专题研究八光学和近代物理初步
（1）光学
（2）近代物理
几何光学的命题，重在对基本概念、基本规律的考查。热点之一：与生活密切联系的问题，如：光纤通信、猫眼、海市蜃楼等，重点是光的直线传播、光的反射、光的折射；热点之二：平面镜成像，可能与动态成像、几何知识相结合进行考查；热点之三：全反射的判断、折射率的计算，可能以计算题的形式考查。
波动光学的命题，重在基本实验、基本规律的考查。热点之一：与现代科技密切联系的问题，如：精密测量、光谱分析、增透膜等；热点之二：基本实验图样的特点，如：干涉图样、泊松亮斑、偏振现象等；热点之三：基本规律的考查，如：干涉、衍射、偏振的条件，光电效应的规律等。
原子物理的命题,要求较低但历届高考命题均涉及，“回归课本”、“不回避陈题”是本单元的特点。热点之一：对玻尔理论的考查，常以某类氢原子为例，考查.学生对定态假设、跃迁假设的理解能力及推理能力等；热点之二：核反应方程，常考点是衰变、人工转变、裂变、聚变等；热点之三：核能的开发与利用，这是一个社会热点问题，以此为背景的命题在计算题中频频出现，重点是用能量守恒和动量守恒处理问题。
第19课时 几何光学和波动光学
〔例1〕【2005南通专题复习】如图19-1所示，折射率为n ＝2的液面上有一点光源S ，发出一条光线，垂直地射到水平放置于液体中且距液面高度为h 的平面镜M 的O 点上，当平面镜绕垂直于纸面的轴O 以角速度ω逆时针方向匀速转动时，液面上的观察者跟踪观察，发现液面上有一光斑掠过，且光斑到P 点后立即消失，求：
(1)光斑在这一过程的平均速度。 (2)光斑在P 点即将消失时的瞬时速度。
析和解： 光线垂直于液面入射，平面镜水平放置时反射光线沿原路返回，平面镜绕O 逆时针方向转动时经平面镜的反射，光开始逆时针转动，液面上的观察者能得到由液面折射出去的光线，则看到液面上的光斑，从P 处向左再也看不到光斑，说明从平面镜反射P 点的光线在液面产生全反射，根据在P 处产生全反射条件得：
?90sin sin θ＝n 1＝2
1 sin θ＝22
，θ＝45°
(1)因为θ＝45°，PA ＝OA ＝h ，t ＝ω8π
＝ω
8π -V ＝ω
8πh ＝πh ω8
(2)光斑转到P 位置的速度是由光线的伸长速度和光线的绕O 转动的线速度合成的，光斑在P 位置的线速度为22ωh ，所以光斑沿液面向左的速度
v ＝v 线/cos45°＝22ωh/cos45°＝4ωh 。
点评： 几何光学问题，作出正确的光路图致关重要！第(1)问的关键是，求光斑运动的时间，求平面镜转动时间即可；第(2)问要求学生真正掌握合速度与分速
度的概念，光斑运动的方向为合速度 〔例2〕．【2005科研测试二·9】一近轴会聚光束会聚在轴线上的F 点，如图19-2所示，现在使该会聚集光束会聚与F 相距△的F ’
处，可让光束通过一块垂直于光轴放置的两面平行的平板玻璃，
若此玻璃 的折射率为n ，则此玻璃板的厚度d 为多少?
析和解： 光线通过平板玻璃，出射光线与入射 光线平行，同时侧向移动一段距离。设入射光线的入射角为 i ，通过玻璃平板时，在第一个表面发生折射，折射角为θ，在第二个表面上，入射角为 θ，折射角为i ，如图19-3，图中AA ’=l ，若玻璃板的厚度为d ，则有
θtan tan d i d l -= ①
由折射定律有 θsin sin n i = ②
图19-1
图19-2 图19-3
对于近轴光线
i i i ~sin ~tan θθθ~sin ~tan ③
由①、②、③式得 d n
i l )1
1(-
= ④ 以O 表示玻璃板与轴的交点， 则有 i F O A O OF OA i =''
==tan ⑤
?=-'OF F O ⑥ 由④、⑤、⑥式得 1
-?
=
n n d 点评：“光学问题”正确作图是成功解题的关键，本题需用入射角较小的光线作光路图，利用数
学知识
i i i ~sin ~tan ， θθθ~s i n ~t a n 化简关系式；这是处理“视深问题”时
要注意的两点。
〔例3〕【2005年全国大联考】 某金属在一束黄光的照射下正好有电子逸出，则在下述情况下逸出电子的多少和电子的最大初动能有什么变化?
(1)增大光强而不改变光的频率。 (2)用一束强度更大的红光代替黄光。 (3)用一束强度比黄光小得多的紫光代替黄光。
析和解： 某金属在黄光的照射下正好有电子逸出，说明此种黄光的频率恰好为该种金属的极限频率。
（1)增大光强而不改变光的频率，意味着单位时间内入射光子数增加而每个光子的能量不变，因此光电子的最大初动能不变，但逸出的光电子数目增加。
(2)用一束强度更大的红光来代替黄光，红光光子的频率小于该金属的极限频率，所以无光电子逸出。 (3)用强度比黄光小得多的紫光代替黄光，虽然单位时间里射向金属的光子数比原来减少，但每个紫光光子的能量比黄光光子的能量大，因此，光电子的最大初动能增大，但是单位时间里逸出的光电子的数目减少(注意：即使紫光的强度与黄光的强度相同，单位时间里射向金属的光子数应是黄光多，紫光少，因为每个紫光光子的能量比每个黄光光子的能量大)。
点评：光电效应规律有四条，其中两条规律是：光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大；当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比．这两条规律告诉我们，入射光的强度只能决定光电子的多少，而不能决定光电子的最大初动能；光电子的最大初动能仅由入射光的频率决定．
〔例4〕【2005如皋专题复习】激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为
101010.?W ，所发射的每个光脉冲持续的时间?t 为101011.?-s ，波长为793.4 nm ，问每列光脉冲
的长度l 是多少？其中含有的光子数n 是多少？
析和解： 以?t ，l 和c 分别表示光脉冲的持续时间，长度和光在真空中的传播速度，由题意可
知，t c I ?= ①
以P 和E 表示红宝石激光器发射功率和光脉冲能量，有：E P t =? ② 以λ和ν
表示红宝石激光的波长和频率，有：νλ
=
c
每个红宝石激光光子的能量，h hc
νλ
= ③
由②③两式得：n E h P t hc
=
=νλ? 代入数据得：l mm n ==?30351017..，
点评：激光器发光的本质是能的转换，光源在?t 时间发射的能量E P t =?，由每个光子的能量
E=h γ，即可计算n
1．【2005北京理综·19】一人看到闪电12.3s 后又听到雷声。已知空气中的声速约为330m/s~340m/s ，光速为3×108m/s ，于是他用12.3除以3很快估算出闪电发生位置到他的距离为4.1km 。根据你所学的物理知识可以判断 （ ）
A.这种估算方法是错误的，不可采用
B.这种估算方法可以比较准确地估算出闪电发生位置与观察考间的距离
C.这种估算方法没有考虑光的传播时间，结果误差很大
D.即使声速增大2倍以上，本题的估算结果依然正确
2.【2001全国理综·22】如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC ，两者的AC 面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质，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
3 【2005全国理综·17】 图示为一直角棱镜的横截面，∠bac ＝90°，∠abc=60°。一平行细光束从O 点沿垂直于bc 面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n= 2 ，若不考虑原入射光在bc 面上的反射光，则有光线 （ ）
A.从ab 面射出
B.从ac 面射出
C.从bc 面射出，且与bc 面斜交
D.从bc 面射出，且与bc 面垂直
图19＇-1
图19＇-2 图19＇-3
4 如图所示，某玻璃棱镜的顶角为θ，恰为黄光的临界角．当白光通过棱镜发生
色散，在光屏A 上形成彩色光带后，把白光的入射角i 逐渐减小到零的过程中，在光
屏上会观察到 （ ）
A. A 屏上最先消失的是紫光
B. 最后在B 屏上左边是紫光
C. 最后B 屏上右边是紫色
D. 最后B 屏上左边是黄光
5【2005南通专题复习】 水中一标竿齐水面的刻度为零，水面以上刻度为正，以下刻度为负，人浮于水面与标竿相距L 处，且水面上标竿的2/2 m 刻度的倒影与水下一2m 刻度的像重合，若水的折射率为2，要看到水面上2/2 m 刻度的倒影与水下一5m 的刻度的像重合，人需后退的距离为多少?
