（新課標）2013年高考物理 考前預測核心考點專項突破 光學 (2)

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1、新課標2013年高考考前預測核心考點專項突破 光學 光的波動性以及光的粒子性三部分,高考對本考點的考查一般以選項題的形式出現(xiàn)，重點放在考查光學一些重要的規(guī)律和概念上，注重課本，加強理解；“考課本”、“不回避陳題”是高考對光學命題的特點。 “聯(lián)系實際、聯(lián)系生活、聯(lián)系高科技”已成為高考命題的新趨向；也是這幾年光學命題的熱點．目前高考中幾何光學已淡化了“像”的概念，側重于“光路”的考查（折射、全反射、棱鏡等），一般是考查光線的去向的定性分析和定量計算問題；同時幾何光學還常與力學中的直線運動、平拋運動、圓周運動、萬有引力定律等相結合命題，考查學生的分析綜合能力，估計以后高考試題不會有太大的變化，但

2、會加強對光學的物理規(guī)律的理解和對物理現(xiàn)象、物理情景的分析能力的考查。光的波動內(nèi)容近兩年命題頻率較高，對光的波動性進行考查，主要是以干涉和衍射以及電磁波譜知識為要點,考查波動光學的一些初步理論、以及建立這些理論的實驗基礎和一些重要的物理現(xiàn)象；尤其是波動光學近年新增知識點有“雙縫干涉的條紋間距與波長的關系”、 “光的偏振現(xiàn)象”、“物質波”、“激光的特性及應用”等也在高考中有所體現(xiàn)．光的粒子性主要考查光電效應規(guī)律理解和愛因斯坦光電效應方程的熟練應用． 第一部分 高考題薈萃 考點1 光的折射和全反射 1.某物體左右兩側各有一豎直放置的平面鏡，兩平面鏡相互平行，物體距離左鏡4m，右鏡8m，如圖所

3、示，物體在左鏡所成的像中從右向左數(shù)的第三個像與物體的距離是（ B ） A．24m B．32m C．40m D．48m 解析：本題考查平面鏡成像.從右向左在左鏡中的第一個像是物體的像距離物體8cm,第二個像是物體在右鏡所成像的像,第3個像是第一個像在右鏡中的像在左鏡中的像距離物體為32cm. 2.一玻璃磚橫截面如圖所示，其中ABC為直角三角形（AC邊末畫出），AB為直角邊ABC=45°；ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點。此玻璃的折射率為1.5。P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏。若一束寬度與AB邊長度相

4、等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則 （ BD ） A. 從BC邊折射出束寬度與BC邊長度相等的平行光 B. 屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長度 C. 屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長度 D. 當屏向遠離玻璃磚的方向平行移動時，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大 解析：本題考查光的折射和全反射.寬為AB的平行光進入到玻璃中直接射到BC面,入射角為45o>臨界角,所以在BC面上發(fā)生全反射仍然以寬度大小為AB長度的豎直向下的平行光射到AC圓弧面上.根據(jù)幾何關系可得到在屏上的亮區(qū)寬度小于AB的長度,B對.D正確。 3.（1）在陽光照射下，充滿霧氣的瀑布上方常常會出現(xiàn)美麗的彩虹。彩虹

5、是太陽光射入球形水珠經(jīng)折射、內(nèi)反射，再折射后形成的。光的折射發(fā)生在兩種不同介質的 上，不同的單色光在同種均勻介質中 不同。 答案：（1）界面，傳播速度 4.如圖所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內(nèi)圓半徑為r，外圓半徑為R，R＝r。現(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面A射入透明柱體，只經(jīng)過兩次全反射就垂直于水平端面B射出。設透明柱體的折射率為n，光在透明柱體內(nèi)傳播的時間為t，若真空中的光速為c，則 （ AB ） A. n可能為 B. n可能為2 C. t可能為 D. t可能為 解

6、析：只經(jīng)過兩次全反射可知第一次入射角為45°，反射光路圖如右圖所示。根據(jù)全反射可知臨界角C≤45°，再根據(jù)n＝可知n≥；光在透明柱體中運動路程為L＝4r，運動時間為t＝L/V＝4nr/c，則t≥4r/c，CD均錯。 5.如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面的單色光從空氣射向點，并偏折到F點，已知入射方向與邊的夾角為，、分別為邊、的中點，則（ AC ） A．該棱鏡的折射率為 B．光在點發(fā)生全反射 C．光從空氣進入棱鏡，波長變小 D．從點出射的光束與入射到點的光束平行 解析：在E點作出法結線可知入射角為60o?，折射角為30o，折射率為；由光路的可逆性可知，在BC邊上的入射角小于臨

