2022年高考物理光学电磁波训练.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载光的折射【基本概念与基本规律】1 光的反射定律:光从一种介质射到另一种介质的分界面时发生反射;光的反射定律:反射光线与入射光线、法线处在同一平面内,反射光线与入射光分别位于法线的两侧;2 光的折射现象,光的折射定律:折射光线与入射光线、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成正比;留意两角三线的含义(光线从介质 介质)折射率nsiniv2sinrv 1折射现象的光路可逆性3折射率: 入射角的正弦与折射角的正弦的比;折射率的物理意义:表示介质折射光的本事大小的物理量折射率大小的打算
2、因素介质、光源 频率 在其它介质中的速度 n c,式中 n 为介质的折射率,n1,故 vcv介质的折射率 nsin i是反映介质光学性质的物理量,它的大小由介质本身打算,同sin r时间的频率越高,折射率越大,而与入射角、折射角的大小无关某一频率的光在不同介质中传播时 ,频率不变但折射率不同 ,所以光速不同 ,波长也不同与机械波相同 ;不同频率的光在同一介质中传播时 与机械波的区分 .频率越高,折射率越大;,折射率不同 ,所以光速不同 ,波长也不同4折射时的色散:含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散;(1)光通过棱镜时将向棱镜的横截面的底边方向偏折(2)通过棱镜成像偏向顶点( 3)试
3、验表面,一束白光进入棱镜而被折射后,在屏上的光斑是 彩色的,说明光在折射时发生了色散;( 4)光的色散规律:红光通过棱镜后偏折的程度比其他颜色的光 的要小,而紫光的偏折程度比其他颜色的光要大;说明透亮物质对于波长不同的光的折射率是不同的;波长越长,折 射率越小;名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载5应用 (一般方法) :分析光的折射时,一般需作出光路图,以便应用折射规律及 光路图中供应的几何关系来解答;在实际应用中, 常见方法是: 三角形边角关系法;的近似关系求解;记住光路是可逆的原理;(1)折
4、射率的测定(2)利用折射定律结合几何学问解答的折射问题(3)多向思维方式懂得、应用关键物理量n 像似深度h/=H/n 全反射sinC1 /n近似法,即利用小角度时, tan sin 折射率与波速度的关系nC(2)入射角大于或等于临界角v6光的全反射现象、反射条件、临界角 全反射产生的条件是: (1)光从光密介质射向光疏介质;两条件必需同时存在,才发生全反射;临界角是一种特殊的入射角当光线从某介质射入真空sinC1v;nc留意:或空气 时,其临界角的正弦值为临界角的含义:折射角为90 时的入射角 .规律: 一旦发生全反射,即符合光的反射定律光密介质与光疏介质两个不同的介质,【例题精选】 :【例
5、】 如下列图,一储油圆桶,底面直径与桶高均为 d;当桶内无油时,从某点 A恰能看到桶底边缘上的某点 B;当桶内油的深度等于桶高的一半时,在 A 点沿 AB 方向看去,看到桶底上的 C 点,C、B 相距 d ,由此可得油的折射率 n= ;4光在油中传播的速度 v= m/s;(结果可用根式表示)答案 5 2 3 2 C6 5(举一反三) 、由某种透光物质制成的等腰直角棱镜 ABO,两腰长都是 16 cm为了测定这种物质的折射率,将棱镜放在直角坐标系中,并使两腰与 ox、oy 轴重合,如下列图从 OB边的 C点凝视 A 棱,发觉 A棱的视位置在 OA边 D点在 C、D两点插大头针, 看出 C点坐标位
6、置 (0,12)D点坐标位置( 9,0),由此可运算出该物质的折射率为答案 4/3【例 2】如下列图,为用透亮介质做成的空心球,其折射率为 n ,内、外半径分别为名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - a和b,用ba优秀学习资料欢迎下载内表面涂上能完全吸光的物质,当一束平行光射向此球时被内表面吸取掉的光束在射进空心球前的横截面积是多少?答案n2a2b O a 【例 3】某三棱镜的横截面是始终角三角形,如下列图,A=90 , B=30 ,C=60 ,棱镜材料的折射率为 n,底面 BC 涂黑,入射光沿平行于底面 BC 面,经
