可知，若表面3與表面2平行，則兩表面的反射光之間的路程差始終恒定，則不會形成明暗相間的條紋，故A、B錯誤；若溫度升高，干涉條紋向左移動，則上層玻璃下表面2與材料乙上表面3之間的空氣膜厚度增加，即材料甲膨脹程度大，故C正確；

技法點撥干涉類問題最容易進行拓展變形【遷移拓展】

√

A.向上移動

B.向下移動

C.不動

D.無法確定√

題型3

光的波粒二象性、物質波1.對光電效應的特別提醒(1)能否發(fā)生光電效應,不取決于光的強度而取決于光的頻率.(2)光電效應中的“光”不是特指可見光,也包括不可見光.(3)逸出功的大小由金屬本身決定,與入射光無關.(4)光電子不是光子,而是電子.2.對波粒二象性的理解(1)光的波動性是光子本身的一種屬性,不是光子之間相互作用產生的,光的波動性不同于宏觀概念的波.(2)德布羅意提出物質波的觀點被實驗證實,表明電子、質子、原子等粒子不但具有粒子的性質,而且具有波的性質.例4

(不定項)[2024·嘉興模擬]

波粒二象性是微觀世界的基本特征.下列對波粒二象性的實驗及說法正確的是(

)

A.光的衍射(圖甲)揭示了光具有粒子性B.光電效應(圖乙)揭示了光的波動性，同時表明光子具有能量C.康普頓效應(圖丙)揭示了光的粒子性，同時表明光子除了有能量還有動量D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣(圖丁)，證實了電子的波動性，質子、中子及原子、分子均具有波動性√√[解析]

光的衍射(圖甲)揭示了光具有波動性，選項A錯誤；光電效應(圖乙)揭示了光的粒子性，同時表明光子具有能量，選項B錯誤；康普頓效應(圖丙)揭示了光的粒子性，同時表明光子除了有能量還有動量，選項C正確；電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣(圖丁)，證實了電子的波動性，質子、中子及原子、分子均具有波動性，選項D正確.

√

【遷移拓展】

√

√

題型4

光學模塊的組合問題

√√

√√

技法點撥根據(jù)電子的動量公式結合雙縫干涉實驗的條紋間距公式聯(lián)立得出電子的動量表達式；根據(jù)動能和動量的關系得出電子的動能；結合光電效應方程列式得出光子的能量，熟悉公式間的推導即可完成解答.【遷移拓展】

√

√√

1.

用激光筆照射透明塑料制成的光盤邊緣時觀察到的現(xiàn)象如圖所示.入射點O和兩出射點P、Q恰好位于光盤邊緣等間隔的三點處,空氣中的四條細光束分別為入射光束a、反射光束b、出射光束c和d.已知光束a和b間的夾角為90°,則(

)A.光盤材料的折射率n=2B.光在光盤內的速度為真空中光速的三分之二C.光束b、c和d的強度之和等于光束a的強度D.光束c的強度小于O點處折射光束OP的強度√

2.

(多選)肥皂膜的干涉條紋如圖所示,條紋間距上面寬、下面窄.下列說法正確的是 (

)A.過肥皂膜最高和最低點的截面一定不是梯形B.肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋C.肥皂膜從形成到破裂,條紋的寬度和間距不會發(fā)生變化D.將肥皂膜外金屬環(huán)左側的把柄向上轉動90°,條紋也會跟著轉動90°√√[解析]肥皂膜因為自重會上面薄而下面厚,因表面張力的作用其截面一定不是梯形,A正確;薄膜干涉是等厚干涉,肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋,B正確;形成條紋的原因是前后表面的反射光疊加出現(xiàn)了振動加強點和振動減弱點,形成到破裂的過程上面越來越薄,下面越來越厚,因此加強點和減弱點的位置會發(fā)生變化,條紋寬度和間距發(fā)生變化,C錯誤;將肥皂膜外金屬環(huán)左側的把柄向上轉動90°,由于重力,表面張力和黏滯力等的作用,肥皂膜的形狀和厚度會重新分布,并不會跟著旋轉90°,D錯誤.3.

(多選)我們用如圖所示的電路研究光電效應時,當開關閉合后,微安表有一定示數(shù),以下說法正確的是 (

)A.如圖所示的電路連接可用于測量遏止電壓B.更換電源的正負極,可以使微安表示數(shù)減小C.把滑動變阻器滑片向左滑動,微安表示數(shù)一定減小D.僅增大入射光強度時,微安表示數(shù)一定增大√√[解析]測量遏止電壓時,應使光電子逸出后減速運動,圖中電路不能測量遏止電壓,故A錯誤;將電源的正、負極對調,若電壓超過遏止電壓,則微安表示數(shù)為零,若電壓小于遏止電壓,則微安表示數(shù)減小,故B正確;滑動變阻器滑片左移,正向電壓減小,若沒有達到飽和電流,則微安表示數(shù)減小,若已經達到飽和電流,則微安表示數(shù)不變,故C錯誤;僅增大入射光強度,則單位時間里產生的光電子數(shù)目增多,所以微安表示數(shù)一定增大,