7、界角，不會發(fā)生全反射，B錯；由公式，可知C對；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不會與入射到點的光束平行，故D錯。 6.（物理——物理3-４）（2）一束單色光由左側時的清水的薄壁圓柱比，圖2為過軸線的截面圖，調(diào)整入射角α，光線拾好在不和空氣的界面上發(fā)生全反射，已知水的折射角為，α的值。 圖2 解析： （2）當光線在水面發(fā)生全放射時有，當光線從左側射入時，由折射定律有，聯(lián)立這兩式代入數(shù)據(jù)可得。 考點：光的折射和全放射 7.（1）如圖甲所示，強強乘電梯速度為0.9（為光速）的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5，強強向壯壯發(fā)出一束光進行聯(lián)絡

8、，則壯壯觀測到該光束的傳播速度為 。（填寫選項前的字母） （A）0.4c （B）0.5c （C）0.9c （D）1.0c （3）圖丙是北京奧運會期間安置在游泳池底部的照相機拍攝的一張照片，照相機的鏡頭豎直向上。照片中，水利方運動館的景象呈現(xiàn)在半徑的圓型范圍內(nèi)，水面上的運動員手到腳的長度，若已知水的折射率為，請根據(jù)運動員的實際身高估算該游泳池的水深，（結果保留兩位有效數(shù)字） 答案：（1）D；（3）設照片圓形區(qū)域的實際半徑為,運動員的實際長為折射定律 幾何關系 得 取，解得（都算對） 解析：（1）根據(jù)愛因

9、斯坦相對論，在任何參考系中，光速不變。D項正確。 (3)根據(jù)題意能畫出光路圖，正確使用物象比解決本題的關鍵。 設照片圓形區(qū)域的實際半徑為,運動員的實際長為，光路如圖： 折射定律 幾何關系 得 取，解得 （本題為估算題，在取運動員實際長度時可以有一個范圍，但要符合實際，故求得h值可以不同均可） 8.如圖，一透明半圓柱體折射率為，半徑為R、長為L。一平行光束從半圓柱體的矩形表面垂直射入，從部分柱面有光線射出。球該部分柱面的面積S。 解析：半圓柱體的橫截面如圖所示，為半徑。設從A點入射的光線在B點處恰好滿足全反射條件，由折射定律有 式中，為全反射臨界角。由

10、幾何關系得 ② ③ 代入題所給條件得 ④ 9.一棱鏡的截面為直角三角形ABC，∠A=30o，斜邊AB＝a。棱鏡材料的折射率為n=。在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以45o的入射角從AC邊的中點M射入棱鏡射出的點的位置（不考慮光線沿原來路返回的情況）。 解析： 設入射角為i，折射角為r，由折射定律得 ① 由已知條件及①式得 ② 如果入射光線在法線的右側，光路圖如圖1所示。設出射點為F，由幾何關系可得

11、 ③ 即出射點在AB邊上離A點的位置。 如果入射光線在法線的左側，光路圖如圖2所示。設折射光線與AB的交點為D。 由幾何關系可知，在D點的入射角 ④ 設全發(fā)射的臨界角為，則 ⑤ 由⑤和已知條件得 ⑥ 因此，光在D點全反射。 設此光線的出射點為E，由幾何關系得 ∠DEB= ⑦ ⑧ 聯(lián)立③⑦⑧式得 ⑨ 即出射點在BC邊上離B點的位置。 10.

12、一束由紅、藍兩單色光組成的光線從一平板玻璃磚的上表面以入射角θ射入，穿過玻璃磚自下表射出.已知該玻璃對紅光的折射率為1.5.設紅光與藍光穿過玻璃磚所用的時間分別為t1和t2，則在θ從0°逐漸增大至90°的過程中（ B ） A.t1始終大于t2 B.t1始終小于t2 C.t1先大于后小于t2 D.t1先小于后大于t2 解析：設折射角為α，玻璃磚的厚度為h，由折射定律n= ，且n= ，在玻璃磚中的時間為t= ，聯(lián)立解得t2∝，紅光頻率較小，θ為零時，t1＜t2，θ為90°時，趨近漸近線，初步判定該

13、函數(shù)為單調(diào)函數(shù)，通過帶入θ為其它特殊值，仍然有t1＜t2，故B對。 11.一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個表面上，經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個表面射出，出射光線相對于入射光線側移了一段距離。在下列情況下，出射光線側移距離最大的是 （ D ） A.紅光以30°的入射角入射 B.紅光以45°的入射角入射 C.紫光以30°的入射角入射 D.紫光以45°的入射角入射 解析：因為同種介質對紫光的折射率較大，故入射角相同時，紫光側移距離較大，A、B項錯；設入射角為i,折射角為r,則側移距離,可見對于同一種色光,入射角越大,側移距離越大,D項正確。 12.如圖，

