第十四章光學(xué)

1、第十四章 光學(xué)第一單元光的傳播第1課時光的直線傳播光的反射要點一 光的直線傳播1.關(guān)于日食和月食,下列說法中正確的是()A.在月球的本影區(qū)內(nèi)能看到日全食B.在月球的半影區(qū)內(nèi)能看到日偏食C.在月球進入地球的半影區(qū)時,可看到月全食D.在月球全部進入地球的本影區(qū)時,可看到月全食答案ABD要點二 光的反射與平面鏡成像2.檢查視力時,人與視力表之間的距離應(yīng)為5 m.現(xiàn)因屋子太小而使用了一個平面鏡(如圖所示),視力表到平面鏡的距離為3 m,那么人到鏡子的距離應(yīng)為m.若視力表全長為0.8 m,則視力表在鏡中的像的長度為 m.答案20.8題型1 影的運動問題【例1】如圖所示,一點光源S,它距離墻MN的水平距離

2、為L,現(xiàn)從點光源處以水平速度v0拋出一小球P,P在墻上形成的影子為P1,在球做平拋運動過程中,其影子P1的速度v是多少?答案題型2 平面鏡成像中物與鏡移動問題【例2】一個點光源S放在平面鏡前,如圖所示,鏡面跟水平方向成30°角,當光源S不動,平面鏡以速度v沿OS方向向光源S平移,求光源S的像S的移動速度.答案v題型3 平面鏡的視場問題【例3】如圖所示,畫出人眼在S處通過平面鏡可看到障礙物后地面的范圍.答案見下圖題型4光學(xué)中的運動問題【例4】如圖所示,BC是豎直放置的長L=0.5 m的平面鏡.一小球從某處靜止自由下落,其軌跡與平面鏡相距d=0.24 m.可知在A處從平面鏡中能看到小球的

3、時間為0.2 s,求小球下落多長時間,A處的人才能從平面鏡中看到它?(取g=10 m/s2,AD=0.4 m)答案0.3 s1.如圖所示,M是豎直放置的平面鏡,鏡離地面的距離可調(diào)節(jié).甲、乙二人站在鏡前,乙離鏡的距離為甲離鏡的距離的2倍,如圖所示.二人略錯開,以便甲能看到乙的像.以l表示鏡的長度,h表示乙的身高,為使甲能看到鏡中乙的全身像,l的最小值為 （ ）A.hB.hC.hD.h答案A2.如圖所示,一玻璃棱鏡的橫截面是等腰abc,其中ac面是鍍銀的.現(xiàn)有一光線垂直于ab面入射,在棱鏡內(nèi)經(jīng)過兩次反射后垂直于bc面射出,則()A.a=30°,b=75°B.a=32°

4、,b=74°C.a=34°,b=73°D.a=36°,b=72°答案D3.如圖所示,真空中平面鏡前有M、N兩點,M、N與鏡面的距離分別為h1和h2,它們在平面鏡上投影點間的距離為L.若在M點處放一點光源,光在真空中的傳播速度為c,試畫出光從M點發(fā)出經(jīng)平面鏡反射后經(jīng)過N點的光路圖,并計算沿此光路從M點到N點時間為多少?答案4.(2009·蘭州質(zhì)檢)如圖所示,A是直徑為10 cm的發(fā)光圓盤,B是直徑為5 cm 的遮光板,C為光屏,三者中心共軸,A、B間隔為200 cm.當C離B多遠時正好使屏上的本影消失只有半影?這時半影環(huán)的半徑是多少?當

5、屏移到什么位置時可獲得本影的最大直徑,最大直徑是多少?答案200 cm10 cm移至遮光板B位置5 cm第2課時光的折射全反射色散要點一 光的折射定律1.如圖所示,光線以入射角1從空氣射向折射率n=2的玻璃表面.(1)當入射角1=45°時,反射光線與折射光線間的夾角為多少?(2)當入射角1為多少時,反射光線與折射光線垂直.答案(1)105°(2)arctan要點二 折射率2.如圖所示,光在真空和介質(zhì)的界面MN上發(fā)生偏折,那么下列說法正確是()A.光是從真空射向介質(zhì)B.介質(zhì)的折射率為1.73C.光在介質(zhì)中的傳播速度為1.73×108 m/sD.反射光線與折射光線成6

6、0°角答案BC要點三 全反射3.如圖所示,一束只含有紅光和紫光的較強復(fù)色光沿PO方向垂直于AB邊射入玻璃三棱鏡后,分成兩束沿OM和ON方向射出,則()A.OM為紅光,ON為紫光B.OM為紫光,ON為紅光C.OM為紅光,ON為紅紫色復(fù)合光D.OM為紫光,ON為紅紫色復(fù)合光答案C要點四 棱鏡、光的色散4.如圖所示,為橫截面是直角三角形ABC的三棱鏡,棱鏡材料對紅光的折射率為n1,對紫光的折射率為n2,一束很細的白光由棱鏡的一側(cè)垂直于AB射入,從另一側(cè)面AC折射出來,已知棱鏡的頂角A=30°,AC邊平行于光屏MN,并且與光屏相距L,試求在光屏MN上得到的可見光譜的寬度.答案題型1

7、 折射定律與折射率的應(yīng)用問題【例1】單色光束射到折射率n=的透明球表面,如右圖光束在過球心的平面內(nèi),入射角1=45°,經(jīng)折射進入球內(nèi)后,又經(jīng)內(nèi)表面反射一次,再經(jīng)球面折射后射出光線,如圖所示,圖中已畫出入射光和出射光.(1)在圖中畫出光線在球內(nèi)的路徑和方向.(2)求入射光線和出射光線之間的夾角.(3)如果入射的是一束白光,透明球的色散情況與玻璃相仿,問哪種色光的角最大?哪種色光的角最小?答案(1)見下圖(2)30°(3)紅色光紫色光題型2 視深與實深問題【例2】空中有一只小鳥,距水面3 m,在其正下方距水面4 m深處的水中有一條魚.已知水的折射率為4/3,則鳥看水中的魚離它多

