2020版高考物理一轮复习全程训练计划课练37光的折射全反射光的波动性电磁波含解析

本套资源目录新课改瘦专用2020版高考物理一轮复习第十四章第1节光的折射全反射学案含解析新课改瘦专用2020版高考物理一轮复习第十四章第2节光的波动性电磁波相对论学案含解析新课改瘦专用2020版高考物理一轮复习第十四章第3节实验：测定玻璃的折射率学案含解析新课改瘦专用2020版高考物理一轮复习第十四章第4节实验：用双缝干涉实验测量光的波长学案含解析光与电磁波新课程标准核心知识提炼1.通过实验，理解光的折射定律。

会测定材料的折射率。

2.知道光的全反射现象及其产生的条件。

初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用。

3.观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。

会用双缝干涉实验测定光的波长。

4.通过实验，了解激光的特性，能举例说明激光技术在生产生活中的应用。

5.了解电磁振荡和电磁波。

知道电磁波的发射、传播和接收。

认识电磁场的物质性。

6.认识电磁波谱。

知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。

知道光也是一种电磁波。

7.初步了解麦克斯韦电磁理论的基本思想以及在物理学发展中的意义。

8.初步了解狭义相对论和广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据。

关注宇宙学研究的新进展。

光的折射定律折射率全反射现象光的干涉、衍射和偏振现象激光的特性电磁振荡和电磁波电磁波的发射、传播和接收电磁波谱麦克斯韦电磁理论狭义相对论和广义相对论实验：测定玻璃的折射率实验：用双缝干涉实验测量光的波长第1节光的折射全反射一、光的折射定律折射率1．折射定律(1)内容：如图所示，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：sin θ1sin θ2＝n。

(3)在光的折射现象中，光路是可逆的。

2．折射率(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量。

(2)定义式：n ＝sin θ1sin θ2。

(3)计算公式：n ＝c v，因为v <c ，所以任何介质的折射率都大于1。

4．(多选)某物理兴趣小组用实验探究光的色散规律，他们将半圆形玻璃砖Array放在竖直面内，在其左方竖直放置一个很大的光屏P，让一复色光束SA射向玻璃砖的圆心O后，有a和b两束单色光射向光屏P，如图所示．他们根据实验现象提出了以下五个猜想，你认为不正确的是( )A．单色光a的波长小于单色光b的波长B．在玻璃中单色光a的传播速度大于单色光b的传播速度C．单色光a通过玻璃砖所需的时间大于单色光b通过玻璃砖所需的时间D．在光束SA绕圆心O逆时针转动的过程中，在光屏P上最早消失的是a光5．[2020·重庆巴蜀中学测试](多选)下列说法正确的是( )A．著名的泊松亮斑是光的衍射现象B．用白光做单缝衍射和双缝干涉实验，均可看到彩色条纹C．光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小D．发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球远练高考小题6．[2016·四川卷·5]某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin i－sin r图象如图乙所示，则( )A．光由A经O到B，n＝1.5B．光由B经O到A，n＝1.5C．光由A经O到B，n＝0.67D．光由B经O到A，n＝0.677．[2019·北京卷·14]利用图1所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样，下列关于P处放置的光学元件说法正确的是( )A．甲对应单缝，乙对应双缝B．甲对应双缝，乙对应单缝C．都是单缝，甲对应的缝宽较大D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大8．[2019·全国卷Ⅱ·34(2)]某同学利用图示装置测量某种单色光的波长．实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．回答下列问题：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n 条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________；(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm.则所测单色光的波长为________ nm(结果保留3位有效数字)．9．[2017·北京卷]物理学原理在现代科技中有许多重要应用．例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航．如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝．两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波．飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道．下列说法正确的是( )A．天线发出的两种无线电波必须一样强B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合练模拟小题10．(多选)如图所示，MN是介质1和介质2的分界面，介质1、2的绝对B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的C．杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时，红光的相邻亮条纹间距比蓝光的小D．光的偏振特征说明光是横波13．[2020·盐城测试](多选)做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比普通光源效果更好，图象更清晰．如图甲所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况．下列说法正确的是( )A．做单缝实验时，光强分布如图乙所示B．做单缝实验时，光强分布如图丙所示C．做双缝实验时，光强分布如图乙所示D．做双缝实验时，光强分布如图丙所示14．[2020·唐山二中检测]如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q，以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90度的过程中，下列说法正确的是( )A．M、N间为偏振光B．P、Q间为自然光(1)该透明物质Ⅱ的折射率n 2；(2)光线在透明物质Ⅱ中的传播速率v ； (3)光线与AB 面垂线的夹角θ的正弦值．课练36 光的折射 全反射 光的波动性 电磁波 [狂刷小题 夯基础]1．A 红光在可见光中的波长最长，容易发生明显衍射，故选项A 正确；干涉与光的颜色无关，选项B 错误；所有的光都能发生折射，选项C 错误；红光在可见光中频率最小，最不容易发生光电效应，选项D 错误．2．AC 根据反射定律可得反射角为45°，所以反射光线与折射光线的夹角为105°，A 正确；根据折射定律可得n ＝sin θ1sin θ2＝sin 45°sin 30°＝2，所以全反射临界角满足sin C ＝1n ＝22，即C 为45°，B 错误，C 正确；紫光波长要比红光的小，所以该液体对紫光的折射率要比红光的大，故折射角小于30°，D 错误．3．BCD 当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角时，才能发生全反射，选项A 错误；电磁波可以在真空中传播，选项B 正确；X 射线是原子的内层电子受到激发产生的，选项C 正确；水相对空气是光密介质，则光从空气射入水中，传播速度一定减小，选项D 正确．4．ACD 由题图知，a 光的偏折程度小于b 光的，所以a 光的折射率小于b光的折射率，则a 光的波长大于b 光的波长，故A 错误；由v ＝cn知，b 光在玻璃砖中传播速度较小，时间较长，故B 正确，C 错误；由sin C ＝1n知a 光的临界角较大，b 光的临界角较小，则当光束SA 绕圆心O 逆时针转动过程中，在光屏P 上最早消失的是b 光，D 错误．5．ABD 泊松亮斑说明光偏离原来直线方向传播，即发生了光的衍射，A 正确；用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹，B 正确；光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，才可能发生光的全反射现象，C 错误；发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球远一些，D 正确．6．B 由题图乙可知，入射角i 小于折射角r ，则可知光是从玻璃砖进入空气，即光由B 经O 到A ；由折射率公式，n ＝sin r sin i ＝0.90.6＝1.5，B 项正确．7．A 由题图2中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A 项正确；B 、C 、D 项均错误．8．答案：(1)B (2)d ·Δxn －1l(3)630解析：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式Δx ＝ldλ可知，需要减小双缝到屏的距离l 或增大双缝间的距离d ，故B 项正确，A 、C 、D 项错误．(2)由题意可知，Δx n －1＝l d λ⇒λ＝d ·Δxn －1l.(3)将已知条件代入公式解得λ＝630 nm.9．C 本题考查波的干涉．无线电波的干涉信号可用于飞机降落的导航，飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道，即此时飞机接收到的信号为振动加强点，是λ1与λ的干涉和λ2与λ2的干涉，而不是λ1与λ2的干涉，选项B 错误；无线电波的干涉与强弱无关，选项A 错误；飞机接收到的信号是λ1的干涉波与λ2的干涉波的叠加，因为λ1、λ2各自强弱分布稳定，故叠加后空间中波的强弱分布稳定，选项C 正确；在跑道上接收λ1和λ2的信号都保持最强，但是λ1与λ2各自在空间的强弱分布不一定完全相同，选项D 错误．10．AB 光从介质1射入介质2时，入射角与折射角的正弦之比叫做介质2相对介质1的相对折射率，所以有n 21＝sin 60°sin 30°＝3，A 正确；因介质2相对介质1的相对折射率为3，可以得出介质2的绝对折射率大，因n ＝cv，所以光在介质2中的传播速度小于光在介质1中的传播速度，B 正确；介质2相对介质1来说是光密介质，C 错误；光从光密介质射入光疏介质时，有可能发生全反射现象，D 错误．11．BD作出射到a 点和b 点的光路图如图所示：由图看出射到a 点光的折射角比较大，而入射角相同，由n ＝sin isin r知，从a 点射出的光的折射率较大，故从a 点射出的是紫光，从b 点射出的是红光，A 、C 错误，B 正确；若蓝光能使某金属发生光电效应，根据入射光的频率大于金属的极限频率才能发生光电效应可知，射到a 点的光也能使其发生光电效应，D 正确．12．BD 光在介质中传播的速度由介质本身及频率共同决定，A 错误；油膜形成的彩色条纹是油膜的前后表面反射光，进行光的叠加形成的干涉条纹，B正确；根据Δx ＝Ldλ及红光的波长比蓝光的长，可知红光干涉条纹的相邻亮条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻亮条纹间距大，C 错误；光的偏振现象说明光是一种横波而不是纵波，D 正确．13．AD 双缝干涉条纹等间距，单缝衍射条纹一定不等间距，即宽、两边窄的明暗相间的条纹．做单缝实验时，光强分布如题图乙所示，A 正确，B 错误；做双缝实验时，光强分布如题图丙所示，C 错误，D 正确．14．D M 、P 间为自然光，经过偏振片P 后变为偏振光，因此P 、N 间为偏振光，A 、B 错误；由于自然光沿着各个方向振动的光波的强度都相同，因此经sin i1＝n sin r1①式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角．光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2＝r2②式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角．光线在AB面上发生折射，由折射定律有n sin i3＝sin r3③式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角．由几何关系得i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°④F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)⑤由①②③④⑤式得δ＝60°⑥(2)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有n sin i2≥n sin C>n sin i3⑦式中C是全反射临界角，满足。