14、一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60°。己知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時與入射光線平行。此玻璃的折射率為 ( C ) O 60° A B C D A. B.1.5 C. D.2 解析：如圖，為光線在玻璃球內(nèi)的光路圖.A、C為折射點，B為反射點，作OD平 行于入射光線，故，所以，玻璃的折射率 . 13.如圖是一個圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、 GG1、HH1平行于半徑ON,ON邊可吸收到達其上的所有光線.已知該棱鏡的折射率n=,若平行光束垂直入射并覆蓋O

15、M,則光線 ( B ) A.不能從圓孤射出 B.只能從圓孤射出 C.能從圓孤射出 D.能從圓孤射出 解析：本題考查光的折射有關的知識，本題為中等難度題目。由該棱鏡的折射率為 可知其臨界角C滿足：,可求出GG1右邊的入射光線沒有發(fā)生全反射，其左邊的光線全部發(fā)生全反射。所以光線只能從圓弧NG1射出。 14.一半徑為R的1/4球體放置在水平面上，球體由折射率為的透明材料制成。現(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖所示。已知入射光線與桌面的距離為。求出射角。 解析：設入射光線與1

16、/4球體的交點為C，連接OC，OC即為入射點的法線。因此，圖中的角α為入射角。過C點作球體水平表面的垂線，垂足為B。依題意，∠COB=α。 又由△OBC知sinα= ① 設光線在C點的折射角為β，由折射定律得 ② 由①②式得 ③ 由幾何關系知，光線在球體的豎直表面上的入射角γ(見圖)為30°。由折射定律得

17、 ⑤ 因此，解得. 本題考查幾何光學知識，通過畫光路圖，根據(jù)折射定律，由幾何關系列式求解。 15.麥克斯韋在1865年發(fā)表的《電磁場的動力學理論》一文中揭示了電、磁現(xiàn)象與光的內(nèi)在聯(lián)系及統(tǒng)一性，即光是電磁波。 （1）一單色光波在折射率為1.5的介質中傳播，某時刻電場橫波圖象如圖1所示.求該光波的頻率。 （2）圖2表示兩面平行玻璃磚的截面圖，一束平行于CD邊的單色光入射到AC界面上，a、b是其中的兩條 平行光線。光線a在玻璃磚中的光路已給出。畫出光線b從玻璃磚中首次出射的光路圖.并標出出射

18、光線與 界面法線夾角的度數(shù)。 答案 見解析 解析：(l）設光在介質中的傳播速度為v，波長為λ.頻率為f，則 f= ① v= ② 聯(lián)立①②式得f＝ ③ 從波形圖上讀出波長λ=4×10-7m，代人數(shù)據(jù)解得 f =5×1014Hz ④ （2）光路如圖所示 16.（1）大海中航行的輪船，受到大風大浪沖擊時，為了防止傾覆，應當改變航行方向和 ，使風浪沖擊力的頻率遠離輪船搖

19、擺的 。 （2）光纖通信中,光導纖維遞光信號的物理原理是利用光的 現(xiàn)象，要發(fā)生這種現(xiàn)象，必須滿足的條件是：光從光密介質射向 ，且入射角等于或大于 。 答案 （1）速度 頻率 （2）全反射 光疏介質 臨界角 考點2 光的波動性 17.如圖為雙縫干涉的實驗示意圖，若要使干涉條紋的間距變大可改用長更___________（填長、短）的單色光，或是使雙縫與光屏間的距離___________（填增大、減小）。 答案：長，增大。 解析：依據(jù)雙縫干涉條紋間距規(guī)律，可知要使干涉條紋的間距變大，需要改用波

20、長更長的單色光，應將增大雙縫與屏之間的距離L。 18.已知某玻璃對藍光的折射率比對紅光的折射率大，則兩種光 （ C ） A.在該玻璃中傳播時，藍光的速度較大 B.以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中，藍光折射角較大 C.從該玻璃中射入空氣發(fā)生反射時，紅光臨界角較大 D.用同一裝置進行雙縫干涉實驗，藍光的相鄰條紋間距較大 解析：由可知，藍光在玻璃中的折射率大，藍光的速度較小，A錯；以相同的入射角從空氣中斜射入玻璃中，藍光的折射率大，向法線靠攏偏折得多，折射角應較小，B錯。從玻璃射入空氣發(fā)生全反射時的臨界角由公式可知，紅光的折射率小，臨界角大，C正確

