高三物理光学.docx

历年(2020-2024)全国高考物理真题分类(物理光学)汇编一、单选题1．（2023ꞏ山东ꞏ统考高考真题）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。

G 为标准石英环，C 为待测柱形样品，C 的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。

用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。

已知C 的膨胀系数小于G 的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（ ）A ．劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动B ．劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动C ．劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动D ．劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动2．（2023ꞏ北京ꞏ统考高考真题）阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的（ ）A ．偏振现象B ．衍射现象C ．干涉现象D ．全反射现象3．（2023ꞏ江苏ꞏ统考高考真题）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。

则双缝间的距离变为原来的（ ）A ．13倍B ．12倍C ．2倍D ．3倍4．（2022ꞏ北京ꞏ高考真题）下列现象能说明光是横波的是（ ）A ．光的衍射现象B ．光的折射现象C ．光的偏振现象D ．光的干涉现象5．（2022ꞏ浙江ꞏ统考高考真题）关于双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ）A ．用复色光投射就看不到条纹B ．明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果C ．把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹D ．蓝光干涉条纹的间距比红光的大6．（2022ꞏ全国ꞏ统考高考真题）一点光源以113W 的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6 × 10 - 7m 的光，在离点光源距离为R 处每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个。

普朗克常量为h = 6.63 × 10 - 34J s 。

R 约为（ ）A．1 × 102m B．3 × 102m C．6 × 102m D．9 × 102m7．（2021ꞏ江苏ꞏ高考真题）铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是（ ）A．B．C．D．8．（2021ꞏ湖北ꞏ统考高考真题）如图所示，由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光。

高三物理光学知识点讲解光学是物理学中的重要分支，研究光的本质、传播规律以及与物质相互作用的过程。

在高中物理课程中，光学是一个重要的内容，本文将对一些高三物理光学知识点进行讲解。

一、光的反射和折射1. 光的反射光的反射是指光线从一个介质射向另一个介质时，发生方向改变的现象。

根据反射定律，入射角等于反射角，反射光线与法线垂直。

2. 光的折射光的折射是指光线由一种介质射入另一种介质时，发生方向改变的现象。

根据斯涅尔定律，折射角与入射角、两种介质的折射率有关。

二、光的色散和光的干涉1. 光的色散光的色散是指当光通过透明介质时，不同波长的光线被折射角度不同的现象。

根据光的色散特性，我们可以使用光栅进行分光。

2. 光的干涉光的干涉是指两束或多束相干光相遇时，各个光波在空间中叠加的现象。

常见的干涉现象有杨氏双缝干涉和牛顿环等。

三、凸透镜和凹透镜1. 凸透镜凸透镜是中间厚两边薄的透镜，能使光线经过折射后会聚或发散。

凸透镜有两个焦点，分别是实焦和虚焦。

2. 凹透镜凹透镜是两边薄中间厚的透镜，能使光线经过折射后发散。

凹透镜同样有两个焦点，分别也是实焦和虚焦。

四、光的投射和成像1. 光的投射光的投射是光线从一个点向各个方向传播的现象。

根据光的传播路径，我们可以使用光线追迹法进行光线的投射分析。

2. 光的成像光的成像是指通过折射、反射等方式在屏幕上形成的光学图像。

根据物体与成像的关系，可以分为实像和虚像，以及放大和缩小的情况。

五、光的波粒二象性1. 光的波动性光的波动性指的是光具有波动性质，如干涉、衍射等。

这可以用波动理论来解释光的传播和相互作用。

2. 光的粒子性光的粒子性指的是光可以看作由光子组成的粒子，光子具有能量和动量。

这可以用光量子理论来解释光与物质的相互作用。

六、光的偏振和光的衍射1. 光的偏振光的偏振是指光在某一平面上振动的现象。

光的偏振可以通过偏振片进行实验观察和解释。

2. 光的衍射光的衍射是光通过一个障碍物或通过物体的缝隙时，发生弯曲和扩散的现象。

高三物理物理光学试题答案及解析1.（4分）如图，在“观察光的衍射现象”试验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将（选填：“增大”、“减小”或“不变”）；该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只是在情况下，光才可以看作是沿直线传播的。