2020版高考物理全程复习课后练习37光的折射全反射光的波动性电磁波1.如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q，以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90度的过程中，下列说法正确的是( )A．M、N间为偏振光B．P、Q间为自然光C．P、Q间的光线亮度逐渐变暗D．光屏N上的光线逐渐变暗2.间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标．这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它．这种遥感照相机敏感的电磁波属于( ) A．可见光波段B．红外线波段C．紫外线波段D．X射线波段3.公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是( )A．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小B．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小C．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大D．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大4.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的，光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，如图所示的一束光信号与界面间的夹角为α，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是( )A．n1>n2，α大于某一值B．n1<n2，α大于某一值C．n1>n2，α小于某一值D．n1<n2，α小于某一值5.如图所示，用插针法测定玻璃的折射率的实验中，以下各说法中正确的是( )①P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度②P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度③入射角θ1适当大些，可以提高准确度④入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行⑤P1、P2的间距和入射角的大小均与实验的准确度无关A．①③ B．②④ C．③⑤ D．①④6.下列说法不正确的是( )A．麦克斯韦预言了光是横波，并且首次用实验验证了光是横波B．高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了C．在磁场中做圆周运动的带电粒子会发出电磁波D．过强或过长时间的紫外辐射、X射线或γ射线的作用，会对人体(眼镜、皮肤、血液、神经系统、生殖系统等)造成危害7.虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明．两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示．M 、N、P、Q点的颜色分别为( )A．紫、红、红、紫B．红、紫、红、紫C．红、紫、紫、红D．紫、红、紫、红8.如图所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、后两个边界PQ、MN记录在纸面上．若单色光沿纸面从真空中以入射角i=60°从MN表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t；若保持入射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光通过PQ、MN之间的区域的时间也为t，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率为( )A．2 B. 3 C．1.5 D. 29.光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是( )A ．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B ．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C ．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D ．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹10.在研究A 物体材料的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法．A 的上表面是一光滑平面，在A 的上方放一个两面平行的玻璃板B ，B 与A 的上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气薄膜．现用波长为λ的单色光垂直照射玻璃板B ，同时给A 缓慢加热，在B 的上方观察到B 板的亮度发生周期性变化．当温度为t 1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t 2时，亮度再一次增到最亮，则( )A ．出现最亮时，B 上表面反射光与B 下表面反射光叠加后加强 B ．出现最暗时，B 下表面反射光与A 上表面反射光叠加后加强C ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ4D ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ211. (多选)频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是( )A ．单色光1的波长小于单色光2的波长B ．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C ．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D ．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 12. (多选)如图所示为一束复色光AO 从某一介质射向空气时发生折射的情况，图中入射光束AO与分界面成60°角，折射光束OB 与入射光束AO 延长线的夹角为15°，折射光束OB 与折射光束OC 间的夹角也为15°，则以下说法中正确的是( )A ．OB 光的频率大于OC 光的频率B ．全反射时OB 光的临界角正弦值与OC 光的临畀角正弦值之比为6：2 C ．介质对OB 光和OC 光的折射率之比为6：2D ．OB 光和OC 光在介质中的速度之比为6：2实验题13.在“用双缝干涉测光的波长”实验中：(1)实验装置采用双缝干涉仪，它由各部分光学元件在光具座上组成，现准备了下列仪器：A.光源，B.双缝片，C.单缝片，D.滤光片，E.毛玻璃(其中双缝片和光屏连在遮光筒上)．把以上仪器安装在光具座上时，正确的排列顺序是____________．(2)(多选)关于本实验，正确的说法是( )A．实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝的缝应相互平行B．观察到的白光的干涉图样是：可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧C．看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的间距比绿条纹的间距大D．测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数14.某种光学元件由两种不同透明物质Ⅰ和透明物质Ⅱ制成，其横截面如图所示，O为AB中点，∠BAC=30°，半圆形透明物质Ⅰ的折射率为n1=3，透明物质Ⅱ的折射率为n2.一束光线在纸面内沿O点方向射入元件，光线与AB面垂线的夹角为θ时，通过观察发现此时从AC面恰好无光线射出，在BC面有光线垂直射出，求：(1)该透明物质Ⅱ的折射率n2；(2)光线在透明物质Ⅱ中的传播速率v；(3)光线与AB面垂线的夹角θ的正弦值．15.如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A=90°，∠B=60°.一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点．不计多次反射．(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？答案解析1.答案为：D；解析：M、P间为自然光，经过偏振片P后变为偏振光，因此P、N间为偏振光，A、B错误；由于自然光沿着各个方向振动的光波的强度都相同，因此经过偏振片P后，使偏振片P由题图图示位置旋转90度的过程中，P、Q间的光线亮度不变，C错误；自然光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，使偏振片P由题图图示位置旋转90度的过程中，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏最暗，则光屏上光线的亮度逐渐变暗，D正确．2.答案为：B；解析：所有的物体都能发出红外线，热的物体的红外线辐射比冷的物体强，间谍卫星上装的遥感照相机，实际上是红外线探测器，它能在较冷的背景上探测出较热物体的红外线辐射，这是红外线摄影的基础．再者，红外线波长比其他波(如可见光、紫外线、X射线)的长，有较好的穿透云雾的能力，故选B.3.答案为：D；解析：光从水里射入空气发生折射，入射角相同时，折射率越大，折射角越大，从水面上看光源越浅，红灯发出的红光的折射率最小，看起来最深；设光源的深度为d，光的临界角为C，则光能够照亮的水面面积大小为S=π(dtan C)2，可见，临界角越大，照亮的面积越大，各种色光中，红光的折射率最小，临界角最大，所以红灯照亮的水面面积较大，选项D正确．4.答案为：C；解析：光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于或等于临界角，所以α应小于某一值，故C正确．5.答案为：A；解析：因为实验中的入射光线和折射光线都是隔着玻璃砖观察在一直线上的大头针确定的，相互间的距离太小，容易出现偏差，①正确，②错误．入射角适当大些，相应的折射角也增大，折射现象较明显，容易测量些，③正确，⑤错误．由于光通过玻璃砖时，各相关角度互相制约着，其出射角恒等于入射角，而对于入射的界面，光线是从光疏介质射入光密介质，折射角必小于入射角，当入射角趋于最大值90°时，折射角也趋于最大值θ2max，而对于出射的界面，在玻璃砖内的折射光线的入射角最大值也只能为θ2max，根据光路可逆原理，出射角最大值也趋于90°，即始终能透过玻璃砖看到入射光线，④错误．6.答案为：A；解析：麦克斯韦预言了光是电磁波，证明光是电磁波的是赫兹，马吕斯用光的偏振实验证明了光是横波，选项A错误；由爱因斯坦的相对论可知，选项B正确；在磁场中做圆周运动的带电粒子产生周期性变化的电场，又会产生周期性变化的磁场，并向外传播，即会产生电磁波，选项C正确；过强或过长时间照射紫外线、X射线或γ射线，会对人体造成危害，D 正确．所以本题选A.解析：白光中的可见光部分从红到紫排列，对同一介质的折射率n 紫>n 红，由折射定律知紫光的折射角较小，由光路可知，紫光将到达M 点和Q 点，而红光到达N 点和P 点，故选A.8.答案为：B ；解析：设玻璃砖的厚度为d ，折射率为n ，折射角为γ，则d/cos γv =d/cos γc/n =ndccos γ=t ，d/cos 60°c =2d c =t ，n=si n 60°sin γ，可得n=3，选项B 正确．9.答案为：D ；解析：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，A 、B 选项反映了光的偏振特性，C 是偏振现象的应用，D 是光的衍射现象．解析：由题图知单色光1在界面折射时的偏折程度大，则单色光1的折射率大，因此单色光1的频率大于单色光2的，那么单色光1的波长小于单色光2的，选项A 正确；由n=cv知，折射率大的单色光1在玻璃中传播速度小，而在玻璃板中单色光1通过的路程比单色光2短，二者通过的时间将无法确定，选项B 、C 都错误；由sin C=1n及单色光1的折射率大知，选项D 正确．(1)ADCBE 或EBCDA ； (2)ACD 解析：(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确顺序为：光源、滤光片、单缝、双缝、光屏，或把它们全部倒过来，因此，答案为ADCBE 或EBCDA.(2)实验时应使光源、单缝、双缝的中心位于遮光筒的轴线上，且使单缝与双缝平行，A 正确；白光的干涉图样是彩色条纹，中央为白色亮纹，在第一级亮条纹中红色在最外侧，B 错误；由Δx=ldλ得红条纹的间距大于绿条纹间距，C 正确；为了减少误差，应使分划板的中心刻线对齐条纹中心再读数，D 正确． 14.解：(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 面射出，光路图如图． 设透明物质Ⅱ的临界角为C ，由几何关系可知C=θ1=θ2=60°，sinC=1n 2，得n 2=233.(2)由n 2=c v ，得v=c n 2=2.6×108m/s.(3)由几何关系得β=30°，由相对折射率定义得，光由透明物质Ⅰ射入透明物质Ⅱ时，相对折射率n 21=n 2n 1=sinθsinβ，解得sinθ=13.15.解：(1)光线在BC 面上折射，由折射定律有sini 1=nsinr 1①式中，n 为棱镜的折射率，i 1和r 1分别是该光线在BC 面上的入射角和折射角．光线在AC 面上发生全反射，由反射定律有i 2=r 2②式中i 2和r 2分别是该光线在AC 面上的入射角和反射角． 光线在AB 面上发生折射，由折射定律有nsini 3=sinr 3③ 式中i 3和r 3分别是该光线在AB 面上的入射角和折射角． 由几何关系得i 2=r 2=60°，r 1=i 3=30°④F 点的出射光相对于D 点的入射光的偏角为δ=(r 1－i 1)＋(180°－i 2－r 2)＋(r 3－i 3)⑤ 由①②③④⑤式得δ=60°⑥(2)光线在AC 面上发生全反射，光线在AB 面上不发生全反射，有nsini 2≥nsinC>nsini 3⑦ 式中C 是全反射临界角，满足nsinC=1⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n 的取值范围应为233≤n<2⑨。

基础课 3 光的折射 全反射一、选择题1．(多选)关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是( )A ．一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象B ．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大C ．海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景D ．一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化E ．一束白光从空气斜射进入水中，也将发生色散解析：选ABE 一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象，故A 正确；由全反射的条件可知，内芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故B 正确；海市蜃楼将呈现正立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景，故C 错误；色光进入水中，光的频率不变，颜色不变，故D 错误；白光斜射入水中，由于水对不同色光的折射率不同，各种色光将分开，故E 正确．2．(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示．下列说法中正确的是( )A ．此介质的折射率等于1.5B ．此介质的折射率等于 2C ．当光线从介质射向真空中时，入射角大于45°时可发生全反射现象D ．当光线从介质射向真空中时，入射角小于30°时可能发生全反射现象E ．光进入介质时波长变短解析：选BCE n ＝sin45°sin30°＝2，选项A 错，B 对；当光线从介质中射向真空中时，随入射角增大折射角增大，当折射角等于90°时，即发生全反射，此时入射角为C ，则有n ＝2＝sin90°sin C，解得C ＝45°，即入射角大于等于45°时发生全反射现象，选项C 对，D 错；因进入介质后光速变小，而频率不变，故E 对．3．(多选)如图所示，一等腰直角三棱镜放在真空中，斜边BC 长度为d ，一束黄光以60°的入射角从AB 侧面的中点D 入射，折射后直接射到侧面AC ，不考虑光在AC 面的反射．已知三棱镜对黄光的折射率为n ＝62，真空中的光速为c ，则下列说法正确的是( )A.黄光进入AB 面的折射角为45°B ．黄光通过棱镜的时间为6d 4cC ．红光沿相同方向自D 点射入，在AC 面上可能发生全反射D ．白光沿相同方向自D 点射入，在AC 面右侧屏上出现彩色条纹是光的衍射解析：选AB 单色光在AB 面上发生折射，光路图如图，根据折射定律得n ＝sin60°sin α＝62，解得α＝45°，则DE ∥BC ，而且DE ＝12BC ＝12d ，光在三棱镜传播的速度为v ＝cn ＝2c 6，所以此单色光通过三棱镜的时间为t ＝DEv ＝6d 4c，故A 、B 正确；红光的折射率小于黄光的折射率，故红光在AB 面的折射角大于黄光在AB 面的折射角，DE 光线向上偏，故在AC 面的入射角变小，根据sin C ＝1n，可知红光的全反射临界角也更大，则此时红光不可能发生全反射，故C 错误；白光沿相同方向自D 点射入，在AC 面右侧屏上出现彩色条纹是光的色散，故D 错误．4．(多选)如图所示是一玻璃球体，其半径为R ，O 为球心，AB 为水平直径．M 点是玻璃球的最高点，来自B 点的光线BD 从D 点射出，出射光线平行于AB ，已知∠ABD ＝30°，光在真空中的传播速度为c ，则( )A ．此玻璃的折射率为 3B ．光线从B 到D 需用时3R cC ．该玻璃球的临界角应小于45°D ．若增大∠ABD ，光线不可能在DM 段发生全反射现象E ．若减小∠ABD ，从AD 段射出的光线均平行于AB解析：选ABC 由题图可知光线在D 点的入射角为i ＝30°，折射角为r ＝60°，由折。