6. 下列说法中正确的是 （ ）
(A) 用给定的单色光照射金属表面发生光电效应时，一般来说，若被照射的金属不同，则光电子的最大初动能不同
(B)用不同频率的单色光照射同一种金属表面，若都能发生光电效应，则其最大初动能并不相同 (C)发生光电效应时，最大初动能的最小值等于金属的逸出功
(D ）用某单色光照射某金属表面时，没发生光电效应. 若用多束这样的单色光同时照射表面同一处，则只要光束足够多，就有可能发生光电效应
7 【2005南通二模】在用红光作双缝干涉实验中，已知双缝间的距离为0.5mm ，测得双缝到光屏的距离为1.0m ，在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为7.5mm ．则此红光的频率为多少?它在真空中的波长为多少?
8 【2005如皋专题复习】 人眼对可见光中的绿光最敏感，已知绿光的波长为λ=600nm ，为引起人眼的视觉，进入人眼的绿光的能量至少为每秒E =10-16
J ，普朗克常量为h =6.63×10-34
J ?s 。
⑴为了引起人的视觉，每秒进入人眼的绿光光子至少为多少个？
⑵假设在漆黑的夜晚，在距人S =100m 远处点亮一只绿色小灯泡，为使人看到它的光线，小灯泡的功率至少多大？（人用一只眼看，瞳孔直径为4mm ）
9． 【2005 江苏·15】1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质．1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)．
(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，S 为单色光源，M 为一平面镜．试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S 经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域．
(2)设光源S 到平面镜的垂直距离和到光屏
的垂直距离分别为a 和L ，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹．写出相邻两条亮纹(或暗纹)
间距
图19＇-4
图19＇-5
离Δx的表达式．
10．【2004北京东城试题】一般认为激光器发出的是频率为v的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率v是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δv (也称频率宽度)，让单色光照射到薄膜表面，一部分从前表面反射回来(这部分称为甲光)，其余的进入薄膜内部，其中的一小部分从薄膜后表面反射回来，并从前表面射出(这部分称为乙光)，甲、乙这两部分光叠加而发生干涉，称为薄膜干涉，乙光与甲光相比，要多在薄膜中传播一小段时间Δt，理论和实践都证明，能观察到明显的干涉现象的条件是：Δt的最大值Δt m与Δv的乘积近似等于1，即只有满足Δt m·Δv≈1，才会观察到明显的稳定的干涉现象．已知某宝石激光器发出的激
光v＝4．32×1014Hz，它的频率宽度Δv＝8．0×109Hz，让这束
单色光由空气斜射到折射率n＝2的液膜表面，射人时与液膜表
面成450角，如图6-3-2所示．
(1)求从O点射人薄膜中的光线的传播方向及传播速率
(2)估算在如图所示的情景下，能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度d m．
n O
d
450
图19＇-6
附：第19课巩固提高训练答案及解
1.答案：B
解：光速远远大于声速，光的传播时间可以忽略不计。 2.答案：B 。
解：(1)光线经AC 面的折射情况由于未知透明介质的折射率的不确定性分为三种情况： （1）透明介质折射率大于玻璃折射率，可能出射光线为图中第6条； （2）透明介质折射率等于玻璃折射率，入射光线不偏折，是第5条光线； （3）透明介质折射率小于玻璃折射率，可能射出光线为第4条光线。 3.答案：B D
解：折射率n= 2 ，临界角为45°，光线在ab 面上的入射角为60°，发生了全反射，射到ac 面上，入射角为30°，有光线从ac 面射出，同时有光线从bc 面射出，入射角为0°。 4.答案：A 、B
解：三棱镜由于玻璃对于各种色光的折射率不同，导致了各种色光的偏折角不同而形成彩色光带(即色散)．玻璃对紫光的折射率最大，紫光的偏折角最大，而紫光的临界角最小，所以首先在EG 面上发生全反射后．再从GF 面上折射到光屏B 上．当i =0时，白光射到EG 面上入射角为θ，此时黄光恰好发生全反射．而频率高于黄光的绿、蓝、紫光均发生全反射到FG 面上，它们的入射角相同，折射角最大的是紫光，所以B 屏的左边是紫光．
5.答案： x =1m.
解：根据光的反射、折射作出光路图如图所示，可求得人向后 移动的距离。
6.答案： A B
解：不同金属的逸出功不相同，不同频率的单色光的光子能量不同，由光电方程知A B 正确；最大初动能与极限频率有关，金属的逸出功与金属本身有关；能否发生光电效应与光强无关。
7答案：λ=7.5×10-7m f =4×1014
Hz
解：相邻两条暗纹间的距离为Δx =1.5×10-3
m.根据x L
d ?=
λ 得：
λ=7.5×10-7
m . 由f =c /λ得此光的频率为f =4×1014Hz
8答案：（1）n=302 （2）P=10-6
W
解：⑴E=nhC/λ，∴302==hC E n λ个 ⑵1022
1610410==-r
S P
ππ，∴P=10-6
W
9答案：（1）如图19＇-8
（2）L
x d
λ?=
因为2d a =，
图19＇＇---7
所以 2L x a
λ?=
10 答案：（1）v =2.12×108m/s （2）d m =1.15×10-2
m 解：(1)由折射率n =c /v 得射入薄膜中的光的速率：v =2.12×108m/s
(2)由光的折射定律得：2sin 45sin 0
=r
设乙光在薄膜
中传播时间的最大值为Δt m ，对应的最大厚度为d m ，则m m t r
d ?=υcos 2 根据题中所给条件Δt m ·Δv
≈1 得：d m =1.15×10-2
m
第20课 原子和原子核
〔例1〕【2005南通专题复习】我国在核聚变研究领域处于世界先进行列．在实验中观察到有下列4种核反应： M e V
n He H H 25.31
032212
1
++→+ M e V
H H H H 00.41
131212
1++→+ M e V
n He H H 6.171
042312
1++→+
M e V
H He He H 3.181
142322
1++→+ 已知在实际发生的核聚变中上述4种反应的概率相同，其原料直接或间接都是氘核H 2
1，而氘核在
地球上的储量非常丰富，每升海水中大约有0.030 g 氘．那么1 L 海水中的氘全部发生聚变释放的总能量为多少?(取阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023／mol)
析和解： 由于发生4种反应的概率相同，将以上4 个核反应相加得总反应式为
MeV n H He H 15.4322261011422
1+++→
因此1mol 氘全部聚变释放的能量为E =（6.02×1023÷6）×43.15MeV=6.93×1011
J
每升海水中所含的氘为0.030g ，因此释放的总能量应为E ×0.030/2=1.04×1010
J
点评：4种核反应的概率相同,方程左右两侧分别相加,削去两侧相同的项,得核反应等效式,是
本题的光键.