【答案】减小光的波长比障碍物小的多【解析】缝隙越窄，条纹宽度越小，衍射条纹越宽，衍射现象越明显，当增加缝宽时，衍射条纹变窄，条纹间距变小。

当条纹足够宽时，几乎看不到条纹，衍射不明显，所以只有在光的波长比障碍物小的多时才可以把光的传播看做直线传播。

【考点】单缝衍射2.（05年天津卷）某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10-7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6×10-19C，普朗克常量为6.63×10-34J s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是（）A．5.3×1014HZ，2.2J B．5.3×1014HZ，4.4×10-19JC．3.3×1033HZ，2.2J D．3.3×1033HZ，4.4×10-19J【答案】B【解析】逸出功等于极限频率与普朗克常量的乘积，所以极限频率为5.3×1014HZ，由光电效应方程，光电子的最大动能为4.4×10-19J，B对；3.下列说法正确的是A．全息照相利用了激光相干性好的特性B．光的偏振现象说明光是纵波C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时间进程变慢了D．X射线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象【答案】AC【解析】光的偏振现象说明光是横波，B错；波长越长越容易发生干涉和衍射，X射线比无线电波更难发生干涉和衍射现象4.下列有关光现象的说法正确的是( )A．在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由紫光改为红光,则条纹间距一定变大B．以相同入射角从水中射向空气,紫光能发生全反射,红光也一定能发生全反射C．紫光照射某金属时有电子向外发射,红光照射该金属时也一定有电子向外发射D．拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度【答案】A【解析】在双缝干涉实验中,条纹间距d与入射光波长成正比,所以入射光由紫光改为红光时波长增长,条纹间距d变大,A项正确.全反射中的临界角为C,由sinC=可知,折射率越大,临界角越小,即紫光的临界角小于红光的临界角,所以紫光能发生全反射时,红光不一定能发生全反射,则B错误.金属的逸出功一定,由hν=W+Ek,紫光能使金属发生光电效应,而红光频率低不一定能使金属发生光电效应,所以C错误.在镜头前加装偏振片是为减弱玻璃反射的光对拍摄的负面影响,所以D错误.5.在柏油马路和湖面上常常遇到耀眼的炫光，它使人的视觉疲劳．这些天然的炫光往往是光滑表面反射而来的镜式反射光和从表面反射的漫反射光重叠的结果，漫反射光是非偏振光，而镜式反射光一般是部分偏振光．由于它们是从水平面上反射的，光线的入射面是垂直的，所以反射光含有大量振动在水平方向的偏振光．要想消除这种炫光，只要将光线中的水平振动成分减弱些就可以了．同理，要想消除从竖直面反射来的炫光，如玻璃窗反射来的炫光，所用偏振轴应取水平方向．请回答下列两个问题：(1)某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使影像清晰，这是利用什么原理？(2)市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片，为什么不用普通的带色玻璃片而用偏振片？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？【答案】见解析【解析】(1)在某些特定环境下，如拍摄池水中的游动的鱼时，由于水面反射光的干扰，影像会不清楚，在镜头前装一片偏振片，清除反射光(反射光为偏振光)，影像就变得清晰．(2)这种太阳镜是为了消除柏油马路和湖面上反射的耀眼的炫光，因此应用偏振片而不是带色的普通玻璃片．该反射光为水平方向的偏振光，故应使镜片的透振方向竖直．6.(1)下列关于光具有波粒二象性的叙述中正确的是 ()A．光的波动性与机械波、光的粒子性与质点都是等同的B．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性C．光有波动性又有粒子性，是互相矛盾的，是不能统一的D．光的频率越高，波动性越显著(2)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小．【答案】(1)B(2)λn ＜λe【解析】(1)光的波动性与机械波、光的粒子性与质点有本质的区别，A选项错．大量光子显示波动性，个别光子显示粒子性，B选项对．光是把粒子性和波动性有机结合在一起的矛盾统一体，C选项错．光的频率越高，粒子性越显著，D选项错．故选B.(2)粒子的动量p＝，物质波的波长λ＝由mn ＞me，知pn＞pe，则λn＜λe.7. (2010年高考四川卷)用波长为2.0×10－7 m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19 J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)()A．5.5×1034 Hz B．7.9×1014 HzC．9.8×1014 Hz D．1.2×1015 Hz【答案】B.【解析】该题考查光电效应方程，由mv2＝h－W0和W＝hν可得ν＝7.9×1014 Hz，B选项正确．8. (2011年上海宝山区模拟)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()A．a、c B．b、cC．a、d D．b、d【答案】D.【解析】a图是双缝干涉图样，b图是单缝衍射图样，c是小孔衍射图样，d是单缝衍射图样，故D正确．9.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持原来状态不变【答案】D.【解析】金属丝圈在竖直平面内缓慢旋转时，楔形薄膜各处厚度几乎不变．因此，形成的干涉条纹保持原状态不变，D正确，A、B、C错误．10.利用薄膜干涉的原理可以用干涉法检查平面和制造增透膜，回答以下两个问题：(1)用如图所示的装置检查平面时，是利用了哪两个表面反射光形成的薄膜干涉图样？(2)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52×10－7 m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度？【答案】(1)见解析(2)1×10－7 m【解析】(1)干涉图样是利用了标准样板和被检查平面间空气膜即b、c表面反射光叠加形成的．(2)若绿光在真空中波长为λ，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得：n＝＝＝即λ＝，那么增透膜厚度h＝λ＝＝ m＝1×10－7 m.11.如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1 ×10－6 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7 m.(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°.(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象．【答案】见解析【解析】(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝，v＝λf，得：n＝，得λ1＝nλ2＝6×10－7 m光的路程差δ＝2.1×10－6 m，所以N1＝＝3.5从S1和S2到P点的光的路程差δ是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹．(2)根据临界角与折射率的关系sinC＝得n＝＝由此可知，B光在空气中波长λ2为：λ2＝nλ介＝5.25×10－7 m，N2＝＝4可见，用B光做光源，P点为亮条纹．(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗．12.已知氢原子各定态能量为，式中n=1,2,3……,E为氢原子的基态能量。