8、遠?魚看天上的鳥離它多遠?答案6 m8 m題型3 全反射與臨界角的應(yīng)用【例3】如圖所示,直角玻璃棱鏡中A=70°,入射光線垂直于AB面,求光線從棱鏡中第一次射入空氣時的折射角,并做出光路圖.(已知該玻璃的折射率為)答案45°光路圖見下圖題型4臨界問題【例4】如圖所示,玻璃棱鏡ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三個直角三棱鏡組成.一束頻率為5.3×1014 Hz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=60°.已知光在真空中的速度c=3×108 m/s,玻璃的折射率n=1.5,求:(1)這束入射光線的

9、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(jié)果可用三角函數(shù)表示)答案(1)arcsin 0.75(2)3.77×10-7 m(3)arcsin 0.751.如圖所示,一個棱鏡的頂角為=41.30°,一束白光以較大的入射角從棱鏡的左側(cè)面射入,在光屏上形成由紅到紫排列的彩色光帶.各色光在棱鏡中的折射率和臨界角見下表.當入射角逐漸減小到0的過程中,彩色光帶的變化情況是()A.紫光最先消失,最后剩下紅光和橙光B.紫光最先消失,最后剩下黃光、橙光和紅光C.紅光最先消失,最后剩下紫光和藍光D.紅光最先消失,最后剩下紫光答案A2.發(fā)出白光的細

10、線光源ab,長度為l0,豎直放置,上端a恰好在水面以下,如圖所示.現(xiàn)考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細光束經(jīng)水面折射后所成的像,由于水對光有色散作用,若以l1表示紅光成的像的長度,l2表示藍光成的像的長度,則()A.l1l2l0B.l1l2l0C.l2l1l0D.l2l1l0答案D3.如圖所示是一透明的圓柱體的橫截面,其半徑R=20 cm,折射率為3,AB是一條直徑,今有一束平行光沿AB方向射向圓柱體.試求:(1)光在圓柱體中的傳播速度.(2)距離直線AB多遠的入射光線,折射后恰經(jīng)過B點.答案(1)3×108 m/s(2)10 cm4.某有線制導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射時,在導(dǎo)彈發(fā)射

11、基地和導(dǎo)彈間連一根細如蛛絲的特制光纖(像放風(fēng)箏一樣),它雙向傳輸信號,能達到有線制導(dǎo)作用.光纖由纖芯和包層組成,其剖面如圖所示,其中纖芯材料的折射率n1=2,包層折射率n2=3,光纖長度為3 km.(已知當光從折射率為n1的介質(zhì)射入折射率為n2的介質(zhì)時,入射角1、折射角2間滿足關(guān)系:n1sin1=n2sin2) (1)試通過計算說明從光纖一端入射的光信號是否會通過包層“泄漏”出去.(2)若導(dǎo)彈飛行過程中,將有關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?利用光纖發(fā)回發(fā)射基地,經(jīng)瞬間處理后轉(zhuǎn)化為指令光信號返回導(dǎo)彈,求信號往返需要的最長時間.答案(1)由題意在纖芯和包層分界面上全反射臨界角C滿足:n1sinC=n2sin9

12、0°得C=60°當在端面上的入射角最大(1m=90°)時,折射角2也最大,在纖芯與包層分界面上的入射角1最小.在端面上:1m=90°時,由n1=得:2m=30°.這時1min=90°-30°=60°=C,所以,在所有情況中從端面入射到光纖中的信號都不會從包層中“泄漏”出去. (2)8×10-5 s1.在桌面上有一倒立的玻璃圓錐,其頂點恰好與桌面接觸,圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直,過軸線的截面為等邊三角形,如圖所示.有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上,光束的中心軸與圓錐的軸重合.已知玻璃的

13、折射率為1.5,則光束在桌面上形成的光斑半徑為()A.rrC.2rr答案C2.一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚,經(jīng)折射分成兩束單色光a、b.已知a光的頻率小于b光的頻率.下列哪個光路圖可能是正確的()答案B3.為了研究月球與地球之間距離的變化,宇航員在月球上放置了一種稱為“角反射器”的光學(xué)裝置.該裝置由兩塊連在一起的互相垂直的平面鏡S1、S2組成,如圖所示,開始時從地球射來的激光沿ab方向射到S1上,經(jīng)兩個鏡面反射回地球.后來由于受到隕石的輕微碰撞,角反射器以兩鏡的交線O為軸沿順時針方向轉(zhuǎn)過一個很小的角度,則最后的反射激光將()A.逆時針轉(zhuǎn)過度B.順時針轉(zhuǎn)過度C.逆時針轉(zhuǎn)過2度D.按原方

14、向反射回地球答案D4.（2009·通州質(zhì)檢）如圖所示是一簡易的潛望鏡示意圖,它由兩個彎成直角的圓筒套在一起而成,E、F是安放在轉(zhuǎn)角處的平面鏡,都與水平面成45°角.現(xiàn)轉(zhuǎn)動兩個套筒,使B段保持豎直方向,A段水平指向南方,C段水平指向東方.人在A處通過潛望鏡看到東方站立的人的像是()A.豎直方向,頭向上B.豎直方向,頭向下C.水平方向,頭向東D.水平方向,頭向西答案C5.兩種單色光由水中射向空氣時發(fā)生全反射的臨界角分別為C1、C2,已知C1C2.用n1、n2分別表示水對兩單色光的折射率,v1、v2分別表示兩單色光在水中的傳播速度,則()A.n1n2,v1v2B.n1n2,v1v

