高三物理专题复习( 光学部分)
专题复习：光学部分
【考纲要求】
【新课标高考试题回练】 1、（2010年新课标卷）33．（1）(5分)如图，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC ，A ∠为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BC 边的方向射到AB 边，进入棱镜后直接射到AC 边上，并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为 。(填入正确选项前的字母) A.
62 B.2 C.3
2
D.3 2、（2010年海南卷）18．(1)一光线以很小的入射角i 射入一厚度为d 、折射率为n 的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离（θ很小时．sin ,cos 1θθθ==）
3、（2011年新课标卷）一半圆柱形透明物体横截面如图所示，地面AOB 镀银，o 表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M 点入射，经过AB 面反射后从N 点射出。已知光线在M 点的入射角为30?， ∠MOA=60?，∠NOB=30?。求（1）光线在M 点的折射角（2）透明物体的折射率
光
光的折射定律 折射率
全反射、光导纤维 光的干涉衍射和偏振现象
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实验 实验一；探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度
实验二：测定玻璃的折射率
实验三：用双键干涉测光的波长
4、(2012年全国新课标）（9分）一玻璃立方体中心有一点状光源。今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体。已知该玻璃的折射率为2，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。
5、(2012年海南卷）8分）一玻璃三棱镜，其横截面为等腰三角形，顶角θ为锐角，折射率为2。现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜。不考虑棱镜内部的反射。若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧（如图），且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角θ可在什么范围内取值？
一、光的折射：折射率 全反射、光导纤维 1、(1)折射定律
折射光线、入射光线、法线处于同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦的比值是 定值 (注意两角三线的含义).
(2)折射率 ①折射率定义：
光从 真空或空气中射入介质中发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率.折射率是反映介质折射光的本领大小的一个物理量.
②折射率的定义表达式：
n ＝ sin sin
2
1
θθ (其中θ1为真空或空气中的角度). ③折射率的其他各种计算表达形s 式：
n ＝ v c ＝ λλ'＝ sin 1 C
(其中c 、λ为光在真空或空气中的光速、波长；v 、λ′
为介质中的光速、波长；C 为光发生全反射时的临界角).
④折射率大小的决定因素： 介质、光源(主要是频率)，注意：介质的折射率n >1. (3)折射光路是可逆的. 2.光的全反射
(1)光疏介质和光密介质：两种介质比较，折射率小的介质叫光疏介质，折射率大的介质叫光密介质；“光疏”和“光密”具有相对性 .
(2)全反射现象：光从光密介质入射到光疏介质的分界面上时，当入射角增大到一定程度时，光全部反射回光密介质，这一现象叫全反射现象.
(3)临界角：折射角等于90°时对应的入射角叫做临界角，用C 表示，C ＝ 1
arcsin n
.
(4)发生全反射的条件：①光从光密介质入射到光疏介质；②入射角大于等 临界角. (5)光导纤维：实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，在内芯和外套的界面上发生全反射.其中内芯是光密介质，外套是光疏介质，它对光具有传导作用 .
●不同颜色的光，其频率不同，因此在同一介质中光速及波长不同，同一介质对不同色光的折射率不同，红光的频率最低，紫光的频率最高.同一介质中，频率高的色光折射率大，因
为C ＝sin n 1
，n 大则C 小，当入射角从0°逐渐增大时，频率高的色光先发生全反射，利用
v ＝n
c
，λ＝v /υ，可分析比较不同色光在同一介质中的光速、波长的大小.
色散现象 n v λ(波动性) 衍射 C 临 干涉间距 E 光子
红
黄 紫
小 大
大 小
大 (明显)
小 (不明显)
容易 难
大 小
大 小
小 大
【复习巩固题】 1、（07河南高考）从桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示，有一半径为r 的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为 （ ） A ．r B ．1.5r C ．2r D ．2.5r 2、（2012年3月四川乐山市二模）如图所示，OBCD 为半圆柱体玻璃的横截面,OD 为直径，二束由紫光和红光组成的复色光沿AO 方向从真空射人玻璃，紫光、红光分别从B 、C 点射出。.设紫光由O 到B 的传播时间为t B ，红光由O 到C 的传播时间为t C ，则 A ．t B
C ．t B =t C .
