【寒假作业】人教版2019 高中物理 高二寒假巩固提升训练 第7天 《光》的问题-练习.zip

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核心考点聚焦
1、光的反射
2、光的折射、折射率的测定
3、全反射
4、光的干涉、薄膜干涉
5、光的衍射
6、实验测定光的波长
7、光的偏振
高考考点聚焦
一、光的折射现象和折射定律
1．光的折射
(1)光的方向：①光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向要发生变化．
②当光垂直界面入射时，光的传播方向不变．
(2)入射角与折射角的大小关系：当光从真空斜射入介质时，入射角大于折射角．从空气进入介质，也近似看成从真空进入介质
2．对折射定律的理解
(1)在球形界面发生折射，半径就在法线上．
(2)法线两旁：折射光线与入射光线分别位于法线两侧．
(3)成正比：当介质一定时，入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即eq \f(sin θ1,sin θ2)＝n。
3．解决光的折射问题的基本思路：画出正确的光路图,利用几何关系确定光路图中的边、角关系，利用折射定律n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)，结合三角函数的关系进行运算．
二、全反射
1．光疏介质和光密介质
(1)抓住光疏介质和光密介质的含义(2)相对性．(3)光疏和光密与密度无关．
2．全反射
(1)发生全反射的条件：①光由光密介质射入光疏介质．②入射角大于或等于临界角．
(2)当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大．同时折射光线强度减弱，即折射光线的能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光线的能量等于入射光的能量．
三、光的双缝干涉
1．单缝的作用：
获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况．
2.双缝的作用:
平行光照射到单缝S上，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光．
2．屏上某处出现亮、暗条纹的条件：频率相同、振动步调相同的两列光波产生亮暗条纹的条件如下：
(1)亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍．即：
|PS1－PS2|＝kλ＝2k·eq \f(λ,2)(k＝0,1,2,3，…)
说明：k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于光屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹，k为亮条纹的级次．
(2)暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍，即：|PS1－PS2|＝(2k－1)·eq \f(λ,2)(k＝1,2,3，…)
说明：k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开．
注意：当频率相同、振动步调总是相反的两列光波叠加时，产生亮、暗条纹的条件与上面的情况恰好相反．
3．干涉图样
(1)单色光的干涉图样：如图所示，干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹．
(2)白光的干涉图样：中央条纹是白色的，两侧干涉条纹是彩色条纹．
四、双缝干涉条纹间距与波长的关系
1．条纹间距是指相邻亮条纹中心或相邻暗条纹中心间的距离．
由数学知识可得条纹间距公式为Δx＝eq \f(l,d)λ，其中l为双缝到屏的距离，d为双缝间的距离，λ为入射光的波长．
2．两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关，波长越长，条纹间距越大．
(1)对于同一单色光，条纹之间的距离相等，由该单色光的亮条纹和暗条纹组成．
(2)白光的干涉条纹的中央是白色的，两侧是彩色的，这是因为：
①白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的复色光，且从红光到紫光波长逐渐变短．
②各种色光都能形成明暗相间的条纹，都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹．
③两侧条纹间距与各色光的波长成正比，条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹．
例题1．如图所示，水面上有一透明均质球，上半球露出水面，下半球内竖直中心轴上有红、蓝两种单色灯（可视为点光源），均质球对两种色光的折射率分别为和。为使从光源照射到上半球面的光，都能发生折射（不考虑光线在球内反射后的折射），若红灯到水面的最大距离为，
（1）求蓝灯到水面的最大距离；
（2）两灯都装在各自到水面的最大距离处，蓝灯在红灯的上方还是下方？为什么？
例题2．用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路、C、D两个大头针确定出射光路，O和分别是入射点和出射点，如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为，A到过O点的法线的距离，M到玻璃砖的距离，到的距离为。
（ⅰ）求玻璃砖的折射率；
（ⅱ）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（b）所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。
一、单选题
1．用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
2．“香炉初上日，瀑水喷成虹”是孟浩然在《彭蠡湖中望庐山》的描述彩虹的诗句，彩虹的形成原理可简化为如图，阳光由空气射入球形水滴后，可分成颜色不同的单色光，其中、是射出的两束单色光，则下列说法正确的是（ ）
A．彩虹的形成是光的干涉现象
B．光对水滴的折射率大于光
C．在真空中，光的波长大于光
D．在水中，光的传播速度大于光