〔例2〕 【2004科研测试·15】图20-1为氢原子能级示意图，现有每个电子的动能
都是E e =12.89eV 的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域， 使电子与氢原子发生迎头正碰。已知碰撞前一个电子和一个原子 的总动量为零。碰撞后氢原子受激发，跃迁带n ＝4的能级。 求碰撞后一个电子和一个受激氢原子的总动能。已知电子的
质量m e 与氢原子的质量m H 之比为
410445.5-?=H
e
m m 。 析和解：以v e 和v H 表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率，
根据题意有 0=-H H e e v m v m ① 碰撞前，氢原子与电子的总动能为
222
121e e H H k v m v m E +=
② 解①②两式并代入数据得 90.12897.12≈=k E ③
图20-1
氢原子从基态激发到n=4的能级所需能量由能级图得
74.12)59.13(85.0=---=?E eV ④
碰撞后电子和受激氢原子的总动能
16.074.1290.12=-=?-='E E E k k
eV ⑤ 点评：本题关键在于掌握：⑴ 微观粒子在相互作用中遵循动量守恒和能量守恒；⑵ 电子在跃迁中也同样遵循能量守恒；⑶ 实物粒子轰击电子发生跃迁时，除了提供电子发生跃迁所需要的能量外，剩余的能量仍作为实物粒子的动能，在这一点上与光子提供电子发生跃迁所需能量不同。
〔例3〕【2005南通部分重点中学联考】 如图20-2为一有界的匀强磁场，磁感应强度B =0.50T ，
方向垂直纸面向里，MN 是磁场的左边界。在磁场中A 处放一个
放射源，内装Ra 22688（镭），Ra 22688放出某种射线后衰变成Rn
222
86（氡）。试写出Ra 22688衰变的方程。若A 距磁场的左边界MN 的距离OA=1.0m 时，放在MN 左侧的粒子接受器接收到垂直边界MN 方向射出的质量较小的粒子，此时接受器位置距直线OA 为1.0m 。
由此可推断出一个静止镭核Ra 22688衰变时放出的能量是多少？保留2位有效数字。（取1u=1.6×10-27
Kg,电子质量e =1.6×10-19
C ）
析和解： Ra 22688衰变的方程 He Rn Ra 4
22228622688+→, 镭衰变放出的α粒子和氡核在磁场中
做匀速圆周运动，α粒子垂直于MN 边界射出被接受器接收。α粒子在磁场中的轨迹为1/4圆周，得出半径R=1.0m 。α粒子的动量mv=BqR=1.6×10-19
Kgm/s ，动能为E 1=mv 2
/2=2.0×10-12
J ，衰变过程中动量守恒，有mv=MV,氡核反冲的动能为E 2=MV 2
/2=mE 1/M,衰变过程释放的能量为E 1+E 2=（1+m/M ）E 1=2.0
×10-12J 。
点评：⑴ α、β射线的实质是实物粒子。⑵α、β射线在磁场中时遵循带电粒子在磁场中运动的规律。⑶衰变过程中同样遵循动量守恒和能量守恒的规律。
1．【2005上海·7】卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为
4
14171
2
781He N O H +→+，下列说法中正确的是 （ ）
(A)通过此实验发现了质子．
(B)实验中利用了放射源放出的γ射线． (C)实验中利用了放射源放出的α射线．
(D)原子核在人工转变过程中，电荷数可能不守恒．
2． 【2005全国理综·15】已知π＋介子、π－
介子都是由一个夸克（夸克u 或夸克d ）和一
个反夸克（反夸克u 或反夸克d ）组成的，它们的带电量如下表所示，表中e 为元电荷。
图20-2
下列说法正确的是 （ ） A.π＋
由u 和d 组成 B.π＋
由d 和u 组成
C.π－
由u 和d 组成 D.π－
由d 和u 组成
3 【2005北京理综·16】为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc 2，下列说法中不正确的是 （ ） A.E=mc 2表明物体具有的能量与其质量成正比 B.根据ΔE ＝Δmc 2可计算核反应的能量
C.一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损
D.E=mc 2中的E 是发生核反应中释放的核能 4 中子和质子结合成氘核，同时放出γ
光子，核反应方程是
γ+→+H n H 211011，以下说法中正确
的是 ( )
A.反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的总质量
B.反应前后质量数不变，因而质量不变
C.由核子组成原子核一定向外释放能量
D.光子所具有的能量为△mc 2
，△m 为反应中的质量亏损，c 为光速
5【2005上海·7】卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为
4
14171
2
781He N O H +→+，下列说法中正确的是（ ）
(A)通过此实验发现了质子．
(B)实验中利用了放射源放出的γ射线． (C)实验中利用了放射源放出的α射线．
(D)原子核在人工转变过程中，电荷数可能不守恒．
6【2004广东高考题】 下面一系列核反应是在恒星内部发生的：
N C P 137126→+；ν++→+e C N 136137； N C P 147136→+；O N P 15
8147→+； ν++→+
e N O 15715
8
； α+→+C N P 126157；
其中P 为质子，α为α粒子，e +
为正电子，ν为一种中微子。已知质子质量为m p =1.672648×10-27
Kg ，α粒子的质量为m α=6.644929×10-27
Kg ，正电子质量为m e =9.11×10-31
Kg ，中微子质量可忽略不计。真空中光速c =3.00×108
m/s 。试计算该系列核反应完成后释放的能量。
7 【2005中学试卷网】 2002年诺贝尔物理学奖中的一项，是奖励戴维斯和小柴昌俊在“探测宇宙中的中微子”方面取得的成就．中微子μ是超新星爆发等巨型天体在引力坍缩过程中，由质子和电子合并成中子的过程中产生出来的．1987年在大麦哲伦星云中的一颗编号为SN1987A 的超新星
发生爆发时，位于日本神冈町地下1km深处一个直径10m的巨大水池(其中盛有5万吨水，放置了1.3万个光电倍增管探测器)共捕获了24个来自超新星的中微子．已知编号为SN1987A超新星和地球之间的距离为17万光年(取1光年=9.46×1015m)．设中子的质量为m n，电子的质量为m e，质子的质量为m p，中微子μ的质量可忽略．
(1)写出1个质子和1个电子合并成中子的核反应方程；
(2)设1个质子和1个电子合并成1个中子过程中所吸收(或释放)的核能为ΔE，写出计算ΔE大小的表达式；
(3)假设编号为SN1987A的超新星发生爆发时向周围空间均匀地发射中微子，且其中到达日本神冈町地下巨大水池的中微子中有50％被捕获，试估算编号为SN1987A的超新星爆发时所释放出的中微子的总数量．(保留1位有效数字)
8【2005中学试卷网】众所周知，地球围绕着太阳做椭圆运动，阳光普照大地，万物生长，请回答下列二个问题：
(1)太阳辐射能量主要来自太阳内部热核反应，写出核反应方程式．
(2)根据你学过的知识，试论述随着岁月的流逝，地球公转的周期，日地的平均距离，地球的表面温度变化的趋势．(不考虑流星及外星球与地球发生碰撞的可能性)
9【2005如皋专题复习】频率为ν0的光子由地球表面竖直向上运动，当它上升ΔH=22.5m的高度时，由于地球的引力作用，它的波长会变长一些，我们称这种现象为引力红移。试分析下列问题：
⑴光子能量的表达式是什么？
⑵爱因斯坦的质能联系方程是什么？
⑶由以上两式，试写出光子质量m的表达式。
⑷用能量守恒的观点求光子上升ΔH=22.5m时，该光子频率的红移量Δν跟原有频率ν0的比值。
n
H H H 1042312
1
+→+附：第20课巩固提高训练答案及解 1 答案：A C 2 答案： A D
解：π＋
介子的电量与一个元电荷相同，可以由u 和d 组成；同理，π－
由d 和u 组成
3答案： D
4答案：ACD 5答案： AC
6答案：Q=3.95×10-12
J 。
解：将题中所给诸反应方程左右两侧相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为
να224++→+e p ，设反应后释放的能量为Q ，根据质能关系和能量守恒得：
Q c m c m c m e p ++=22224α；代入数值可得Q=3.95×10-12
J 。
7答案：(1) n e H 100111→+- (2) 22])[(c m m m mc E n e p -+=?=?