高中物理学习材料桑水制作【知识概要】1. 光疏媒质:两种介质中__________________________叫做光疏媒质. 光密媒质:两种介质中______________________叫做光密媒质.2.全反射：当光从___________进入____________时,_____________大于______________。

当____________增大到某一角度时,折射角等于__________,此时,折射光完全消失，入射光全部反回原来的媒质中,这种现象叫做全反射. 发生全反射的条件：(1)光从_______________________。

(2)__________大于或等于___________,即_________。

3.临界角：（1)、定义：光从_____________射向____________时,折射角等于________时的________，叫做临界角。

用字母C 表示。

临界角是指光由光密媒质射向光疏媒质时,发生全反射形象时的最小入射角,是发生全反射的临界状态。

（2）当光由光密媒质射入光疏媒质时：若入射角i<C ，则不发生全反射，既有反射又有折射形象。

若入射角i ≥C ，则发生全反射形象.（3）应用：_______________、___________________。

【课堂例题】【例1】（ ）下述现象哪些是由于全反射造成的：A ．露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮。

B ．口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，当他们喜出望外地奔向那潭池水时，池水却总是可望而不可及。

C ．用光导纤维传输光信号、图象信号。

D ．在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮。

【例2】（ ）如图所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直ab 面入射，有光线从ab 面射出。

以O 点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab 面射出。

高三物理光学知识点全面复习一、光的传播1.1 光的直线传播•定义：光在同种均匀介质中沿直线传播。

•实例：日食、月食、小孔成像、影子、激光准直。

1.2 光的折射•定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，这是光的折射现象。

•定律：斯涅尔定律，$\nicefrac{\Delta \sin \theta_1}{\Delta \sin \theta_2} = \nicefrac{v_1}{v_2} = \nicefrac{n_2}{n_1}$。