D ．因入射角未知，无法比较t B 、t C
3、如图所示，一玻璃棱镜的横截面是等腰△abc ，其中ac 面是镀银的。
现有一光线垂直于ab 面入射，在棱镜内经过两次反射后垂直于bc 面射出。则 ( )
（A ）∠a=30°∠b=75° （B ）∠a=32°∠b=74° （C ）∠a=34°∠b=73° （D ）∠a=36°∠b=72°
4、（广西南宁市2012年高中毕业班第三次适应性测试理综）一半径为R 半圆形玻璃砖放置在竖直平面内，其截面如图所示．图中O 为圆心，MN 为竖直方向的直径。有一束细光线自O 点沿水平方向射人玻璃砖，可以观测到有光线自玻璃砖内射出，现将入射光线缓慢
r
桌面
平行下移，当入射光线与O 点的距离为d 时，从玻璃砖射出的光线刚好消失。则此玻璃的折射率为（ ）
A ．
22
R R d - B ．
22
R d R
- C ．
R d
D ．
d R
5、（甘肃省兰州一中2013届高三上学期期中考试理综试题、广西区百所高中2012届高三上学期联考理综卷）如图所示，a 、b 为两束不同频率的单色光，以45°的入射角射到玻璃砖的上表面，直线OO ′与玻璃砖垂直且与其上表面交于N 点，入射点A 、B 到N 点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的P 点，则下列说法正确的是（ ）
A ．在真空中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度
B ．在玻璃中，a 光的传播速度小于b 光的传播速度
C ．同时增大入射角（入射角始终小于90°），则a 光在下表面先发生全反射
D ．对同一双缝干涉装置，a 光的干涉条纹比b 光的干涉条纹宽 6、（09·宁夏·35.）一棱镜的截面为直角三角形ABC ，∠A=30o ，斜边AB ＝a 。棱镜材料的折射率为n =。在此截面所在的平面内，一条光线以45o 的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。
7、（2012年3月东北四校一模）如图所示，AOB 是由某种透明物质制成的
1
4
圆柱体横截面（O 为圆心）折射率2。今有一束平行光以45°的入射角向柱体的OA 平面，这些光线中有一部分不能从柱体的AB 面上射出，设凡射到OB 面的光线全部被吸收，也不考虑OA 面的反射，求圆柱AB 面上能射出光线的部分占AB 表面的几分之几？
8、（2012年3月江西省六校联考）一底面半径为R的半圆柱形透明体的折射率为3
n=，
横截面如图所示，O表示半圆柱形截面的圆心。一束极窄的光线在横截面内从AOB
．．．边上
．．的A 点以60°的入射角入射，求：该光线从进入透明体到第一次离开透明体时，共经历的时间
（已知真空中的光速为c，
3
arcsin35
3
=?；计算结果用R、n、c表示）。
9、（河南省新乡许昌平顶山三市2013届高三第一次调研考试理科综合能力测试）如图所示，ΔABC 为一直角三棱镜的截面，其顶角6=30°，P为垂直于直线光屏。现一宽度等于AB的单色
平行光束垂直射向AB面，在光屏P上形成一条光带，已知棱镜的折射率为，AB的长度
为d ,求光屏P上形成的光带的宽度。
10、（2013江西省九江市七校联考）如图所示，一透明球体置于空气中，球半径R＝10 cm，
折射率n＝2，MN是一条通过球心的直线，单色细光束AB平行于MN射向球体，B为入射点，AB与MN间距为5 2 cm，CD为出射光线．
(1)补全光路图
(2)求出光从B点传到C点的时间
(3)求CD与MN所成的角
二、光的干涉衍射和偏振现象 1、杨氏双缝干涉
①相干条件：如图
若S 1、S 2光振动情况完全相同，则符合δ＝r 2－r 1＝d L x ＝n λ(n ＝0,1,2,3…)时，出现亮条纹 ；
若S 1、S 2光振动情况完全相同，则符合δ＝r 2－r 1＝d
L x ＝(2n ＋1)
2
λ
(n ＝0,1,2,3…)时，出现暗条纹.(注意：振动情况完全相反的加强减弱条件) 其中 d 是两狭缝之间的距离，L 是两狭缝到屏的距离，λ是光波的波长. ②相邻亮条纹(或相邻暗条纹)之间的中央间距：
Δx ＝d
L λ
③双缝干涉图样
单色光：中央为明条纹，两边为等间距对称分布明暗相间条纹； 复合光：中央为明条纹，两边为等间距对称分布彩色条纹. 白光：中央为白色明条纹. 2、薄膜干涉
①薄膜干涉的成因：由薄膜的前、后表面反射的两列光波叠加而形成.
②生活实例及应用：a .液膜干涉：劈形薄膜干涉可产生平行明暗相间的条纹. b .固膜干涉：增透膜.
膜的厚度： 4 介λ
=d .
增反膜： 2
介λ
=d .
c .气膜干涉：检查平整程度.
待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜，用单色光进行照射，入射光从 空气膜 的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹，待检平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹是 平行的；反之，干涉条纹有弯曲现象. 3.光的衍射现象
(1)光的衍射
光遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射. (2)明显衍射的条件
从理论上讲衍射是无条件的，但需发生明显的衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波的波长小，或者跟光波的波长相差不多时，光才发生明显的衍射现象.