7、 AB 面和 AC 面折射后出射求(1)出射光线与入射光线延长线间的夹角 ;( 2)为使上述入射光线能从 AC 面出射,折射率 n 的最大值为多少?解答: 画出光路图如下列图;( 1)由于入射光平行于BC 面, i=60 O 点由折射定律有sinin,所以sin23sinn光折到 AC 面上时,sinnsin由几何关系可得:A+ =90sincos1sin24 n23,sinnsin4 n23,2 n230arcsin4 n23302( 2)要使有光线从AC 面射出,应有sinr1:即4 n231,得n1. 322【例 4】如下列图,一玻璃柱体的横截面为半圆形,细的单色光束从空气射向柱体的名师
8、归纳总结 - - - - - - -(半圆的圆心)产生反射光束1 和 2,已知玻璃折射率为3 ,入射角为450(相应的折射角为 240),现保持入射光线不变,将半圆柱绕通过O 点垂直于图面的轴线顺时针转过150,如图中虚线所示,就:0 A 光束转过 150 B 光束 1 转过 300 1515 0入射光线450 1150 C 光束 2 转过的角度小于光束2 转过的角度大于答案 :BC2 第 3 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载【例 5】如下列图, 只含黄光和紫光的复色光束PO,沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱内,被分成两光束OA 和 OB
9、,如 OA 和 OB 分别沿如下列图的方向射出,就: O为黄色, OB 为紫色 OA 为紫色, OB 为黄色 OA 为黄色, OB 为复色 A 为紫色, B 为复色答案 :C【 例 6】如下列图 ,一束白光以较大的入射角到三棱镜的一个侧面,从另一个侧面射出,在屏上形成从红到紫的彩色光带 .当入射角逐步减小时A. 红光最先消逝 . B.红光紫光同时消逝C.紫光最先消逝 . D.红光紫光都不消逝 答案 :C【例 7】一点光源发出一束光经一平面镜反射,打在天花板上,平面镜以角速度 匀速转动,当入射角为 时,光发觉前方某处射来亮光,斑的运动速度是多少?(已知天花板到平面镜的距离为h)答案 :h2cos
10、【例 7】太阳照在平整的大沙漠上,我们在沙漠中向前看去,好象太阳光从远处水面射来的一样,我们认为前方有水,但走到该处仍是干燥的沙漠,这种现象在夏天城市中太阳照在沥青路面时也能看到;对此有以下说明:这是光的干涉现象;形成缘由是越靠近地面处折射率越大;这是光的全反射现象;形成缘由是越靠近地面处折射率越小;其中正确选项:A、;B、;C、;D、;答案 D;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一讲光的折射优秀学习资料欢迎下载课后练习1发出白光的细线光源ab,长度为 l 0,竖直放置,上端a 恰好 图中的在水面以下,如图;现考
11、虑线光源ab 发出的靠近水面法线虚线 的细光束经水面折射后所成的像,由于水对光有色散作用,如以 l1 表示红光成的像的长度,(答案 D)A l 1l2 l0 Bl 1l2 l0 Cl 2l1 l0 Dl 2l1 l0l2 表示蓝光成的像的长度,就2一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖,经折射分成两束单色光 a、b.已知 a光的频率小于 b 光的频率 .图中哪个光路图可能是正确的(答案 B 3如下列图,一个棱镜的顶角为 =41.30 ,一束白光以较大的入射角从棱镜的左侧面射入,在光屏上形成从红到紫排列的彩色光带,各色光在棱镜中的折射率和临界角见表 .当入射角逐步减小到 0 的过程中,彩色光带的
12、变化情形是(答案 A)色光 红 橙 黄 绿 蓝 紫折射率 1.513 1.514 1.517 1.519 1.528 1.532 临界角 41.370 41.340 41.230 41.170 40.880 40.750 A 紫光最先消逝,最终只剩红光、橙光B紫光最先消逝,最终只剩红光、橙光、黄光C红光最先消逝,最终只剩紫光D红光最先消逝,最终只剩紫光、蓝光名师归纳总结 4如图激光液面掌握仪的原理是:固定的一束激光AO 以入射角 i 照耀到水平液面上,第 5 页,共 27 页反射光 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掌握液面的高度,如发觉光点在屏
13、上向右移动了s 距离,射到B点,就液面的高度变化是(答案 D)A 液面降低siB液面上升stantani- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - C液面降低2si优秀学习资料欢迎下载2siD液面上升tantan5一块透亮的光学材料,光学材料的折射率沿为其一个端面,建立平面直角坐标系如图甲所示,设该 方向 匀称减小, 有一光线 PO 从真空中以某一入射角射向 O 点,并进入该材料的内部,就该光线在光学材料内都可能的传播路径是图乙中的(答案 D )解:如下列图,由于该材料折射率由下向上匀称减小,可以设想将它分割成折射率不同的薄层;光线射到相邻两层的界面时,假如入射
