物理選修3-4光學復習資料

物理選修 3－4光學復習第1課時 光的直線傳播 光的反射1、高考解讀真題品析知識：平面鏡成象特點例1．（09年全國卷Ⅰ）15.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，如圖所示，物體在左鏡所成的像中從右向左數的第三個像與物體的距離是A．24mB．32mC．40mD．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.答案：B點特：像與物關于鏡面對稱熱點關注知識點：確定平面鏡成象觀察圍例2。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圍。解析：先根據對稱性作出人眼的像點S/，再根據光路可逆，設想S處有一S個點光源，它能通過平面鏡照亮的圍就是人眼能通過平面鏡看到的圍。圖中畫出了兩條邊緣光線。S/點評：（1）利用光路可逆原理（2）利用平面鏡成像的對稱性S2、知識網絡PQ考點1. 光的直線傳播1．光源發(fā)光是將其他形式的能轉化為光能2．光的直線傳播：（1）光在同一均勻介質中沿直線傳播。如影、日食、月食、小孔成像等都是直線傳播的例證。（2）光在真空中的傳播速度為 c=3.00×108m/s3．影1）影分本影和半影。2）點光源只能形成本影。3）本影的大小決定于光源、物體和光屏的相對位置考點2．光的反射1．反射現(xiàn)象：光射到兩種介質的分界面處，有一部分返回原來介質的現(xiàn)象。2．反射定律：反射光線、入射光線和法線在同一平面，反射光線和入射光線分居在法線的兩側，反射角等于入射角。3．反射光路是可逆的考點3．平面鏡1．平面鏡的作用：只改變光的傳播方向，不改變光束的聚散性質2．平面鏡的成像特點：成正立的等大的虛像，物與像關于鏡面對稱。3．平面鏡成像光路作圖的技巧：先根據平面鏡成像的特點，確定像的位置，再補畫入射光線與反射光線。4．平面鏡的視場問題：需借助邊界光線作圖。如有障礙物，還需畫出障礙物的像，再借助邊緣光線作圖。3、復習方案基礎過關重難點：影子運動性質的分析例3．一路燈距地面的高度為h，身高為l的人以速度v勻速行走，如圖所示（1）試證明人的頭頂的影子作勻速運動；（2）求人影的長度隨時間的變化率。解析：（1）設t=0時刻，人位于路燈的正下方O處，在時刻t，人走到S處，根據題意有OS=vt①過路燈P和人頭頂的直線與地面的交點M為t時刻人頭頂影子的位置，如圖所示.OM為人頭頂影子到O點的距離.PhlOMShl由幾何關系，有OMOMOS②OMhvt解①②式得hl③因OM與時間t成正比，故人頭頂的影子作勻速運動.（2）由圖可知，在時刻t，人影的長度為SM，由幾何關系，有SM=OM－OS④SMlvt由①③④式得hl⑤可見影長 SM與時間t成正比，所以影長隨時間的變化率k

lvh l點評：本題由生活中的影子設景，以光的直線傳播與人勻速運動整合立意。根據光的直線傳播規(guī)律，建立三角形的模型。運用數學上的平面幾何知識解決物理問題，培養(yǎng)學生應用數學知識解決物理問題的能力典型例題：P1S2例4．如圖，AB表示一平面鏡，P1P2是水平放置的米尺（有刻度的一P面朝著平面鏡），MN是屏，三者相互平行，屏MN上ab表示一條豎直MN的縫（即ab之間是透光的）。某人眼睛緊貼米尺上的小孔S（其位置見abAB圖），可通過平面鏡看到米尺的一部分刻度。試在本題的圖上用三角板作圖求出可看到的部分，并在P1P2上把這部分涂以標志。解析：在遇到找“人眼觀察圍”的題目時，采取“設人眼為光源，求由它發(fā)射的光線經平面鏡反射照亮圍”的方法，這其實是光路可逆思維的體現(xiàn)，但要注意這里屏既要遮入射光線又要遮有限圍的反射光線，要充分認識到“ ab”部分的窗口作用，本題是典型的視場問題設S為光源，它發(fā)出的光線經平面鏡反射后，照射到米尺上的圍，由光路可逆知，即為人眼通過平面鏡和狹縫ab看到的圍，光路圖如18－2（a）。若正面求解如（b）P1S2P1S2PPMabNMabNceABAB屏的像的位置S眼的像的位置尺的像的位置(a)(b)點評：這道題運用了平面鏡成像的對稱性及光路的可逆性，通過作圖解決了平面鏡成像的視場問題，其中還得考慮障礙物對視場的約束。這樣，才可正確、迅速地解決有關問題。第2課時 光的折射 全反射真品分析知識點：折射定律例1．（08卷）（9分）一半徑為 R的1/4球體放置在水平面上，球體由折射率為 3的透明材料制成?，F(xiàn)有一束位于過球心 O的豎直平面的光線，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 3R/2。求出射角 。解析：設入射光線與 1/4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=3①2設光線在C點的折射角為β，由折射定律得sin②3sin由①②式得30③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sin1⑤sin 3因此sin