(3)衍射图样 ①单缝衍射：
单色光：中央是最宽的亮条纹，两侧为不等间隔的明暗相间的条纹；
复合光：中央是最宽的亮条纹，两侧为不等间隔的彩色条纹，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光.
注意：与双缝干涉的干涉条纹不同的是：干涉条纹均匀分布，而衍射条纹的中央明纹较宽、较亮 .
②圆孔衍射：
明暗相间的不等距圆环. (4)泊松亮斑
光照射到一个半径很小的圆板后在圆板的阴影中心
出现亮斑 ，这是光能发生衍射的有力证据之一.注意泊松亮斑与圆孔衍射条纹的区别：图甲是泊松亮斑 ，图乙是圆孔衍射条纹. 4、光的偏振
(1)自然光、偏振光
自然光：从光源(如太阳、亮着的灯等)直接发出的光，包含着在垂直于传播方向的一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同.
偏振光：①自然光通过偏振片后，在跟光传播方向垂直的平面内，光振动在某一方向较强而在另一些方向振动较弱，这样的光叫偏振光.②自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90°，这时的反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直.我们通常看到的绝大多数光都是偏振光.
(2)光的偏振的物理意义
光的偏振现象充分表明光波是横波.因为偏振现象是横波所特有的现象. (3)偏振光的应用 全息照相、立体电影等. 【复习巩固题】
1、下面是四种与光有关的事实： ①用光导纤维传播信号
②用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度 ③一束白光通过三棱镜形成彩色光带 ④水面上的油膜呈现彩色
其中，与光的干涉有关的是 （ ）
A ．①④
B ．②④
C ．①③
D ．②③
2、市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ表示此红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为（ ） A .
λ81 B . λ41 C . λ2
1
D . λ 3、激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v 与二次曝光时间间隔t ?的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔t ?、双缝到屏之距离l 以及相邻两条亮纹间距x ?。若所用激光波长为λ，则该实验确定物体运动速度的表达式是（ ）
A ． t
l x
v ??=
λ
B ．t x l v ??=
λ
C ．t
x
l v ??=λ
D ． x
t
l v ??=λ 1
4、下图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成
的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(灰黑色部分表示亮纹).则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（）
A.红黄蓝紫
B.红紫蓝黄
C.蓝紫红黄
D.蓝黄红紫
5、如图所示，人眼隔着起偏器B、A去看一只电灯泡S，一束透射光都看不到，那么，以下说法中哪些是正确的（）A．使A和B同时转过90°，仍然一束光都看不到
B．单使B转过90°过程中，看到光先变亮再变暗
C．单使B转过90°过程中，看到光逐渐变亮
D．单使A转动时，始终看不到透射光
6、在拍摄日落时分水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是（)
A.减少阳光在水面上的反射光
B.阻止阳光在水面的反射光进入照相机镜头
C.增强光由水面射入空气中的折射光进入镜头的强度
D.减弱光由水面射入空气中的折射光进入镜头的强度
【自我演练】
1、光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是（）
A．内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
B．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
C．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射
D．内芯的折射率比外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作
2、在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法,A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B,B与A上表面平行，在它们间形成一个厚度均匀的空气膜，现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性地变化，当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮，则（）
A．出现最亮时，B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强
B.出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消
λ
C.温度从t1升至t2过程中，A的高度增加
4
λ
D.温度从t1升至t2过程中，A的高度增加
2
3、（2013年浙江省六校联考）如图甲所示，在平静的
湖面下有一个点光源s，它发出的是两种不同颜色的
a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，
该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光的
圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色（图乙为俯视图）。则以下说法中正确的是（）
A．水对a光的折射率比b光大 B．a光在水中的传播速度比b光大
B．C．a光的频率比b光大
C．D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄
4、（2013安徽省江南十校联考）如图所示，一束含有红光和蓝光的光线，
由空气射入玻璃三棱镜，折射后分成了a、b两束光，其中有一束光在AC
边界发生了全反射，则下列说法中正确的是（）
A. a为红光，b为蓝光，发生全反射的是a
B. a为红光，b为蓝光，发生全反射的是b
C. a为蓝光，b为红光，发生全反射的是a
D. a为蓝光，b为红光，发生全反射的是b
5、（2013江苏四校联考）一块半圆柱形玻璃砖放在空气中，如图所示，一
束白光从空气中沿着图示方向射向玻璃砖，经玻璃砖折射后在光屏P上形
成彩色光带。下列说法正确的是
A．红光穿越玻璃砖的时间比紫光穿越玻璃砖的时间长
B．光带从左到右排列顺序为红→紫
C．如果a逐渐减小时，则紫光最先消失
D．无论a多大，各色光都能从玻璃砖中射出
6、（浙江省宁波市2012届高三下学期4月高考模拟考试、浙江省温州中学2012届高三上学期期末试题理综卷）如图甲所示，一束复色光沿PO射向截面为半圆形玻璃砖的圆心O 处后，分成a、b两束单色光射出。对于a、b两束单色光下列说法正确的是（）
