2021新高考物理二轮总复习课件：专题六 光学

专题十六光学电磁波与相对论初步考点一光的折射与全反射1.(2021北京,2,3分)如图所示的平面内,光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖,出射光为b、c两束单色光。

下列说法正确的是()A.这是光的干涉现象B.在真空中光束b的波长大于光束c的波长C.玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率D.在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度2.(2021天津,2,5分)光刻机是制造芯片的核心装备,利用光源发出的紫外线,将精细图投影在硅片上,再经技术处理制成芯片。

为提高光刻机清晰投影最小图像的能力,在透镜组和硅片之间充有液体。

紫外线进入液体后与其在真空中相比()A.波长变短B.光子能量增加C.频率降低D.传播速度增大3.(2021辽宁,4,4分)一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光,光路如图所示。

比较内芯中的a、b两束光,a光的()A.频率小,发生全反射的临界角小B.频率大,发生全反射的临界角小C.频率小,发生全反射的临界角大D.频率大,发生全反射的临界角大4.[2021全国甲,34(1),5分]如图,单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。

已知真空中的光速为3.0×108m/s,则该单色光在玻璃板内传播的速度为m/s;对于所有可能的入射角,该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是s≤t<s(不考虑反射)。

5.[2018课标Ⅰ,34(1),5分]如图,△ABC为一玻璃三棱镜的横截面,∠A=30°。

一束红光垂直AB边射入,从AC边上的D点射出,其折射角为60°,则玻璃对红光的折射率为。

若改用蓝光沿同一路径入射,则光线在D点射出时的折射角(填“小于”“等于”或“大于”)60°。

6.[2021湛江二模,16(1)]如图所示,容器中装有某种透明液体,深度为h,容器底部有一个点状复色光源S,光源S可发出两种不同频率的单色光。

液面上形成同心圆形光斑Ⅰ、Ⅱ,测得光斑Ⅰ的直径为d1,光斑Ⅱ的直径为d2。

专题11 光学熟练利用反射定律、折射定律及光路可逆作光路图．加深对折射率、全反射、临界角概念的理解．并能结合实际，解决问题．同时应注意对物理规律的理解和对物理现象、物理情景和数学几何知识结合的分析能力的培养．物理光学部分应遵循历史发展线索，理解干涉、衍射、偏振等现象，并能解释生活中的相关物理现象．光的偏振、激光这些内容，与生产、生活、现代科技联系密切，应学以致用．一、几何光学的常见现象项目内容折射定律(1)三线共面 (2)分居两侧(3)入射角正弦与折射角正弦之比为常数sinθ2sinθ1＝n折射率定义式:光从真空进入介质时n＝sinθ2sinθ1折射率决定式:n＝物理意义:描述透明介质对光线的偏折作用,n越大,折射光线偏离入射方向的夹角越大全反射发生条件:(1)从光密介质进入光疏介质(2)入射角大于或等于临界角,即θ1≥C临界角：sin C＝光的色散产生原因：(1)太阳光是复色光；(2)不同的色光折射率不同规律:光的频率越大,折射率越大红光→紫光:折射率逐渐增大,在介质中的速度逐渐减小;(3)临界角逐渐减小;波长逐渐减小常见光平行玻璃板:(1)出射光线与入射光线平行; (2)出射光线发生侧移学元件的特点棱镜:(1)光线向底边偏折;(2)能发生色散全反射棱镜:(1)垂直于直角边射入,出射光线方向改变90°;(2)垂直于斜边射入,出射光线方向改变180°二、光的干涉、衍射和偏振现象项目内容光的干涉双缝干涉产生条件:两光源频率相等,相位差恒定出现明暗条纹的条件:路程差Δs＝nλ,明条纹;Δs＝(n＋)λ,暗条纹相邻条纹间距:Δx＝λ光的干涉薄膜干涉产生原因：同一束光分别经薄膜的前后表面反射的光叠加而成规律:经薄膜上厚度相等的位置反射的光叠加后在同一干涉条纹上,相邻条纹间距与波长成正比,与斜面倾角成反比应用:(1)光干涉法检查平面的平整度(2)在光学镜头上涂增透膜d＝λ光的衍射明显衍射条件障碍物或孔的尺寸跟光的波长差不多或者比光的波长小衍射现象单缝衍射:中间条纹亮、宽;两侧条纹暗、窄;波长越长,条纹越宽,间距越大圆孔衍射:明暗相间的圆形条纹圆板衍射:圆形阴影的外侧是明暗相间的圆形条纹,中间是亮斑 (泊松亮斑)光的偏振偏振片有特定的透振方向,自然光通过后成为偏振光,两偏振光片平行时透过的光最强,垂直时最弱【特别提醒】(1)光的干涉和衍射现象说明光具有波动性,光的偏振现象说明光是横波.(2)光的干涉条纹和光的衍射条纹的最大区别是研究条纹间距是否均匀,中央条纹和两侧条纹的亮度是否相同.三、光电效应及光的波粒二象性项目内容光电效应概念金属在光(包括不可见光)的照射下发射电子的现象规律(1)每种金属都有一个极限频率,ν≥ν0时才会发生光电效应(2)光电子的最大初动能与光强无关,随ν的增大而增大(3)光电效应的产生几乎是瞬时的(4)饱和光电流与光强成正比光电效应解释光子说:(1)光在传播时是一份一份的,每份叫一个光子;(2)光子能量E＝hν, h＝6.63×10－34 J·s逸出功:电子脱离金属时克服原子核引力做功的最小值W＝hν光强:P＝nhν光电效应方程:E k＝hν－W物质波每个实物粒子对应一种波,叫物质波物质波的波长λ＝波粒二象性概率波:只能预测粒子在某区域出现的概率,概率符合波动规律考点一、光的折射、全反射例1．【2020·北京卷】如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。