•实例：透镜、水底物体看起来浅、彩虹、海市蜃楼。

1.3 光的反射•定义：光照射到物体表面又返回的现象。

•定律：反射定律，入射角等于反射角。

•实例：平面镜成像、光滑物体反光、凸面镜、凹面镜。

二、光的波动性2.1 光的干涉•定义：两束或多束相干光在空间中相遇产生稳定的干涉现象。

•实例：双缝干涉、单缝衍射、迈克尔孙干涉仪。

2.2 光的衍射•定义：光通过狭缝或物体边缘时，发生弯曲现象。

•条件：孔径或障碍物尺寸与波长相当或更小。

•实例：单缝衍射、圆孔衍射、泊松亮斑。

2.3 光的偏振•定义：光波中，电场矢量在某一平面上振动的现象。

•实例：偏振片、马吕斯定律、自然光与偏振光。

三、光的量子性3.1 光电效应•定义：光照射到金属表面，电子被弹射出来的现象。

•定律：爱因斯坦光电效应方程，E k=ℎν−W0。

•实例：太阳能电池、光电管。

3.2 光的粒子性•定义：光具有粒子性质，每个光子具有能量E=ℎν。

•实例：康普顿效应、光电效应。

四、光的测量4.1 光的强度•定义：光的功率密度，表示光的亮度。

•单位：坎德拉（cd）。

4.2 光的颜色•定义：光的频率或波长决定的特性。

•实例：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。

4.3 光的传播速度•定义：光在介质中传播的速度。

•公式：$v = \nicefrac{c}{n}$，其中c为真空中的光速，n为介质的折射率。

五、光学仪器5.1 透镜•分类：凸透镜、凹透镜、平面透镜。

物理光学班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________ 一、知识清单1．2．3． 光的干涉1．产生条件(1)两列光的 相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。

(2)将同一列光波分解为两列光波，可以获得相干光源， 干涉和薄膜干涉都是用此方法获得相干光源。

2．两种典型的干涉(1)杨氏双缝干涉：①原理如图4－1所示。

②明、暗条纹的条件：(ⅰ)单色光：形成 相间的条纹，中央为明条纹。

a ．光的路程差r 2－r 1＝ λ(k ＝0,1,2…)，光屏上出现明条纹。

b ．光的路程差r 2－r 1＝ λ2(k ＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹。

(ⅱ)白光：光屏上出现 条纹，且中央亮条纹是 (填写颜色)。

③条纹间距公式：Δx ＝ 。

(2)薄膜干涉：①相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面 的两列光波。

②图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的 相等。

③应用1： 膜；若在玻璃镜头表面涂上一层薄膜，使它的厚度等于光在薄膜中波长的四分之一。

当光再由、空气射向镜头时，膜后表面的反射光比膜前表面反射光的光程差恰好相差半个波长，此时薄膜前后两个表面的反射光相消，即相当于增加了透射光的能量。

应用2：利用光的 检查光学工件平整度。

4． 光的衍射1．光的衍射：光绕过 偏离直线传播的现象。

2．发生明显衍射的条件只有当障碍物的尺寸与光的波长 ，甚至比光的波长还 的时候，衍射现象才会明显。

3．衍射条纹的特点(1)单缝衍射：单色光的衍射图样为中间 的单色条纹，两侧是 的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；白光的衍射图样为中间宽且亮的 条纹，两侧是渐窄且暗的 条纹。

(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距 。

(3)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到 (选填“透明”或“不透明”)的半径很小的小圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现 (在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。

5． 单缝衍射与双缝干涉的比较6．光的偏振现象1．偏振光波只沿的方向振动。

高三物理光学试题答案及解析1. 下列说法正确的是A ．观看“3D 电影”所带眼镜镜片为偏振片，两镜片透振方向互相平行B ．“电信提速，光纤入户”的优势主要指：抗干扰性强，容纳的信息量大C ．在微波炉中加热食品不能使用金属器皿，是避免金属因微波产生强大涡流而熔化D ．在电磁炉上加热食品须使用金属器皿，是利用金属因交变电流产生的涡流发热【答案】BD【解析】观看“3D 电影”所带眼镜镜片为偏振片，两镜片透振方向互相垂直，A 错；在微波炉中加热食品不能使用金属器皿，是因为微波碰上金属制品将发生“短路”和反射现象，C 错；2. 如图所示，一细束由a 光和b 光组成的复色光由空气中射到一块长方形玻璃砖的上表面，透过玻璃砖后从下表面射出，若用n 1和n 2分别表示玻璃砖对a 光和b 光的折射率，则n 1_______n 2（填“>”，“<”或“=”）。