21、；用同一裝置進行雙縫干涉實驗，由公式可知藍光的波長短，相鄰條紋間距小，D錯。 19.光在科學技術、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應用，下列說法正確的是 （ D ） A. 用透明的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象 B. 用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象 C. 在光導纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象 D. 光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 解析：用透明的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的薄膜干涉現(xiàn)象，A錯；用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的折射形成的色散現(xiàn)象，B錯；在光導纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象，C錯；光學鏡

22、頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，D對。 20.下列有關光現(xiàn)象的說法正確的是 （ A ） A.在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由紫光改為紅光，則條紋間距一定變大 B.以相同入射角從水中射向空氣，紫光能發(fā)生全反射，紅光也一定能發(fā)生全反射 C.紫光照射某金屬時有電子向外發(fā)射，紅光照射該金屬時也一定有電子向外發(fā)射 D.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以增加透射光的強度 解析：根據(jù)干涉條紋的間距的公式△x=λ可知，由于紫光的波長比紅光的波長短，所以改為紅光后條紋間距一定增大，A正確；紫光的臨界角比紅光的臨界角小，所以紫光發(fā)生全反射后

23、紅光不一定發(fā)生全反射，B錯誤；由于紫光的頻率大于紅光的頻率，所以紫光的能量比紅光的能量大，紫光發(fā)生光電效應紅光不一定發(fā)生光電效應，C錯誤，拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振鏡是為了防止玻璃的反光，所以D錯誤。 21.紅外遙感衛(wèi)星通過接收地面物體發(fā)出的紅外輻射來探測地面物體的狀況。地球大氣中的水氣（H2O）、二氧化碳（CO2）能強烈吸收某些波長范圍的紅外輻射，即地面物體發(fā)出的某些波長的電磁波，只有一部分能夠通過大氣層被遙感衛(wèi)星接收。右圖為水和二氧化碳對某一波段不同波長電磁波的吸收情況，由圖可知，在該波段紅外遙感大致能夠接收到的波長范圍為（D）

24、 A.2.5～3.5um B.4～4.5um C. 5～7um D. 8～13um 解析：由圖可知，8～13um的波段被水和二氧化碳吸收的較少，能夠接收到，選項D正確。 22.在楊氏雙縫干涉實驗中，如果 ( BD ) （A）用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋 （B）用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋 （C）用紅光照射一條狹縫，用紫

25、光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋 （D）用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋 解析：白光作楊氏雙縫干涉實驗，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯；用紅光作光源，屏上將呈現(xiàn)紅色兩條紋與暗條紋（即黑條紋）相間，B對；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，C錯；紫光作光源，遮住一條狹縫，屏上出現(xiàn)單縫衍射條紋，即間距不等的條紋，D對。 23.生活中經(jīng)常用“呼嘯而來”形容正在駛近的車輛， 這是聲波在傳播過程中對接收者而言頻率發(fā)生變化的表現(xiàn)，無線電波也具有這種效應。圖中的測速雷達正在向一輛接近的車輛發(fā)出無線電波，并接收被車輛反射的無線電波。由于車輛的運動，接收的無線電波頻率與發(fā)出時不

26、同。利用頻率差就能計算出車輛的速度。已知發(fā)出和接收的頻率間關系為，式中c為真空中的光速，若，，可知被測車輛的速度大小為___30____m/s。 解析：根據(jù)題意有，解得v＝30m/s。 考點3 光電效應、光的波粒二象性 24.光電效應的實驗結論是：對于某種金屬 （ AD ） A．無論光強多強，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應 B．無論光的頻率多低，只要光照時間足夠長就能產(chǎn)生光電效應 C．超過極限頻率的入射光強度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越小 D．超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越大 解析：每種金屬

27、都有它的極限頻率，只有入射光子的頻率大于極限頻率時，才會發(fā)生光電效應，且入射光的強度越大則產(chǎn)生的光子數(shù)越多，光電流越強；由光電效應方程，可知入射光子的頻率越大，產(chǎn)生的光電子的最大初動能也越大，與入射光的強度無關，所以AD正確。 25.硅光電池是利用光電效應原理制成的器件。下列表述正確的是（ A ） A．硅光電池是把光能轉變?yōu)殡娔艿囊环N裝置 B．硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出 C．逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率無關 D．任意頻率的光照射到硅光電池上都能產(chǎn)生光電效應 解析：硅光電池是把光能轉變?yōu)殡娔艿囊环N裝置，A正確；是利用光電效應原理制成的器件，依據(jù)光電效應方程可