15、2C.n1n2,v1v2D.n1n2,v1v2答案B6.科學(xué)家們公認,太陽能是未來人類最合適、最安全、最綠色、最理想的替代能源.太陽能利用的一種方案是在距地球表面約36 000公里的同步軌道上,建立太陽能發(fā)電廠,然后利用微波將電能傳回地球.據(jù)推算,到2020年全世界能源消費如果全部用太陽能代替,只需要一塊半徑約70公里的圓形轉(zhuǎn)化太陽能的“光板”就可實現(xiàn).已知太陽距地球1.5×1011 m,地球半徑為6 400 km,太陽半徑是地球半徑的109倍.關(guān)于該方案,下面說法中正確的是()A.該圓形吸太陽能的“光板”在地球上會形成日全食B.該圓形吸太陽能的“光板”在地球上會形成日全食和日偏食C

16、.該圓形吸太陽能的“光板”在地球上會形成日環(huán)食和日偏食D.該圓形吸太陽能的“光板”可以不自轉(zhuǎn)答案C7.夏天,海面上的下層空氣的溫度比上層空氣的溫度低.可以設(shè)想海面上的空氣是由折射率不同的許多水平氣層組成的,遠外的景物發(fā)出的光線由于不斷被折射,越來越偏離原來的方向,以至發(fā)生全反射.人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景,如圖所示,下列說法正確的是()A.蜃景是景物由于海平面對光的反射所成的像B.海面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率大C.A是蜃樓,B是景物D.B是蜃樓,A是景物答案C8.如圖所示,用三塊完全相同的兩面平行的玻璃磚組成一等邊三角形,現(xiàn)有一束白光平行底面BC從AB射入,由AC面射出,則從AC

17、面射出的光()A.仍為一束白光,并與底面BC平行B.仍為一束白光,并向底面BC偏折C.形成彩色光帶,上邊為紫光,下邊為紅光D.形成彩色光帶,上邊為紅光,下邊為紫光答案A9.空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射,分別從方框下方和上方射出,其框外光線如圖所示.方框內(nèi)有兩個折射率n=1.5的玻璃全反射棱鏡.下圖給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖,其中能產(chǎn)生效果的是()答案B10.如圖所示,光液面?zhèn)鞲衅饔幸粋€像試管模樣的玻璃管,中央插一塊兩面反光的玻璃板,入射光線在玻璃管內(nèi)壁與反射光板之間來回發(fā)生反射,進入到玻璃管底部,然后在另一側(cè)反射而出(與光纖原理相同).當透明液體的折射率大于管壁玻璃的折射率時,就可

18、以通過光液面?zhèn)鞲衅鞅O(jiān)測出射光的強弱來判定玻璃管是否被液體包住了,從而了解液面的高度.以下說法正確的是()A.玻璃管被液體包住之后,出射光強度增強B.玻璃管被液體包住之后,出射光消失C.玻璃管被液體包住之后,出射光強度減弱D.玻璃管被液體包住之后,出射光強度不變答案C11.(2009·朔州模擬)如圖所示, ABC是由折射率為的某種透明物質(zhì)制成的直角三棱鏡橫截面(O為AB的中點),A=30°.一束光線在紙面內(nèi)從O點射入棱鏡,光線與AB面間的夾角為.若不考慮光線在AB和BC面上的反射,則:(1)若=45°,請作出光路圖并標明相應(yīng)角度.(2)要使射入O點的光線能從AC面射

19、出,夾角 (0°<<90°)應(yīng)滿足什么條件?結(jié)果可用反三角函數(shù)表示.答案(1)(2)90°-arcsin(sin 15°)<<90°12.如圖所示,為用某種透明材料制成的一塊長方體棱鏡的截面圖,O為BC的中心,光線從AB面入射,入射角為60°,光線進入棱鏡后射在O點并恰好不從BC面射出.已知真空中的光速c=3.0×108 m/s.(1)畫出光線從開始射入棱鏡到射出棱鏡后的完整光路圖.(2)求該棱鏡的折射率和光線在棱鏡中傳播速度的大小(結(jié)果可保留根號).答案(1)(2)×108 m/s13.在

20、折射率為n、厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點光源S,從S發(fā)出的光線SA以入射角入射到玻璃板上表面,經(jīng)過玻璃板后從下表面射出,如圖所示.若沿此光線傳播的光從光源S到玻璃板上表面的傳播時間與在玻璃板中傳播時間相等,點光源S到玻璃上表面的垂直距離l應(yīng)是多少?答案第二單元光的波動性第3課時光的干涉和衍射要點一 光的干涉1.如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置,P是附有肥皂膜的鐵絲圈,S是一點燃的酒精燈,往火焰上灑些鹽后,在肥皂膜上觀察到的干涉圖樣應(yīng)是下圖中的（ ）答案D要點二 光的衍射2.如圖所示的4種明暗相間的條紋,分別是紅光、藍光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過

21、同一個單縫形成的衍射圖樣（灰黑色部分表示亮紋）.則在下面的四個圖中從左往右排列,亮條紋的顏色依次是 （ ）A.紅黃藍紫B.紅紫藍黃C.藍紫紅黃D.藍黃紅紫答案B題型1 雙縫干涉條紋間距計算【例1】如圖所示,用氦氖激光器進行雙縫干涉實驗,已知使用的雙縫間距離是d=0.1 mm,雙縫到屏的距離l=6.0 m,測得屏上干涉條紋中相鄰的兩條亮紋的間距是4.5 cm,該氦氖激光器發(fā)出的紅光波長是多少?如把整個裝置放入折射率是1.5的某種液體中后重做該實驗,干涉條紋間距為多少?答案 （1）7.5×10-7 m （2）3×10-2 m題型2 薄膜干涉的現(xiàn)象與分析【例2】劈尖干涉是一種薄膜