光的折射全反射光的干涉、衍射及偏振电磁波选修3-4模块由“机械振动与机械波”“电磁振荡与电磁波”“几何光学”“相对论”等四个知识板块构成,考纲要求考查的有18个知识点和3个实验,其中重点考查的Ⅱ级考点有3个,分别是“简谐运动的公式和图象”“横波的图象”以及“光的折射定律”。

近几年高考基本上采用固定形式考查该部分知识,一个多选题(或填空题),一个计算题,共计15分,选择题往往综合性比较强,但难度较低,计算题考查的内容基本上是在“机械振动与机械波”“几何光学”两部分轮换,难度中等。

预计2020年高考对选修3-4的考查仍然将以“机械振动与机械波图象”和“光的折射定律”为主,考查热点可能有:(1)振动图象与波动图象综合问题;(2)利用折射定律及几何知识计算折射率;(3)波速、频率、波长之间的关系计算;(4)麦克斯韦电磁场理论,相对论的两个基本假设;(5)用单摆测量重力加速度;(6)用双缝干涉测量光的波长。

要特别关注对简谐运动、机械波的周期性与多解性的考查,以及折射定律结合全反射的考查。

第2讲光的折射全反射光的干涉、衍射及偏振电磁波1 光的折射定律折射率(1)光的折射定律: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)光的折射规律与光的反射规律的区别:光的传播规律中,入射光线和反射光线在界面的同侧,光的传播速度不变;光的折射规律中,入射光线和反射光线分别在介质分界面的两侧,光的传播速度发生改变。

中,不论是光从真空射入介质,还是从介质射入真空,θ1总是真空中的光【易错警示】(1)公式n=sin θ1sin θ2线与法线间的夹角,θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。

(2)折射率是由介质本身性质决定的,与入射角的大小无关。

(3) 折射率:光从一种介质射入另一种介质时,虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n,但是对不同的介质来说,这个常数n是不同的,这个常数n跟介质有关,是一个反映介质的光学性质的物理量,我们把它叫作介质的折射率。

2020届一轮复习人教版 电磁波 光波 相对论 学案【2019年高考考点定位】今年高考，涉及到光的反射、折射、折射率、全反射、色散成因及规律仍会是光线选择题和计算题考察的重点；光的双缝干涉、薄膜干涉衍射、偏振；红外线、紫外线、X 射线、γ射线的性质及其应用估计更多以选择题的形式出现。

此为光电效应、电磁振荡和电磁波的形成考察方式以定性分析为主，注重对物理规律的理解和对物理现象、情景的分析能力考察。

【考点pk 】名师考点透析考点一、光的折射和全反射【名师点睛】1. 光的折射：○1折射定律：折射光线和法线、入射光线处在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

表达式1122sin sin n θθ=，而且在光的折射中，光路是可逆的。

○2折射率是指光线从真空入射到某种介质发生折射时，入射角正弦值和折射角正弦值的比值定义为该介质的折射率12sin sin n θθ=，1θ为空气中的入射角，2θ为介质中的入射角。

折射率大小由介质本身的性质和光的频率决定。

○3折射率和光速的关系c n v=，c 是真空中的光速，v 是光在介质中的速度。

真空中的光速是最大的，所有所有介质的折射率都大于1．2. 光的全反射：光线从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角，随入射角的增大，折射角也增大，当折射角增大到90时对应的入射角称为全反射临界角，用C 表示。

此时，折射光消失，只有反射光，称之为全反射。

那么就有sin 90sinC n=，可得1sin C n=。

3. 光的色散：如下图，复色光经过折射时由于不同的单色光折射率不同而分解为单色光即为光的色散。

常见的太阳光经过棱镜发生色散，分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光，其中红光偏折程度最小，紫光偏转程度最大，所以从红光→紫光，折射率逐渐变大，介质中光速逐渐变小，频率逐渐变大，波长逐渐变小，通过棱镜的偏折角逐渐变大，临界角逐渐变小。