3．为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成θ角射入。CD为光学传感器，可以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随入射角θ变化的情况如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．该新材料的折射率n<1
B．该新材料的折射率n=1.25
C．图甲中若减小入射角θ，则反射光线和折射光线之间的夹角将减小
D．图甲中若减小入射角θ到0°，则光线将全部从AB界面透射出去
4．柱状光学器件横截面如图所示，右侧是以O为圆心、半径为R的圆，左侧是直角梯形，长为R，与夹角，中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直面入射，器件介质对a，b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能在面全反射后，从面射出的光是（不考虑三次反射以后的光）（ ）
A．仅有a光B．仅有b光
C．a、b光都可以 D．a、b光都不可以
5．光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用。如图所示是一个质量均匀分布的有机玻璃圆柱的横截面，B、C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出，已知∠ABO=127°，∠BOC=120°，真空中光速c=3×108m/s，sin53°=0.8，cs53°=0.6。则（ ）
A．光在该有机玻璃中的折射率为1.6
B．光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53°
C．光在该有机玻璃中传播速度为3×108m/s
D．将该材料做成长300km的光导纤维，此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1×10-3s
6．对如图所示的图样、示意图或实验装置图，下列判断正确的是（ ）
A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
B．乙图是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度，它是光在被检测厚玻璃板的上下表面反射后叠加的结果
C．丙图是双缝干涉原理图，若到、的路程差是半波长的奇数倍，则处是暗纹
D．图丁中的、是偏振片，是光屏，当固定不动，绕水平转轴在竖直面内转动顺时针90°后，上的光亮度不变
7．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用平面镜同样在光屏上得到了明暗相间的条纹，该实验的基本装置如图所示。水平放置的平面镜MN左上方有一点光源S，仅发出单一频率的光，平面镜右侧固定有竖直放置的足够长的光屏，平面镜所在水平线与光屏的交点为P，下列说法正确的是（ ）
A．光屏上，P点上下均有条纹
B．只将光屏右移，相邻亮条纹间距变宽
C．只将光源上移，相邻亮条纹间距变宽
D．只将光源的频率变大，相邻亮条纹间距变宽
二、实验题
8．某同学用直角三角形玻璃砖做“测量玻璃砖折射率”实验。四枚大头针插入位置如图1所示，把大头针移掉后得到如图2所示的部分光路图。
（1）为了取得更好的实验效果，下列操作正确的是 ；
A．选择的入射角应尽量小些
B．大头针应垂直插在纸面上
C．大头针和及和之间的距离尽量小些
D．画三角形玻璃砖的轮廓线时，用笔紧贴玻璃砖表面画线
（2）请在答题纸中用黑笔完成光在玻璃砖中的光路图 ，要求保留作图过程的痕迹；并在入射点E处标出入射角i和折射角r。
9．物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）现用如图甲所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。
①在组装仪器时单缝和双缝应该相互 放置。（选填“垂直”或“平行”）
②某次测量时，手轮上的示数如图乙，其示数为 mm。
③为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个条纹的问距再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有
A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量
B．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量
C．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量
④若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，如图丙所示，测得第1条暗条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长 。
三、计算题
10．如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点。在截面所在的平面，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离。
11．如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ = 30°。光在真空中的传播速度为c。求：
（i）玻璃的折射率；
（ii）从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。
目录
考点聚焦：核心考点+高考考点，有的放矢
重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺
难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升
学以致用：真题经典题+提升专练，全面突破
常考考点
真题举例
光的反射和折射问题
2023·全国乙卷·高考真题
光路图、光的反射与折射问题
2023·全国甲卷·高考真题
光的偏振
2023·天津·高考真题
薄膜干涉
2023·山东·高考真题
测定玻璃的折射率
2023·海南·高考真题