22、干涉,其裝置如圖甲所示,將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夾入兩張紙片,從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜.當光垂直入射后,從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示,干涉條紋有如下特點:（1）任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等.（2）任意相鄰明條紋和暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定.現(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片,則當光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后,從上往下觀察到的干涉 （ ）A.變疏B.變密C.不變D.消失答案A題型3光的干涉現(xiàn)象【例3】如圖所示,在雙縫干涉實驗中,S1和S2為雙縫,P是光屏上的一點,已知P點到S1和S2距離之差為2.1×10-6 m.分別用A、B兩

23、種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗,問P點是亮條紋還是暗條紋?(1)已知A光在折射率為n=1.5的介質(zhì)中波長為4×10-7 m.(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×10-7 m,當B光從這種介質(zhì)射向空氣時,臨界角為37°.答案(1)暗條紋(2)亮條紋1.抽制高強度纖維細絲時可用激光監(jiān)控其粗細,如圖所示,觀察激光束經(jīng)過細絲時在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可判斷細絲粗細的變化()A.這主要是光的干涉現(xiàn)象B.這里應(yīng)用的是光的直線傳播C.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲粗了D.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲細了答案D2.煤礦中瓦斯爆炸危害極大.某同學(xué)查資料得知含有瓦斯的氣體的折射

24、率大于干凈空氣的折射率,于是,他設(shè)計了一種利用光的干涉監(jiān)測礦井瓦斯的儀器,原理如圖所示.在雙縫前面放置兩個完全相同的透明容器A、B,容器A與干凈的空氣相通,在容器B中通入礦井中的氣體,觀察屏上的干涉條紋,就能夠監(jiān)測瓦斯?jié)舛?以下說法正確的是()A.如果屏的正中央仍是亮紋,說明B中的氣體與A中的空氣成分相同,不含瓦斯B.如果屏的正中央是暗紋,說明B中的氣體與A中的空氣成分不相同,可能含有瓦斯C.如果屏上干涉條紋不停地移動,說明B中的氣體瓦斯含量不穩(wěn)定D.只有用單色光照射單縫時,才可能在屏上出現(xiàn)干涉條紋答案BC3.雅敏干涉儀可以用來測定氣體在各種溫度和壓強下的折射率,其光路如圖所示.圖中S為光源,

25、G1、G2為兩塊完全相同的玻璃板,彼此平行放置,T1、T2為兩個等長度的玻璃管,長度均為d.測量時,先將兩管抽空,然后將氣體徐徐充入一管中,在E處觀察干涉條紋的變化,即可測得該氣體的折射率.某次測量時,將待測氣體充入T2管中,從開始進氣至到達標準狀態(tài)的過程中,在E處看到共移過N條干涉亮紋.待測光在空氣中的波長為,該氣體在標準狀態(tài)下的折射率為()A.B.C.D.答案C4.兩個狹縫相距0.3 mm,位于離屏50 cm處,現(xiàn)用波長為6 000 A°平行光照射雙縫.求:(1)兩條相鄰暗條紋間的距離是多少?(2)若將整個裝置放于水中,那么兩條相鄰暗條紋間的距離是多少?(水的折射率為)答案(1)

26、1 mm(2)0.75 mm第4課時光的電磁說光的偏振激光要點一 光的電磁說1.太陽的連續(xù)光譜中有許多暗線,它們對應(yīng)著某些元素的特征譜線,產(chǎn)生這些暗線是由于()A.太陽表面大氣層中缺少相應(yīng)的元素B.太陽內(nèi)部缺少相應(yīng)的元素C.太陽表面大氣層中存在著相應(yīng)的元素.D.太陽內(nèi)部存在著相應(yīng)的元素答案C要點二 光的偏振2.有關(guān)偏振和偏振光的下列說法中正確的有()A.只有電磁波才能發(fā)生偏振,機械波不能發(fā)生偏振B.只有橫波能發(fā)生偏振,縱波不能發(fā)生偏振C.自然界不存在偏振光,自然光只有通過偏振片才能變?yōu)槠窆釪.除了從光源直接發(fā)出的光以外,我們通?？吹降慕^大部分光都是偏振光答案BD要點三 激光3.白熾燈光和激光

27、相比,下列說法中正確的是()A.白熾燈光會有各種波長的光,而激光是某種特定波長的光B.白熾燈光和激光都能用來高速傳遞大容量的信息C.白熾燈光不是相干光,而激光是相干光D.以上說法都不正確答案AC題型1 電磁波譜及其應(yīng)用【例1】關(guān)于電磁波譜,下列說法中正確的是()A.紅外線比紅光波長長,它的熱作用很強B.X射線就是倫琴射線C.陰極射線是一種頻率極高的電磁波D.紫外線的波長比倫琴射線長,它的顯著作用是熒光作用答案AB題型2 光的偏振及其應(yīng)用【例2】如圖所示,一玻璃柱體的橫截面為半圓形,讓太陽光或白熾燈光通過狹縫S形成細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.現(xiàn)保持入射光