光的折射全反射光的波动性电磁波小题狂练小题是基础练小题提分快.[·浙江省名校联考](多选)某大学研制出了正六棱柱“隐形衣”．有同学将正六棱柱放进装满水的透明鱼缸，向着棱的方向看，可以看到鱼缸另一侧大学的校徽；用一支铅笔穿过正六棱柱中心轴线的孔洞，再向棱方向观察，铅笔插进孔洞的那段消失不见了(如图甲所示，图乙为光路说明图)，关于此实验说法正确的是( )．隐形的原理是光发生了全反射．光由水进入该介质，折射角大于入射角．隐形的原理是光被介质吸收了．光在该介质中的传播速度大于在水中的答案：解析：隐形的原理是光发生了折射，不是全反射，错误；由光路图可知光由水进入该介质，折射角大于入射角，正确；隐形的原理是光被介质折射后绕过了铅笔，错误；因光在该介质中的折射角大于在水中的入射角，可知光在该介质中的速度大于在水中的速度，正确．．[·广东省广州模拟](多选)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，实验光路如图所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是( )．为了减小作图误差，和的距离应适当取大一些．为了减小测量误差，、连线与法线′的夹角应适当大一些．若、的距离较大时，通过玻璃砖会看不到、的像．若、连线与法线′间夹角过大时，有可能在′一侧看不清、的像答案：解析：实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且与之间、与之间、与之间、与′之间距离要稍大一些，入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差，但也不宜太大，入射角过大时，折射光强度较弱，有可能看不清、的像；根据光路的可逆原理可知，光线一定能从下表面射出，选项、、正确，错误．．[·广西南宁联考](选)为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，⊥，由、两种单色光组成的细光束从空气垂直于射入棱镜，经两次反射后光线垂直于射出，且在、边只有光射出，光路图如图所示，则下列说法正确的是( )．光的频率比光的频率小．在真空中，光的传播速度比光的大．在棱镜内，光的传播速度比光的大．以相同的入射角从空气斜射入水中，光的折射角较小．分别通过同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距较小答案：解析：在边和边都是只有光射出，说明光发生了全反射，而光没有发生全反射，说明光的临界角较小，由临界角公式＝，可知光的折射率较大，光的频率比光的频率小，选项正确；在真空中，所有光的传播速度都相同，选项错误；根据＝可知，在棱镜内，光的传播速度比光的传播速度大，选项正确；以相同的入射角从空气斜射入水中，根据折射定律＝，折射率越大，折射角越小，选项正确；根据频率与波长的关系可知，光的频率比光的频率小，光的波长比光的波长长，由双缝干涉实验得出的相邻亮(暗)条纹间距公式Δ＝λ可知，波长较长的单色光的干涉条纹间距较大，即让、两束光分别通过同一双缝干涉实验装置，光的相邻亮条纹间距大，选项错误．.[·四川省成都外国语学校模拟](选)如图，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束光从三棱镜的左边射入，从三棱镜的右边射出时发生色散，射出的可见光分布在点和点之间，则下列说法正确的是( )．从点射出的是红光，从点射出的是紫光．从点射出的是紫光，从点射出的是红光．从点和点射出的都是红光，从中点射出的是紫光．若蓝光能使某金属发生光电效应，则射到点的光也能使其发生光电效应．光在面上不可能发生全反射答案：解析：作出射到点和点的光路图如图所示：由图看出射到点光的折射角比较大，而入射角相同，由＝知，从点射出的光的折射率较大，故从点射出的是紫光，从点射出的是红光，、错误，正确；若蓝光能使某金属发生光电效应，根据入射光的频率大于金属的极限频率才能发生光电效应可知，射到点的光也能使其发生光电效应，正确；根据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时才能发生光的全反射现象，光在面上，光从空气进入水中，不满足产生的条件，因此不可能发生全反射，正确．．[·湖北省襄阳五中模拟](选)下列说法正确的是( )．光在介质中传播的速度仅由介质本身决定．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的．杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时，红光的相邻亮条纹间距比蓝光的小．光的偏振特征说明光是横波．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射答案：解析：光在介质中传播的速度由介质本身及频率共同决定，错误；油膜形成的彩色条纹是油膜的前后表面反射光，进行光的叠加形成的干涉条纹，正确；根据Δ＝λ及红光的波长比蓝光的长，可知红光干涉条纹的相邻亮条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻亮条纹间距大，错误；光的偏振现象说明光是一种横波而不是纵波，正确；水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，即从光密介质射向光疏介质时，一部分光在界面上发生了全反射，正确．．[·重庆巴蜀中学测试](选)下列说法正确的是( )．著名的泊松亮斑是光的衍射现象．用白光做单缝衍射和双缝干涉实验，均可看到彩色条纹．光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小．发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球远．光的双缝干涉实验中，将入射光由绿光改为紫光，则条纹间距变宽答案：解析：泊松亮斑说明光偏离原来直线方向传播，即发生了光的衍射，正确；用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹，正确；光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，才可能发生光的全反射现象，错误；发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球远一些，正确；做双缝干涉实验时，会在光屏上得到明暗相间的干涉条纹，当波长越长时，条纹间距越宽，当由绿光改成紫光时，由于波长变短，则条纹间距变小，错误．．[·江苏省盐城测试](多选)做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比普通光源效果更好，图象更清晰．如图甲所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况．下列说法正确的是( )．做单缝实验时，光强分布如图乙所示．做单缝实验时，光强分布如图丙所示．做双缝实验时，光强分布如图乙所示．做双缝实验时，光强分布如图丙所示答案：解析：双缝干涉条纹等间距，单缝衍射条纹一定不等间距，即中央宽、两边窄的明暗相间的条纹．做单缝实验时，光强分布如题图乙所示，正确，错误；做双缝实验时，光强分布如题图丙所示，错误，正确．．[·河北省唐山二中检测]如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿轴线通过光屏上的小孔照射到偏振片上，再通过偏振片，以光的传播方向为轴使偏振片由图示位置旋转度的过程中，下列说法正确的是( )．、间为偏振光．、间为自然光．、间的光线亮度逐渐变暗．光屏上的光线逐渐变暗答案：解析：、间为自然光，经过偏振片后变为偏振光，因此、间为偏振光，、错误；由于自然光沿着各个方向振动的光波的强度都相同，因此经过偏振片后，使偏振片由题图图示位置旋转度的过程中，、间的光线亮度不变，错误；自然光沿轴线通过光屏上的小孔照射到偏振片上，使偏振片由题图图示位置旋转度的过程中，当偏振片与偏振片垂直时，光屏最暗，则光屏上光线的亮度逐渐变暗，正确．．[·河北省定州中学检测]在研究物体材料的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法．的上表面是一光滑平面，在的上方放一个两面平行的玻璃板，与的上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气薄膜．现用波长为λ的单色光垂直照射玻璃板，同时给缓慢加热，在的上方观察到板的亮度发生周期性变化．当温度为时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到时，亮度再一次增到最亮，则( )．出现最亮时，上表面反射光与下表面反射光叠加后加强．出现最暗时，下表面反射光与上表面反射光叠加后加强．温度从升至过程中，的高度增加．温度从升至过程中，的高度增加答案：解析：出现最亮时，是下表面反射光与上表面反射光发生干涉，叠加后加强，故错误；温度从升到的过程中，亮度由最亮又变到下一次最亮，当路程差(即薄膜厚度的倍)等于半波长的偶数倍时，出现亮条纹，知路程差减小λ，则的高度增加，故错误，正确．．[·河南省开封摸底](选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )．射线对生命物质有较强的作用，过量的射线辐射会引起生物体的病变．γ射线是波长最短的电磁波，它比射线的频率还要高．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线．在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信答案：解析：射线具有较强的穿透能力，过量的射线辐射会引起生物体的病变，正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比射线的频率还要高，正确；紫外线比紫光的波长短，更不容易发生衍射，错误；电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，错误；在电磁波谱中，无线电波波长较长，一般可用于通信，正确．．[·湖北省襄阳调研](选)在以下各种说法中，正确的是( )．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场．可见光只是电磁波中的一小部分，可见光的频率低于射线的频率．光线经过强引力场附近不会发生弯曲现象．机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象．地球上的人看来，接近光速运动的飞船中的时钟变慢了答案：解析：均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，错误；根据电磁波谱可知，可见光只是电磁波中的一小部分，可见光的频率低于射线的频率，正确；光线经过强引力场附近时会发生弯曲现象，错误；机械波和电磁波本质不同，但均能发生反射、折射、干涉和衍射现象，正确；钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走得越慢，接近光速时，钟就几乎停止了，正确．．[·黑龙江省哈尔滨市南岗区模拟](选)下列说法正确的是( )．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小．物体运动时的质量总要小于静止时的质量．在爱因斯坦质能方程＝中，是物体的质量，是它具有的能量答案：解析：根据狭义相对论可知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，正确；根据光速不变原理可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，错误；根据尺缩效应得一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，正确；微观粒子的运动速度很大，它运动时的质量明显大于静止时的质量，错误；根据爱因斯坦质能方程的意义可知，在爱因斯坦质能方程＝中，是物体的质量，是它具有的能量，正确．．[·浙江省温州中学检测](选)关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( ) ．电磁波和声波都能传递信息．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波．太阳光中的可见光和医院“超”中的超声波传播速度相同．遥控器发出的红外线波长和医院“”中的射线波长相同．在人造地球卫星上对地球进行红外遥感拍摄照相是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力答案：解析：电磁波可以传递信息，声波也能传递信息，正确；手机在通话时，涉及的波既有电磁波又有声波，正确；太阳光中的可见光的传播速度远大于医院“超”中的超声波的传播速度，错误；遥控器发出的红外线波长大于医院“”中的射线波长，错误；红外线可较好地穿透云雾烟尘，因此在人造地球卫星上对地球拍摄时利用红外线，正确．．[·海南省海口一中质检](选)下列说法正确的是( )．测定某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上该元素的发光频率，可以推算该恒星远离地球的速度．红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象．在一个确定的参考系中观测，运动物体物理过程的时间进程跟物体运动速度有关．不管光源与观察者是否发生相对运动，观察者观察到的光速都是不变的．调谐是电磁波发射应该经历的过程，调制是电磁波接收应该经历的过程答案：解析：根据多普勒效应可知测定某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上该元素的发光频率，可以推算该恒星远离地球的速度，正确；根据电磁波谱可知红外线波长比无线电波的短，因而更不容易发生干涉和衍射，错误；根据狭义相对论知，在一个确定的参考系中观测，运动物体物理过程的时间进程跟物体运动速度有关，正确；由光速不变原理知，不管光源与观察者是否发生相对运动，观察者观察到的光速都是不变的，正确；调谐是电磁波接收应该经历的过程，调制是电磁波发射应该经历的过程，错误．．[·湖南省长沙市长郡中学模拟](选)在物理学的发展中，有许多科学家做出了重大贡献，下列说法中正确的是( )．牛顿建立了速度、加速度等概念，并建立了牛顿三大定律．爱因斯坦建立了广义相对论，并预言了引力波的存在．伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上的伟大成就，而且标志着物理学的真正开端．伽利略通过逻辑推理论证了重物体不会比轻物体下落得快．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失答案：解析：伽利略首先建立了平均速度，瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，错误；爱因斯坦建立了广义相对论，并预言了引力波的存在，正确；伽利略首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展，伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上的伟大成就，而且标志着物理学的真正开端，正确；伽利略通过逻辑推理论证了重物体不会比轻物体下落得快，正确；当发射电路的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，错误．．[·四川省眉山中学测试](选)下列说法正确的是( )．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理．做双缝干涉实验时，用绿光照射单缝，在光屏上观察到干涉条纹，用红光代替绿光照射单缝将得到相邻亮条纹间距更大的干涉图样．相对论认为：竖直向上高速运动的球，无论谁去观察，在水平方向上都会变扁．在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短答案：解析：肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象，正确；光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，全息照相不是利用全反射，是利用光的干涉，错误；做双缝干涉实验时，红光的波长大于绿光，根据Δ＝可知，用绿光照射单缝，在光屏上观察到干涉条纹，用红光代替绿光照射单缝将得到相邻亮条纹间距更大的干涉图样，正确；相对论认为：竖直向上高速运动的球，水平方向上没有变化，竖直方向变扁了，错误；在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，周期变小，则波长变短，正确．课时测评综合提能力课时练赢高分一、选择题．(选)下列说法中正确的是( )．如图甲所示，小球在倾角很小的光滑斜面上来回运动，小球做简谐运动．如图乙所示，是一束白光，射向半圆玻璃砖的圆心，经折射后发生色散，最左侧为紫光，最右侧为红光．如图丙所示为双缝干涉示意图，双缝间距越大，相邻亮条纹间距越大．如图丁所示为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率大．如图戊所示为单色光单缝衍射示意图，如果换成白光，屏上得到的条纹是彩色的答案：解析：小球在某个光滑斜面上时，所受合外力恒定，故其运动不是简谐运动，选项错误；由双缝干涉条纹宽度公式Δ＝λ，知越大，Δ越小，选项错误；红光的波长比紫光长，频率比紫光小，红光的折射率小于紫光的折射率，偏转角也小于紫光的偏转角，故题图乙中最右侧为红光，最左侧为紫光，选项正确；光在光导纤维中传播时发生全反射，光只有从折射率较大的介质进入折射率较小的介质中才会发生全反射，故题图丁中内芯的折射率大于外套的折射率，选项正确；题图戊是单色光的单缝衍射示意图，白光是多种色光的混合光，若用白光做单缝衍射实验，则屏上显示的是彩色条纹，选项正确．．[·北京东城区模拟]如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心时，下列情况不可能发生的是( )答案：解析：当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角大于全反射临界角，会发生全反射，光线就不能进入空气，故可能发生；当光由空气斜射进入半圆形玻璃砖时，既有反射又有折射，折射角一定小于入射角，故是可能发生的；当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角小于全反射临界角，既有反射又有折射，故可能发生；当光由空气射入半圆形玻璃砖时，折射角应小于入射角，不可能发生．．(选)某同学用插针法测梯形玻璃砖的折射率，如图所示，用和分别表示入射光线和出射光线，他测得光线在面的入射角＝°，玻璃砖的面和面之间相距为，点和所在直线之间的距离为，则下列说法正确的是( )．光线与一定平行．光线与可能不平行．光线在面的折射角为°．光线在面的入射角为°．玻璃砖的折射率＝答案：解析：由于与平行，光线与一定平行，正确，错误；如图，连接，即为在面上的折射光线，过作垂直于，由题意，＝，在直角△中，(－)＝，而＝，联立解得＝°，即光线在面的折射角为°，在面的入射角为°，正确，错误；由折射定律得＝＝，正确．．(多选)如图所示为一束复色光从某一介质射向空气时发生折射的情况，图中入射光束与分界面成°角，折射光束与入射光束延长线的夹角为°，折射光束与折射光束间的夹角也为°，则以下说法中正确的是( )．光的频率大于光的频率．全反射时光的临界角正弦值与光的临畀角正弦值之比为：．介质对光和光的折射率之比为：．光和光在介质中的速度之比为：答案：解析：过点作法线，根据折射定律，对于光有°＝°，对于光有°＝°，解得＝、＝，因为在同一种介质中，介质对频率大的光的折射率也大，故选项错误；根据全反射临界角公式＝可知，＝＝：，选项正确；介质对光和光的折射率之比为＝：，故选项错误；由公式＝可知，光和光在介质中的速度之比为＝＝：，选项正确．．[·北京朝阳区质检]光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的，光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为，外层材料的折射率为，如图所示的一束光信号与界面间的夹角为α，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是( ) ．>，α大于某一值．<，α大于某一值．>，α小于某一值．<，α小于某一值答案：解析：光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率大于外层的折射率，由于入射角要大于或等于临界角，所以α应小于某一值，故正确．．如图所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管，中央插一块两面反光的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁与反光板之间来回发生反射，进入到玻璃管底部，然后在另一侧反射而出(与光纤原理相同)．当透明液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时，就可以通过光液面传感器监测出射光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了，从而了解液面的高度．以下说法正确的是( )．玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强．玻璃管被液体包住之后，出射光消失．玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱．玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变答案：解析：玻璃管被液体包住之前，由于玻璃管之外是光疏介质空气，光线发生全反射，没有光线从玻璃管中射出．当玻璃管被透明液体包住之后，液体的折射率大于玻璃管壁的折射率，光线不再发生全反射，有一部分光线进入液体，反射光的强度会减弱，故正确．．(选)水下一点光源，发出、两单色光．人在水面上方向下看，如图所示，水面中心Ⅰ区域有光、光射出，Ⅱ区域只有光射出．下列判断正确的是( )．、光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，光的折射角小．在真空中，光的波长大于光的波长．水对光的折射率大于对光的折射率．水下光不能射到图中Ⅱ区域．水下、光能射到图中Ⅱ区域以外区域答案：解析：根据题述，光发生全反射的临界角较小，由＝，可知水对光的折射率较大，对光的折射率较小，、光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，光折射角小，正确，错误；由折射率随光的频率的增大而增大可知，光的频率较小，波长较长，正确；水下光能射到题图中Ⅱ区域，由于在题图中Ⅱ区域发生了全反射，Ⅱ区域只有光射出，错误；水下、光能射到图中Ⅱ区域以外区域，由于发生了全反射，不能射出水面，正确．．[·全国卷Ⅱ](选)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是( ) ．改用红色激光．改用蓝色激光．减小双缝间距．将屏幕向远离双缝的位置移动．将光源向远离双缝的位置移动答案：解析：由Δ＝λ可知，改用波长更长的激光照射在双缝上时，相邻亮条纹的间距Δ增大，项正确，项错误；减小双缝间距时，相邻亮条纹的间距Δ增大，项正确；将屏幕向远离双缝的位置移动，即增大了屏幕与双缝的距离，相邻亮条纹的间距Δ增大，项正确；因相邻亮条纹的间距与光源到双缝的距离无关，项错误．．[·全国卷Ⅱ](选)关于电磁波，下列说法正确的是( )．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失答案：解析：电磁波在真空中的传播速度为×，与电磁波的频率无关，项正确；周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又产生周期性变化的电场，它们相互激发向周围传播，就形成了电磁波，项正确；电磁波是横波，因此其电场强度和磁感应强度均与传播方向垂直，项正确；光是电磁波，利用光纤对光的全反射可以传播信息，项错误；波源的电磁振荡停止后，已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，项错误．．(选)如图所示是、两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则( )。