(3)2×1043
8 答案：(1)聚变
(2)太阳内部进行着剧烈的热核反应，辐射大量光子，根据质能方程2mc E ?=?，可知太阳的质量在不断地减少，由万有引力定律知，太阳对地球的万有引力不断减小，由F=mv 2/R 知，日地距离不断增大，由R
GM v =知地球运行速率减小，由于太阳质量减小，辐射光子的功率将减小，又R 增大，所以辐射到地球表面的热功率将减小，这样地球表面的温度也将逐渐降低．
9答案：⑴ E=h ν ⑵ E=mC
2
⑶ 由E=h ν和E=mC 2得m=h ν/C
2
⑷光子上升时引力作负功使光子能量减小转化为系统的势能，
()
1528
202
105.21035
.2210,-?=??=?=?∴
?=
?=?c H g C H g h H mg h νννν
1、作出电光源S 在平面镜中的所成的像S ' （2题图） （2题图） 2、作出光源AB 在平面镜中所成的像B A '' 3、根据物体AB 及其像B A ''作出平面镜的位置 4、读出上图所示的时钟在平面镜中的时刻是__________ 5、平面镜前有一个发光点S ，1S 是S 在镜中成的像，当平面镜转动一个角度后，像的位置为2S ，试作出平面镜的位置。 （6题图） （6题图） 6、在下列反射现象中根据入射光线作出反射光线，并标出入射角和反射角的度数； 7、作出下列反射现象中的入射光线，反射光线或平面镜； 8、?30，要使光竖直向下射向井底的青蛙、平面镜应与水平面的夹角为_______，并作出平面镜的位置； （9题图） （10题图） 9、已知一束光与水平面夹角为?60，要使光线沿水平方向射出，平面镜应与水平面夹角为______________，并作图表示； 10、两块平面镜相互成?60角，一束光线与其反射光线重合，但方向相反，求光线与平面镜的夹角=θ_________，完成光路。 S S A B A B 2S 1? 30?45?30? 60? 60θ
11、作出点光源S 通过平面镜照亮A 点的光路； （12题图） 12、已知点光源S 及其在平面镜中的像点S '，入射光线SA ，作出平面镜并把光路补充完整； 13、利用平面镜成像规律作出光源S 及其像点S '，并把光路补充完整； 14、作出点光源S 通过平面镜MN 照亮不透明物体右侧地面或光屏的范围； 15、如图1，画出大致画出折射光线，标出折射角的位置； 16、如图2所示，已知一条折射光线，画出入射光线和反射光线的大致位置； 17、如图3所示，完成光通过玻璃的大致光路； 18、如图7所示，A O '是光线AO 的折射光线，BO 的折射光线； S S A S A S A S 'M N 地面 M N S 光 屏 ?45空气水空气 水?60空气玻璃?701图2图3图
近年高考（及模拟）光学、近代物理试题选 1．下面说法正确的是 A.光子射到金属表面时，可能有电子发出 B.光子射到金属表面时，一定有电子发出 C.电子轰击金属表面时，可能有光子发出 D.电子轰击金属表面时，一定没有光子发出 2.处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时， 只发射波长为1λ、2λ、3λ的三种单色光，且 1λ>2λ>3λ，则照射光的波长为 A ．1λ B ．1λ+2λ+3λ C ．3232λλλλ+ D ．2121λλλλ+ 3．K －介子衰变的方程为：K －→π－＋π0，其中K －介子和π－介子带负的基元电荷，π 0介子不带电。一个K －介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中， 其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB ，两轨 迹在P 点相切，它们的半径R K -与R π-之比为2︰1。π0介子的轨 迹未画出。由此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为 A 1︰1 B 1︰2 C 1︰3 D 1︰6 4．如图，当电键K 断开时，用光子能量为2.5eV 的一束光照 射阴极P ，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器， 发现当电压表读数小于0.60V 时，电流表读数仍不为零；当电压 表读数大于或等于0.60V 时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的 逸出功为 A 1.9eV B 0.6eV C 2.5eV D 3.1eV 5．下列说法中正确的是 A 质子与中子的质量不等，但质量数相等 B 两个质子间，不管距离如何，核力总是大于库仑力 C 同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同 D 除万有引力外，两个中子之间不存在其它相互作用力 6．用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应，现将该单色光的光强减弱，则 A 光电子的最大初动能不变 B 光电子的最大初动能减少 C 单位时间内产生的光电子数减少 D 可能不发生光电效应 7．铀裂变的产物之一氪90（9036Kr ）是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆 90（90 40Zr ），这些衰变是 A 1次α衰变，6次β衰变 B 4 次β衰变 C 2次α衰变 D 2次α衰变，2次β衰变 8．如图，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O 点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2，已 知玻璃折射率为3，入射解为45°（相应的折射角为24°），现保 持入射光不变，将半圆柱绕通过O 点垂直于图面的轴线顺时针转过 15°，如图中虚线所示，则 A 光束1转过15° B 光束1转过30°
光学专题 一、单选题(共10道，每道10分) 1.“影”是生活中常见的光现象，如做光学游戏的“手影”、留下美好记忆照片的“摄影”、幻灯机射到屏幕上的“投影”、湖岸景色在水中形成的“倒影”等，如图，它们与物理知识对应关系正确的是( ) A.手影—平面镜成像 B.摄影—光的反射 C.投影—凸透镜成像 D.倒影—光的折射 答案：C 解题思路： A：手影是影子，光在沿直线传播过程中遇到不透明的物体，在物体的后面形成的光照不到的暗区叫影子，故A错误； B：摄影是利用凸透镜成倒立、缩小、实像，透镜是光的折射原理，故B错误； C：投影是利用凸透镜成倒立、放大、实像，故C正确； D：倒影是平面镜成像，平静的水面相当于平面镜，平面镜成的像与物关于水面对称，所以是倒立的，其原理是光的反射，故D错误。 故选C。 试题难度：三颗星知识点：光现象综合 2.如图所示，相邻两室，一明一暗，在两室之间的墙壁上有一平面镜M，且 ∠AOC=∠BOC。若甲、乙两人分别站在A、B处，面向平面镜张望，则( ) A.甲能看到乙，乙看不到甲 B.甲能看到乙，乙也能看到甲 C.甲看不到乙，乙看不到甲 D.甲看不到乙，乙可看到甲 答案：D 解题思路：
甲乙两人不是光源，本身不能发光，只能反射外界射到他们身上的光。甲在明亮的室内，有外来的光线射到他的身上，他的身体表面又能将这些光线反射出去。被甲反射的一部分光线射到平面镜M上，又会被平面镜反射；由于∠AOC=∠BOC，所以从甲身上射向平面镜M的光线会沿OB方向反射，而乙处在B点，故乙能接收到来自甲的光线，即乙看到了甲。 乙在暗室中，外界没有光线射到他的身体表面，他本身又不能发光，因此不会有从乙射出的光，照射到平面镜M上，更不会进入到甲的眼镜，所以甲不能看到乙。 故选D。 试题难度：三颗星知识点：光的反射定律 3.检查视力时，眼睛和视力表应相距5m。现将视力表挂在平面镜前3m处，小明从平面镜中看视力表上的符号，则小明离平面镜的距离是( ) A.2m B.3m C.2.5m D.5m 答案：A 解题思路： 视力表距平面镜3m，则视力表在平面镜中所成的像距离平面镜也为3m， 已知眼睛与视力表的像应相距5m，则人距平面镜应为5m-3m=2m。 故选A。 试题难度：三颗星知识点：平面镜成像的特点 4.一人从竖直平面镜中看到后面墙上钟的像，如图所示，则实际时间为( ) A.3：40 B.4：20 C.8：20 D.9：40 答案：A 解题思路： 根据镜面对称的性质，分析可得题中所显示的时刻与3：40成轴对称，所以此时实际时刻为3：40。 故选A。 试题难度：三颗星知识点：平面镜成像的应用 5.把一根筷子斜插入盛水的玻璃杯里，从正面看过去的情形和图中哪个图相符( )