28、不變,將半圓柱繞通過O點垂直于紙面的軸線轉(zhuǎn)動,使反射光束1和透射光束2恰好垂直.在入射光線的方向上加偏振片P,偏振片與入射光線垂直,其透振方向在紙面內(nèi),這時看到的現(xiàn)象是()A.反射光束1消失B.透射光束2消失C.反射光束1和透射光束2都消失D.偏振片P以入射光線為軸旋轉(zhuǎn)90°角,透射光束2消失答案AD題型3情景建?！纠?】閱讀如下資料并回答問題:自然界中的物體由于具有一定的溫度,會不斷向外輻射電磁波,這種輻射因與溫度有關(guān),稱為熱輻射.熱輻射具有如下特點:輻射的能量中包含各種波長的電磁波;物體溫度越高,單位時間從物體表面上輻射的能量越大;在輻射的總能量中,各種波長所占的百分比不同.處于

29、一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時,也要吸收由其他物體輻射的電磁能量,如果它處在平衡狀態(tài),則能量保持不變.若不考慮物體表面性質(zhì)對輻射與吸收的影響,我們定義一種理想的物體,它能100%地吸收射到其表面的電磁輻射,這樣的物體稱為黑體.單位時間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對溫度的四次方成正比,即有P0=T4,其中常數(shù)=5.67×10-8 W/(m2·K4).在下面的問題中,把研究對象都簡單地看作黑體.有關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)公式:太陽半徑RS=696 000 km,太陽表面溫度T=5 700 K,火星半徑r=3 395 km,球面積S=4R2,其中R為球半徑.(1)

30、太陽輻射能量的絕大多數(shù)集中在波長為2×10-71×10-5 m范圍內(nèi),求相應(yīng)的頻率范圍.(2)每小時從太陽表面輻射的總能量為多少?(3)火星受到來自太陽的輻射可認為垂直射到面積為r2(r為火星半徑)的圓盤上.已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍,忽略其他天體及宇宙空間的輻射,試估算火星的平均溫度.答案(1)3×10131.5×1015 Hz(2)1.38×1030 J(3)204 K1.下列說法中正確的是()A.激光可用于測距B.激光能量十分集中,可用于加工金屬或非金屬材料C.外科研制一種新型“激光刀”可有效減少細菌的感染D.用激光可以作

31、為生活照明燈答案ABC2.電腦顯示器有傳統(tǒng)電子顯像管顯示器和液晶顯示器兩種,后者一出現(xiàn)便以無輻射、無閃爍、體積小等優(yōu)勢受到人們的厚愛,就兩者比較而言()A.前者有輻射的原因是部分電子束穿透了玻璃屏B.前者有輻射的原因是電子束激發(fā)出了X射線C.前者有輻射的原因是電子束激光出了射線D.兩者正常工作的過程都是原子的外層電子受到激發(fā)輻射電磁波的過程答案BD3.如圖所示是一種利用光纖溫度傳感器測量溫度的裝置,一束偏振光射入光纖,由于溫度的變化,光纖的長度、芯徑、折射率發(fā)生變化,從而使偏振光的透振方向發(fā)生變化,光接收器接收的光強度就會變化.設(shè)起偏器和檢偏器透振方向相同,關(guān)于這種溫度計的工作原理,正確的說法

32、是()A.到達檢偏器的光的透振方向變化越小,光接收器所接收的光強度就會越小,表示溫度變化越大B.到達檢偏器的光的透振方向變化越大,光接收器所接收的光強度就會越小,表示溫度變化越大C.到達檢偏器的光的透振方向變化越小,光接收器所接收的光強度就會越小,表示溫度變化越小D.到達檢偏器的光的透振方向變化越大,光接收器所接收的光強度就會越小,表示溫度變化越小答案B4.德國科學(xué)家倫琴由于發(fā)現(xiàn)X射線而獲得1901年的諾貝爾獎.如圖是產(chǎn)生X射線的裝置X射線管,其燈絲K加熱后發(fā)射出的電子,經(jīng)高電壓加速后,打到重金屬陽極A上,發(fā)出X射線.一種X射線是由高速電子與靶原子碰撞時驟然減速產(chǎn)生的輻射,高速電子驟然減速時把

33、它的動能的一部分或全部,以光子的形式輻射出去,即X射線.(1)指出X射線管上加速電壓的正負極.(2)如果要產(chǎn)生波長為6.0×10-2 nm的X射線,加速電壓至少應(yīng)是多少?(結(jié)果要求2位有效數(shù)字.普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中的光速c=3.00×108 m/s).答案(1)K接負極、A接正極(2)2.1×104 V1.（2009·延吉月考）納米技術(shù)是新興的邊沿科學(xué),醫(yī)學(xué)上將激光束的寬度聚焦到納米的范圍內(nèi),可修復(fù)人體損壞的器官,對DNA分子進行基因修復(fù),除去癌癥、遺傳疾病等,這利用了激光的()A.單色性好B.平行性好C

34、.亮度高D.波動性好答案C2.如圖甲所示,在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡,在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜,讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上,結(jié)果在上方觀到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋,稱為牛頓環(huán).以下說法正確的是()A.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的B.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的C.干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是均勻變化的D.干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度是均勻變化的答案AC3.如圖所示,一束白光從左側(cè)射入肥皂薄膜,下列說法正確的是()A.人從右側(cè)向左看,可以看到彩色條紋B.人從左側(cè)向右看,可以看到彩色