32解得 60點評：本題考查幾何光學知識，通過畫光路圖，根據折射定律，由幾何關系列式求解。熱點關注知識點：折射、全反射例2．（09年全國卷Ⅱ）21.一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邊長度相等的平行光從 AB邊垂直射入玻璃磚，則 （ ）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：.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arcsin1,所1.5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。答案：BD點評：本題考查光的折射和全反射。當光線由光密介質射向光疏介質入射角大于或等于臨界角時，將會發(fā)生全反射2、知識網絡考點1.光的折射1．光的折射：光由一種介質進入另一種介質或在同一種不均勻介質中傳播時，方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫做光的折射。2．折射率n：折射率是表示在兩均勻介質中光速度比值的物理量，光從真空射入介質時，n=c，v叫該介質的折射率（絕對折射率）。同一介質對不同頻率的光具有不同的折射率，說明折射率不僅與介質有關，還與光的頻率有關，在可見光為透明的介質，折射率隨光的頻率的增大而增大。3．光密介質和光疏介質任何介質的折射率都大于，折射率越大，光在其中傳播的速度就越小，兩種介質相比較，折射率大的介質叫光密介質，折射率小的介質叫光疏介質4．折射定律：折射光線、入射光線和法線在同一平面，折射光線和入射光線分居在法線的兩側，入射角的正弦與折射角的正弦之比是一個常數。sini=n即：sinr5．折射光路是可逆的6．折射率與光速及波長的關系：當光從真空進入介質時，頻率不變，速度、波長均減小。公式：v=λf考點2．全反射1．全反射：光從光密介質射入光疏介質，當入射角大于（或等于）某一角度時，折射光線消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射。2．產生條件：①光從光密介質射入光疏介質 ②入射角大于（或等于）臨界角3．臨界角：折射角等于 900（或折射光線恰好消失）時的入射角叫臨界角。公式：sinC=1為臨界角)(Cn4．全反射現(xiàn)象的應用：①光導纖維 ②全反射棱鏡全反射的一個重要應用就是用于光導纖維（簡稱光纖） 。光纖有、外兩層材料，其中層是光密介質，外層是光疏介質。光在光纖中傳播時，每次射到、外兩層材料的界面，都要求入射角大于臨界角，從而發(fā)生全反射。這樣使從一個端面入射的光，經過多次全反射能夠沒有損失地全部從另一個端面射出?？键c3。光的色散1．三棱鏡―橫截面為三角形的三棱柱透明體稱三棱鏡。2．三棱鏡對光線的作用：①光密三棱鏡：當光線從一側面射入，從另一側面射出時，光線兩次均向底面偏折。②光疏三棱鏡：當光線從一側面射入，從另一側面射出時，光線兩次均向頂角偏折。③全反射棱鏡（等腰直角棱鏡） ：當光線從一直角邊垂直射入時，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出。 當光線垂直于斜邊射入時， 在兩直角邊發(fā)生全反射后又垂直于斜邊射出。3．三棱鏡成像：當物體發(fā)出的光線從三棱鏡的一側面射入，從另一側面射出時，逆著出射光線可以看到物體的虛像。4．光的色散白光通過三棱鏡后，出射光束變?yōu)榧t、橙、黃、綠、藍、靛、紫七色光束。由七色光組成的光帶叫做光譜。這種現(xiàn)象叫做光的色散。色散的實質是由于各種色光在同一介質中傳播的速率不同，或同一介質對不同色光的折射率不同而引起的。注：（1）光的頻率（顏色）由光源決定，與介質無關；（2）同一介質中，頻率越大的光折射率越大；（3）n=c/v。正確應用以上幾點就能準確地判斷有關色光在介質中的傳播速度、波長、折射光線的偏折程度等問題。3、復習方案基礎過關重難點：折射定律的解題策略例3．（2001·理綜·22）如圖18－7所示，兩塊同樣的玻璃直角三棱鏡ABC，兩者的AC面是平行放置的，在它們之間是均勻的未知透明介質，一單色細光束O垂直于AB面入射，在圖示的出射光線中（）1A．1、2、3（彼此平行）中的任一條都有可能ACB2B．4、5、6（彼此平行）中的任一條都有可能3C．7、8、9（彼此平行）中的任一條都有可能45D．只能是4、6中的某一條6解析：玻璃狹縫中透明介質可能折射率n>n玻也可能n<n玻，BCA78還可能n=n玻。介質狹縫可看成是兩面平行的介質板，根據折9射定律及平行玻璃磚的光學特點（入射光線平行于出射光線），可判斷4、5、6都有可能。答案：B點評：未知透明介質與玻璃相比，可能是光密介質也可能是光疏介質，還有可能就是與玻璃折射率相同另一介質，思考時要全面不能漏掉n相同的情況；另外利用兩面平行玻璃磚的光學特性（入射光線平行與出射光線，但有側移），也是解題的一條比較快的途徑。典型例題：例4．某三棱鏡的橫截面為一直角三角形，如圖所示，∠ A=90°，∠B=30°，∠C=60°，棱鏡材料的折射率為 n，底面BC涂黑，入射光沿平行于底面 BC的方向射向 AB面，經AB面和AC面折射后出射。（1）求出出射光線和入射光線延長線的夾角δ。（2）為使上述入射光線能從 AC面出射，折射率 n的最大值為多少？解析：（1）設光在AB面上入射角為i，折射角為r，在AC面上入射角為α，折射角為β。由光的折射定律有sininsinr而i600，可得iAδ1sin6003rαβsinrn2nBC又r900，故sincosr1sin2r4n232n由光的折射定律，得sinnsin4n232∴夾角(ir)()arcsin4n230230（2）要使光從AC面出射，應有sin＜1即4n23＜12解得n＜72點評：光的反射和折射俗稱幾何光學，此題的解題過程充分體現(xiàn)了這一點：如：i600的推算，r900的來由，(ir)()的得出，無一不是幾何知識的應用。第3課時 光的干涉、衍射、和偏振1、高考解讀真題品析知識：干涉條紋間距規(guī)律 x Lgd例1．（09年上海物理） 10．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?。?。解析：依據雙縫干涉條紋間距規(guī)律