《光学作图专题》 一、光的直线传播作图 1、请在图1、2中作出蜡烛AB在屏上所成的像A’B’（要求标出A’、B’）． 2、（1）如图3所示，画出点光源S照在不透明物体AB上在光屏MN上出现的影子． （2）如图4点A处有一电灯，画出立杆BC在地面上的影子． （3）如图5，路灯下站着小明和小红两人，请根据小明和小红的影长，标出图中路灯灯泡S的位置，要求画出光路图． 3、（1）如图6，用作图的方法，表示人眼所能看到的档板右侧范围大小，并在此范围中打上阴影线． （2）如图7“坐井观天，所见甚小”，请在图中用光路图作出井底之蛙“观天”的最大范围（井中没有水）（3）如图8甲所示，一束平行太阳光垂直水平地面MN射下，A为小铁球．标出小铁球A在图8甲中位置时，其影子A′在地面MN上的位置（用点表示即可）；若小球在竖直平面内沿图中圆形虚线轨迹运动，请在图8乙框中画出小球的影子在地面上运动的轨迹． 图3 图4 图5 图6 图7 图8 图1 图2
二、光的反射作图 4、在图9中，根据反射光线OB画出入射光线AO，并标出入射角． 5、（1）一束光线射到某平面镜上，使其沿水平方向传播，如图10所示．请在答题卡中画出所需平面镜的位 置并标出入射角i和反射角r. （2）如图11所示，小华想利用一块平面镜使此时的太阳光坚直射入井中．请你通过作图标出平面镜的位置，并在图中标出反射角的度数． （3）如图12所示，小聪通过平面镜看到了小猫要偷吃鱼．请你在图中用箭头标出小聪看到小猫偷吃鱼时光的传播方向，并画出平面镜的位置． 6、（1）如图13所示，小张喜欢在家中养花，为了使客厅里花盆中的花能茁壮成长，小张想让室外太阳光照 射到盆中花上的B处．请你在图中把光路补充完整并画出过A点放置的平面镜．（2）如图14所示，A、B是镜前一点光源S发出的光线经平面镜M反射后的两条反射光线，请在图中利用反射规律标出点光源S和像点S′的位置，并完成反射光路图． 图9 图10 图11图12 图13 图14
光学和近代物理 第1大题： 选择题(69分) 1.1 (3分) 自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时，反射光为完全偏振光，则知折射光为 ( ) （Ａ）完全偏振光且折射角是30° （Ｂ）部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为3的介质时，折射角是30° （Ｃ）部分偏振光，但须知两种介质的折射率才能确定折射角 （Ｄ）部分偏振光且折射角是30° 1.2 (3分) 在如图所示的单缝夫琅和费衍射实验装置中，S 为单缝，L 为透镜，C 为放在L 的焦面处的屏幕．当把单缝S 垂直于透镜光轴稍微向上平移时，屏幕上的衍射图样 ( ) （Ａ）向上平移 （Ｂ）向下平移 （Ｃ）不动 （Ｄ）条纹间距变大 1.3 (3分) 若把牛顿环装置（都是用折射率为1.52的玻璃制成的）由空气搬入折射率为1.33的水中，则干涉条纹 ( ) (A) 中心暗斑变成亮斑 (B) 变疏 (C) 变密 (D) 间距不变 1.4 (3分) 用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上．如图，当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时，可以观察到这些环状干涉条纹 ( ) （Ａ）向右平移 （Ｂ）向中心收缩 （Ｃ）向外扩张 （Ｄ）静止不动 （Ｅ）向左平移 S
1.5 (3分) 狭义相对性原理指的是（ ） （A ）一切惯性系中物理规律都有相同的表达形式 （B ）一切参照系中物理规律都是等价的 （C ）物理规律是相对的 （D ）物理规律是绝对的 （E ）以上均是 1.6 (3分) 光速不变原理指的是（ ） （A ）在任何媒质中光速都相同 （B ）任何物体的速度不能超过光速 （C ）任何参照系中光速不变 （D ）一切惯性系中，真空中光速为一相同定值 1.7 (3分) 伽利略相对性原理说的是（ ） （A ）一切参照系中力学规律等价 （B ）一切惯性系中牛顿力学规律都具有相同的形式 （C ）一切非惯性系力学规律不等价 （D ）任何参照系中物理规律等价 1.8 (3分) 频率为ν的单色光在媒质中的波速为v ，光在此媒质中传播距离l 后，位相改变量为( ) (A) v l νπ2 (B) 2l v νπ (C) 2νlv π (D) v l π2ν 19 (3分) 普朗克常数可以用下列单位中的哪一个表示？（ ） （A ）s W ? （B ）Hz J ? （C ）s J ? （D ）1s erg -? 1.10 (3分) （1）两种效应都属于光子和电子的弹性碰撞过程。 （2）光电效应是由于金属电子吸收光子而形成光电子，康普顿效应是由于光子和自由电子弹性碰撞而形成 散射光子和反冲电子 （3）两种效应都遵循动量守恒和能量守恒定律 （4）康普顿效应同时遵从动量守恒和能量守恒定律，而光电效应只遵从能量守恒定律 光电效应和康普顿效应都包含电子与光子的相互作用，仅就光子和电子相互作用而言，以上说法正确 的是（ ） (A) (1)(2) (B) (3)(4) (C) (1)(3) (D) (2)(4) 空气 单色光
光学专题总复习 一、知识结构：
物距u 像距v 像的性质 应用 u ＞2f u=2f v=2f 等大倒立实像 ———————— f ＜u ＜2f u ＜f ———————— 照相机利用物距 ，成 、 的 像的原理制成的。 幻灯机利用物距 ，成 、 的 像的原理制成的。 放大镜利用物距 ，成 、 的 像的原理制成的。 二、典型例题： 考点1:光源和光速 例1、太阳到地球之间的距离是1.5×10 8 km ，则太阳发出的光射到地球上需要的时间为 s 。 例2、 以下物体是光源的有（ ） ①太阳 ②月亮 ③燃烧着的蜡烛 ④镜子 A 、①② B 、①③ C 、③④ D 、① 考点2：光的直线传播 例3、下列现象中，是由于光沿直线传播形成的是（ ） A. 浓密的树荫下的太阳光斑 B. 教室屏幕上的投影 C. 你看到自己镜中之影 D. 树在水中的倒影 考点3：光的反射 例4、如图2-11所示，一束光线射到平面镜上，那么这束光线的入射角和反射角的大小分别是（ ） A.40° 40° B. 40°50° C. 50°40° D. 50°50° 例5、太阳光与水平方向成60。 角射到一深井口，现用一块平面镜反射使太阳光竖直向下射入深井中，则平面镜与水平方向所成的夹角 （ ） A 75° B 60°。 C 15°。 D 45°。 例6、一条光线垂直射到平面镜上，若不改变入射光线的方向，而使平面镜绕入射点转动45。 ，则反射光线改变的角度是 （ ） A 45°。 B 90°。 C 60°。 D 30°。 考点4： 镜面反射和漫反射 例7、雨后晴朗的夜晚，为了不踩到地上的积水，迎着月亮走,地上 处是水，背着月亮走， 地上 处是水。（填“亮”或 “暗 ”） 例8、关于光的反射，下列叙述中错误的是 （ ） Ａ 发生镜面反射时，每一条反射光线都遵守光的反射定律 眼睛和眼镜1、眼睛的作用相当于 透镜，眼球好像一架 ，来自物体的光会聚在视网膜上，形成 、 的 像。 2、近视眼矫正前将光会聚在视网膜 （前或后），矫正时需要在眼睛前面放一个 透镜。 3、远视眼矫正前将光会聚在视网膜 （前或后），矫正时需要在眼睛前面放一个 透镜。
光的直线传播 一、如图1所示，画出点光源S照在不透明物体AB上在光屏MN上出现的影子B A' '； 二、如图2所示，画出井底青蛙在井外的视觉围； 三、如图3所示，画出点光源S照亮窗外的区域 四、如图4所示，画出眼睛能看到窗外的区域 眼睛越靠近孔，看到的视野围越________。 五、如图5所示，画出光源AB经过小孔在光屏MN上的像B A' ' 小孔成像的像的特点： 像的性质：_________的实像， 像的大小：与像到小孔的距离与物到小孔的距离的比值有关，且比值越大，像越______，像的形状：与小孔的大小，形状无光，只与物体的形状有关。 六、如图6所示，画出在室看到室外整棵树全貌的区域。 A B M N S 图1 S S 图3 图2 图4 M N A B 图5 图6
平面镜成像 一、作出电光源S 在平面镜中的所成的像 S ' 二、作出光源AB 在平面镜中所成的像B A '' 四、根据物体AB 及其像B A ''作出平面镜的位置 五、读出上图所示的时钟在平面镜中的时刻分别是__________ 、___________ 六、平面镜前有一个发光点S ，1S 是S 在镜中成的像，当平面镜转动一个角度后，像的位置为2S ，试作出平面镜的位置。 S S A B A B A B A B B A 2 1 S
光的反射（一） 一、在下列反射现象中根据入射光线作出反射光线，并标出入射角和反射角的度数； 二、作出下列反射现象中的入射光线，反射光线或平面镜； 三、已知一束光与水平方向成?30，要使光竖直向下射向井底的青蛙、平面镜应与水平面的夹角为_______，并作出平面镜的位置； 四、潜望镜中两块平面镜平行放置与水平方向成?45夹角，已知一条沿水平方向的入射光线，作出光在潜望镜中的光路； 五、已知一束光与水平面夹角为?60，要使光线沿水平方向射出，平面镜应与水平面夹角为______________，并作图表示； 六、两块平面镜相互成?60角，一束光线与其反射光线重合，但方向相反，求光线与平面镜的夹角=θ_________，完成光路。 ? 30?45? 30?30?60? 60θ