35、條紋C.彩色條紋水平排列D.彩色條紋豎直排列答案BC4.如圖是產(chǎn)生X射線的裝置,叫做X射線管.圖中的K是陰極,A是陽極,通電時由陰極發(fā)出的電子,打在陽極上,從陽極上激發(fā)出X射線(也稱X光),設(shè)其中光子能量的最大值等于電子到達陽極時的動能.已知陰極與陽極之間電勢差U、普朗克常量h、電子電荷量e和光速c,則(設(shè)電子初速為零)()A.高壓電源的a端為正極B.高壓電源的a端為負極C.射線管發(fā)出的X光的最長波長為D.射線管發(fā)出的X光的最短波長為答案AD5.如圖所示,讓燈光通過偏振片P,在偏振片P的后面再放置另一個偏振片Q,轉(zhuǎn)動Q觀察通過兩塊偏振片的透射光.當透射的光線最強時,記錄P、Q放置的位置關(guān)系,如

36、果在這一位置處將P轉(zhuǎn)動90°,在Q的另一側(cè)觀察到的現(xiàn)象是()A.射出光線的強度保持不變B.有光線射出,強度變?nèi)魿.有光線射出,強度變強D.無光線射出答案D6.用冷光燈照射物品時能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低,從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處.這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是:在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜(例如氟化鎂),這種膜能消除不鍍膜時玻璃表面反射回來的熱效應(yīng)最顯著的紅外線,用表示此紅外線的波長,則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為()A.B.C.D.答案B7.在研究材料A的熱膨脹特性時,可采用如圖所示的干涉實驗法.A的上表面是一光滑平面,在A的上方放一個透明的平行板B,B與A上

37、表面平行,在它們之間形成一厚度均勻的空氣膜.現(xiàn)在用波長為的單色光垂直照射,同時對A緩慢加熱,在B上方觀察到B板的亮度發(fā)生周期性變化.當溫度為t1時最亮,然后亮度逐漸減弱至最暗;當溫度升到t2時,亮度再一次回到最亮.則()A.出現(xiàn)最亮?xí)r,B上表面反射光與A上表面反射光疊加后加強B.出現(xiàn)最亮?xí)r,B下表面反射光與A上表面反射光疊加后相抵消C.溫度從t1升至t2過程中,A的高度增加D.溫度從t1升至t2過程中,A的高度增加答案D8.太陽表面溫度約為6 000 K,主要發(fā)出可見光;人體溫度約為310 K,主要發(fā)出紅外線;宇宙間的溫度約為3 K,所發(fā)出的輻射稱為“3 K背景輻射”,它是宇宙“大爆炸”之初在

38、空間保留下的余熱,若要進行“3 K背景輻射”的觀測,應(yīng)該選擇()A.無線電波B.紫外線C.X射線D.射線答案A9.如圖所示,人眼隔著起偏器B、A去看一只燈泡S,一束透射光都看不到,下列說法中正確的是()A.使A和B同時轉(zhuǎn)過90°,仍然一束光都看不到B.單使B轉(zhuǎn)過90°過程中,看到光先變亮再變暗C.單使B轉(zhuǎn)過90°過程中,看到光逐漸變亮D.單使A轉(zhuǎn)動時,始終看不到透射光答案AC10.用綠光做雙縫干涉實驗,在光屏上呈現(xiàn)出明、暗相間的綠條紋,相鄰兩條綠條紋間的距離為x.下列說法中正確的有()A.如果增大單縫到雙縫間的距離,x將增大B.如果增大雙縫之間的距離,x將增大C.

39、如果增大雙縫到光屏之間的距離,x將增大D.如果減小雙縫的每條縫的寬度,而不改變雙縫間的距離,x將增大答案C11.在楊氏雙縫干涉實驗中,由雙縫S1、S2發(fā)出的光在屏上某點P疊加,若光波波長為600 nm,屏上P點到S1、S2距離分別為3.2×10-2 mm和1.1×10-2 mm,則P點出現(xiàn)的是亮條紋還是暗條紋？答案亮條紋12.登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射,尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射,否則將會嚴重地損害視力.有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計一種能大大減小對眼睛傷害的眼鏡.他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5,所要消除的紫外線的頻率為8.1×10

40、14 Hz.那么他設(shè)計的這種“增反膜”的厚度至少是多少?答案1.23×10-7 m13.一般認為激光器發(fā)出的是頻率為的“單色光”,實際上它的頻率并不是真正單一的,激光頻率是它的中心頻率,它所包含的頻率范圍是(也稱頻率寬度).如圖所示,讓單色光照射到薄膜表面a,一部分光從前表面反射回來(這部分稱為甲光),其余的光進入薄膜內(nèi)部,其中的一小部分光從薄膜后表面b反射回來,再從前表面折射出(這部分稱為乙光),當甲、乙這兩部分光相遇疊加而發(fā)生干涉,稱為薄膜干涉.乙光與甲光相比,要在薄膜中多傳播一小段時間t.理論和實踐都證明,能觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件是:t的最大值tm與的乘積近似等于1,即

41、只有滿足tm·1才會觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象.已知某紅寶石激光器發(fā)出的激光頻率=4.32×1014 Hz,它的頻率寬度=8.0×109 Hz.讓這束激光由空氣斜射到折射率n=的薄膜表面,入射時與薄膜表面成45°角,如圖所示.(1)求從O點射入薄膜中的光的傳播速率.(2)估算在如圖所示的情景下,能觀察到明顯穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的薄膜的最大寬度dm.答案(1)2.12×108 m/s(2)1.15×10-2 m實驗18:測定玻璃的折射率【例1】下列關(guān)于實驗的敘述,正確的有()A.玻璃磚的寬度應(yīng)適當大些B.玻璃磚兩側(cè)的兩個大頭針的距離應(yīng)該小一些C.