光的特性知识集结知识元折射定律知识讲解1．折射定律(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．(2)表达式：＝n12，式中n12是比例常数．2．折射率(1)物理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小．(2)定义式：n＝，不能说n与si nθ1成正比，与sin θ2成反比．折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定．(3)计算公式：n＝，因v <c，故任何介质的折射率总大于1．3．全反射(1)定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象．(2)条件：①光从光密介质射向光疏介质．②入射角大于等于临界角．(3)临界角：折射角等于90°时的入射角．①若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sin C＝．②介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．例题精讲折射定律例1.（2021∙武昌区校级模拟）某种光学元件由两种不同透明物质Ⅰ和Ⅱ制成，其横截面如图所示，O为AB中点，∠BAC=30°，半径为R的半圆形透明物质Ⅰ的折射率为n1，透明物质Ⅱ的折射率为n2，一束光线在纸面内从半圆面上的P点沿PO方向射入，折射至AC面时恰好发生全发射，再从BC边上的Q点垂直射出BC边，已知真空中光速为c，求：①该透明物质Ⅱ的折射率n2；②光从P传到Q所用时间（结果可用根式表示）．【答案】①该透明物质Ⅱ的折射率n2为；②光从P传到Q所用时间．【解析】题干解析:①由题意可知，光线射向AC面恰好发生全反射，反射光线垂直于BC面从棱镜射出，光路图如下图。

设该透明物质的临界角为C，由几何关系可知：C=θ2=θ1=60°n2②介质Ⅰ中光速介质Ⅰ中用时介质Ⅱ中光速又由于，介质Ⅱ中用时P到Q用时：t=t1+t2例2.（2021春∙南充期末）如图，真空中有一个半径R m，质量均匀分布的玻璃球，--细激光束在真空中沿直线BC传播，并于玻璃球的C点经折射进入玻璃球，在玻璃球表面的D点又折射进入真空中．已知∠COD=120°，玻璃球对该激光的折射率n=1.5．c=3×108m/s．求：（1）该激光在玻璃球中传播的时间是多长？（2）入射角i的正弦值是多大？【答案】（1）该激光在玻璃球中传播的时间是1.5×10-9s；（2）入射角i的正弦值0.75 【解析】题干解析:解（1）设激光在玻璃球中传播的速度为v，时间为t，通过的距离为L，则根据图可得∠OCD=30°v L=Rcos∠OCDt解得t=1.5×10-9s（2）设折射角为r，则r=∠OCD根据折射率的定义有解得：sini=0.75例3.（2021∙肇庆二模）一半圆柱形透明体横截面积如图所示，O为截面的圆心，半径R cm，折射率n；一束光线在横截面内从AOB边上的A点以60°的入射角射入透明体，求该光线在透明体中传播的时间；（已知真空中的光速c=3.0×108m/s）【答案】该光线在透明体中传播的时间为3.0×10-10s【解析】题干解析:设此透明体的临界角为C，依题意sinC当入射角为i=60°时，由n，得：sinr0.5，得折射角r=30°此时光线折射后射到圆弧上的C点，在C点入射角为，比较可得入射角大于临界角，发生全反射，同理在D点也发生全反射，从B点射出。

2021年高考专题复习测试：光学计算题（解析版）一、解答题1.（2021·辽宁模拟）截面为直角梯形的棱镜，制作材料的折射率n=1.5，其横截面如图所示，图中∠A= 60°，∠B=90°。

截面内一细束与AB边平行的光线，从棱镜AD边上的E点射入，经折射后射到AB边上。

求：（ⅰ）光线在AD边上发生折射的折射角的正弦值；（ⅱ）不考虑多次反射，求从BC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。

2.（2021·永州模拟）如图所示，直角三角形ABC为某种透明介质的横截面，∠B＝30°，BC＝30cm，AB面涂有反光材料．某单色光从BC上的D点垂直BC射入介质，经AB面反射后从AC面上射出，射出方向与AB面垂直．已知BD＝21cm，不考虑光在AC面的反射．求：（i）介质的折射率；（ii）光在介质中的传播时间．3.（2021·重庆模拟）将自然光引入室内进行照明是一种新型的绿色能源技术。

某科技兴趣小组设计了一种接收太阳光的实验装置，如图为过装置中心轴线的截面，上部的集光球是半径为R的某种均匀透明材料的R范围内的光束平行于PQ射半球体，下部为导光管，两部分的交界面是PQ。

若只有PQ上方高度ℎ=√32入后，能直接通过PQ面进入导光管（不考虑集光球内表面的反射），求该材料的折射率。

4.（2021·内江一模）如图所示，三角形ABC是横截面为直角三角形的三棱镜，其中∠A=60°，AB长度为20cm。

一束单色光从AC边上的D点射入棱镜，入射角为45°，进入棱镜后折射到BC边的中点，D、C两点间距离为10cm。

光在真空中的速度C=3×108m/s。

求：(i)三棱镜材料对这束单色光的折射率；(ii)光线从AC边射入到第一次从三棱镜射出所经历的时间。

5.（2021·成都模拟）对比钻石折射率是判断钻石真假的一种方法。

图（a）为某种材料做成的钻石示意图，其截面如图（b）所示，虚线为垂直于MN边的对称轴，∠AOB可以根据需要打磨成不同大小，现有光线从图示位置垂直于MN边射入该钻石内。