Lg，可知要使干涉條紋的間距變大，需要改用波長更長d的單色光，應將增大雙縫與屏之間的距離 L。答案：長，增大。點評：對同一裝置，干涉條紋間距與波長成正比熱點關注知識：光的干涉的應用例2。（09年卷）13.光在科學技術、生產和生活中有著廣泛的應用，下列說確的是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)象在光導纖維束傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象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；在光導纖維束傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象， C錯；光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象， D對。答案：D點評：掌握各種物理現(xiàn)象形成的原理2、知識網絡考點1. 光的干涉.1．光的干涉現(xiàn)象：在相干光疊加區(qū)域，有的位置光強度始終增強，有的位置光強度始減弱，出現(xiàn)光強度隨這間重新分布的現(xiàn)象。2．光的相干條件：兩束光的頻率相同，振動方向相同，在疊加區(qū)域相位差恒定3．氏雙縫干涉實驗（必須是相干光源）.①產生雙縫干涉的條件：f1f2，且振動情況完全相同.．．．．．．．．．．．②縫S1,S2產生的光相當于光源的作用.③產生亮暗條件是S1PS2Pn2n1（亮），S1PS2P（暗）兩條亮紋或暗紋之間的距2離L=SP2SP1④xd⑤條紋間距是相等的，0級亮紋與1級亮紋，1級亮紋與2級亮紋都相差一個波長，而相鄰級的暗紋之間相差半個波長.其實第n級就相當于波長的幾倍.4．薄膜干涉：兩個相干光源是薄膜的兩條反射光產生的現(xiàn)象.①單色平行光照楔形薄膜時呈現(xiàn)明暗相間條紋.[因為d的不同造成xL的不同，因此有此dd可能就使x為波長整數倍，有的d可能使x為半波長奇數倍，而2級呈現(xiàn)明暗相間條紋]1級②用復色光照射時，則出現(xiàn)彩色條紋.[用白光作光源時，由于不同S0級1級2級色光波長不同，在某一厚度 d處只能是某一種色光相強而成為這種色光的亮條紋，旁邊另一厚度d處只能是另一種色光強而成為另一色光的亮條紋， 這樣在不同厚度 d處，為不同波長的色光的亮條紋，從而形成彩色條紋 ]③增透膜是干涉的應用之一， 由于“增透”只使兩反射光相消， 一定的d只能使一定的波長 的光相消，我們常見的涂有增透膜的光學元件， 是在自然光條件下增透， 通?？刂圃鐾改さ暮穸?，使它對黃、綠光滿足“增透” ，而其他色光（紅、橙、藍、靛、紫）不能滿足“增透” .因此從入射光方向看上去呈現(xiàn)其他色光形成的淡紫色 .④薄膜干涉應用之二是檢查平面是否平整 .考點2.光的衍射1．現(xiàn)象：光繞過障礙物的現(xiàn)象。2．意義：光的衍射現(xiàn)象進一步表明光是波。3．條件：從理論上講衍射是無條件的，但需發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，其條件是阻礙物（或孔）的尺寸與光波可比（接近光波長或小于光波長） 。4．單縫衍射：光通過單縫照射到屏上時，屏上將出現(xiàn)“有明有暗，明暗相間”的衍射條紋，與雙縫干涉的干涉條紋不同的是：干涉條紋均勻分布，而衍射條紋的中央明紋較寬，較亮。5．泊松亮斑：1818年法國物理學家菲涅耳提出光的波動理論；數學家泊松推算出在圓板陰影的中心應有一個亮斑（即著名的泊松亮斑），后被實驗證實，即說明泊松亮斑是由光的衍射形成。）6．應用：用衍射光柵測定光波波長注：①光的干涉和光的衍射都表明光具有波動性 .②光波衍射中有干涉；干涉中有衍射 .考點3．光的偏振現(xiàn)象1．光是橫波，是電磁波，場強E和磁感強度B的振動方向均與波傳播的方向垂直．所以光有偏振現(xiàn)象．2．自然光：在光波傳播方向垂直的平面光振動 (指E的振動)沿各個方向振動強度都 _______的光．如由太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光．3．偏振光：在光波傳播方向的垂直平面，只有沿著一個特定的方向振動的光．如自然光經一偏振片作用后的光，再如自然光射到兩介質分界面時同時發(fā)生反射和折射(反射角和折射角和為900時)，反射光線和折射光線是光振動方向互相垂直的偏振光．4．應用：利用偏振濾光片攝影、觀看立體電影等．光的衍射—單縫衍射實驗.考點4。激光的特點1．激光是一種人工產生的相干光.2．激光的平行度非常好.3．激光的亮度高.注意：激光只是某種特定波長的光，而白熾燈光是有一切波長的光.4．廣泛應用：⑴產生明顯的干涉圖象(頻率單一相干性好)．⑵利用激光通過光導纖維實現(xiàn)通訊(利用相于性好進行“調制”)．⑶激光雷達測距測速(平行度好，結合多普勒效應)．⑷VCD、CD唱機，電腦光驅(平行度好)．⑸醫(yī)學上“激光刀”(光強度大)．⑹受控核聚變(光強大、能量集中)．3、復習方案基礎過關重難點：光的干涉條件例3．在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕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( )．．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．紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的干涉條紋依然存在C．任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮D．屏上無任何光亮解析：兩列光波發(fā)生干涉的條件之一是頻率相同，利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生干涉的兩束光，在光屏上形成干涉條紋，但分別用綠濾光片和紅濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光頻率不同，不能發(fā)生干涉.因此屏上不會存在雙縫干涉條紋 ,所以選C.答案： 選C點評： 本題易選 A，其原因是未注意兩列光能產生干涉的條件。典型例題：例4．1年，托馬斯·用雙縫干涉實驗研究了光波的性質。 1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了氏干涉的結果（稱洛埃鏡實驗） 。(1)洛埃鏡實驗的基本裝置如圖 3(a)所示，S為單色光源，M為一平面鏡。試用平面鏡成像作圖法在答題卡上畫出 S經平面鏡反射后的光與 S直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域。(2)設光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為 a和L，光的波長為λ，在光屏上形成干涉條紋。寫出相鄰兩條亮紋（或暗紋）間距離 x的表達式。解析： (1)見圖(b)。(2)由雙縫干涉相鄰亮紋（或暗紋）間距離公式： 。根據平面鏡成像的對稱性得 d=2a，所以 。點評： 氏雙縫干涉是光的波動性的有力證據，要牢記干涉現(xiàn)象中相鄰兩亮紋（或暗紋）間距離相等，條紋間距的計算式 ，并理解各個字母所代表物理量的物理含義。第4課時 測定玻璃的折射率1、高考解讀真題品析知識：測定玻璃的折射率例1．某同學在測定一厚度均勻的圓柱形玻璃的折射率時，先在白紙上作一與玻璃圓柱同半徑的圓，圓心為0，將玻璃圓柱平放在白紙上，使其邊界與所畫的圓重合，在玻璃一側豎直插兩枚大頭針P1和P2，在另一側再先后插兩枚大頭針 P3和P4，使從另一側隔著玻璃觀察時，大頭針 P4、P3和P2、P1的像恰好在一條直線上，移去玻璃圓柱和大頭針后，在白紙上得到如圖 3-91所示，在圖中畫出：①沿P1、P2連線方向的入射線通過圓形玻璃后的傳播方向；②光線在玻璃的傳播方向；③在光線的入射點作法線，標出入射角 α和折射角 β；④寫出計算玻璃折射率的公式 (不必計算)。解析：1．能根據該同學的記錄測定玻璃的折射率，如圖 3-92 所示，設人射角∠DON=α，折射角∠O’ON’=β，由折射定律得：nsin2．其中③、④、⑤有錯誤或不要；在③中sin應使直尺與玻璃磚的界面對齊，移開玻璃磚后再畫邊界線；在④中入射角要取00以外的五組數據；在⑤頭針要豎直插牢，觀察時看針腳是否在同一條直線上；3．肯定插錯了的同學是乙，測量締果最準確的是丁4．偏小5．如圖3-93；玻璃折射率nsin。sin點評：準確畫出光路圖，搞清其原理，這類題就不難解決了熱點關注知識：利用插針法測定玻璃的折射率例2．利用插針法可以測量半圓柱形玻璃磚的折射率。實驗方法如下：在白紙上做一直線MN，并做出它的一條垂線AB，將半圓柱形玻璃磚（底面的圓心為O）放在白紙上，使它的直邊與直線MN對齊，把半圓的邊緣描在紙上。在垂線AB上插兩個大頭針P1和P2，然后在半圓柱形玻璃磚的右側插上適量的大頭針，可以確定光線P1P2通過玻璃磚后的光路，從而求出玻璃的折射率。實驗室中提供的器材除了半圓柱形玻璃磚、木板和M大頭針外，還有量角器等。AB（1）某學生用上述方法測量玻璃的折射率，在他畫出的垂線AB上插P1、P1P2P兩枚大頭針，但在半圓柱形玻璃磚右側的區(qū)域，不管眼睛放在何處，都2O無法透過玻璃磚同時看到P、P的像，原因是_________________，他應該12采取的措施是_____________。（2）為了確定光線P1P2通過玻璃磚后的光路，在玻璃磚的右側，最少應插N___枚大頭針。3）請在半圓柱形玻璃磚的右側估計所插大頭針的大概位置，并用“×”表示，做出光路圖。解析：⑴光線P1P2垂直于界面進入半圓柱形玻璃磚后到達圓弧面上的入射角大于臨界角，發(fā)生全反射現(xiàn)象，光不能從圓弧面折射出來，向上移動半圓柱形玻璃磚，使到達圓弧面上的光線的入射角小于臨界角⑵1⑶光路圖如圖（光在圓弧面上D點發(fā)生折射，法線為OD直線）入射角i和折射角rsinrnsini點評：由光密到光疏，有可能要發(fā)生全反射現(xiàn)象2、知識網絡1．實驗目的測定玻璃的折射率，掌握光發(fā)生折射時入射角和折射角的確定方法。2．實驗原理如圖3-80所示，用插針法找出與入射光線 AO對應的出射光線 O’B，確定出 O’點，畫出折射光線00’，然后測量出角α和β，根據nsin計算玻璃的折射率。sin3．實驗器材白紙，圖釘，大頭針，直尺，鉛筆，量角器，平木板，長方形玻璃磚。．實驗步驟及調整安裝將白紙用圖釘按在繪圖板上。在白紙上畫出一條直線aa’作為界面(線)，過aa’上的一點 O畫出界面的法線 NN’，并畫一條線段 AO作為入射光線。(3) 把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟 aa’對齊，畫出玻璃磚的另一邊 NN’在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針Pl、P2的像，調整視線方向，直到 P2檔住P1的像。再在觀察的這一側插兩枚大頭針 P3、P4，使P3檔住Pl、P2的像，P4檔住P3及P1、P2的像，記下 P3、P4的位置。移去大頭針和玻璃磚，過P3、P4所在處作直線O’B，與bb’交于0’，直線0’B就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向。連接00’，入射角a=∠AON，折射角β=∠O'ON’。用量角器量出入射角和折射角，從三角函數表中查出它們的正弦值，把這些數據記錄在自己設計的表格中。(7) 用上述方法分別求出入射角分別為 300、450、600時的折射角，查出它們的正弦值，填人表格中。(8)算出不同入射角時的比值面sin，最后求出在幾次實驗中所測面sin的平均值，即sinsin為玻璃磚折射率的測量值。5．注意事項(1) 實驗時，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P3與0’之間距離要稍大一些。