42、大頭針應(yīng)豎直地插在紙面上D.在插P4時,只要能擋住P3的光線就行,與P1、P2無關(guān)答案AC【例2】在用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中,甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖、和所示,其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚,乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚.他們的其他操作均正確,且均以aa、bb為界面畫光路圖,則甲同學(xué)測得的折射率與真實值相比(填“偏大”“偏小”或“相等”).乙同學(xué)測得的折射率與真實值相比 (填“偏大”“偏小”或“相等”).丙同學(xué)測得的折射率與真實值相比 (填“偏大”“偏小”或“相等”).答案偏小不變可能偏大、可能偏小、可能相等【例3】如圖用某種透光物質(zhì)制成的直角

43、三棱鏡ABC;在垂直AC面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2,在AB面的左側(cè)透過棱鏡觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線方向,直到P1的像,再在觀察的這一側(cè)先后插入兩枚大頭針P3、P4,使P3,P4,記下P3、P4的位置,移去大頭針和三棱鏡,過P3、P4作直線與AB面相交于D,量出該直線與AB面的夾角為45°,則該透光物質(zhì)的折射率n=,并在圖中正確的畫出完整的光路圖.答案被P2的像擋住擋住P1、P2的像擋住P1、P2的像和P3光路圖如下1.如圖所示,用插針法測定玻璃折射率的實驗中,以下各說法中正確的是（ ）P1、P2及P3、P4之間的距離適當大些,可以提高準確度P1、P2及P3、P4之

44、間的距離小些,可以提高準確度入射角i適當大些,可以提高準確度入射角太大,折射光線會在玻璃磚的內(nèi)表面發(fā)生全反射,使實驗無法進行P1、P2的間距和入射角的大小均與實驗的準確度無關(guān)A.B.C.D.答案A2.某同學(xué)用插針法測定玻璃的折射率n,他的實驗方法和操作步驟正確無誤,但事后發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個光學(xué)面aa與bb不平行,那么下列說法中正確的是（ ）A.P1P2與P3P4兩條直線不平行B.P1P2與P3P4兩條直線一定平行C.測出的n值一定偏大D.測出的n值不受影響答案AD3.兩個同學(xué)各設(shè)計一個數(shù)據(jù)記錄表格,而且都已完成了計算,你認為對的是.甲設(shè)計的表格是次數(shù)1sin12sin2n130°0.5

45、0020.9°0.3571.401.40245°0.70730.5°0.5081.39360°0.86638.0°0.6161.41乙設(shè)計的表格是次數(shù)123角平均值正弦值n130°45°60°45°0.7071.42220.9°30.5°38.0°28.8°0.497答案甲4.某同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識,設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器.如圖實所示,在一個圓盤上,過其圓心O做兩條互相垂直的直徑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

46、次測量時讓圓盤的下半部分豎直浸入液體中,而且總使得液面與直徑BC相平,EF作為界面的法線.而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像,并在圓周上插上大頭針P3,使P3正好擋住P1、P2的像.該同學(xué)通過計算,預(yù)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,就可直接讀出液體折射率的值.則:(1)若AOF=30°,OP3與OC的夾角為30°,則P3處所刻折射率的值為.(2)圖中P3、P4兩個位置,對應(yīng)的折射率較大的是.答案(1)1.73(2)P45.如圖所示,畫有直角坐標系的白紙位于水平桌面上.M是放在白紙上的半圓形玻璃磚,其底面的圓心在坐標原點,直徑與x軸重合,OA

47、是畫在紙上的直線,P1、P2為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭針,P3是豎直地插在紙上的第三枚大頭針,是直線OA與y軸正方向的夾角,是直線OP3與y軸負方向的夾角.只要直線OA畫得合適,且P3的位置取得正確,測出角和,便可求得玻璃的折射率.某學(xué)生在用上述方法測量玻璃的折射率時,在他畫出的直線OA上豎直地插上了P1、P2兩枚大頭針,但在y<0的區(qū)域內(nèi),不管眼睛放在何處,都無法透過玻璃磚看到P1、P2的像,他應(yīng)采取的措施是.若他已透過玻璃磚看到了P1、P2的像,確定P3位置的方法是.若他已正確地測得了、的值,則玻璃的折射率n=.答案在白紙上另畫一條更靠近y軸正方向夾角較小的直線OA,把大頭針P

48、1、P2豎直地插在所畫的直線上,直到在y<0的區(qū)域內(nèi)透過玻璃磚能夠看到P1、P2的像插上P3后,使P3剛好能夠擋住P1、P2的像實驗19:用雙縫干涉測光的波長【例1】用雙縫干涉測光的波長,實驗中采用雙縫干涉儀,它包括以下元件:A.白熾燈B.單縫屏C.光屏D.雙縫屏E.遮光筒F.濾光片（其中雙縫屏和光屏連在遮光筒上）（1）把以上元件安裝在光具座上時,正確的排列順序是:A（A已寫好）.（2）正確調(diào)節(jié)后,在屏上觀察到紅光的干涉條紋,用測量頭測出10條紅亮紋間的距離為a,改用綠色濾光片,其他條件不變,用測量頭測出10條綠亮紋間的距離為b,則一定有ab.（填“大于”、“小于”或“等于”）（3）在雙

49、縫干涉實驗中,濾光片的作用是,單縫的作用是,雙縫的作用是.答案 （1）FBDEC （2）大于 （3）獲得單色光 形成線光源 形成相干光源【例2】如圖所示,用某種單色光做雙縫干涉實驗時,已知雙縫間距d=0.25 mm,雙縫到毛玻璃屏之間距離L的大小由圖戊中毫米刻度尺讀出.實驗時先移動測量頭（如圖甲所示）上的手輪,把分劃板對準靠最左邊的一條明條紋（如圖乙所示）,并記下螺旋測微器的讀數(shù)x1（如圖丙所示）,然后轉(zhuǎn)動手輪,把分劃板向右邊移動,直到對準第7條明條紋并記下螺旋測微器的讀數(shù)x7（如圖丁所示）,由以上測量數(shù)據(jù)可求得單色光的波長.圖中雙縫的位置l1=mm,毛玻璃屏的位置l2=mm,螺旋測微器的讀數(shù)