A. 单色光a频率较小
B. 单色光a穿过玻璃砖的时间较长
C. 用这两种单色光在同一套实验装置做双缝干涉实验时，单色光a在屏幕上形成的相邻两明条纹的间距较小.
D. 若将这一束细光束从半圆形玻璃砖的侧面始终指向圆心O入射(如图乙)，在增大入射角的过程中，从O点出射的光中首先消失的是甲图中单色光a
7、（浙江省温州八校2013届高三9月期初联考物理试卷）如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样。现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是（）
8、（辽宁省丹东市四校协作体2013届高三摸底考试）如图所示，M是一块平面镜，位于透
明液体中，镜面水平向上放置，镜面到液面的距离h=0.8m。一束细光线竖直向下射来，通过液体射到平面镜上。现将平面镜以入射点为水平轴顺时针转过18.5°角，转到图中虚线所示的位置，光线经平面镜反射后，在液面处分成两束，且这两束光恰好垂直。（已知?=）（设平面镜较短，光线在平面镜上只发生一次反射）
sin370.6
（1）求光从开始进入液面到第一次离开液面的时间；
（2）平面镜绕水平轴顺时针至少转过多少度，才能没有光线从液面射出。
9、（2013甘肃省名校质检）雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，
它是阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象．在说明这个现象时，
需要分析光线射入水珠后的光路．一细束光线射入水珠，水珠可视为
一个半径R＝10mm的球，球心O到入射光线的垂直距离d＝8mm，水的
折射率n＝4/3.
①在图上画出该束光线射入水珠后，第一次从水珠中射出的光路图．
②求这束光线从射入水珠到第一次射出水珠，光线偏转的角度．
10、（陕西省西安市2012届高三年级第一次质量检测试题理综卷）如图所示，一玻璃砖的横
截面为半圆形，MN为截面的直径，Q是MN上的一点且与M点的距离QM=（R为半圆形截面的半径)。MN到屏距离为d, 一束与截面平行的红光由Q点沿垂直于MN的方向射入玻璃砖，从
玻
璃
砖
的
圆
弧
面
射
出
后，在光屏P上得到红光。玻璃砖对红光的折射率为n=3，求：
（1）红光由于玻璃砖的折射在屏上下移的距离；
（2）如果保持入射光线和光屏的位置不变，而使玻璃砖沿MN向下移动，移动的距离小于，则屏上的光点如何移动？亮度如何变化？
高三物理光学
第十四章 高三物理光学 一、光的直线传播 1.光在同一种均匀介质中是沿直线传播的 前提条件是在同一种介质，而且是均匀介质。否则，可能发生偏折。如光从空气斜射入水中（不是同一种介质）；“海市蜃楼”现象（介质不均匀）。 当障碍物或孔的尺寸和波长可以相比或者比波长小时，将发生明显的衍射现象，光线将可能偏离原来的传播方向。 解光的直线传播方面的计算题（包括日食、月食、本影、半影问题）关键是画好示意图，利用数学中的相似形等几何知识计算。 例1. 如图所示，在A 点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S 。现将小球从A 点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光 源照射下的影子在墙上的运动是 A.匀速直线运动 B.自由落体运动 C.变加速直线运动 D.匀减速直线运动 解：小球抛出后做平抛运动，时间t 后水平位移是vt ，竖直位移是h = gt 2，根据相似形知识可以由比例求得t t v gl x ∝=2，因此影子在墙上的运动是匀速运动。 2.光速 光在真空中的转播速度为c =3.00×108m/s 。 ⑴光在不同介质中的传播速度是不同的。根据爱因斯坦的相对论光速不可能超过c 。 ⑵近年来（1999-）科学家们在极低的压强（10-9Pa ）和极低的温度（10-9K ）下，得到一种物质的凝聚态，光在其中的速度降低到17m/s ，甚至停止运动。 ⑶也有报道称在实验中测得的光速达到1011m/s ，引起物理学界的争论。 二、反射 平面镜成像 1.像的特点 平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面为对称。 2.光路图作法 根据平面镜成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补光路图。 3.充分利用光路可逆 在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。（眼睛在某点A 通过平面镜所能看到的范围和在A 点放一个点光源，该电光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。） 4.利用边缘光线作图确定范围 例2 如图所示，画出人眼在S 处通过平面镜可看到障碍物后地面的范围。 解：先根据对称性作出人眼的像点S /，再根据光路可逆，设想S 处有一个点光源，它能通过平面镜照亮的范围就是人眼能通过平面镜看到的范围。图中画出了两条边缘光线。 例3. 如图所示，用作图法确定人在镜前通过平面镜可看到AB 完整像的范围。 解：先根据对称性作出AB 的像A /B /，分别作出A 点、B 点发出的光经平面镜反射后能射到的范围，再找到它们的公共区域（交 集）。就是能看到完整像的范围。 x 1 2
高中物理光学知识总结及习题