28、見只有當入射光子的頻率大于極限頻率時才可能發(fā)生光電效應，B錯誤，C錯誤，D錯誤。 26.英國科學家瑞利于1871年證明：一束光穿過大氣距離后，其強度從下降為的公式為，其中叫做吸收系數(shù)，式中為光的頻率，為光速，標準狀況下，個/厘米，。定義，叫做衰減長度，它表示光經(jīng)過距離后其強度降低到原來的。根據(jù)以上信息，結合所學知識可以判斷 （ B ） A．可見光中衰減最厲害的是紅光 B．可見光中衰減最厲害的是紫光 C．可見光中衰減最厲害的是黃綠光 D．不同顏色的光衰減程序基本相同 27.（1）關于光電效應，下列說法正確的是_______（填入選項前的字

29、母，有填錯的不得分） （ A ） A．極限頻率越大的金屬材料逸出功越大 B．只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應 C．從金屬表面出來的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小 D．入射光的光強一定時，頻率越高，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 28.用a、b、c、d表示四種單色光，若 （ A ） ①a、b從同種玻璃射向空氣，a的臨界角小于b的臨界角； ②用b、c和d在相同條件下分別做雙縫干涉實驗，c的條紋間

30、距最大 ③用b、d照射某金屬表面，只有b能使其發(fā)射電子。 則可推斷a、b、c、d可能分別是 A．紫光、藍光、紅光、橙光 B．藍光、紫光、紅光、橙光 C．紫光、藍光、橙光、紅光 D．紫光、橙光、紅光、藍光 29.（3）試通過分析比較，具有相同動能的中子和電子的物質波波長的大小。 答案：（3）粒子的動量 ，物質波的波長，由，知，則。 解析：（3）物質波的的波長為，要比較波長需要將中子和電子的動量用動能表示出來即，因為，所以，故。 30.（I）已知：功率為100W燈泡消耗的電能的5%轉化為所發(fā)出的可見光的能量，光速，普朗克常量，假定所發(fā)出的可見光的波長都是560nm

31、，計算燈泡每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)。 解析：（I）一波長為光子能量為 設燈泡每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)為，燈泡電功率為，則 式中，是燈泡的發(fā)光效率。聯(lián)立①②式得 代入題給數(shù)據(jù)得 31.下列說法正確的是 ( A ) A.用分光鏡觀測光譜是利用光折射時的色散現(xiàn)象 B.用X光機透視人體是利用光電效應 C.光導纖維傳輸信號是利用光的干涉現(xiàn)象 D.門鏡可以擴大視野是利用光的衍射現(xiàn)象 解析：用X光機透視人體是利用X光的穿透性；光導纖

32、維傳輸信號是利用光的全反射現(xiàn)象；門鏡可以擴大視野是利用光的折射現(xiàn)象 32.有關氫原子光譜的說法正確的是 （ BC ） A.氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜 B.氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光 C.氫原子光譜說明氫原子能級是分立的 D.氫原子光譜的頻率與氫原子能級的能量差無關 33.用如圖所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象。圖（a） 是點燃酒精燈（在燈芯上灑些鹽），圖（b）是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈。將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉，觀察到的現(xiàn)象是

33、 （ D ） （A）當金屬絲圈旋轉30°時干涉條紋同方向旋轉30° （B）當金屬絲圈旋轉45°時干涉條紋同方向旋轉90° （C）當金屬絲圈旋轉60°時干涉條紋同方向旋轉30° （D）干涉條紋保持原來狀態(tài)不變 解析：金屬絲圈的轉動，改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀，由干涉原理可知干涉條紋與金屬絲圈在該豎直平面內(nèi)的轉動無關，仍然是水平的干涉條紋，D對。 第二部分 知識方法備考 知識方法·難點 一 幾何光學 1．光的反射及平面鏡成像：光的反射遵守反射定律，平面鏡成成等大正立的虛像，像和物關于鏡面對稱。 2．光的折射和全反射 （1）光的折射定律：（和分別為入射角和

34、折射角）。 （2）折射率：當光從真空射人介質發(fā)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦的比值，其值還等于光在真空中傳播速度與介質中傳播速度的比值，即。 （3）光的色散：把分解為的現(xiàn)象叫光的色散。復色光--白光通過棱鏡后，被分解為各種單色光。 ①光的顏色由光的頻率決定，各種單色光中，紅光頻率最小，紫光頻率最大。在不同媒質中，光的頻率不變。 ②同種介質對不同頻率的光的折射率不同，頻率越高，折射率越大。 ③不同頻率的色光在真空中傳播速度相同為，但在其它媒質中速度各不相同，同一種媒質中。 ④由于單色光在不同介質中傳播時速度要變化，因此波長也要變化。 （4）全反射：當光從光密介質射向光疏介質時