一、光学全息照相 1.全息照相原理：全息照相是以物理光学理论为基础的，借助参考光与物光的相互作用，在感光板上以干涉条纹的形式记录下物体的振幅和位相的全部信息。 2.全息照相的过程分两步： （1）造像，设法把物体光波的全部信息记录在感光材料上； （2）建像，照明已被记录下的全部信息的感光材料，使其再现原物的光波。 3.全息照相的主要特点： ①立体感强②具有可分割性③同一张全息片上可重叠拍摄多个全息图④全息照片再现时，像可放大缩小⑤全息照片再现时，像的亮度可变化。 4.拍摄系统的技术要求： ①对光源的要求：拍摄全息图必须用具有高度空间和时间相干性的光源； ②对系统稳定性的要求：需要一个刚性和防震性都良好的工作台； ③对光路的要求：参考光和物光两者的光程差要尽量小；两者之间的夹角应小于45°； ④对全息干板的要求：需要制作优良的全息图，一定要有合适的记录介质。 二．光电效应法测普朗克常数 1.截止电压：光电流随加速电压的增加而增加，加速电压增加到一定值后，当光电流达到饱和值I M，I M，与入射光强成正比。当U变成负值时，光电流迅速减小，当U<=U0时，光电流为0，这个相对于阴极是负值的阳极电压U0被称为截止电压。（对于不同频率的光，其截止电压不同） 2.为了获得准确的截止电位，实验所用光电管需要满足的条件： ①对所有可见光谱都比较灵敏； ②阳极包围阴极，当阳极为负电压时，大部分光子仍能射到阳极； ③阳极没有光电效应，不会产生反向电流； ④暗电流很小。 3. 红限：所谓红限是指极限频率。以为光从红到紫频率逐渐升高。发生光电效应的条件是：光的频率大于等于某一极限频率。也就是比这个频率高的光（比这种光更靠近紫色那一端）能发生光电效应。而频率比它更低（也就是更靠近红色那一端）的光不能发生光电效应。所以就把这个极限频率叫做靠近红端的极限。简称红限！ 4.反向电流：入射光照射阳极或从阴极反射到阳极之后都会造成阳极光电子发射。加速电压U为负值时，阳极发射的电子向阴极迁移形成阳极反向电流。 5.暗电流：在无光照射时，外加反向电压下光电管流过的微弱电流。 6.为了准确测定截止电位，常用方法：（1）交点法（2）拐点法。 7.光电效应法测普朗克常量的关键是：获得单色光、确定截止电压、测出光电管的伏安特性曲线 8.光电效应：当光照射金属时，光的能量仅部分的以热的形式被物体吸收，而另一部分则转化为金属中某些电子的能量，会使电子逸出金属表面，这种现象称为光电效应。 9. 光电效应的基本实验事实有哪些？ 答：①光电流随加速电压的增加而增加，加速电压增加到一定值后，当光电流达到饱和值 I M，I M，与入射光强成正比。 ②光电子的初动能与入射光频率成线性关系，而与入射光的强度无关 ③光电效应有阈频率存在，该频率称为红限 10.爱因斯坦光电效应方程推导求出h
目录 摘要： (1) 0 前言 (1) 1 普通物理学时期 (2) 1.1 经典力学 (2) 1.2 热学 (2) 1.3 电磁学 (2) 1.4 光学 (3) 2 近代物理学时期 (3) 2.1 近代物理的发展 (4) 2.2 量子力学 (4) 2.3 相对论 (5) 3 从普通物理到近代物理 (6) 4 普通物理与近代物理的区别 (6) 5 物理学发展的意义 (7) 6 结论 (8) 参考文献 (8)
近代物理与普通物理的关系 （河南大学民生学院，河南开封，475004） 摘要： 物理学是研究宇宙间物质存在的基本形式、性质、运动和转化、内部结构等方面，从而认识这些结构的组成元素及其相互作用、运动和转化的基本规律的科学。纵观物理发展史，物理学被分为两类。一类是经典物理学，另一类则是近代物理学。经典物理学解释了力与运动之间的关系。然而牛顿力学存在这一定的局限性，这种局限性就是只能够适用于那些低速宏观的物体，而研究对象是微观高速的物体时就不适用了，所以诞生了近代物理理论，它是以量子论学为中心的，有了以量子论为基础的近代物理学就可以研究微观高速世界了。 关键词： 物理学史；普通物理；近代物理；关系； The Relationship Between Modern physics And Ordinary physics LIU LEI (School of MinSheng, Henan University, Henan Kaifeng 475004, China) Abstract: Physics is the study of the basic form of material existence in the universe, nature, movement and transformation, internal structure, etc., so as to meet the structural elements and their interaction, movement and transformation of the basic laws of science. Throughout the history of physics, physics is divided into two categories. One kind is the classical physics, another kind is the modern physics. Classical physics explains the relationship between the force and movement. Newtonian mechanics, however, there exist some limitations, this limitation is only can be applied to the macroscopic objects at low speed, and the research object is the micro high-speed object is not applicable, so was born the modern physics theory, it was based on the quantum theory as the center, has based on the quantum theory of modern physics can research high-speed microscopic world. Key words: The history of physics;Modern physics;Ordinary physics;The Relationship 0 前言 物理学史是研究物理学发展历史的科学，它是伴随着人类的发展而形成并发展起来的，它是以人类和物理世界对话的历史为研究对象的，融合了与物理学有关的自然科学以及社会科学的知识，是一门与自然科学、人文科学、思维科学等多门学科紧密结合、相互渗透的综合科学。它集中体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程。普通物理学是近代物理学的基础，近代物理学是 1
光学复习 1、光现象：包括光的直线传播、光的反射和光的折射。 2、光源：能够发光的物体叫做光源。 ●光源按形成原因分，可以分为自然光源和人造光源。 例如，自然光源有太阳、萤火虫等，人造光源有如蜡烛、霓虹灯、白炽灯等。 ●月亮不是光源，月亮本身不发光，只是反射太阳的光。 3、光的直线传播：光在真空中或同一种均匀介质中是沿直线传播的，光的传播 不需要介质。 大气层是不均匀的，当光从大气层外射到地面时，光线发了了弯折（海市蜃楼、早晨看到太阳时，太阳还在地平线以下、星星的闪烁等） ①激光准直. 排直队要向前看齐. 打靶瞄准 ②影的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，由于光是沿直线传播的，所 以在不透光的物体后面，光照射不到，形成了黑暗的部分就是影。 ③日食月食的形成 日食的成因：当月球运行到太阳和地球中间时，并且三球在一条直线上，太阳光沿直线传播过程中，被不透明的月球挡住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食. 月食的成因：当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形成了月食. 如图：在月球后 1的位置可看到日全食， 在2的位置看到日偏食， 在3的位置看到日环食。 3 2 ④小孔成像：小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像， 其像的形状与孔的形状无关。像可能放大，也可能宿小。 用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间，屏幕上就会形成物的倒像，我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板，像的大小也会随之发生变化。 这种现象反映了光沿直线传播的性质。