P1和P2之間、P2與O點之間、

P3與

P4之間、入射角a應適當大一些，以減小測量角度的誤差。但入射角不宜太大，也不宜太小。在操作時，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學面。更不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線。在實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。玻璃磚應選用寬度較大的，宜在5cm以上。若寬度太小，則測量誤差較大。．數據處理及誤差分析此實驗是通過測量入射角和折射角，然后查數學用表，找出入射角和折射角的正弦值，再sin中求玻璃的折射率。除運用此方法之外，還有以下處理數據的方法：代人nsin處理方式(1)：在找到人射光線和折射光線以后，以入射點0為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別與AO交于C點，與00’(或00’的延長線)交于D點，過C、D兩點分別向NNl作垂線，交NN’于C’、D’，用直尺量出CC’和DD’的長。如圖3-81所示。由于sinCC'DD'CO，sinDO而CO=DO所以折射率n1

sin CC'sin DD'重復以上實驗，求得各次折射率計算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測量值：處理方式(2)：根據折射定律可得sinnsin因此有sin1sinnsina值為橫坐標、在多次改變入射角、測量相對應的入射角和折射角正弦值基礎上，以以sinβ值為縱坐標，建立直角坐標系。如圖3-82所示。描數據點，過數據點連線得一條過原點的直線。求解圖線斜率，設斜率為k，則k1。1n故玻璃磚折射率nk3、復習方案基礎過關：重難點：實驗中的誤差分析例3．在利用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中：(1)甲同學在紙上正確畫出玻璃磚的兩個界面aa’和bb’后，不自覺地碰了玻璃磚使它向aa’方向平移了少許， 如圖3-84所示。則他測出的折射率值將 _____(選填“偏大”、“偏小”或“不變”)；(2) 乙同學在畫界面時，不自覺地將兩界面 aa’、bb’間距畫得比玻璃磚寬度 大些，如圖3-85所示，則他測得折射率 _________(選填“偏大”、“偏小”或“不變” )。解析：(1)如圖3-86所示，甲同學利用插針法確定入射光線、折射光線后，測得的入射角、折射角沒有受到影響，因此測得的折射率將不變。如圖3-87所示，乙同學利用插針法確定人射光線、折射光線后，測得的入射角不受影響，但測得的折射角比真實的折射角偏大，因此測得的折射率偏小。點評：要分析誤差的大小，關鍵要分析誤差的來源。弄清在測量過程中，入射角和折射角的測量是偏大了還是偏小了。典型例題：例4．某同學用插針法測定玻璃磚的折射率，他的實驗方法和操作步驟正確無誤。但他處理實驗記錄時發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個光學面aa’與bb’不平行，如圖3-83所示。則：A ．P1P2與P3P4兩條直線平行 B ．P1P2與P3P4兩條直線不平行C ．他測出的折射率偏大 D ．他測出的折射率不受影響解析：如圖3-83所示．在光線由繃’面進入玻璃磚的偏折現(xiàn)象中：由折射定律n

sinsin在光線由 bb’射出玻璃磚的現(xiàn)象中，同理sinnsini若aa’與bb’平行，則i=β，因此α=γ。此時入射光線AO與出射光線O’B平行。若aa’與bb’不平行，則i≠β，因此α≠γ。此時入射光線AO與出射光線O’B不平行。選項B正確。在具體測定折射率時，要驗方法、光路均準確無誤，折射率的測量值應不受 aa’與bb’是否平行的影響，選項 D正確。答案：B、D點評： (1) 入射光線與出射光線是否平行，取決于玻璃磚兩界面 aa’與bb’是否平行。利用插針法確定光的入射點和出射點，從而確定入射光線和折射光線。此方法可適合應用平行玻璃磚、棱鏡、圓柱形玻璃體等。第5課時 光學單元測試1．如圖所示，在 A點有一個小球，緊靠小球的左方有一個點光源S?，F(xiàn)將小球從A點正對著豎直墻平拋出去，打到豎直墻之前，小球在點光源照射下的影子在墻上的運動是（）A.勻速直線運動B.自由落體運動