第4讲光的波动性电磁波相对论考点1光的干涉考向1双缝干涉1．双缝干涉的条件和理解(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同．(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝ldλ.(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．2．亮暗条纹的判断方法(1)如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)时，光屏上出现亮条纹．(2)光的路程差r2－r1＝(2k＋1)λ2(k＝0,1,2…)时，光屏上出现暗条纹．(2018·北京卷)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后()A．干涉条纹消失B．彩色条纹中的红色条纹消失C．中央条纹变成暗条纹D．中央条纹变成红色【解析】本题考查双缝干涉实验．用白光做双缝干涉实验时，屏上呈现彩色条纹，在光源与单缝间加红色滤光片，光源发出的白光照射滤光片后，仅有红光透过滤光片，故射到双缝上的光为红光，屏上呈现出的是红色干涉条纹，中央条纹为红色，选项D正确．【答案】 D1．(2019·唐山模拟)(多选)如图所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则(BD)A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B．在真空中a、b两光传播速度相同C．从真空射入同种介质发生全反射时，a光全反射临界角小D．从同种介质射入真空发生全反射时，a光全反射临界角小解析：结合干涉图样a、b，由Δx＝ldλ可知，λa<λb，则f a>f b，在同种介质中，n a>n b，由v＝cn知v a<v b，A错误；在真空中，各种色光的传播速度相同，B正确；根据sin C＝1n知C a<C b，故D正确；光从真空射入介质时不会发生全反射，C错误．考向2薄膜干涉1．如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．2．明暗条纹的判断(1)在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹．(2)在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹()A．变疏B．变密C．不变D．消失【解析】如图所示，若抽去一张纸片，则三角截面空气层的倾角变小，则干涉条纹变疏，A正确．【答案】 A2．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线圈．将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是(D)A．当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°B．当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°C．当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持不变解析：金属线圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属线圈在该竖直平面内的转动角度无关，仍然是水平的干涉条纹，A、B、C错误，D正确．考向3用双缝干涉测单色光的波长1．根据公式Δx＝ldλ得λ＝dlΔx.2．用刻度尺测出双缝到光屏的距离l，用测量头调节清晰的干涉条纹，测出n个亮纹间的距离a，则Δx＝an－1.双缝间距d是已知的，这样就可以计算出波长λ.(多选)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是()A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动【解析】双缝干涉的条纹间距公式为Δx＝Ldλ，其中L是双缝到屏幕的距离，d是双缝间距，λ是入射光的波长，要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可以改用波长更长的红色激光，或仅减小d或仅增大L，故A、C、D正确．【答案】ACD3．(2019·天津河东一模)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中(1)已知双缝到光屏之间的距离为L，双缝之间的距离为d，单缝到双缝之间的距离为s，某同学在用测量头测量时，现将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心，这时手轮上的示数用a表示，然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第6条亮纹的中心，这时手轮上的示数用b表示(b>a)，由此可计算出实验中所测得的单色光的波长λ＝(b－a)d 5L.(2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离B. A．增大单缝和双缝之间的距离sB．增大双缝和光屏之间的距离LC．将红色滤光片改为绿色滤光片D．增大双缝之间的距离d解析：(1)根据题意可以知道相邻的两条亮条纹之间的距离为Δx＝b－a5，根据双缝干涉条纹间距公式Δx ＝Ld λ，可得λ＝(b －a )d 5L；(2)根据双缝干涉条纹间距公式Δx ＝Ld λ，分析可得：相邻两条亮条纹之间的距离与单缝和双缝之间的距离s 无关，故A 错误；增大双缝和光屏之间的距离L ，可增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，故B 正确；将红色滤光片改为绿色滤光片，波长λ减小，相邻两条亮条纹之间的距离减小，故C 错误；增大双缝之间的距离d ，相邻两条亮条纹之间的距离减小，故D 错误．考点2 光的衍射和偏振现象1．对光的衍射的理解(1)波长越长，衍射现象越明显．在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别．(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的．2．光的偏振(1)自然光与偏振光的比较车灯眩光等．1．(多选)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图象更清晰．如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况．下列说法正确的是(AD)A．当做单缝实验时，光强分布如图乙所示B．当做单缝实验时，光强分布如图丙所示C．当做双缝实验时，光强分布如图乙所示D．当做双缝实验时，光强分布如图丙所示解析：当做单缝实验时，中间是亮条纹，两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布如图乙所示，A项正确，B项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布如图丙所示，C项错误，D项正确．2．(多选)食品安全检验中碳水化合物(糖)的含量是个重要的指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值进行比较，就能确定被测样品的含糖量．如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将待测糖溶液P置于A、B之间，则下列说法正确的是(ACD)A．到达O处光的强度会明显减弱B．到达O处光的强度不会明显减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α解析：没有待测糖溶液时，A、B透振方向平行，O处光最强，当加上待测糖溶液时，由于旋光作用，偏振光的振动方向会旋转一个角度，即振动方向与B的透振方向不再平行，所以O处光的强度会明显减弱；要想使O处的光仍最强，可以将B旋转一个角度或反方向将A旋转相同角度，此角度大小为α，A、C、D正确．3．如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则(D)A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大解析：由图可得，b光的干涉条纹间距较大，由Δx＝Ldλ可得，b光的波长较长，波长越长，频率越小，在同种均匀介质中传播速度越大，选项A错误；波长越长，同种介质中折射率越小，由sin C＝1n可得，全反射的临界角越大，b光发生全反射的临界角大，选项B错误；发生光电效应时，饱和光电流与光的强度有关，由于光的强度未知，选项C错误；a光的频率大，能量大，产生a光的能级能量差大，选项D正确．(1)单缝衍射与双缝干涉的比较(2)光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的．考点3电磁场、电磁波1．麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场产生的电场叫感应电场；变化的电场产生的磁场叫感应磁场(2)感应电场与感应磁场的场线都是闭合的曲线，而且相互正交、套连(3)感应电场的方向可由楞次定律判定，感应磁场的方向可由安培定则判定1．(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是(BC)解析：均匀变化的电场产生稳定的磁场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场．2．(2018·江苏卷)(多选)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波．该电磁波( AD )A ．是横波B ．不能在真空中传播C ．只能沿着梳子摇动的方向传播D ．在空气中的传播速度约为3×108 m/s解析：电磁波为横波，电磁波的传播不需要介质，可以向周围各个方向传播，真空中传播速度最大，c ＝3.0×108 m/s ，在空气中的传播速度与真空中的传播速度近似相等，故选A 、D.3．(多选)关于电磁波，下列说法正确的是( ABC ) A ．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B ．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C ．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D ．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E ．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失解析：电磁波在真空中传播速度等于光速，与频率无关，A 正确；电磁波是周期性变化的电场和磁场互相激发得到的，B 正确；电磁波传播方向与电场方向，磁场方向均垂直，C 正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，D 错误；电磁振荡停止后，电磁波仍会在介质或真空中继续传播，E 错误．电磁波和机械波的对比考点4相对论初步1．经典时空观和相对论时空观(1)经典时空观：在经典力学中，物体的质量是不随运动状态而改变的．在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是相同的．(2)相对论时空观：在狭义相对论中，物体的质量是随物体的运动速度的增大而增大的．在狭义相对论中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是不同的．2．狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．3．质能方程E＝mc2，公式中m为物体的质量，E为它具有的能量．1．关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误的是(D)A．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的B．相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系C．经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的问题D ．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的差别解析：经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，故A 、B 正确；经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动(相对于光速)的问题，故C 正确；当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论相差不大，经典力学是适用的，故D 错误．本题选择说法错误的，故选D.2．(多选)根据相对论原理，下列说法正确的是( ABC )A ．按照相对论来讲，一个静止质量不为零的物体，相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速cB ．按照相对论及基本力学规律可推出质量和能量的关系为E ＝mc 2C ．某个静止质量为m 0的物体，相对它静止的观察者测其质量为m ＝m 0，能量为E ＝E 0＝m 0c 2，称为静能量，这表明任何静质量不为零的物体，都储存着巨大的能量D ．按照相对论来讲，物理规律在一切惯性参考系中可以具有不同的形式 解析：按照相对论的结论，m ＝m 01－v 2c2，这表明高速运动的物体其质量的测量值会非常大，并随着速度趋于光速而无限增大，所以按照相对论来讲，一个静止质量不为零的物体，相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速c ，A 正确．质能方程能通过相对论及基本力学规律推出，B 正确．根据质能方程E ＝mc 2的含义可知C 正确．按照狭义相对论的基本假设，物理规律在一切惯性参考系中都是相同的，D 错误．学习至此，请完成课时作业47。