35、，折射光線消失，入射光全部反射到原來的介質中，這種現(xiàn)象叫全反射。 全反射的條件：（1）光線從光密介質射向光疏介質，（2）入射角大于臨界角。光從光密介質射向光疏介質時，折射角等于900時入射角叫臨界角，。 二 光的本性 1．光的波動性：光的干涉、衍射現(xiàn)象表明光具有波動性，光的偏振現(xiàn)象說明光波為橫波，光的電磁說則揭示了光波的本質——光是電磁波。 （1）光的干涉條件：頻率相同的兩光源發(fā)出的光在空間相遇。 ①雙縫干涉：若用單色光，則在屏上形成明暗相間、等間距的干涉條紋，條紋間距與波長、屏到雙縫的距離和雙縫間距有關，滿足。若用白光，除中央亮條紋為白色外，兩側為彩色條紋，它是不同波長的光干涉條

36、紋的間距不同而形成的。 ②薄膜干涉：薄膜的前后兩個表面反射的兩列光疊加而成。同一條明條紋（或暗條紋）應出現(xiàn)在膜的厚度相同的地方。 （2）光的衍射：光偏離直線傳播，繞到障礙物后繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做光的衍射，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸比光波波長小或相差不多。 單縫衍射：若入射光為單色光，則中央為亮且寬的條紋，兩側為亮度逐漸衰減的明暗相間條紋；若入射光為白光，則除中央出現(xiàn)亮且寬的白色條紋外，兩側出現(xiàn)亮度逐漸衰減的彩色條紋。 （3）光的偏振 在與光波傳播方向垂直的平面內(nèi)，光振動沿各個方向均勻分布的光稱為自然光，光振動沿著特定方向的光即為偏振光。 （4）光的電磁本性 麥克斯韋

37、的電磁理論預見了電磁波的存在，赫茲用實驗證明了電磁波理論的正確性。光波為電磁波。在電磁波譜中，各種電磁波產(chǎn)生機理不同，表現(xiàn)出來的性質也不同。 2．光的粒子性 （1）光電效應：在光的照射下，從物體發(fā)射出電子（光電子）的現(xiàn)象。其規(guī)律是：任何金屬都存在極限頻率，只有用高于極限頻率的光照射金屬，才會發(fā)生光電效應現(xiàn)象。在入射光的頻率大于金屬極限頻率的情況下，從光照射到逸出光電子，幾乎是瞬時的。光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，與光強無關。單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強度成正比。 （2） 光子說：即空間傳播的光是一份一份地進行的，每一份的能量等于（為光子的頻率），每一份叫做一個光子。

38、光子說能解釋光電效應現(xiàn)象。愛因斯坦光電方程 3．光的波粒二象性：光的干涉、衍射說明光具有波動性，光電效應現(xiàn)象表明光具有粒子性，因此光具有波粒二象性。 第三部分 教師備課題庫 1．如圖7所示，一細束紅藍復色光垂直與AB邊射入直角三棱鏡，在AC面上反射和折射分成兩束細光束，其中一束細光束為單色光束。若用V1和V2分別表示紅、藍光在三棱鏡內(nèi)的速度，下列判斷正確的是（ ） A．V1V2 單色光束為紅色 D．V1>V2 單色光束為藍色

39、 圖7 1．【解析】 紅光折射率小于藍光折射率，由折射率公式n=c/v知紅光在同種介質中的速度較大，即V1>V2; 由全反射公式sinc=1/n知紅光折射率小臨界角大; 所以藍光發(fā)生全反射時紅光依然有折射現(xiàn)象。選C 【答案】C 2．如圖8所示，P、Q是兩種透明材料制成的兩塊相同的直角梯形棱鏡，疊合在一起組成一個長方體，一單色光從P的上表面射入，折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面，已知材料的折射率nP＜nQ，射到P上表面的光線與P的上表面的夾角為θ，下列判斷正確的是（　?。? θ P Q 圖8 A．光線一定從Q的下表面射出 B．光線若從Q的