小孔成像原理： 光在同一均匀介质中，不受引力作用干扰的情况下沿直线传播 根据光的直线传播规律证明像长和物长之比等于像和物分别距小孔屏的距离之 比。 4、光线：用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向的直线。（光线是假想的， 实际并不存在） 光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型，建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。 5、光速：光在不同物质中传播的速度一般不同，真空中最快. 这表明光的传播速度比声音快. (2)光年是长度的单位，1光年表示光在1年时间所走的路程，1光年＝3×108 米/秒×365×24×3600秒＝9.46×1015米 注意：光年不是时间的单位。 二、光的反射 反射：光在两种物质的交界面处会发生反射。 1. 探究实验：探究光的反射规律 【设计实验】把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF 竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON 垂直于镜面，如图2-2所示。 一束光贴着纸板沿着某一个角度射到O 点，经平面镜的反射，沿另一个方向 射出，在纸板上用笔描出入射光EO 和反射光OF 的径迹。改变光束的入射方向，重做一次。换另一种颜色的笔，记录光的径迹。 取下纸板，用量角器测量NO 两侧的角i 和r 。 【实验表格】 角i 角r 第一次 入射光线 图2-2 反射光线 N F E O i r 入射光线 E N F i r 反射光线 图2-3
光学知识点大汇总 一、光的直线传播 1、光现象：包括光的直线传播、光的反射和光的折射。 2、光源：能够发光的物体叫做光源。 ●光源按形成原因分，可以分为自然光源和人造光源。 例如，自然光源有太阳、萤火虫等，人造光源有如蜡烛、霓虹灯、白炽灯等。 ●月亮不是光源，月亮本身不发光，只是反射太阳的光。 3、光的直线传播：光在真空中或同一种均匀介质中是沿直线传播的，光的传播 不需要介质。 大气层是不均匀的，当光从大气层外射到地面时，光线发了了弯折（海市蜃楼、早晨看到太阳时，太阳还在地平线以下、星星的闪烁等） 光沿直线传播的现象：小孔成像、井底之蛙、影子、日食、月食、一叶障目。 ●光沿直线传播的应用： ①激光准直. 排直队要向前看齐. 打靶瞄准 ②影的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，由于光是沿直线传播的，所 以在不透光的物体后面，光照射不到，形成了黑暗的部分就是影。 ③日食月食的形成 日食的成因：当月球运行到太阳和地球中间时，并且三球在一条直线上，太阳光沿直线传播过程中，被不透明的月球挡住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食. 月食的成因：当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形成了月食. 如图：在月球后 1的位置可看到日全食， 在2的位置看到日偏食， 在3的位置看到日环食。 1 2 3
④小孔成像：小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像， 其像的形状与孔的形状无关。像可能放大，也可能宿小。 用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间，屏幕上就会形成物的倒像，我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板，像的大小也会随之发生变化。 这种现象反映了光沿直线传播的性质。 小孔成像原理：光在同一均匀介质中，不受引力作用干扰的情况下沿直线传播根据光的直线传播规律证明像长和物长之比等于像和物分别距小孔屏的距离之比。 4、光线：用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向的直线。（光线是假想的， 实际并不存在） 光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型，建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。 5、光速：光在不同物质中传播的速度一般不同，真空中最快. (1)光在真空中速度C=3×108m/s=3×105km/s；光在空气中速度约为3×108m/s。 光在水中速度为真空中光速的3/4，在玻璃中速度为真空中速度的2/3 。 雷声和闪电在同时同地发生，但我们总是先看到闪电后听到雷声，这说明什么问题？ 这表明光的传播速度比声音快. (2)光年是长度的单位，1光年表示光在1年时间所走的路程，1光年＝3×108 米/秒×365×24×3600秒＝9.46×1015米 注意：光年不是时间的单位。 二、光的反射 1.反射：光在两种物质的交界面处会发生反射。 我们能够看见不发光的物体，是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。 定义：光从一种介质射向另一种介质表面时，一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。任何物体的表面都会发生反射。 2.探究实验：探究光的反射规律 【设计实验】把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面，如图2-2所示。 一束光贴着纸板沿着某一个角度射到O点，经平面镜的反射，沿另一个方向
1 K 3 K 2 P 1 V 1 C C ? P 0 V 0 F G I H K 1 p 0 热学 1.（第20届全国中学生物理竞赛复赛第二题）（15分）U 形管的两支管 A 、B 和水平管C 都是由内径均匀的细玻璃管做成的，它们的内径与管长相比都可忽略不计．己知三部分的截面积分别为 2A 1.010S -=?cm 2，2B 3.010S -=?cm 2，2C 2.010S -=?cm 2，在 C 管中有一段空气柱，两侧被水银封闭．当温度为127t =℃时，空气柱长为l ＝30 cm （如图所示）， C 中气柱两侧的水银柱长分别为 a ＝2.0cm ，b ＝3.0cm ，A 、B 两支管都很长，其中的水银柱高均为h ＝12 cm ．大气压强保持 为 0p ＝76 cmHg 不变．不考虑温度变化时管和水银的热膨胀．试 求气柱中空气温度缓慢升高到 t ＝97℃时空气的体积． 2.（第21届全国中学生物理竞赛复赛第一题）(20分)薄膜材料气密性能的优劣常用其透气系数来 加以评判．对于均匀薄膜材料，在一定温度下，某种气体通过薄膜渗透过的气体分子数d PSt k N ?=，其中t 为渗透持续时间，S 为薄膜的面积，d 为薄膜的厚度，P ?为薄膜两侧气体的压强差．k 称为该薄膜材料在该温度下对该气体的透气系数．透气系数愈小，材料的气密 性能愈好． 图为测定薄膜材料对空气的透气系数的一种实验装置示意图．EFGI 为 渗透室，U 形管左管上端与渗透室相通，右管上端封闭；U 形管内横截面积 A ＝0.150cm 2．实验中，首先测得薄膜的厚度d =0.66mm ，再将薄膜固定于图中C C '处，从而把渗透室分为上下两部分，上面部分的容积30cm 00.25=V ，下面部分连同U 形管左管水面以上部分的总容积为V 1，薄 膜能够透气的面积S =1.00cm 2．打开开关K 1、K 2与大气相通，大气的压强P 1＝1.00atm ，此时U 形管右管中气柱长度cm 00.20=H ，31cm 00.5=V ．关 闭K 1、K 2后，打开开关K 3，对渗透室上部分迅速充气至气体压强atm 00.20=P ， 关闭K 3并开始计时．两小时后， U 形管左管中的水面高度下降了 cm 00.2=?H ．实验过程中，始终保持温度为C 0ο．求该薄膜材料在C 0ο时对空气的透气系数．（本实验中由于薄膜两侧的压强差在实验过程中不能 保持恒定，在压强差变化不太大的情况下，可用计时开始时的压强差和计时结束时的压强差的平均 值P ?来代替公式中的P ?．普适气体常量R = 8.31Jmol -1K -1，1.00atm = 1.013×105Pa ）． 3.（第22届全国中学生物理竞赛复赛第三题）(22分) 如图 所示，水平放置的横截面积为S 的带有活塞的圆筒形绝热容器 中盛有1mol 的理想气体．其内能CT U =，C 为已知常量，T 为热力学温度．器壁和活塞之间不漏气且存在摩擦，最大静摩
金星轨道 甲 乙 丙 丁 地球 太阳 初中物理光学部分专题训练 一．作图题 1．作出下列各图的入射光线（或反射光线、镜面），并标出第1、2图的入射角、反射角。 2．作出下列各图的入射光线（或折射光线），并标出第1、2图的入射角、折射角。 3．如图1所示S 为发光点，MN 为平面镜，请画出由S 点发出并经平面镜反射后通过Ａ点的光线。 4．根据平面镜成像的特点，在图2中作出物体AB 在平面镜MN 中的像(要求保留作图痕迹)。 5．在图3、图4中完成光路。 *6. 给出焦点和任意折射光线，找物点和像点的位置。如图3： 7.给出入射光线和经过凸透镜的折射光线作出平行于入 射光线的折射光线。如图5：发光点R 发出的一条光线经过凸透镜折射后的折射光线与主光轴交于R′，请你画出另一条与入射光线平行的光线入射后的折射光线。 二．选择题 1．下面说出是一些光学知识的应用实例，其中应用光的直线传播的实例是 （ ） A ．渔民用渔叉叉前方水中的鱼时，将渔叉对着稍低于所看到的鱼的位置叉去 B ．在潜水艇中，用潜望镜观察水面上的景物 C ．木工为了检查一块木板的楞是否直，可以闭住一只眼睛，用另一 只眼睛沿楞的长度方向看过去 D ．照相机的制作原理 2．2004年6月8日下午在我国发生了“金星凌日”的天文奇观。“金星凌日”是在地球上看到金星从太阳面上移过的现象，它的产生和日食的道理相同。图5为发生“金星凌日”现象时的示意图，图金星的位置在（ ） A ．甲 B ．乙 C ．丙 D ．丁 3．下列事例中属于光的折射现象的是（ ） 图1 （图1） F F （图4） （图2） 空气 水 空气 水 玻璃砖 F F （图3） 空气 玻璃 （图5）