【答案】>【解析】由折射率定义式，a 光的折射率， b 光的折射率，由图知，所以n 1>n 23. 在测定《梯形玻璃砖的折射率》实验中（1）四位同学分别在白纸上画出了测量梯形玻璃砖折射率的光路图，光路图如图甲、乙、丙、丁所示，直线aa /、bb /、cc /、dd /代表梯形玻璃砖在白纸上的界面。

其中p 1、p 2、p 3、p 4为4枚大头针所插位置的投影点，光线的箭头没有画出。

能比较准确测量折射率的光路图可以是（2）为了探究折射角（r ）与入射角(i)的关系，已作 出折射角随入射角的变化曲线，如图所示，请指出图线的特征 。

你猜想一下，入射角与折射角 之比 是一个常数。

（猜对给分，猜不对不给分）【答案】（1）丙和丁 ------------- 4分（2）入射角比较小时，折射角随入射角的增大成正比增大；当入射角增大到一定程度后，折射角不再是成比例增大，折射角的变化值小于入射角的表变化值。

---------- 4分正弦值 ---------2分【解析】（1）丙和丁 ------------- 4分（2）入射角比较小时，折射角随入射角的增大成正比增大；当入射角增大到一定程度后，折射角不再是成比例增大，折射角的变化值小于入射角的表变化值。