课练37 光的折射全反射光的波动性电磁波1．一束红色的细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体，如图甲所示，对其射出后的折射光线的强度进行记录，发现折射光线的强度随着θ角的变化而变化，如图乙所示．下列说法正确的是( )A．透明体对红光的折射率为23 3B．红光在透明体中的速度大小与在真空中的相同C．红光的折射光线的频率会随着折射光线强度的增大而增大D．红光在透明体内发生全反射的临界角为30°2．(多选)如图所示，真空中有一个半径为R、质量分布均匀的玻璃球，频率为f的激光束在真空中沿直线BC传播，于C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中．已知∠COD＝120°，玻璃球对该激光束的折射率为3，则下列说法中正确的是(设c为真空中的光速)( )A．激光束的入射角α＝60°B．改变入射角α的大小，激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射C．激光束在射入玻璃球后，光的频率变小D．此激光束在玻璃中的波长为λ＝3c 3fE．从C点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播的最长时间为23R c3.如图所示，两束细平行单色光a、b射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是( ) A．其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射B．在玻璃中单色光a的传播速率小于单色光b的传播速率C．单色光a的折射率小于单色光b的折射率D．若单色光a为黄光，则单色光b可能为红光4．图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图．他让光从空气射向玻璃砖，在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦(sin r)与入射角正弦(sin i)的关系图象．则下列说法正确的是( )A．该玻璃的折射率n＝2 3B．该玻璃的折射率n＝1.5C．在由空气进入该玻璃中传播时，光波频率变为原来的2 3D．在由空气进入该玻璃中传播时，光波波长变为原来的 1.5倍5．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处，这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示此红外线在薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为( )A.18λB.14λC.12λD．λ6.(多选)如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b 两束单色光射出．下列说法正确的是( )A．a光的频率小于b光的频率B．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间距C．出射光束a、b一定相互平行D．a、b两束单色光从同种玻璃射向空气时，a光发生全反射的临界角大7．电磁波已广泛运用于很多领域，下列关于电磁波的说法符合实际的是( )A．电磁波不能产生衍射现象B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同8．(多选)电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30 s，则造成这一现象的原因可能是( )A．电池用久了B．振荡电路中电容器的电容大了C．振荡电路中线圈的电感大了D．振荡电路中电容器的电容小了9．一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为( )A．洞口为椭圆形，长度变短B．洞口为圆形，长度不变C．洞口为椭圆形，长度不变D．洞口为圆形，长度变短10．(1)为进行“杨氏双缝干涉实验”，现准备了下列仪器：A．白炽灯；B.双窄缝片；C.单窄缝片；D.滤光片；E.白色光屏．把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：________(填写选项前的字母)(2)在双缝干涉实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法是：________.A．改用波长较长的光(如红光)入射B．增大双缝到屏的距离C．减小双缝间距D．增大双缝间距11．(2017·成都名校联考)某同学利用图甲中装置做用双缝干涉测光的波长实验．实验用的光具座上所带的测量头是游标卡尺，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时(图乙)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时(图丁)，游标卡尺的示数如图戊所示，图丙中游标卡尺的示数为________mm，图戊中游标卡尺的示数为________mm.已知双缝间距为d＝0.50 mm，从双缝到屏的距离为l＝1.000 m，可求得所测光的波长为________m(保留三位有效数字)．12.某种光学元件由两种不同透明物质Ⅰ和透明物质Ⅱ制成，其横截面如图所示，O为AB 中点，∠BAC＝30°，半圆形透明物质Ⅰ的折射率为n1＝3，透明物质Ⅱ的折射率为n2.一束光线在纸面内沿O点方向射入元件，光线与AB面垂线的夹角为θ时，通过观察发现此时从AC面恰好无光线射出，在BC面有光线垂直射出，求：(1)该透明物质Ⅱ的折射率n2；(2)光线在透明物质Ⅱ中的传播速率v；(3)光线与AB面垂线的夹角θ的正弦值．练高考——找规律1．(多选)(2015·课标Ⅱ)如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则( )A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．在真空中，a光的波长小于b光的波长C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距2．(2015·课标Ⅰ)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________Δx2(填“>”、“＝”或“<”)．若实验中红光的波长为630 nm，双缝与屏幕的距离为 1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，则双缝之间的距离为________mm.3．(2016·课标Ⅰ）如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为 3.0 m．从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为4 3 .(1)求池内的水深；(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为 2.0 m．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)4．(2016·课标Ⅲ）如图，玻璃球冠的折射率为3，其底面镀银，底面的半径是球半径的32倍；在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点．求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角．5．(多选)(2016·课标Ⅱ)关于电磁波，下列说法正确的是( )A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失6．(2016·北京理综)下列说法正确的是( )A．电磁波在真空中以光速c传播B．在空气中传播的声波是横波C．声波只能在空气中传播D．光需要介质才能传播7．(2016·天津理综)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑．米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m范围内，则对该无线电波的判断正确的是( )A．米波的频率比厘米波频率高B．和机械波一样须靠介质传播C．同光波一样会发生反射现象D．不可能产生干涉和衍射现象练模拟——明趋势8．(2017·四川资阳二模)在磁场周围欲产生电磁波，则该磁场应按图中的何种规律变化( )9．(多选)(2017·四川成都模拟)关于电磁波和相对论，下列说法正确的是( ) A．由于高频电磁波向外界辐射能量的本领更强，所以经过调制的高频电磁波才能把我们要发射的信号发射出去B．电磁波是由恒定的电场和磁场产生的C．研究高速火车的运动必须利用相对论的知识D．研究速度接近于光速的粒子的运动利用相对论的知识10．(多选)(2017·江苏盐城模拟)下列说法正确的是( )A．测定某恒星上特定元素发光的频率，对比地球上该元素发光的频率，可以推算该恒星远离地球的速度B．无线电波没有偏振现象C．红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象D．在一个确定的参考系中观测，运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关11．(2017·湖北黄冈质检)如图，将半径为R的透明半球体放在水平桌面上方，O为球心，直径恰好水平，轴线OO′垂直于水平桌面．位于O点正上方某一高度处的点光源S发出一束与OO′夹角θ＝60°的单色光射向半球体上的A点，光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的B点，已知O′B＝3 2R，光在真空中传播速度为c，不考虑半球体内光的反射，求：(1)透明半球体对该单色光的折射率n；(2)该光在半球体内传播的时间．12．(2017·陕西商洛二模)如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9 m的高度处，浮标Q离P点1.2 m远，鱼饵灯M在浮标正前方 1.8 m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率n＝4/3，求：(1)鱼饵灯离水面的深度；(2)若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ 间射出．课练37 光的折射全反射光的波动性电磁波 1.A 由题图可知临界角为60°，则n＝1sin C＝233，故选项A正确、D错误；由v＝cn可知光在介质中速度小于真空中速度，故选项B错误；折射、反射过程光的频率不会发生变化，故选项C错误．2．ADE 由几何知识得到激光束在C点的折射角r＝30°，由n＝sinαsin r得，sinα＝n sin r＝32，得α＝60°，故A正确．激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角α，在D点的入射角等于C点的折射角，根据光路可逆性原理得知，光束不可能在D点发生全反射，一定能从D点折射出玻璃球，故B错误．光的频率由光源决定，则激光束穿越玻璃球时频率不变，选项C错误．激光束在玻璃球中传播的速度为v＝cn＝c3，则v＝λf得λ＝3c3f，选项D正确．当光束沿玻璃球直径方向射入，路程最长，传播时间最长为t＝2Rv，可得t＝23Rc，选项E正确．3．Ca、b光射入玻璃砖的光路如图，由光路的可逆性可知，两束光不会发生全反射，A错误．a 光折射率小于b光，由n＝c/v得，a光在玻璃中传播速率大，B错误、C正确．光的频率越大，折射率越大，a光折射率小，则频率小，D错误．4．B 由折射定律n＝sin i/sin r可知，折射角正弦(sin r)与入射角正弦(sin i)的关系图象的斜率的倒数表示折射率，所以n＝3/2＝1.5，选项A错误，选项B正确．在由空气进入该玻璃中传播时，光波的频率不变，光波的波长变为原来的2/3，选项C、D错误．5．B 为减少热效应显著的红外线，要求红外线在薄膜的前后表面反射后叠加作用减弱，即光程差为半波长的奇数倍，故膜的最小厚度为红外线在该膜中波长的14，选B.6．BC作出光路图如图所示．由图可知，a光相对于入射光线偏折程度大，则a光的频率大，在介质中的折射率大，传播速度小，波长短，从同种介质射入空气中的临界角小，在相同装置的双缝干涉实验中，条纹间距小，故选项A、D错误，B正确；由光路可逆知出射光束a、b一定相互平行，选项C正确．7．C 任何波都能产生衍射现象，故选项A错误；常用的遥控器是通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机的，故选项B错误；根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，故选项C正确；由相对论知光在真空中的传播速度在不同的惯性参考系中数值不变，故选项D错误．8．BC LC回路的周期T＝2πLC，由此公式可知电子钟的周期由电感和电容共同决定，与其他因素无关．此题选B、C.9．D 在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直于运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形，故选 D.10．解题思路：(2)条纹太密，需要增大条纹间距，根据条纹间距Δx＝Ldλ可知，可以减小双缝间距，加大双缝到光屏的距离，换用波长较长的光，故答案为A、B、C.答案：(1)ADCBE (2)ABC11．解题思路：根据两次游标卡尺的读数可得条纹间距Δx＝x2－x14＝1.225 mm，代入公式有λ＝d·Δxl＝6.13×10－7 m.答案：11.6 16.5 6.13×10－712．解题思路：(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面射出，光路图如图．设透明物质Ⅱ的临界角为C，由几何关系可知C＝θ1＝θ2＝60°，sin C＝1n2，得n2＝233.(2)由n2＝cv，得v＝cn2＝2.6×108 m/s.(3)由几何关系得β＝30°，由相对折射率定义得，光由透明物质Ⅰ射入透明物质Ⅱ时，相对折射率n21＝n2n1＝sinθsinβ，解得sinθ＝13.答案：(1)233(2)2.6×108 m/s (3)13加餐练1．ABD 从光路图看，入射角相同，a光的折射角较大，所以玻璃砖对a光的折射率较大，a光的频率较大，波长较短，B正确、C不正确；根据n＝cv知v a<v b，A正确；随着入射角增大，a光的折射角先达到90°，D正确；在同一个双缝干涉实验装置上做实验，由Δx＝ldλ知光的波长越长，干涉条纹间距越大，E错误．2．解题思路：根据公式Δx＝ldλ，红光波长大于绿光波长，因此Δx1>Δx2.根据题意，条纹间距Δx＝10.56－1mm＝2.1 mm，所以d＝lλΔx＝3.00×10－4 m＝0.300 mm.答案：> 0.300 3．解题思路：(1)如图，设到达池边的光线的入射角为i.依题意，水的折射率n＝43，光线的折射角θ＝90°.由折射定律有n sin i＝sinθ①由几何关系有sin i＝ll2＋h2②式中，l＝3 m，h是池内水的深度．联立①②式并代入题给数据得h＝7 m≈2.6 m③(2)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x.依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′＝45°.由折射定律有n sin i′＝sinθ′④式中，i′是光线在水面的入射角．设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a.由几何关系有sin i′＝aa2＋h2⑤x＋l＝a＋h′⑥式中h′＝2 m．联立③④⑤⑥式得x＝ 3723－1m≈0.7 m⑦答案：(1)2.6 m (2)0.7 m4．解题思路：设球半径为R，球冠底面中心为O′，连接OO′，则OO′⊥AB.令∠OAO′＝α，有cosα＝O′AOA＝32RR①即α＝30°②由题意MA⊥AB所以∠OAM＝60°③设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的光线的光路图如图所示．设光线在M点的入射角为i、折射角为r，在N点的入射角为i′，反射角为i″，玻璃折射率为n.由于△OAM为等边三角形，有i＝60°④由折射定律有sin i＝n sin r⑤代入题给条件n＝3得r＝30°⑥作底面在N点的法线NE，由于NE∥AM，有i′＝30°⑦根据反射定律，有i″＝30°⑧连接ON，由几何关系知△MAN≌△MON，故有∠MNO＝60°⑨由⑦⑨式得∠ENO＝30°⑩于是∠ENO为反射角，NO为反射光线．这一反射光线经球面再次折射后不改变方向．所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为β＝180°－∠ENO＝150°?答案：150°5．ABC 电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s，与频率无关，选项A正确；由麦克斯韦电磁场理论可知，选项B正确；变化的电场和磁场相互激发，且相互垂直，形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直，选项C正确；电磁波可以通过电缆、光缆传输，选项D 错误；电磁振荡停止后，电磁波可以在空间继续传播，直到能量消耗完为止，选项E错误．6．A 声波是机械波，是纵波，在气体、固体、液体中都能传播，故B、C两项均错误；电磁波的传播不需要介质，能在真空中以光速传播，A项正确，D项错误．7．C 无线电波与光波均为电磁波，均能发生反射、干涉、衍射现象，故C正确、D错．电磁波在真空中传播速度最快，故B错．由c＝λf可知，频率与波长成反比，故A错．8．D 依据变化的磁场可激发电场，则A错．均匀变化的磁场可激发恒定的电场，则B、C错．振荡的磁场可激发振荡的电场，形成电磁波，则D项正确．9．AD 恒定的电场和磁场不能产生电磁波，B错；高速火车的运动速度远小于光速，不必用相对论知识解决，可利用经典力学知识解决，则C错．10．AD 偏振现象是横波所特有的现象，无线电波是横波，故B错误．根据电磁波谱可知红外线的波长比无线电波的短，因而无线电波更容易发生干涉和衍射现象，B错误．11．解题思路：(1)光从光源S射出经半球体到达水平桌面的光路如图．光由空气射向半球体，由折射定律，有n＝sinθsinα在△OCD中，sin∠COD＝3 2得∠COD＝60°由几何知识知γ＝∠COD＝60°光由半球体射向空气，由折射定律，有n＝sinγsinβ故α＝β由几何知识得α＋β＝60°故α＝β＝30°解得n＝ 3(2)光在半球体中传播的速度为v＝cn＝33c由几何关系知AC＝AO 且AC sinα＋AO＝O′B得AC＝3 3R光在半球体中传播的时间t＝ACv＝Rc答案：(1) 3 (2)R c12．解题思路：(1)设入射角、折射角分别为i、r，鱼铒灯离水面的深度为h2，则由图可知sin r＝s1s21＋h21sin i＝s2s22＋h22根据光的折射定律可知：n＝sin r sin i得：h2＝2.4 m(2)设当鱼饵灯离水面深度为h3时，水面PQ间恰好无光射出，此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向的夹角恰好为临界角C，如图所示，则sin C＝1 n又sin C＝s2s22＋h23得：h3＝375m≈1.59 m答案：(1)2.4 m (2)1.59 m11。