河南省八年级物理光学专题试题 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、单选题 (共15题；共30分) 1. （2分）在一个明月如皓的夜晚，李刚走在回家的路上，高悬的月亮让李刚在右侧留下长长的身影．刚下过的雨在坑洼的路面留下了一个个积水坑，李刚为了不踏入水坑，下面说法正确的是（） A . 应踩在较亮的地方，因为水面发生了漫反射，看起来较暗 B . 应踩在较亮的地方，因为路面发生了漫反射，看起来较亮 C . 应踩在较暗的地方，因为路面发生了漫反射，看起来较暗 D . 应踩在较暗的地方，因为水面发生了镜面反射，看起来较亮 2. （2分）下列属于光的漫反射现象的是（） A . 霓虹灯光照在橱窗玻璃上 B . 电影画面照在银幕上 C . 黑板反光，看不清粉笔字 D . 太阳光照在乎静的湖面上 3. （2分）小明从平面镜里看到镜子对电子钟示数的图像如图，这时的实际时刻是（） A . 21:10 B . 10: 21 C . 10:51 D . 12:01 4. （2分） (2020八上·通榆期末) 下列现象中属于光的反射的是（） A . 水中的倒影 B . 墙上的手影 C . 池水变“浅” D . 小孔成像 5. （2分）小明在暗室中将印有上海世博会会徽图案的透明胶片贴在手电简上，并让灯光正对着焦距为10cm 的凸透镜，调整手电筒、凸透镜、白色墙壁之间的位置，观察墙上清晰正立放大的世博会会徽图案像，如图所示.小明应该把（）
A . 胶片正立放置，且与凸透镜的距离大于10cm小于20cm B . 胶片倒立放置，且与凸透镜的距离大于10cm小于20cm C . 胶片正立放置，且与凸透镜的距离小于10cm D . 胶片倒立放置，且与凸透镜的距离大于20cm 6. （2分）(2018·仙桃) 下列对光现象的认识，错误的是（） A . 雨后的夜晚，迎着月亮走，地上亮处是水 B . 平面镜可以改变光的传播方向 C . 漫反射遵循光的反射定律 D . 太阳灶是利用凹透镜制成的 7. （2分） (2016八上·滁州期中) 下列现象中，不能用光在均匀介质中传播的原理来解释的是（） A . 平静的水面映出山的倒影 B . 日食、月食的形成 C . 影子的形成 D . 小孔成像 8. （2分）(2017·重庆模拟) 如图所示，下列现象中，属于光的折射现象的是（） A . 海市蜃楼 B . 皮影戏 C . 日环食
最新物理光学期末复习重点 第一章 光的电磁理论 一、电磁理论 物理光学期末复习重点 2.物理光学是从光的波动性出发来研究光在传播过程中所发生的现象的学科，所以也称为波动光学. 3. Maxwell 方程组：积分形式、微分形式 4.物质方程： 5.波动方程 6. 介质的折射率： c n υ = =≈7. 边值关系：21212121 ()0()0()0()0 n E E n H H n D D n B B ??-=? ?-=?? ?-=???-=? 8. 波（阵）面：将某一时刻振动相位相同的点连接起来，组成的曲面叫波阵面 9. 波长：简谐波具有空间周期性，波形变化一个周期时波在空间传播的距离称为波的空间周期，一维简谐波的空间周期为波的波长；即为λ，具有长度的量纲L . 10. 空间频率：空间周期即波长的倒数称为空间频率；f=1/λ 11.空间角频率：k =±2πf ，在数值上等于空间频率的2π倍，所以也称为传播数，k 的符号表示一维波的传播方向，当k >0时，表示波沿着+z 的方向传播；当k <0时 B H μ1=E D ε= E J σ=2 22t B B ??=? με222t E E ??=? μεμε υ1=2 2 221E E t υ??=?22221H H t υ??=?
，表示波沿着-z 的方向传播. 12. 时间参量与空间参量的关系为：k ωυ= 13. 坡印廷矢量 S 称为能流密度矢量或者称为坡印廷矢量，它的大小表示电磁波所传递的能流密度，它的方向代表能量流动的方向或电磁波传播的方向. 14. 电磁波强度(光强)的定义是：能流密度S 在接收器可分辨的时间间隔(即响应时间)τ内的时间平均值. 01I S Sdt τ τ=<>=? 二、菲涅尔公式 15. 折射和反射定律的内容是：时间频率ω是不变的；反射波和折射波均在入射面内；反射角等于入射角. 16. 折射定律：折射介质折射率与折射角正弦之积等于入射介质折射率与入射角正弦之积.（ 1122 sin sin n n θθ=） 17.菲涅耳公式 18. 布儒斯特定律： 2 1211 90tan n n θθθ+== , 19. 能流比:通过界面上某一面积的入射光、反射光和折射光通量之比 20. 将菲涅尔公式代入反射比和透射比的公式，得
A 考点42物理光学和近代物理知识 一。选择题 1．能产生干涉现象的两束光是【 】 A ．频率相同、振幅相同的两束光 B ．频率相同、振动情况完全相同的两束光 C ．两只完全相同的灯泡发出的光 D ．同一光源的两个发光部分发的光 2．关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是【 】 A ．太阳光谱和白炽灯光谱都是明线光谱 B ．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是明线光谱 C ．进行光谱分析时，可以利用明线光谱，不能用连续光谱 D ．我们观察月亮射来的光谱，可以确定月亮 的化学组成 3．用频率为f 的单色光垂直照射双缝，在光屏上P 点出现第三条暗条纹，已知光速为c ，则P 点到双缝的距离之差r 2—r 1应为【 】 A ．c/2f B 。3c/2f C 。3c/f D 。5c/2f 4．下列属于光的干涉现象的是【 】 A ．雨后天空出现的彩虹 B ．红光比紫光更容易透过云雾尘 C ．人们在研究光的波动性时，观察到泊松亮斑 D ．在透镜的表面镀上一层氟化镁薄膜，这样可以增加光的透射强度减小反射光的强度 5．如图所示，用一束光照射光电管，电流表G 有一定的读数，下面哪种措施能使是流表G 的示数 增加【 】 A ．增大入射光的频率 B ．增大入射光的强度 C 。减小入射光的频率 D ．减小入射光的强度 6．关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是【 】 A ．大量光子的效果往往显示波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性 B ．光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性 C ．频率大的光粒子性显著，频率小的光波动性显著 D ．光既有波动性又有粒子性，两者相互矛盾，是不统一的 7．用单色光通过小圆盘与小圆孔传做衍射实验时，在光屏上得到衍射图形，它们的r 1r 2P S 2 S 1
八年级物理光学专题试题 一、单选题 1. 如图所示晚上，在桌面上铺一张白张，把一小块平面镜平放在纸上，让手电筒的光正对着平面镜照射，则从侧面看出 A . 镜子比较暗，它发生了镜面反射 B . 白纸比较暗，它发生了漫反射 C . 镜子比较亮，它发生了镜面反射 D . 白纸比较亮，它发生了镜面反射 2. 葛洲坝水电站开闸放水时，站在闸旁边常会看到水面上方有道彩虹，这是由于（） A . 光的直线传播 B . 光的反射 C . 光的色散 D . 小孔成像 3. 下列各例中，属于防止平面镜成像的是（） A . 舞蹈演员利用平面镜观察和矫正自己的姿势 B . 家庭装修中，常利用平面镜来扩大视野空间 C . 夜间行驶时，车内的灯必须关闭 D . 牙医借助平面镜看清牙齿的背面 4. 下列现象是由于光的反射形成的是（） A . 日食 B . 水中倒影 C . 小孔成
像 D . “折断”的铅笔 5. 图中关于光现象的描述，其原理与其它三个不同的是（） A . 叉鱼时向更深处投掷鱼叉 B . 商场内监控探头的应用 C . 缸中金鱼“变大” D . 日食现象 6. 人在平面镜里所成的像是（） A . 比人小的实像 B . 比人小的虚像 C . 与人等大的实像 D . 与人等大的虚像 7. 关于如图所示国庆60周年大阅兵场景，下列说法错误的是（） A . 迎风招展的红旗呈现红色，是因为红旗反射红色光 B . 士兵帽子上的军徽熠熠发光，因为军徽是光源 C . 整个队列整齐划一，观众是通过光沿直线传播来判断的 D . 士兵强劲有力的嘹亮口号，是通过空气传入观众耳内的 8. 如图所示的四种现象中，属于光的折射现象的是（）