14、角小于临界角,就射入上一层后折射角大于入射角,光线偏离法线;到达更上层的界面时入射角逐步增大,当入射角达到临界角时发生全反射,光线开头向下射去直到从该材料中射出;6如下列图,一条长度为 L=5.0m 的光导纤维用折射率为 n= 2 的材料制成;一细束激光由其左端的中心点以 = 45 的入射角射入光导纤维内,经过一系列全反射后从右端射出;求:(1)该激光在光导纤维中的速度 v 是多大?(2)该激光在光导纤维中传输所经受的时间是多少?答案 (l)2.12 108m/s;(2)2.36 108 s7.如下列图,两块同样的玻璃直角三棱镜ABC ,两者的AC 面是平行放置的,在它们之间是匀称的未知透亮介
15、质,一单色细光束O 垂直于 AB 面入射,在图示的出射光线中A.1 、2、3(彼此平行)中的任一条都有可能 B.4、5、6(彼此平行)中的任一条都有可能 C.7、8、9(彼此平行)中的任一条都有可能 D.只能是 4、6 中的某一条(答案 B)8 某液体中有一个空心的玻璃棱镜,假如有光线射在棱镜的面上,如下列图,这条名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载光线折射后的出射光线将会:(答案 B)向棱镜底边偏折 向棱镜顶角偏折不发生偏折 在面折射进入空心部分后可能全部照到面上 9、如下列图,a 和 b 都
16、是厚度匀称的平玻璃板,它们之间的夹角为,一细光束以入射角从 P 点射入,已知此光束由红光和蓝光组左P 右成,就当光束透过b 板后:A 传播方向相对于入射光方向向左偏转角B 传播方向相对于入射光方向向右偏转角C 红光在蓝光的左边D 红光在蓝光的右边(答案 C)10、如下列图,光从点射入圆形玻璃,而从点射出,如出射光线相对于入射光线的偏向角为 30 ,AB 弧所对的圆心角为 0120 ,以下说法正确选项:0玻璃的折射率为 2 玻璃的折射率为 3玻璃的折射率为 2 6光线在点的入射角为 120 02(答案 :A ) 11、如下列图, 横截面为等腰三角形的两个玻璃三棱镜,它们的顶角分别为 、,且 2C
17、 1 );以下结论中正确选项(答案 C)A 光束 b 的频率比光束 a 低B在水中的传播速度,光束 a 比光束 b 小C水对光束 a 的折射率比水对光束 b 的折射率小D如光束从水中射向空气,就光束 b 的临界角比光束 a 的临界角大13abc 为一全反射棱镜,它的主截面是等腰直角三角形,如下列图,一束白光垂直入射到 ac 面上,在 ab 面上发生全反射,如光线入射点 O 的位置保持不变,转变光线的入射方向(不考虑自bc 面反射的光线) (答案A )b,A 使入射光按图中的顺时针方向逐步偏转,假如有色光射出ab 面,就红光第一射出B使入射光按图中的顺时针方向逐步偏转,假如有色光射出ab 面,就
18、紫光第一射出C使入射光按图中所示的逆时针方向逐步偏转,红光将第一射出ab 面D使入射光按图中所示的逆时针方向逐步偏转,紫光将第一射出ab 面顺c逆Oa14图中 ABCD 是一个用折射率n=2.4 的透亮介质做成的四棱柱镜.图中所示其横截面A= C=90 , B=60 ,AB BC.现有平行光线垂直入射到棱镜的 AB 面上 ,如下列图 ,如每个面上的 反射都有不能忽视 ,求出射光线 ,要求( 1)画出全部典型光线 从入射到射出的光路图(为了图面简洁 ,表示光线 进行方向的箭头只在棱镜外面的光线上标出即可)名师归纳总结 (2)简要说明所画光路的依据,并说明每条典型光线 只 可能从棱镜表面的哪部分射
19、出. 第 8 页,共 27 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载15.现在高速大路上的标志牌都用“回来反光膜 ”制成,夜间行车时,它能把车灯射出的光逆向返回,标志牌上的字特殊醒目;这种“ 回来反光膜 ”是用球体反射元件制成的,如下列图,反光膜内匀称分布着直径为 10 m的细玻璃珠,所用玻璃的折射率为3 ,为使入射的车灯光线经玻璃珠折射反射 再折射后恰好和入射光线平行,那么第一次入射的入射角应是(答案 D )B30A 15C45D6016光导纤维在信息传递方面有许多应用,利用光导纤维进行光纤通信所依据的原理是B.光的全反射C.光的干
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