光的折射全反射光的干涉、衍射及偏振电磁波选修3-4模块由“机械振动与机械波”“电磁振荡与电磁波”“几何光学”“相对论”等四个知识板块构成,考纲要求考查的有18个知识点和3个实验,其中重点考查的Ⅱ级考点有3个,分别是“简谐运动的公式和图象”“横波的图象”以及“光的折射定律”。

近几年高考基本上采用固定形式考查该部分知识,一个多选题(或填空题),一个计算题,共计15分,选择题往往综合性比较强,但难度较低,计算题考查的内容基本上是在“机械振动与机械波”“几何光学”两部分轮换,难度中等。

预计2020年高考对选修3-4的考查仍然将以“机械振动与机械波图象”和“光的折射定律”为主,考查热点可能有:(1)振动图象与波动图象综合问题;(2)利用折射定律及几何知识计算折射率;(3)波速、频率、波长之间的关系计算;(4)麦克斯韦电磁场理论,相对论的两个基本假设;(5)用单摆测量重力加速度;(6)用双缝干涉测量光的波长。

要特别关注对简谐运动、机械波的周期性与多解性的考查,以及折射定律结合全反射的考查。

第2讲光的折射全反射光的干涉、衍射及偏振电磁波1 光的折射定律折射率(1)光的折射定律: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)光的折射规律与光的反射规律的区别:光的传播规律中,入射光线和反射光线在界面的同侧,光的传播速度不变;光的折射规律中,入射光线和反射光线分别在介质分界面的两侧,光的传播速度发生改变。

【易错警示】(1)公式n=中,不论是光从真空射入介质,还是从介质射入真空,θ1总是真空中的光线与法线间的夹角,θ2总是介质中的光线与法线间的夹角。

(2)折射率是由介质本身性质决定的,与入射角的大小无关。

(3) 折射率:光从一种介质射入另一种介质时,虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n,但是对不同的介质来说,这个常数n是不同的,这个常数n跟介质有关,是一个反映介质的光学性质的物理量,我们把它叫作介质的折射率。

第3讲光的折射全反射考点1折射定律折射率1．对折射定律和折射率的理解及应用(1)折射率只由介质本身的光学性质和光的频率决定．由n＝sinθ1sinθ2定义和计算，与入射角θ1、折射角θ2无关．(2)由n＝cv可计算光的折射率，n是光从真空射入某种介质的折射率．对两种介质来说，若n1>n2，则折射率为n1的称为光密介质，折射率为n2的称为光疏介质．(3)光从一种介质进入另一种介质时频率不变，波长改变，光速改变，可以根据v＝λf和n＝cv判断．(4)从空气中看水中深度为h处的物体的视深为h′＝hn(n为水的折射率)，同理可知从水中看空气中高度为H的物体的视高为H′＝nH.2．光路的可逆性在光的折射现象中，光路是可逆的．如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射．(2018·全国卷Ⅲ)如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上．D位于AB上，过D点做AC边的垂线交AC于F.该同学在D 点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2 cm，EF＝1 cm.求三棱镜的折射率．(不考虑光线在三棱镜中的反射)[审题指导](1)“恰好可以看到小标记的像”理解为“从O点发出的光经过D 点折射后垂直AC边射出”．(2)画出光路图，找到入射角和折射角，求折射率．【解析】本题考查折射定律．过D点作AB边的法线NN′，连接OD，则∠ODN＝α为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为β，如图所示．根据折射定律有n sinα＝sinβ①式中n为三棱镜的折射率．由几何关系可知β＝60°②∠EOF＝30°③△OEF中有EF＝OE sin∠EOF④由③④式和题给条件得OE＝2 cm⑤根据题给条件可知，△OED为等腰三角形，有α＝30°⑥由①②⑥式得n＝3⑦【答案】 31．(2019·唐山模拟)(多选)如图所示，光在真空和介质的界面MN 上发生偏折，那么下列说法正确的是( BCE )A ．光是从真空射向介质B ．介质的折射率为1.73C ．光在介质中的传播速度为1.73×108 m/sD ．反射光线与折射光线成60°角E ．反射光线与折射光线成90°角解析：因为折射角大于入射角，所以光是从介质射向真空的，选项A 错误．据折射率公式n ＝sin60°sin30°，所以n ＝1.73，选项B 正确．再由折射率n ＝c v ，代入数据得v ＝1.73×108 m/s ，选项C 正确．反射光线与折射光线成90°角，选项D 错误，E 正确．2．(2018·全国卷Ⅰ)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 3.若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D 点射出时的折射角大于(填“小于”“等于”或“大于”)60°.解析：本题考查折射定律在三棱镜中的应用等知识．由题意知，θ1＝60°，由几何关系知θ2＝30°，由n＝sinθ1sinθ2，得n＝ 3.由f蓝>f红得n蓝>n红，又因n＝sinθ1sinθ2，θ2相同，故θ1蓝>θ1红，蓝光在D点射出时的折射角大于60°.解决光的折射问题的思路(1)根据题意画出正确的光路图．(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准．(3)利用折射定律、折射率公式求解．考点2全反射现象的理解和应用1．对全反射的理解(1)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象．(2)光的全反射现象遵循光的反射定律，光路是可逆的．(3)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．(4)全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，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．特别提醒：不同颜色的光的频率不同，在同一种介质中的折射率、光速也不同，发生全反射现象的临界角也不同．2．求解全反射现象中光的传播时间的三个注意事项(1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即v＝c n.(2)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定．(3)利用t＝lv求解光的传播时间．(2018·全国卷Ⅱ)如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°.一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB 边的F点射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点．不计多次反射．(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？[审题指导](1)根据光路图及几何特点，确定入射角和折射角，求出偏折角；(2)发生上述光路的条件为：在AC边发生全反射及在AB边不发生全反射．【解析】(1)光线在BC边上折射，由折射定律有sin i1＝n sin r1①式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC边上的入射角和折射角．光线在AC 边上发生全反射，由反射定律有r 2＝i 2② 式中i 2和r 2分别是该光线在AC 边上的入射角和反射角． 光线在AB 边上发生折射，由折射定律有n sin i 3＝sin r 3③ 式中i 3和r 3分别是该光线在AB 边上的入射角和折射角． 由几何关系得i 2＝r 2＝60°，r 1＝i 3＝30°④ F 点的出射光相对于D 点的入射光的偏角为 δ＝(r 1－i 1)＋(180°－i 2－r 2)＋(r 3－i 3)⑤ 由①②③④⑤式得δ＝60°⑥(2)光线在AC 边上发生全反射，光线在AB 边上不发生全反射，有n sin i 2≥n sin C >n sin i 3⑦式中C 是全反射临界角，满足n sin C ＝1⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n 的取值范围应为233≤n <2⑨【答案】 (1)60° (2)233≤n <23．(多选)如图是不平行玻璃砖的截面，a 、b 两束单色光从空气垂直玻璃砖上表面射入，在下表面上反射和折射情况如图所示，则a 、b 两束光( ABE )A．在同种均匀介质中传播时，b光的传播速度大B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较大C．在真空中，a光的波长大于b光波长D．在玻璃中，n a<n bE．让b光以入射点为轴，逆时针转动，则b光会在玻璃砖的下表面发生全反射解析：由图可知，a光发生了全反射，b光没有发生全反射，即a光发生全反射的临界角C小于b光发生全反射的临界角C，由sin C＝1n，知b光的折射率小，即n a>n b，故D错误；根据n＝cv，知v a<v b，A正确；根据n＝sinθ1sinθ2，当θ1相等时，b光的折射角较大，B正确；由于n a>n b，则f a>f b，由c＝fλ知λa<λb，C错误；当b光逆时针转动时，b光在玻璃砖下表面的入射角会增大，当该角大于b光的临界角时，b光就会发生全反射，E正确．4．(2019·山西模拟)一块半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．现让一细单色光束垂直AB沿半径Oa方向射到玻璃砖上，光沿Oa方向从玻璃砖的左侧射出．若保持光的入射方向不变，将光沿Oa方向向上平移．(真空中的光速为c，不考虑光在玻璃砖内的多次反射)(1)当细光束平移到距O点33R的M点时，玻璃砖左侧恰好不再有光线射出，求玻璃砖对该单色光的折射率；(2)当细光束平移到距O点12R的N点时，出射光线与Oa延长线的交点为f，求光由N点传播到f点的时间．解析：(1)如图所示，光束由M处平行Oa射入，在b处发生全反射，∠ObM为临界角由临界角公式：sin C＝1 n又sin C＝OM Ob解得：n＝ 3(2)如图所示，光束由N点平行Oa射入，在e点发生折射，设入射角为α，折射角为γ.有n＝sinγsinα又sinα＝ON Oe得：γ＝60°由几何关系得β＝30°，eN ＝32R ，ef ＝R光在玻璃中传播速度：v ＝cn光在玻璃中N 、e 间传播的时间：t 1＝eNv 光在空气中e 、f 间传播的时间：t 2＝efc 光由N 点传播到f 点的时间t ＝t 1＋t 2＝5R 2c答案：(1)3 (2)5R2c解答全反射类问题的技巧(1)根据题意画出光的折射或恰好发生全反射的光路图．(2)作图时找出具有代表性的光线，如符合边界条件的临界光线等．(3)利用平面几何知识分析线、角关系，找出入射角、折射角或临界角．注意入射角、折射角均以法线为标准．(4)以刚好发生全反射的光线为比较对象，来判断光线是否发生全反射，从而画出其他光线的光路图．考点3 光的色散1．光的颜色单色光的颜色是由其频率决定的，当它从一种介质进入另一种介质时，它的频率不变，因而其颜色也不变．2．波长、频率和波速的关系光速v与波长λ、频率f的关系为v＝λf，光从一种介质进入另一种介质时，波长改变，光速改变．3．光的色散及成因(1)含有多种颜色的光被分解为单色光的现象称为光的色散．(2)含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质，由于介质对不同色光的折射率不同，各种色光的偏折程度不同，所以产生光的色散．4．各种色光的比较1．实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长λ的变化符合科西经验公式：n＝A＋Bλ2＋Cλ4，其中A、B、C是正的常量．太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示．则(D)A．屏上c处是紫光B．屏上d处是红光C．屏上b处是紫光D．屏上a处是红光解析：由科西经验公式可知，光的波长越长，折射率越小．太阳光经三棱镜发生色散，从红光到紫光的波长越来越短，即折射率越来越大，所以a处是红光，d处是紫光，则A、B、C错误，D正确．2．(多选)如图所示，一束光斜射向厚度为d的矩形玻璃砖，经它折射后射出a、b两束光线，则下列说法正确的是(ACE)A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率B．在真空中，a光的波长小于b光的波长C．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度D．从玻璃砖底边射出的a、b光传播方向不平行E．如果只将玻璃砖的厚度d减半，那么从玻璃砖底边射出的a、b光线间的距离将减小解析：a光的偏折程度小，折射率小，故A正确；在真空中，折射率小的光波长长，故B错误；在玻璃中v＝cn，知a光的传播速度较大，C正确；根据平行玻璃砖对光的控制作用，知出射光与入射光平行，D错误；当玻璃砖的厚度减半时，a、b 两出射光的间距也会减小，E正确．3．(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ 紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN .由A 、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O 点，入射光线与OO ′夹角θ较小时，光屏NQ 区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ 区域A 光的光斑消失，继续增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ 区域B 光的光斑消失，则( AD )A ．玻璃砖对A 光的折射率比对B 光的大B ．A 光在玻璃砖中传播速度比B 光的大C ．α<θ<β时，光屏上只有1个光斑D ．β<θ<π2时，光屏上只有1个光斑 解析：因A 光先消失，说明A 光先发生全反射，所以玻璃对A 光的折射率大于B 光，A 项正确．由v ＝c n 可知折射率越大则速度v 越小，B 项错误．当α<θ<β时，A 光发生全反射，只有反射光斑与B 光的折射光斑，共2个，C 项错误．当β<θ<π2时，A 、B 光均发生全反射，光屏上只剩下1个反射光斑，D 项正确．光发生色散现象本质属于光的折射，只是由于介质对不同频率的光的折射率不同，从而使不同色光的偏折程度不同，从而出现彩色光带.学习至此，请完成课时作业46。