➢ 光的折射、全反射和色散1．光密介质不是指密度大的介质，折射率的大小与介质的密度无关． 2．由n ＝vc知，当光从真空射向其他透明介质时，频率不变，波速和波长都发生改变． 1．光的折射(1)折射现象：光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向发生 的现象． (2)折射定律：①内容：折射光线与入射光线、法线处在 ，折射光线与入射光线分别位 于 的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成 ．②表达式：21sin sin θθ＝n 12，式中n 12是比例常数． ③在光的折射现象中，光路是 ． (3)折射率：①定义：光从真空射入某介质时， 的正弦与 的正弦的比值． ②定义式：n ＝21sin sin θθ (折射率由介质本身和光的频率决定)． ③计算式：n ＝vc(c 为光在真空中的传播速度，v 是光在介 质中的传播速度，由此可知，n >1)． 2．全反射(1)发生条件：①光从 介质射入 介质；②入射角 临界角． (2)现象：折射光完全消失，只剩下 光． (3)临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C ＝n1. (4)应用： ①全反射棱镜； ②光导纤维，如图所示． 3．光的色散(1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为 光的现象．(2)色散规律：由于n 红＜n 紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，即紫光偏折得更明显．当它们射到另一个界面时， 光的偏折最大， 光的偏最小． (3)光的色散现象说明： ①白光为复色光；②同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率 ； ③不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速 ．➢光的波动性1．光的干涉(1)产生干涉的条件：两列光的 相同， 恒定． (2)杨氏双缝干涉①原理如图所示．②产生明、暗条纹的条件a ．单色光：若路程差r 2－r 1＝kλ(k ＝0,1,2…)，光屏上出现 ；若路程差r 2－r 1＝ (2k ＋1) 2λ(k ＝0,1,2…)，光屏上出现 ． b ．白光：光屏上出现彩色条纹．③相邻明(暗)条纹间距：Δx ＝λdl.(3)薄膜干涉①概念：由薄膜的前后表面反射的两列光相互叠加而成．劈形薄膜干涉可产生平行 条纹．②应用：检查工件表面的平整度，还可以做增透膜． 2．光的衍射(1)光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到 区域的现象． (2)发生明显衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射现象． (3)各种衍射图样①单缝衍射：中央为 ，两侧有明暗相间的条纹，但间距和 不同．用白光做衍射实验时，中央条纹仍为 ，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光． ②圆孔衍射：明暗相间的不等距 ．③泊松亮斑(圆盘衍射)：光照射到一个半径很小的圆盘后，在圆盘的阴影中心出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一． (4)衍射与干涉的比较➢ 对折射率的理解1．对于某单色光，玻璃的折射率比水大,则此单色光在玻璃中传播时（ ） A ．其速度比在水中大，其波长比在水中长 B ．其速度比在水中大，其波长比在水中短 C ．其速度比在水中小，其波长比在水中短 D ．其速度比在水中小，其波长比在水中长 [答案] C[解析] 由光在介质中的波速与折射率的关系式v ＝nc可知，n 玻＞n 水，所以v 玻＜v 水，光的频率与介质无关，只由光源决定，即光在玻璃及水中传播时ν不变，据v ＝λν，知λ玻＜λ水．C 项正确．➢ 对全反射的理解2．(2009·浙江高考)如图11－3－4所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射向E 点，并偏折到F 点．已知入射方向与边AB 的夹角为θ＝ 30°，E 、F 分别为边AB 、 BC 的中点，则 ( ) A ．该棱镜的折射率为3 B ．光在F 点发生全反射 C ．光从空气进入棱镜，波长变小D ．从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行 [答案] AC[解析] 由几何关系可知，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°.由折射定律n=21sin sin θθ=2123=3，A 正确；在BC 界面上，入射角为30°，根据计算所得折射率，由折射定律易知，出射角度为60°，不会发生全反射，B 错误；光从空气进入棱镜，频率f 不变，波速v 减小，所以λ＝fv减小，C 正确；由上述【题型1】折射定律及折射率的应用【例1】(2008·宁夏高考)一半径为R 的1/4球体放置在水平桌面上，球体由折射率为3的透明材料制成．现有一束位于过球心O 的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示．已知入射光线与桌面的距离为求出射角θ. [答案] 60°1．无论是应用折射定律，还是应用全反射分析问题，都应准确作出光路图，个别问题还要注意找出符合边界条件或恰好发生全反射的对应光线．2．光学题目经常涉及到日常生活或高科技中的光学元件，如光纤通信、照像机镜头等．1.在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的．2．当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．3．全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．[解析] 如图所示，设入射光线与1/4球体的交点为C ，连接OC ，OC 即为入射点的法线．因此，图中的角α为入射角．过C 点作球体水平表面的垂线，垂足为B .依题意，∠COB ＝α.又由△OBC 知sin α＝23① 设光线在C 点的折射角为β，由折射定律得βαsin sin =3② 由①②两式得β＝30° ③由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ为30°. 由折射定律得θγsin sin =31④ 因此sin θ＝23 θ【题型2】全反射现象、临界角及应用【例2】(2009·宁夏高考)如图所示，一棱镜的截面为直角三角形ABC ，∠A ＝30°，斜边AB ＝a ，棱镜材料的折射率为n ＝2在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜．画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)． [解析] 设入射角为i ，折射角为r ，由折射定律得 risin sin ① 由已知条件及①式得r ＝30° ②如果入射光线在法线的右侧，光路图如图所示．设出射点为F ，由几何关系可得∠AFM ＝90°AF ＝83a ③ 即出射点在AB 边上离A 点83a 的位置． 如果入射光线在法线的左侧，光路图如图所示．设折射光线与AB 的交点为D . 由几何关系可知，在D 点的入射角 θ ＝60° ④应用折射定律进行相关计算时，关键是做好光路图，确定入射角和折射角.设全反射的临界角为θC ，则 sin θc ＝n1⑤ 由⑤和已知条件得θC ＝45° ⑥因此，光在D 点发生全反射． 设此光线的出射点为E ，由几何关系得∠DEB ＝90°BD ＝a －2AF ⑦ BE ＝DB sin30° ⑧联立③⑦⑧式得BE ＝81a 即出射点在BC 边上离B 点81a 的位置． 以45°的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜，对应两个入射方向，解答本题时易出现漏解现象．【题型3】光的色散问题分析【例3】abc 为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图11－3－7所示．一束白光垂直入射到ac 面上，在ab 面上发生全反射，若光线入射点O 的位置保持不变，改变光线的入射方向(不考虑自bc 面反射的光线)，则：(1)使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab 面，则哪种色光首先射出？ (2)使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，哪种色光首先射出ab 面？[思路点拨] 解答本题时应注意以下四个方面： (1)明确各种色光折射率的大小关系． (2)比较白光转动时各色光折射角的大小． (3)明确各色光在ab 面上入射角变化． (4)根据临界角大小作出判断． [答案] (1)红光 (2)无光射出ab 面[解析] (1)白光垂直入射ac 面后直射到ab 面，入射角为45°，发生全反射说明棱镜的临界角C ≤45°，这是对从红光到紫光的所有色光说的．当入射光顺时针偏转时，在ac 面上发生色散，不同色光折射不同，红光偏折小，紫光偏折大，如图所示，射到ab 面上时红光入射角小，紫光入射角大，但它们都小于45°.另一方面，棱镜对红光的临界角比紫光的临界角大．因此，入射光顺时针逐渐偏转时，在ab 面上红光的入射角将首先小于临界角而射出ab 面．(2)如果入射光逆时针偏转，则经ab 面上的红光、紫光的入射角都大于45°，都发生全反射而不可能从ab 面射出．【课时作业】1．(2009·天津高考)已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光 ( ) A ．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B ．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光的折射角较大C ．从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光的临界角较大D ．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大 ［答案］C［解析］在光的折射和干涉现象中有这样四个公式：v ＝n c ， n 21sin sin θθ，sinC =n 1，dl x λ=∆据此结合题目中的条件可知只有C 正确．2．如图11－3－8所示，一束细光线a 射到Ⅰ、Ⅱ两种介质的临界面后，反射光束只有b ，折射光束只有c .下列说法正确的是（ ）A ．若a 是复色光，则b 、c 都一定是复色光B ．若a 是单色光，则b 、c 都一定是单色光C ．若b 是复色光，则a 、c 都一定是复色光D ．若b 是单色光，则a 、c 都一定是单色光 ［答案］BD［解析］光射到两种介质界面上，一定有反射，但不一定有折射；不同频率的光入射角相同时，折射角一定不同．若a 是复色光，b 一定是复色光，而折射光线只有c ，c 一定是单色光，而且只有这种频率的光发生了折射，其余频率的光都发生了全反射．若b 是复色光，说明a 是复色光，但c 只能是单色光．若b 是单色光，说明a 一定是单色光，因此c 也一定是单色光．3．如图所示的长直光纤，柱芯为玻璃，外层以折射率比玻璃稍低的介质包覆．若光线自光纤左端进入， 与中心轴的夹角为θ，则下列有关此光线传递方式的叙述， 正确的是 ( ) A ．不论θ为何值，光线都不会发生全反射 B ．不论θ为何值，光线都会发生全反射 C ．θ够小时，光线才会发生全反射D ．θ够大时，光线才会发生全反射 ［答案］C［解析］发生全反射的条件之一是入射角i 要等于或大于临界角C ，即光线传播到光纤侧面时的入射角i 应满足i ＝90°－θ≥C ，θ≤90°－C ，故选项C 正确． 4．(2008·上海高考)在杨氏双缝干涉实验中，如果 ( ) A ．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹光垂直界面入射时传播方向不发生改变，但不垂直界面时光线要发生折射，红光折射率小，紫光折射率大，发生全反射时红光临界角大于紫光的临界角．本题中还要注意改变光路的两种情况要分别考虑，作出光路图找出在ab 界面上的入射角与临界角的关系再判断．B ．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C ．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D ．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上呈现间距不等的条纹 ［答案］BD［解析］在双缝干涉实验中，用白光作为光源，将得到彩色条纹，用红光作为光源，将得到红黑相间的条纹．用不同颜色的光分别照射两缝，得不到干涉条纹．用单色光照射一条缝，得到衍射条纹．5．如图所示为半圆柱形玻璃砖的横截面，其折射率n ＝2，现有垂直于平面的平行光束射来，试求在半圆面上有光线射出的范围是多大？［答案］半圆面对应的圆心角在90°范围［解析］这束平行光束垂直于平面部分射入玻璃砖，其传播方向不变，射至半圆面上时，一部分光线因发生全反射而不会射出．设其中一条光线刚好以临界角射向圆柱面而发生全反射，这条光线外侧的光线射向圆柱面时，入射角均大于临界角，都将发生全反射，如图所示． 由图可知，在M 点刚好发生全反射时， ∠C ＝arcsinn1＝45° 即α＝45°，由此可知，有光线射出的范围在MN 间，即对应的 圆心角2α＝90°.（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。