SAvtlhxC.變加速直線運動 D.勻減速直線運動2．如圖所示，激光液面控制儀的原理是：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，屏上用光電管將光訊號轉換為電訊號， 電訊號輸入控制系統(tǒng)來控制液面的高度，若發(fā)現(xiàn)光點在屏上向右移動了△ s距離，即射到B點，則液面的高度變化是（ ）s sA.液面降低 B.液面升高sini sinis sC.液面降低 D.液面升高2tani 2tani3．從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的圓柱形平行光速垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為1．5，則光束在桌面上形成的光斑半徑為（）A．r B．1．5r C．2r D．2．5r4．海面下的潛艇 Q為了與海面上的指揮船 P保持聯(lián)系，潛艇Q發(fā)出的紅外線信號 1和紫外線信號2沿圖示路線傳播，到達指揮船 P。下列傳播路線的圖示中可能正確的是 ( )5（09年天津卷）7.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 （ ）在該玻璃中傳播時，藍光的速度較大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6．下述哪些現(xiàn)象不是由于全反射造成的 （ ）A、 露水珠在照射下格外明亮；B、 用光導纖維傳送光信號；C、 海市蜃樓；D、 水中的氣泡看起來格外明亮。年卷）21.如圖所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其圓半徑為7．（09

r，外圓半徑為

R，R＝

2

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，光在透明柱體傳播的時間為

t，若真空中的光速為 c，則

（ ）A. n可能為

3n可能為22 2rt可能為c4.8rt可能為c8．a、b兩種單色光以相同的入射角從某種介質射向真空，光路如圖所示，則以下敘述正確的是()aA．a光的全反射臨界角小于b光的全反射臨界角真空bB．通過同一雙縫干涉裝置，a光的干涉條紋間距比b光的寬介質C．在該介質中 a光的傳播速度大于 b光的傳播速度D．在該介質中 a光的波長小于 b光的波長9．在完全透明的水下某深處，放一點光源，在水面上可看見一個透光的圓形平面，若發(fā)現(xiàn)透光圓面的半徑勻速增大，則光源的運動是：

（

）A.加速上升 B.加速下降 C.勻速上升10．如圖所示，自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理。

D.勻速下降它雖然本身不發(fā)光， 但在夜間騎行時，從后面開來的汽車發(fā)出的強光照到尾燈后，會有較強的光被反射回去，使汽車司機注意到前面有自行車。尾燈的原理如圖所示，下面說法中正確的是 （ ）汽車燈光應從左面射過來在尾燈的左表面發(fā)生全反射汽車燈光應從左面射過來在尾燈的右表面發(fā)生全反射汽車燈光應從右面射過來在尾燈的左表面發(fā)生全反射汽車燈光應從右面射過來在尾燈的右表面發(fā)生全反射11．如圖所示，兩束頻率不同的光束 A和B分別沿半徑方向射入半圓形玻璃磚，出射光線都是沿OP方向，下面說確的是 ( )A．A穿過玻璃磚所需的時間較長；B．光由玻璃射向空氣發(fā)生全反射時，

A的臨界角??；C．B光的頻率比 A光的頻率大；D．B在玻璃中的傳播速度大。12．一個等腰直角三棱鏡的截面如圖所示，一細束綠光從AC面的P點沿平行底面AB方向射入棱鏡后，經AB面反射，再從BC面的Q點射出，且有PQ∥AB（圖中未畫光在棱鏡的光路）．如果將一細束藍光沿同樣的路徑從P點射入三棱鏡，則從BC面射出的光線是（）A．仍從Q點射出，出射光線平行于ABCB．仍從Q點射出，出射光線不平行于ABC．可能從Q點射出，出射光線平行于ABPQ·QD．可能從Q點射出，出射光線平行于AB13．如圖所示，在折射率大于玻璃折射率的透明液體中，水平放置著AQ·B一個長方體玻璃磚.在豎直平面有兩束光線，相互平行且相距為d，d斜射到長方體的上表面上，折射后直接射到下表面，然后射出.已a知圖中a為紅光、b為紫光，則（）bA．兩出射光線仍平行，距離大于dB．兩出射光線仍平行，距離等于dC．兩出射光線仍平行，距離小于dD．兩出射光線不再平行14．如圖所示，AB為一塊透明的光學材料左側的端面。建立直角坐標系如圖，設該光學材料的折射率沿y軸向均勻減小。現(xiàn)有一束單色光 a從原點O以某一入射角θ由空氣射入該材料部， 則該光線在該材料部可能的光路是下圖中的哪一個 （ ）A. B. C. D.yAoθ xa B15．如圖所示，用透明材料做成一長方體形的光學器材，要求從上表面射入的光線可能從右側面射出，那么所選的材料的折射率應滿足