? 光的折射、全反射和色散 1．光密介质不是指密度大的介质，折射率的大小与介质的密度无关． 2．由n ＝ v c 知，当光从真空射向其他透明介质时，频率不变，波速和波长都发生改变． 1．光的折射 (1)折射现象：光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向发生 的现象． (2)折射定律： ①内容：折射光线与入射光线、法线处在 ，折射光线与入射光线分别位 于 的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成 ． ②表达式：2 1sin sin θθ＝n 12，式中n 12是比例常数． ③在光的折射现象中，光路是 ． (3)折射率： ①定义：光从真空射入某介质时， 的正弦与 的正弦的比值． ②定义式：n ＝2 1sin sin θθ (折射率由介质本身和光的频率决定)． ③计算式：n ＝ v c (c 为光在真空中的传播速度，v 是光在介 质中的传播速度，由此可知，n >1)． 2．全反射 (1)发生条件：①光从 介质射入 介质；②入射角 临界角． (2)现象：折射光完全消失，只剩下 光． (3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C ＝ n 1 . (4)应用： ①全反射棱镜； ②光导纤维，如图所示． 3．光的色散 (1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为 光的现象． (2)色散规律：由于n 红＜n 紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，即紫 光偏折得更明显．当它们射到另一个界面时， 光的偏折最大， 光的偏最小． (3)光的色散现象说明： ①白光为复色光； ②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率 ； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速 ．
高三物理光学、原子物理练习
物理思维与训练 高中（三） 第一讲：光学、原子物理 一、光的本性：光的波粒二象性（在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性；在微观上，个别光子在与其它物质作用时，往往表现为粒子性。） ①牛顿：微粒说；②惠更斯：波动说；③麦克斯韦：电磁说；④爱因斯坦：光子说； 1、光学现象： （1）光的直线传播，光的反射现象； （2）光的干涉、衍射现象； （3）光电效应现象； 2、杨氏双缝干涉实验：相干光源(频率相同)； 等宽等亮的明暗相间条纹。 薄膜干涉： 3、光的衍射：光绕过障碍物（或孔隙）而偏离直线传播的现象。 要观察到明显．． 的光的衍射现象，障碍物（或孔隙）的尺寸必须比光波的波长小或与它差不多。 （1）单缝衍射：中央亮纹较宽，其两侧亮纹的亮度明显递减。 （2）圆孔衍射：明暗相间的同心圆环。 （3）小圆盘衍射：“泊松亮斑”。 4、电磁波谱： 麦克斯韦提出光的电磁说，后经赫兹实验证实。 各种电磁波按照频率逐渐 的顺序构成电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X 射线、γ射线。 在真空中有相同的传播速度c ＝3.00×108m/s 。 它们的波长λ，波速v ，频率f 的关系服从共同的规律 v ＝λf 红外线最显著的是热作用；紫外线最显著的是化学作用；X 射线有非常强的穿透能力；γ射线的穿透能力更强。 5、光电效应： 在光的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应。 发射出的电子叫做光电子。 光电效应的规律： （1）任何一种金属都有一个极限频率ν0（或极限波长λ0），入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应； （2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光 频率的增大而增大； （3）光电子的发射几乎是瞬时的； （4）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光 的强度成正比。 光电效应规律中的前三条，都无法用经典的波动理论来解释。 爱因斯坦提出光子说： 在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频 率成正比，即E ＝h ν，式中h 叫做普朗克恒量，h ＝6.63×10－34焦·秒。 L x d λ?=0逸 则极限频率：ν=W h 212h W mv ν=+逸方程：
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题含答案(6)
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题含答案(6) 一、选择题 1．下列关于电磁波和机械波的说法中，正确的是 A．机械波和电磁波均有横波和纵波 B．机械波和电磁波均可发生干涉、衍射 C．机械波只能在介质中传播，电磁波只能在真空中传播 D．波源的振动或电磁振荡停止，空间中的波均即刻完全消失 2．如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M．则下列说法中正确的是（） A．如果 a为蓝色光,则b可能为红色光 B．在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大 C．棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大 D．a光的折射率小于b光折射率 3．如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，.则() A．λa<λb，n a>n b B．λa>λb，n a