50、x1=mm,螺旋測微器的讀數(shù)x7=mm.請用以上測量的物理量的符號表示出該單色光波長的表達式=.答案 100.0 938.0 0.300 14.700 【例3】在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中,裝置如圖實所示,雙縫間的距離d=3 mm.(1)若測定紅光的波長,應(yīng)選用色的濾光片,實驗時需要測定的物理量有和.(2)若測得雙縫與屏之間距離為0.70 m,通過測量頭(與螺旋測微器原理相似,手輪轉(zhuǎn)動一周,分劃板前進或后退0.500 mm)觀察第1條亮紋的位置如圖 (a)所示,觀察第5條亮紋的位置如圖(b)所示,則可求出紅光的波長=m.(保留一位有效數(shù)字)答案(1)紅雙縫到屏的距離ln條條紋間距a(2)

51、7×10-71.（2009·麗江質(zhì)檢）某同學(xué)按實驗裝置安裝好儀器后,觀察光的干涉現(xiàn)象,獲得成功,若他在此基礎(chǔ)上對儀器的安裝做如下改動,仍能使實驗成功的是（ ）A.將遮光筒內(nèi)的光屏,向靠近雙縫的方向移動少許,其他不動B.將濾光片移至單縫和雙縫之間,其他不動C.將單縫向雙縫移動少許,其他不動D.將單縫與雙縫的位置互換,其他不動答案ABC2.在雙縫干涉實驗中,以白光為光源,在屏上觀察到了彩色干涉條紋.若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片（只能透過紅光）,另一縫前放一綠色濾光片（只能透過綠光）,這時 （ ）A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋,其他顏色的雙縫干涉條紋消失B.有除紅色、綠色外

52、的其他顏色的雙縫干涉條紋C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在,但屏上仍有光亮D.屏上無任何光亮答案C3.利用圖中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時,有下面幾種說法:A.將屏移近雙縫,干涉條紋間距變窄B.將濾光片由藍色的換成紅色的,干涉條紋間距變寬C.將單縫向雙縫移動一小段距離后,干涉條紋間距變寬D.換一個兩縫之間距離較大的雙縫,干涉條紋間距變窄E.去掉濾光片后,干涉現(xiàn)象消失其中正確的是.答案ABD4.雙縫干涉實驗中,要使屏上單色光的干涉條紋之間的距離變寬,可采取以下辦法:（1）;（2）;（3）.為測量紅光的波長,現(xiàn)測得屏上6條亮條紋間的距離為7.5 mm,已知雙縫間的距離為0.5 mm,雙縫到光屏的距離為1

53、 m,則此紅光波長為.答案 在雙縫干涉實驗中,根據(jù)公式x=可知,要使屏上單色光的干涉條紋之間距離變寬,可以采取的辦法是:（1）使用波長較長的單色光;（2）增加雙縫到光屏間距離或選用較長的遮光筒;（3）減小雙縫之間的距離.根據(jù)測量值,計算相鄰條紋間的距離:x= mm=1.5 mm再代入公式=,求得紅光波長為=7.5×10-7m知識整合演練高考題型1 光的全反射【例1】（2008·重慶·19）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

54、平行光束垂直入射并覆蓋OM,則光線（ ）A.不能從圓弧 射出B.只能從圓弧 射出(C.能從圓弧射出D.能從圓弧 射出答案B題型2 光的折射【例2】（2007·江蘇·14）如圖所示,巡查員站立于一空的貯液池邊,檢查池角處出液口的安全情況.已知池寬為L,照明燈到池底的距離為H .若保持照明光束方向不變,向貯液池中注入某種液體,當液面高為時,池底的光斑距離出液口.（1）試求當液面高為H時,池底的光斑到出液口的距離x.（2）控制出液口緩慢地排出液體,使液面以vh的速率勻速下降,試求池底的光斑移動的速率vx.答案 （1） （2）題型3 光的干涉【例3】（2008·上海

55、83;12）在楊氏雙縫干涉實驗中,如果（ ）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)間距不等的條紋答案BD題型4 光的偏振【例4】（2007·全國·17）如圖所示,P是一偏振片,P的透振方向（用帶有箭頭的實線表示）為豎直方向.下列四種入射光束中,哪幾種照射P時能在P的另一側(cè)觀察到透射光（ ）A.太陽光B.沿豎直方向振動的光C.沿水平方向振動的光D.沿與豎直方向成45 °角振動的光答案ABD1.(2008&#

56、183;全國·15)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(cè)移了一段距離.在下列情況下,出射光線側(cè)移距離最大的是()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°的入射角入射答案D2.(2008·四川·21)如圖所示,一束單色光射入一玻璃球體,入射角為60°,已知光線在玻璃球內(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()A.B.1.5C.D.2答案C3.(2008·上

57、海春招·15)朱熹的詩句“半畝方塘一鑒開,天光云影共徘徊”,生動地描繪了“天光云影”在池塘水面上相映成趣的美景,形成這一美景的主要原因是水面對光的()A.反射B.折射C.干涉D.衍射答案A4.(2008·天津·16)下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法正確的是()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答案A5.(2008·全國·21)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射入,穿過玻璃磚自下表面射出.已知該玻璃對紅光的折射率為1.5.設(shè)紅光與藍光穿過玻璃磚所用的時間分別為t1和t2,則在從0°逐漸增大