θ1A.折射率必須大于

2

B.折射率必須小于

2C.折射率可取大于

1的任意值

D.無論折射率是多大都不可能16．光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質量的通信服務。目前，我國正在大力建設高質量的寬帶光纖通信網絡。下列說確的是 （ ）Ａ．光纖通信利用光作為載體來傳播信息Ｂ．光導纖維傳遞光信號是利用光的衍射原理Ｃ．光導纖維傳遞光信號是利用光的色散原理Ｄ．目前廣泛應用的光導纖維是一種非常細的特制玻璃絲17．在觀察光的衍射現(xiàn)象的實驗中 ,通過緊靠眼睛的卡尺測腳形成的狹縫 ,觀看遠處 的日光燈管或線狀白熾燈絲 (燈管或燈絲都要平行于狹縫 ),可以看到 ( )．黑白相間的直條紋B．黑白相間的弧形條紋C．彩色的直條紋D．彩色的弧形條紋18.下列關于光在傳播中所出現(xiàn)的現(xiàn)象解釋正確的是 ( )A．面積較大的光源將使物體在光屏上的影子模糊不清，是由于光的衍射造成的B．凸透鏡把會聚成邊緣帶彩色的光斑， “彩色邊緣”是由于光的色散造成的C．照相機鏡頭在下看上去呈淡紫色，是由于光的干涉造成的D．透過尼龍紗布看日光燈，看到比沙巾中孔大的彩色網格，是由于衍射造成的19．如圖所示為單色光源發(fā)出的光經一狹縫照射到光屏上，可觀察到的圖像是（ ）20．下列關于波的敘述中正確的是（ ）．光的偏振現(xiàn)象表明光是一種橫波B．超聲波可以在真空中傳播C．光導纖維是應用了光的全反射現(xiàn)象，無影燈主要是應用了光的衍射D．天空中出現(xiàn)的彩虹是因為光的折射形成色散現(xiàn)象21．在光學儀器中，為了減少在光學元件(透鏡、棱鏡等)表面上的反射損失，可在光學元件表面涂上一層增透膜，利用薄膜的相消干涉來減少反射光，如果照相機鏡頭所鍍薄膜對綠光的折射率為

n，厚度為

d，它能使綠光在垂直入射時反射光完全抵消，那么綠光在真空中波長

λ為（

）A．d／4 B．nd/4 C．4d D．4nd22．一細光束中包含有紅和藍兩種單色光， 由真空中以不等于 Oo的相同入射角照射到透明的平板玻璃上表面，透過玻璃板后，又射出到真空中，則下列說法中正確的是 （ ）．進入玻璃板的光線從玻璃板的下表面射出時，紅光和藍光的折射角不同．紅光在真空中的波長與在玻璃中的波長之比，小于藍光在真空中的波長與在玻璃中的波長之比．無論紅光或藍光，由真空射入玻璃后，其速度都變小，所以光子的能量都變?。t光在玻璃板中所經歷的路程比藍光的短23．如圖所示，一束白光通過玻璃鏡發(fā)生色散現(xiàn)象，下列說法中正確的是（ ）．紅光的偏折最大，紫光的偏折最小B．紅光的偏折最小，紫光的偏折最大C．玻璃對紅光的偏折率比紫光大D．玻璃中紫光的傳播速度比紅光大24．技術是在1960年發(fā)明的。激光被譽為神奇的光，關于激光的應用下列說確的是（）A．激光應用于光纖通訊，是因為它的單色性好，是相干光，利于調制B．激光用來控制核聚變，是因為它的方向性好，光源的能量就集中在很小一點上，可以在空間某個小區(qū)域產生極高的溫度C．用激光攔截導彈，摧毀衛(wèi)星，是因為激光在大氣中傳播不受大氣的影響D．能利用激光測量地面到月球表面的距離，是因為激光通過地球大氣不會發(fā)生折射25．英國物理學家托馬斯·巧妙地解決了相干光源問題，第一次在實驗室觀察到了光的干涉現(xiàn)象。右圖為實驗裝置簡圖，M為豎直線光源(長直燈絲鈉燈)、N和O均為有狹縫的遮光屏、P為像屏?，F(xiàn)有四種不同帶有狹縫的遮光屏，實驗時的正確選擇是（）A．N應選1，O應選2。B．N應選3，O應選4。C．N應選1，O應選4。B．N應選3，O應選2。126．下列關于光的認識，正確的是（）A．光的干涉和衍射不僅說明了光具有波動性，還說明了光是橫波

M N O P2 3 4B．拍攝玻璃櫥窗的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度C．愛因斯坦提出的光子說否定了光的波動說D．全息照片往往用激光來拍攝，主要是利用了激光的相干性27．煤礦中瓦斯爆炸危害極大。某同學查資料得知含有瓦斯的氣體的折射率大于干凈空氣的折射率，于是，他設計了一種利用光的干涉監(jiān)測礦井瓦斯的儀器，原理如圖13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?。以下說出進確的是（）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BB．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AC．如果屏上干涉條紋不停移動，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28．激光散斑測速是一種嶄新的測速技術，它應用了光的干涉原理。用二次曝光照相所獲得的“散斑對”相當與雙縫干涉實驗中的雙縫，待測物體的速度v與二次曝光時間間隔△t的乘積等于雙縫間距。實驗中可測得二次曝光時間間隔△t、雙縫到屏之距離l以及相鄰兩條亮紋間距△x。若所用的激光波長為，則該實驗確定物體運動速度的表達式是（）A.v=△xB.v=lC.v=l△xD.v=l△tl△t△x△t△t△x29．沙塵暴是由于土地沙化而引起的一種惡劣的氣候現(xiàn)象，發(fā)生沙塵暴時能見度只有幾十米，天空變黃發(fā)暗，這是由于在這種情況下()．只有波長較短的一部分光容易發(fā)生衍射才能到達地面．只有波長較長的一部分光容易發(fā)生衍射才能到達地面．只有頻率較大的一部分光容易發(fā)生衍射才能到達地面D．只有能量較小的光子容易發(fā)生衍射才能到達地面30．劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖 1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2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的薄膜厚度差恒定?，F(xiàn)若在圖 1裝置中抽去一紙片，則當光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上下觀察到的干涉條紋將（ ）A．變疏 B．變密 C．不變 D．消失31．（1）在用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關系分別如圖①、②和③所示，其中甲、丙同學用的是矩形玻璃磚，乙同學用的是梯形玻璃磚。他們的其他操作均正確，且均以aa′、bb′為界面畫光路圖。aa′aa′aa′bb′bb′b′b①②③則甲同學測得的折射率與真實值相比（填“偏大”、“偏小”或“不P1變”）乙同學測得的折射率與真實值相比（填“偏大”、“偏小”或“不變”）丙同學測得的折射率與真實值相比。BA（2）如圖所示，某同學用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率．在平MO鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過N圓心O，在玻璃磚（圖中實線部分）另一側垂直紙面插大頭針P3，使DCP3擋住P1、P2的像，連接OP3．圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃P3磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點．①設AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量，則玻璃磚的折射率可表示為．②該同學在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O為圓心順時針轉過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．32．某同學設計了一個測定激光的波長的實驗裝置如圖所示，激光器發(fā)出一束直徑很小的紅色激光進入一個一端裝有雙縫、另一端裝有感光片的遮光筒，感光片的位置上出現(xiàn)一排等距的亮線．(1）這個現(xiàn)象說明激光具有 性．(2）某同學在做“用雙縫干涉測光的波長”實驗時，第一次分劃板中心刻度線對齊 A條紋中心時如圖甲所示，游標卡尺的示數如圖丙所示；第二次分劃板中心刻度線對齊 B條紋中心線時如圖乙所示，游標卡尺的讀數如圖丁所示．已知雙縫間距為 0.5mm，從雙縫到屏的距離為 1m，則圖丙中游標卡尺的示數為 mm．圖丁中游標卡尺的示數為 mm.實驗時測量多條干涉條紋寬度的目的是 ，所測光波的波長為 m.（保留兩位有效數字）(3）如果實驗時將紅激光換成藍激光，屏上相鄰兩條紋的距離將 。33．玻璃棱鏡ABCD可以看成是由如圖所示的、三個直角三棱鏡組成，一束從ADEABE、BCDAD面人射的光線在棱鏡中的折射光線ab與AD面的夾角α＝60°，已知光在真空的速度c＝3×l08m/s，玻璃的折射率n＝1.5．求：(1)這束人射光線的人射角多大？（用反三角函數表示）(2)光在棱鏡中的傳播速度多大？(3)該束光線第一次從 CD面出射時的折射角以及此出射光線的偏向角（射出棱鏡的光線與射入棱鏡的光線之間的夾角）多大？（解題過程要畫出解題所需的完整光路圖）34．如圖所示的圓柱形容器中盛滿折射率n=2的某種透明液體，容器底部安裝一塊平面鏡，容器直徑L=2H，在圓心正上方高度h處有一點光源S，要使人從液體表面上任意位置處能夠觀察到點光源S發(fā)出的光，h應該滿足什么條件？35．如圖所示，游泳池寬度 L=15m，水面離岸邊的高度為 0.5m，在左岸邊一標桿上裝有一 A燈，A燈距地面高 0.5m，在右岸邊站立著一個人， E點為人眼的位置，人眼距地面離 1.5m，若此人發(fā)現(xiàn) A燈經水反射所成的像與左岸水面下某處的 B燈經折射后所成的像重合， 已知水的折射率為 1.3，則B燈在水面下多深處？ (B燈在圖中未畫出）36．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H/2時，池底的光斑距離出液口 L/4。