D．在真空中，电磁波的频率越大，传播速度越小 7．下列说法不正确的是（） A．在电磁波谱中，紫外线的热效应好 B．天空是亮的原因是大气对阳光的色散 C．天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射 D．晚霞呈红色的原因是蓝光和紫光大部分被散射掉了 8．下图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹．若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以 A．将光屏移近双缝 B．更换滤光片，改用波长更长的单色光 C．增大双缝的间距 D．将光源向双缝移动一小段距离 9．下列说法正确的是（） A．不论光源与观察者怎样相对运动，光速都是一样的 B．太阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象 C．波源与观察者互相靠近和互相远离时，观察者接收到的波的频率相同 D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大10．下列四种现象不属于光的衍射现象的是 A．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子 B．不透光的圆片后面的阴影中心出现一个泊松亮斑 C．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环 D．通过游标卡尺两卡脚间的狭缝观察发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹 11．近期美国在韩国部署“萨德”反导系统，引起亚洲周边国家的强烈反应．“萨德”采用X波段雷达，工作的电磁频率范围在8×109?12×l09Hz，而传统雷达多采用S波段雷达，其工作的电磁波频率范围在2×109?4×109Hz．则下列说法正确的有 A．电磁波的传播需要介质 B．X波段电磁波的波长比S波段电进波的波长长 C．当电磁波从一种介质射入另一介质时，频率会发生变化 D．在传播过程中遇到障碍物时，S波段的电磁波比X波段电兹波更容易发生明显衍射12．下列说法正确的是： A．根据麦克斯韦电磁理论可知变化的电场周围存在变化的磁场 B．红外线遥感技术是利用红外线的化学作用 C．在医院里常用紫外线对病房和手术室消毒，是因为紫外线比红外线的热效应显著D．工业上的金属探伤是利用γ射线具有较强的穿透能力
高三物理光学.docx
第十四章高三物理光学 一、光的直线传播 1.光在同一种均匀介质中是沿直线传播的 前提条件是在同一种介质，而且是均匀介质。否则，可能发生偏折。如光从空气斜射入水 中（不是同一种介质）；“海市蜃楼”现象（介质不均匀）。 当障碍物或孔的尺寸和波长可以相比或者比波长小时，将发生明显的衍射现象，光线将可 能偏离原来的传播方向。 解光的直线传播方面的计算题（包括日食、月食、本影、半影问题）关键是画好示意图， 利用数学中的相似形等几何知识计算。 l 。vt 例 1. 如图所示，在 A 点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源 S S A h x 现将小球从 A 点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光 源照射下的影子在墙上的运动是 A.匀速直线运动 B.自由落体运动 C.变加速直线运动 D.匀减速直线运动1 gt2，根据相似形知识可解：小球抛出后做平抛运动，时间 t 后水平位移是 vt，竖直位移是 h= gl2 t ，因此影子在墙上的运动是匀速运动。 以由比例求得 x t 2v 2.光速 8 光在真空中的转播速度为 c=3.00×10 m/s。 ⑴光在不同介质中的传播速度是不同的。根据爱因斯坦的相对论光速不可能超过c。 -9-9 ⑵近年来（ 1999-）科学家们在极低的压强（ 10 Pa）和极低的温度（ 10 K ）下，得到一种物质的凝聚态，光在其中的速度降低到17m/s，甚至停止运动。 11 ⑶也有报道称在实验中测得的光速达到10 m/s，引起物理学界的争论。 1.像的特点 平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面为对称。 2.光路图作法 根据平面镜成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补光路图。 3.充分利用光路可逆 在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。（眼睛在某点 A 通过平面镜所能看到的范围和在 A 点放一个点光源，该电光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。） 4.利用边缘光线作图确定范围 例2 如图所示，画出人眼在S处通过平面镜可看到障碍物后地面的范围。解：先根据对称性作出人眼的像点S /，再根据光路可逆，设想S 处有一个点光源，它能通过平面镜照亮的范围就是人眼能通过平面镜看到的 范围。图中画出了两条边缘光线。 例 3. 如图所示，用作图法确定人在镜前通过平面镜可看到 AB 完 整像的范围。 解：先根据对称性作出 AB 的像 A/ B/，分别作出 A 点、B 点发出 的光经平面镜反射后能射到的范围，再找到它们的公共区域（交 集）。就是能看到完整像的范围。S / M N S P Q 看到 AB 完整像的范围A B M N A/B/