40、下表面射出時，出射光線與下表面的夾角一定等于θ C．光線若從Q的下表面射出時，出射光線與下表面的夾角一定大于θ D．光線若從Q的下表面射出時，出射光線與下表面的夾角一定小于θ 2．【解析】由于沒有確定幾何尺寸，所以光線可能射向Q的右側面，也可能射向Q的下表面，A錯誤；當光線射向Q的下表面時，它的入射角與在P中的折射角相等，由于nP＜nQ，進入空氣中的折射角大于進入P上表面的入射角，那么出射光線與下表面的夾角一定小于θ，B、C錯誤，D正確。 【答案】D 3．金屬中存在著大量的價電子（可理解為原子的最外層電子），價電子在原子核和核外的其他電子產(chǎn)生的電場中運動，電子在金屬外部時的電勢能

41、比它在金屬內(nèi)部作為價電子時的電勢能大，前后兩者的電勢能差值稱為勢壘，用符號V表示，價電子就像被關在深度為V的方箱里的粒子，這個方箱叫做勢阱，價電子在勢阱內(nèi)運動具有動能，但動能的取值是連續(xù)的，價電子處于最高能級時的動能稱為費米能，用Ef表示。用紅寶石激光器向金屬發(fā)射頻率為ν的光子，具有費米能的電子如果吸收了一個頻率為ν的光子而跳出勢阱，則 （　　） A．具有費米能的電子跳出勢阱時的動能為Ek＝hν－V＋Ef B．具有費米能的電子跳出勢阱時的動能為Ek＝hν－V－Ef C．若增大激光器的強度，具有費米能的電子跳出勢阱時的動能增大 D．若增大激光器的強度，具有費米能的電子跳出勢阱時的動能不變

42、 3．【解析】由能量守恒可知，A正確，B錯誤；由光子學說及光電效應的規(guī)律可知，C錯誤，D正確。 【答案】AD 4．在白熾燈的照射下從兩塊捏緊的玻璃板表面看到彩色條紋，通過狹縫觀察發(fā)光的白熾燈也會看到彩色條紋，這兩種現(xiàn)象 （ ? ） （A）都是光的衍射現(xiàn)象； （B）都是光的干涉現(xiàn)象； （C）前者是光的干涉現(xiàn)象，后者是光的衍射現(xiàn)象 ； （D）前者是光的衍射現(xiàn)象，后者是光的干涉現(xiàn)象。 4．【解析】兩塊捏緊的玻璃板表面看到彩色條紋是薄膜干涉，狹縫觀察發(fā)光的白熾燈也會看到彩色條紋是單縫衍射 【答案】C 5．在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，圖9

43、中四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是（ ） a b c d 圖9 A．a(chǎn)、c B．b、c C．a(chǎn)、d D．b、d 5．【解析】單縫衍射的條紋是不等間距，中央亮紋又寬又亮 【答案】D 6．（1）下列說法中正確的是 （ ） A．在地面附近有一高速飛過的火箭 ，地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進程變慢了；火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進程均無變化 B．托馬斯?楊通過光的單縫衍射實驗，證明了光是一種波 C

44、．在太陽光照射下，水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的色散現(xiàn)象 D．在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由綠光改為紅光，則干涉條紋間距變寬 E．光異纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大 B A C d M N 圖10 F．麥克斯韋提出電磁場理論并預言電磁波存在，后來由他又用實驗證實電磁波的存在 G．次聲波是頻率低于20 Hz的聲波，它比超聲波更易發(fā)生衍射 B A C d M N 圖29 ∟ r1 r2 ╮ ) （2）如圖10所示，有一截面是直角三角形的棱鏡ABC，∠A=30o.它對紅光的折射率為n1.對紫光的折射率為n2.在距AC邊d處有一與AC平行

45、的光屏?，F(xiàn)有由以上兩種色光組成的很細的光束垂直AB邊射入棱鏡。 若兩種光都能從AC面射出，求在光屏MN 上兩光點間的距離。 6．【解析】（1）ADEG （2）如圖29所示， x=d(tanr2－tanr1)=d 【答案】（1）ADEG （2）d A B C D P α O M N 7．如圖11所示，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細的單色光束從空氣射向柱體的O點（半圓的圓心），產(chǎn)生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率為，當入射角時，求反射光束1和透射光束2之間的夾角多大？

46、 7．【解析】反射角60° ③ 由折射定律 B C D P α O M N i r ④ 解得折射角r = 30° ⑤ 因此反射光束1和透射光束2之間的夾角 【答案】 O 2 1 入射光 8．如圖12所示，一透明球體置于空氣中，球半徑R= 10