L，⑴試求當液面高為

2H/3

時，池底的光斑到出液口的距離

x；⑵控控制出液口緩慢地排出液體，使液面以 vA的速率勻速下降，試求池底的光斑移動的速率vA’。HH/2L37．有一臺發(fā)出細光束的激光器裝在小轉臺 M上，轉臺以恒定的角速度轉動， 使激光束在豎直平面掃描，小轉臺 M位于液體池的底部，池的深度為 3m，寬度足夠大，如圖所示。在小轉臺M的正上方，有固定在豎直平面的圓弧形顯示屏，圓心位于小轉臺M處，圓弧的圓心角為120°，半徑為R=10m，C點是圓弧AB的中點，C與M的連線位于豎直線上。池中沒有液體時，激光束從A掃描到B所需的最短時間t1=2s，當池中裝滿某種液體時，激光束從A掃描到B所需的最短時間t2=1s，求液體的折射率。CFBDAαM38．如圖所示，矩形ABCD為長方體水池橫截面，寬度d6m，AB高h(231)m，水池里裝有高度為h23m、折射率為n2的某種液體，在水池底部水平放置寬度d5m的平hb3m處有一點光源S，在其正上方放S面鏡，水池左壁高h有一長等于水池寬度的標尺AB，S上方有小擋板，使光源發(fā)?b出的光不能直接射到液面，不考慮光在水池面上的反射，求在此橫截面上標尺上被照亮的長度和液面上能射出光線部分的DdC長度。d39．如圖所示，AOB是由某種透明物質制成的1/4圓柱體橫截面（O為圓心），折射率為2。今有一束平行光以45o的入射角射向柱體的OA平面，這些光線中有一部分不能從柱體的AB面上射出，設凡射到OB面的光線全部被吸收，也不考慮OA面的反射，求圓柱AB面上能射出光線的部分占AB表面的幾分之幾？40．如圖所示，一等腰直角棱鏡，放在真空中， AB=AC=d．在棱鏡側面 AB左方有一單色光源 S，從S發(fā)出的光線 SD以60°入射角從 AB側面中點射入，當它從側面入射光線的偏向角為 30°，若測得此光線傳播的光從光源到棱鏡面的時間相等，那么點光源 S到棱鏡AB側面的垂直距離是多少？

AC射出時，出射光線偏離AB的時間跟在棱鏡中傳播41．（09年物理）18．模塊3-4試題（I）（5分）如圖，一透明半圓柱體折射率為n2，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。光學單元測試答案1．A 2．D 3．C 4．A 5．C 6．A 7．AB 8．BC 9．D 10．C 11．C 12．C 13．B14．D15．B16．AD17．C18．BCD19．A20．AD21．D22．B23．B24．AB25．A26．D27．BC28．B29．BD30．Al1n31．（1）偏小、不變、可能偏大，可能偏小，可能不變。（2）答案：①l3②l1和l3偏大32．（1）相干(2)11.416.7減小測量的偶然誤差（或提高實驗的精確度）6.6×10-7m(3）變小33．(1)設光在AD面的入射角、折射角分別為 i、r， r＝30°sini根據n＝sinr得sini＝nsinr＝1.5×sin30°=0.75，i＝arcsin0.75c(2)根據n= vc3108得n1.5＝2×108m/s(3)光路如圖所示ab光線在AB面的人射角為 45°1 1設玻璃的臨界角為 C，則sinC＝n＝1.5＝0.67sin45°＞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°sini根據n＝sinr，光線在CD面的出射光線與法線的夾角i′＝i＝arcsin0.75圖中δ為所求的偏向角，從圖中幾何關系可知NFM和NGH有兩個角相等，所以第三個角一定相等，所以∠FMN＝∠FGH＝90°δ＝90°34．點光源S通過平面鏡所成像為S'，如圖所示，要使人從液體表面上任意位置處能夠觀察到點光源S發(fā)出的光，即相當于像S'發(fā)出的光，則入射角 i≤i0,i0為全反射臨界角，有sini011,i0300n2，tani=(L/2)/(H+h)≤tani0,L=2H,得到h≥(3－1)H,正確結果是H>h≥(3－1)H.35．如圖所示，設水面為CF,A到水面點C的距離為L1，B燈與水面點C之間的距離為L2，人眼到水面上點F之間的距離為L3，點C、D之間的距離為L4,由A燈光的反射得L4L1L40.50.5LL4L3,1.50.515L4得L4=5m.對B燈光的折射過程，有sinisinCBD5252L2sinrsinCAD51252sini11sinrn1.3