高三物理光学部分试题精编
高中物理最新试题精编 板块四 光学部分 一、选择题：在下列每小题给出的四个答案中，至少有一个是正确的，把正确答案全选出来． 1．下列关于波的叙述中正确的是（ ） A ．光的偏振现象表明光是一种横波 B ．超声波可以在真空中传播 C ．白光经光密三棱镜折射发生色散时，红光的偏折角最大 D ．当日光灯启动时，旁边的收音机会发出“咯咯”声，这是由于电磁波的干扰造成的 答案： AD 2．关于近代物理学的结论中，下面叙述中正确的是（ ） A ．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性 B ．光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 C ．光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率多的地方 D ．氢原子的能级是不连续的，但辐射光子的能量却是连续的 答案：C 3．以下关于光的有关说法中正确的是（ ） A ．光导纤维是应用了光的全反射现象，无影灯主要是应用了光的衍射 B ．天空中出现的彩虹是因为光的折射形成色散现象 C ．自然光是光振动沿各个方向均匀分布的光，偏振光是光振动沿着特定方向的光 D ．现在我们知道，光就是一份一份的能量 答案：BC 4．在没有月光的夜间，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯（可看做光源），小鱼在水中游动，小鸟在水面上方飞翔，设水中无杂质且水面平静，下面的说法中正确的是（ ） A ．小鱼向上方水面看去，看到水面到处都是亮的，但中部较暗 B ．小鱼向上方水面看去，看到的是一个亮点，它的位置与鱼的位置无关 C ．小鸟向下方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是亮的，周围是暗的 D ．小鸟向下方水面看去，看到的是一个亮点，它的位置与鸟的位置有关 答案：BD 5．如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO 以入射 角i 照射到水平面上，反射光OB 射到水平放置的光屏上，屏上用光电管 将光讯号转换为电讯号，电讯号输入控制系统来控制液面的高度，若发现 光点在屏上向右移动了△s 距离，即射到B '点，则液面的高度变化是（ ） A.液面降低i s sin ? B.液面升高i s sin ? C.液面降低i s tan 2? D.液面升高i s tan 2? 答案：D
高考物理光学部分知识点完美总结
高考物理光学部分知识点完美总结 光的反射和折射 1.光的直线传播 （1）光在同一种均匀介质中沿直线传播.小孔成像，影的形成，日食和月食都是光直线传播的例证.（2）影是光被不透光的物体挡住所形成的暗区.影可分为本影和半影，在本影区域内完全看不到光源发出的光，在半影区域内只能看到光源的某部分发出的光.点光源只形成本影，非点光源一般会形成本影和半影.本影区域的大小与光源的面积有关，发光面越大，本影区越小.（3）日食和月食: 人位于月球的本影内能看到日全食，位于月球的半影内能看到日偏食，位于月球本影的延伸区域（即“伪本影”）能看到日环食;当月球全部进入地球的本影区域时，人可看到月全食.月球部分进入地球的本影区域时，看到的是月偏食. 2.光的反射现象---:光线入射到两种介质的界面上时，其中一部分光线在原介质中改变传播方向的现象. （1）光的反射定律: ①反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居于法线两侧. ②反射角等于入射角. （2）反射定律表明，对于每一条入射光线，反射光线是唯一的，在反射现象中光路是可逆的. 3. 平面镜成像 （1.）像的特点---------平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面为对称。 （2.）光路图作法-----------根据平面镜成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补光路图。 （3）.充分利用光路可逆-------在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。（眼睛在某点A通过平面镜所能看到的范围和在A点放一个点光源，该电光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。） 4.光的折射--光由一种介质射入另一种介质时，在两种介质的界面上将发生光的传播方向改变的现象叫光的折射. （2）光的折射定律---①折射光线，入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居于法线两侧. ②入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，即sini/sinr=常数.（3）在折射现象中，光路是可逆的. 5.折射率---光从真空射入某种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率，折射率用n表示，即n=sini/sinr.