47、cm，折射率n＝．MN是一條通過球心的直線，單色細 光束AB平行于MN射向球體，B為入射點， AB與MN間距 為5cm，CD為出射光線。 ①補全光路并求出光從B點傳到C點的時間； ②求CD與MN所成的角α．（需寫出求解過程） 8．【解析】①連接BC，如圖30所示 在B點光線的入射角、折射角分別 標為i、r， Sini=5/10=/2, 所以， 圖30 i＝45° 由折射率定律： 在B點有：

48、 Sin r=1/2 故：r＝30°　 BC=2Rcos r t= BCn/C=2Rncos r/C t=(/3) ×10-9s ②由幾何關系 可知 α＝30° 【答案】（1）t=(/3) ×10-9s （2）α＝30° 9． 某校開展研究性學習，某研究小組根據(jù)光學知識，設計了一個測液體折射率的儀器。如圖13所示，在一個圓盤上，過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上，垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持位置不變。每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界

49、面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2。同學們通過計算，預先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可以直接讀出液體折射率的值。 ①若∠AOF＝30°，OP3與OC之間的夾角為45°， 則在P3處刻的折射率應多大？ 圖13 ②若在同一液體中沿AO方向射入一束白光，最靠近0C邊的是哪種顏色的光？增大入射角度，哪種顏色的光在刻度盤上先消失? 9．【解析】①P3 應刻的折射率 ② 最靠近0C邊的是紫光； 增大入射角度，紫光在刻度盤上最先消失 【答案】（1） （2）紫光在刻度盤上最

50、先消失 （3）該束光線第一次從CD面出射時的折射角。 （結果可用三角函數(shù)表示） 10.如圖14所示，玻璃棱鏡ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三個直角三棱鏡組成。一束頻率5.3×1014Hz的單色細光束從AD面入射，在棱鏡中的折射光線如圖中ab所示，ab與AD面的夾角。已知光在真空中的速度c=3×108m/s，玻璃的折射率n=1.5，求： （1）這束入射光線的入射角多大？ （2）光在棱鏡中的波長是多大？ （3）該束光線第一次從CD面出射時的折射角。 （結果可用三角函數(shù)表示）

51、 圖14 10．【解析】（1）設光在AD面的入射角、折射角分別為i、r r=30° 根據(jù) 得 （2）根據(jù) 根據(jù) （2分） （3）光路如圖31所示 ab光線在AB面的入射角為45° 設玻璃的臨界解為C，則 sin45°>0.67，因此光線ab在AB面會發(fā)生全反射 光線在CD面的入射角r′=r=30° 圖31 根據(jù) ，光線CD面的出射光線與法線的夾角 由折射定律有： ① 又由幾何關系有： ② 解①②得 光線

52、PC離直線AB的距離CD=Rsinα＝10cm（1分） 則距離直線AB為10cm的入射光線經(jīng)折射后能到達B點． 【答案】（1） （2） （3） 11．如圖15所示，一束截面為圓形半徑為R的平行單色光，垂直射向一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個圓形亮區(qū)，已知玻璃半球的半徑為R，屏幕S到球心的距離為d（d>3R），不考慮光的干涉和衍射，玻璃對該光的折射率為n，求屏幕上被照亮區(qū)域的半徑。 11．【解析】光恰要發(fā)生全反射時的臨界線射到屏幕S上的 E點到亮區(qū)中心O′的距離r，就是所求最大半徑， 設臨界角為C，如圖所示 …………①

53、 又 …………② …………③ 解得 …………④ 【答案】 12．如圖16所示，陰極K用極限波長λ0=0.66μm的金屬銫制成，用波長λ=0.50μm的綠光照射陰極K，調(diào)整兩個極板電壓.當A板電壓比陰極高出2.5V時，光電流達到飽和，電流表示數(shù)為0.64μA，求： （1）每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能。 （2）如果把照射陰極綠光的光強增大為原來的2倍，每秒鐘陰極發(fā)射的光電子和光電子飛出陰極的最大初動能。

54、 圖16 12．【解析】由光電效應規(guī)律可知：當陰極發(fā)射的光電子全部達到陽極A時，光電流達到飽和，由電流可知每秒到達陽極的電子數(shù)，即每秒發(fā)射的電子數(shù).由愛因斯坦光電效應方程可計算最大的初動能，光強加倍，每秒鐘發(fā)射的光電子數(shù)加倍，但入射光頻率不變，發(fā)射的光電子的最大初動能不變. （1）光電流達到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù) 個 根據(jù)愛因斯坦光電方程，光電子的最大初動能： J J. （2）如果照射光的頻率不變，光強加倍，根據(jù)光電效應實驗規(guī)律，陰極每秒發(fā)射的光電子數(shù) 個 光電子的最大初動能仍然是J. 【答案】（1）J. （2）J.