，解得：L2=4.35m．即燈在水面下 4.35m深處．x l L36．解：（1）由幾何關系知 ①h H由題意知當H時,xLh42lL/4L②tanrH/22Hh液面高度變化，折射角 r不變，①式即xlxlL③hhhHxL②代入③得h④2H將h2H代入④得,xL33（2）xLhvxL2HvA2H237．37．3rads21（2分）2t2336EFRcos60032m，（1分）BFRsin6003343（1分）3vsin4323sin43952，（2分）n（2分）13sin1338．解：S發(fā)出的臨界光線光路如圖所示，由幾何關系有sin1①2MsinAB根據折射定律有n②O1O2sinP由①②解得450h此橫截面上標尺上被照亮的長度Sh0x1d(bh)tan30(hh)tan代入數據得x12m?b設此液體的臨界角為θ，則sin1DCnS?所示450則液面上能射出光線部分的長度x2PO2PO1(bh)(tan450tan300)代入數據得x13(31)m=2.2m39．解：從O點射入的光線，折射角為r,根據折射定律，有：sin450nsinr解得：r=30°從某位置P點入射的光線，折射到AB弧面上Q點時，入射角恰等于臨界角C，有：sinC=1n代入數據得：C=45°中∠α=180°－90°－C－r=15°PQO所以能射出的光線區(qū)域對應的圓心角β=90°－α－r=45°能射出光線的部分占AB面的比例為4501900240．解析：光線在AB面上折射時有sin60°=nsinα，在BC面上出射時，nsinβ=nsinγ由幾何關系，α+β=90°，δ=(60°－α)+(γ－β)=30°聯(lián)立解得，α=β=45°，γ=60°，所以n=sin60°/sin45°=6/2光在棱鏡中的路程S2d/2，光在棱鏡中光速vC/n6C/3設垂直距離為L，S/vL/Csin30，所以L3d/441．半圓柱體的橫截面如圖所示， OO'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nsin 1式中， 為全反射臨界角。由幾何關系得OO'B ②S 2RL O'OB③代入題所給條件得S RL ④3光學 經典高考題（全國卷 1）20．某人手持邊長為 6cm的形平面鏡測量身后一棵樹的高度。測量時保持鏡面與地面垂直，鏡子與眼睛的距離為 0.4m。在某位置時，他在鏡中恰好能夠看到整棵樹的像；然后他向前走了

6.0m，發(fā)現(xiàn)用這個鏡子長度的

5/6

就能看到整棵樹的像，這棵樹的高度約為A 5.5m

B 5.0m

C 4.5m

D 4.0m【答案】

B【解析】如圖是恰好看到樹時的反射光路，由圖中的三角形可得樹樹的像樹高樹到鏡的距離眼睛距鏡的距離0.4m，即HL0.4m。人離樹鏡高6cm眼睛距鏡的距離0.4m0.06m0.4m越遠，視野越大，看到樹所需鏡面越小，同理有L=29.6m，H=4.5m。

L0.4m6m，以上兩式解得0.05m0.4m【命題意圖與考點定位】平面鏡的反射成像，能夠正確轉化為三角形求解。（全國卷2）20.頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點射入一厚玻璃板后，其光路如圖所示，下列說確的是A．單色光1的波長小于單色光 2的波長B．在玻璃中單色光 1的傳播速度大于單色光 2的傳播速度C．單色光1通過玻璃板所需的時間小于單色光 2通過玻璃板所需的時間D．單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光 2從玻璃到空氣的全反射臨界角答案：AD解析：由折射光路知， 1光線的折射率大，頻率大，波長小，在介質中的傳播速度小，產生全反射的臨界角小，sini，在玻璃種傳播的距離為ldAD對，B錯。n，傳播速度為sinrcosrvcldsini2dsini，所以光的傳播事件為t，1光線的折射角小，所經歷的時nvcsinrcosrcsin2r間長，C錯誤?！久}意圖與考點定位】平行玻璃磚的折射綜合。（新課標卷） 33.[物理——選修 3-4](1)(5 分)如圖，一個三棱鏡的截面為等腰直角 ABC， A為直角.此截面所在平面的光線沿平行于 BC邊的方向射到 AB邊，進入棱鏡后直接射到 AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射 .該棱鏡材料的折射率為 _________.(填入正確選項前的字母 )A、6B、2C、3D、322答案：A解析：根據折射率定義有，sin1nsin002，nsin31，已知∠1=45∠2+∠3=90，解得：n=6。2（卷）14．對于紅、黃、綠、藍四種單色光，下列表述正確的是Ａ．在相同介質中，綠光的折射率最大Ｂ．紅光的頻率最高Ｃ．在相同介質中，藍光的波長最短Ｄ．黃光光子的能量最小答案：C【解析】紅、黃、綠、藍四種單色光的頻率依次增大，光從真空進入介質頻率不變，B錯。由色散現(xiàn)象同一介質對頻率大的光有大的折射率，A錯。頻率大的光在真空中和介質中的波長都小，藍光的波長最短，C正確。頻率大，光子能量大，D錯。（理綜）9．使用照相機拍攝清晰滿意的照片，必須選擇合適的曝光量。曝光量P可以表示為：P=k(d)2t，式中k為常數，d為照相機鏡頭“通光孔徑”的直徑，f為照相機鏡頭的焦距，ft為曝光時間，將d的倒數f稱為照相機的光圈數。一攝影愛好者在某次拍攝時，選擇的光圈fd數是8，曝光時間是1s。若他想把曝光時間減少一半，但不改變曝光量，那么光圈數應選擇30（ ）。A．4 B．5.6 C．8 D．11答案：B（物理）

6.

根據愛因斯坦光子說，光子能量

E等于（

h為普朗克常量，

c、

為真空中的光速和波長）（A）h

c

（B）

h

（C）

h

（D）

hc答案：A解析：

E

hv

hc

。本題考查光子能量公式和光速公式。難度：易。（天津卷）8.用同一光管研究 a、b兩種單色光產生的光電效應，得到光電流 I與光電管兩極間所加電壓 U的關系如圖。則這兩種光A照射該光電管時 a光使其逸出的光電子最大初動能大B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時， a光的臨界角大C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉， a光的相鄰條紋間距大D.通過同一玻璃三棱鏡時， a光的