高中物理光学综合试题
高中物理光学综合试题 一、选择题：每题四个选项中有一个或多个选项正确，请将正确选项填在题后括号内（每题 5分）。 1.关于平面镜的虚像,下列叙述中正确的是( ). (A)虚像总是倒立的 (B)虚像是呵以用照相机拍摄的 (C)虚像可以在屏幕上出现 (D)人眼看到的虚像,是因为虚像发出的光射入人眼的视网膜 2.把物体和光屏的位置固定,在两者连线的正中间放一透镜,这时光屏上出现一个清晰的像. 如果沿着连线再移动透镜时,则在光屏上( ). (A)还可以再出现一个缩小的像 (B)还可以再出现一个放大的像 (C)出现放大、缩小的像都有可能,但要知道怎样移动才能判定 (D)以上说法都不对 3.某金属在一束绿光的照射下发生光电效应,则( ). (A)若增加绿光的照射强度,则单位时削内逸出的光电子数目不变 (B)若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子最大初动能增加 (C)若改用紫光照射,则逸出的光电子最大初动能增加 (D)若改用紫光照射,则单位时间内逸出的光电子数目增加 4.关于对光的本性的认识,下列说法中正确的是( ). (A)牛顿的微粒说与惠更斯的波动说第一次揭示了光具有波粒二象性 (B)牛顿的微粒说与爱因斯坦的光子说没有本质的区别 (C)麦克斯韦从理论上指出电磁波传播速度跟光速相同,他提出光是一种电磁波 (D)麦克斯韦的电磁说与爱因斯坦的光子说说明光具有波粒二象性 5光源发出的光照射到不透明物体上就会形成影.下列对于光源面积与影大小的判断中正确的是( ). (A)光源的面积为零.半影区不为零(B)光源面积越大.半影区越大 (C)光源面积越大,本影区越大(D)影的大小与光源的面积无关 6.如图1所示,一个折射率为2的三棱镜,顶角是45°.有一束光以图示 方向射到三棱镜上,入射角为i(0 高中物理光学试题 1．选择题 1.1923年美国物理学家迈克耳逊用旋转棱镜法较准确地测出了光速，其过程大致如下， 选择两个距离已经精确测量过的山峰（距离为L），在第一个山峰上装一个强光源S，由它发出的光经过狭缝射在八面镜的镜面1上，被反射到放在第二个山峰的凹面镜B 上，再由凹面镜B反射回第一个山峰，如果八面镜静止不动，反射回来的光就在八面镜的另外一个面3上再次反射，经过望远镜，进入观测者的眼中．如图所示，如果八面镜在电动机带动下从静止开始由慢到快转动，当八面镜的转速为ω时，就可以在望远镜里重新看到光源的像，那么光速等于（） A．4Lω π B． 8Lω π C． 16Lω π D． 32Lω π 答案：B 2.如图所示，在xOy平面内，人的眼睛位于坐标为（3，0)的点，一个平面镜镜面向下， 左右两个端点的坐标分别为（－2，3）和（0，3）一个点光源S从原点出发，沿x轴负方向匀速运动．它运动到哪个区域内时，人眼能从平面镜中看到S的像点，像做什么运动？（） A．0～－7区间，沿x轴正方向匀速运动 B．－3～一7区间，沿x轴负方向匀速运动 C．－3～－7区间，沿x轴负方向加速运动 D．－3～－∞区间，沿x轴正方向加速运动 答案：B 3.设大气层为均匀介质，当太阳光照射地球表面时，则有大气层与没有大气层时，太阳 光被盖地球的面积相比（） A．前者较小 B．前者较大 C．一样大 D．无法判断 答案：B 4.“不经历风雨怎么见彩虹”，彩虹的产生原因是光的色散，如图所示为太阳光射到空 气中的小水珠发生色散形成彩虹的光路示意图，a、b为两种折射出的单色光．以下说法正确的是（） A．a光光子能量大于b光光子能量 B．在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度 二、学习要求 1、知道有关光的本性的认识发展过程：知道牛顿代表的微粒、惠更斯的波动说一直到光的波粒二象性这一人类认识光的本性的历程，懂得人类对客观世界的认识是不断发展不断深化的。 2、知道光的干涉：知道光的干涉现象及其产生的条件；知道双缝干涉的装置、干涉原理及干涉条纹的宽度特征，会用肥皂膜观察薄膜干涉现象。知道光的衍射：知道光的衍射现象及观察明显衍射现象的条件，知道单缝衍射的条纹与双缝干涉条纹之间的特征区别。 3、知道电磁场，电磁波：知道变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场，变化的磁场与变化的磁场交替产生形成电磁场；知道电磁波是变化的电场和磁场——即电磁场在空间的传播；知道电磁波对人类文明进步的作用，知道电磁波有时会对人类生存环境造成不利影响；从电磁波的广泛应用认识科学理论转化为技术应用是一个创新过程，增强理论联系实际的自觉性。知道光的电磁说：知道光的电磁说及其建立过程，知道光是一种电磁波。 4、知道电磁波波谱及其应用：知道电磁波波谱，知道无线电波、红外线、紫外线、X 射线及γ射线的特征及其主要应用。 5、知道光电效应和光子说：知道光电效应现象及其基本规律，知道光子说，知道光子的能量与光学知识点其频率成正比；知道光电效应在技术中的一些应用 6、知道光的波粒二象性：知道一切微观粒子都具有波粒二象性，知道大量光子容易表现出粒子性，而少量光子容易表现为粒子性。 光的直线传播．光的反射 二、光的直线传播 1．光在同一种均匀透明的介质中沿直线传播，各种频率的光在真空中传播速度：C ＝3×108m/s ； 各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度，即 v高中物理光学部分习题
高中物理光学知识点总结