从名称上可判断，米波的波长大于厘米波的波长，由波可知，米波的频率小于厘米波的频率，错误；无线电波是电磁波，可以在真空中传播，选项B错误；以增大电容和自感系数，减小电容器两极板间的距离会增大电容，周期变大，A正确；减少线圈的匝数可减小自感系数，周期变小，B错误；增大电容器两极板间的正对面积会增大电容，则周期变大，C正确；减小电容器两极板间的距离的同时，增大线圈的匝数，C和L都增大，则周期增大，D项错误，E项正确。

4．(2018·湖北华师一附中期中)下列说法正确的是(ABD)A．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象B．向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振原理D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场E．狭义相对论认为真空中的光速与光的频率、光源的运动状态有关[解析]因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，根据发生明显衍射的条件可知，声波比较容易产生衍射现象，故A正确；测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，是利用多普勒效应的原理，故B正确；用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉原理，故C错误；麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场，故D正确；根据狭义相对论中光速不变原理可知，在所有惯性参考系中光速是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关，故E错误。

5．[2019·湖北省襄阳五中模拟](5选3)下列说法正确的是() A．光在介质中传播的速度仅由介质本身决定B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的C．杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时，红光的相邻亮条纹间距比蓝光的小D．光的偏振特征说明光是横波E．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射答案：BDE解析：光在介质中传播的速度由介质本身及频率共同决定，A错误；油膜形成的彩色条纹是油膜的前后表面反射光，进行光的叠加形．做单缝实验时，光强分布如图乙所示．做单缝实验时，光强分布如图丙所示C．做双缝实验时，光强分布如图乙所示D．做双缝实验时，光强分布如图丙所示答案：AD解析：双缝干涉条纹等间距，单缝衍射条纹一定不等间距，即中央宽、两边窄的明暗相间的条纹．做单缝实验时，光强分布如题图乙所示，A正确，B错误；做双缝实验时，光强分布如题图丙所示，C 错误，D正确．8．[2019·河北省唐山二中检测]如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q，以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90度的过程中，下列说法正确的是()A．M、N间为偏振光B．P、Q间为自然光C．P、Q间的光线亮度逐渐变暗D．光屏N上的光线逐渐变暗答案：D解析：M、P间为自然光，经过偏振片P后变为偏振光，因此P、N间为偏振光，A、B错误；由于自然光沿着各个方向振动的光波的强度都相同，因此经过偏振片P后，使偏振片P由题图图示位置旋转90度的过程中，P、Q间的光线亮度不变，C错误；自然光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，使偏振片P由题图图示位置旋转90度的过程中，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏最暗，则光屏上光线的亮度逐渐变暗，D正确．9．[2019·河北省定州中学检测]在研究A物体材料的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法．A的上表面是一光滑平面，在A 的上方放一个两面平行的玻璃板B，B与A的上表面平行，在它们之B．可见光只是电磁波中的一小部分，可见光的频率低于X射线的频率C．光线经过强引力场附近不会发生弯曲现象D．机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象E．地球上的人看来，接近光速运动的飞船中的时钟变慢了答案：BDE解析：均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，A错误；根据电磁波谱可知，可见光只是电磁波中的一小部分，可见光的频率低于X射线的频率，B正确；光线经过强引力场附近时会发生弯曲现象，C错误；机械波和电磁波本质不同，但均能发生反射、折射、干涉和衍射现象，D正确；钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走得越慢，接近光速时，钟就几乎停止了，E正确．12．[2019·黑龙江省哈尔滨市南岗区模拟](5选3)下列说法正确的是()A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B．真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的C．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小D．物体运动时的质量m总要小于静止时的质量m0E．在爱因斯坦质能方程E＝mc2中，m是物体的质量，E是它具有的能量答案：ACE解析：根据狭义相对论可知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，A正确；根据光速不变原理可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，B错误；根据尺缩效应得一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，C正确；微观粒子的运动速度很大，它运动时的质量明显大于静止时的质量，D错误；根据爱因斯坦质能方程的意义可知，在爱因斯坦质能方程E＝mc2中，m是物体的质量，E是它具有的能量，E正确．13．[2019·浙江省温州中学检测](5选3)关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是()A．电磁波和声波都能传递信息B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同E．在人造地球卫星上对地球进行红外遥感拍摄照相是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力答案：ABE解析：电磁波可以传递信息，声波也能传递信息，A正确；手机在通话时，涉及的波既有电磁波又有声波，B正确；太阳光中的可见光的传播速度远大于医院“B超”中的超声波的传播速度，C错误；遥控器发出的红外线波长大于医院“CT”中的X射线波长，D错误；红外线可较好地穿透云雾烟尘，因此在人造地球卫星上对地球拍摄时利用红外线，E正确．14．[2019·海南省海口一中质检](5选3)下列说法正确的是() A．测定某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上该元素的发光频率，可以推算该恒星远离地球的速度B．红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象C．在一个确定的参考系中观测，运动物体物理过程的时间进程跟物体运动速度有关D．不管光源与观察者是否发生相对运动，观察者观察到的光速都是不变的E．调谐是电磁波发射应该经历的过程，调制是电磁波接收应该经历的过程答案：ACD解析：根据多普勒效应可知测定某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上该元素的发光频率，可以推算该恒星远离地球的速度，A 正确；根据电磁波谱可知红外线波长比无线电波的短，因而更不容易发生干涉和衍射，B错误；根据狭义相对论知，在一个确定的参考系中观测，运动物体物理过程的时间进程跟物体运动速度有关，C正确；由光速不变原理知，不管光源与观察者是否发生相对运动，观察者观察到的光速都是不变的，D正确；调谐是电磁波接收应该经历的过程，调制是电磁波发射应该经历的过程，E错误．15．[2019·湖南省长沙市长郡中学模拟](5选3)在物理学的发展中，有许多科学家做出了重大贡献，下列说法中正确的是() A．牛顿建立了速度、加速度等概念，并建立了牛顿三大定律B．爱因斯坦建立了广义相对论，并预言了引力波的存在C．伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上的伟大成就，而且标志着物理学的真正开端D．伽利略通过逻辑推理论证了重物体不会比轻物体下落得快E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失答案：BCD解析：伽利略首先建立了平均速度，瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，A错误；爱因斯坦建立了广义相对论，并预言了引力波的存在，B正确；伽利略首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展，伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上的伟大成就，而且标志着物理学的真正开端，C正确；伽利略通过逻辑推理论证了重物体不会比轻物体下落得快，D正确；当发射电路的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，E错误．16．[2019·四川省眉山中学测试](5选3)下列说法正确的是() A．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象B．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理C．做双缝干涉实验时，用绿光照射单缝，在光屏上观察到干涉条纹，用红光代替绿光照射单缝将得到相邻亮条纹间距更大的干涉图样D．相对论认为：竖直向上高速运动的球，无论谁去观察，在水平方向上都会变扁E．在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短答案：ACE解析：肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光下列说法中正确的是()．如图甲所示，小球在倾角很小的光滑斜面上来回运动，小球．如图乙所示，a是一束白光，射向半圆玻璃砖的圆心当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角大于全反射临界角，会发生全反射，光线就不能进入空气，故A可能发生；当光由某同学用插针法测梯形玻璃砖分别表示入射光线和出射光线，他测得光线在玻璃砖的AB面和CD平行，光线MN与NP即为在AB面上的折射光线，过NH＝33d，在直角△NHP如图所示为一束复色光AO从某一介质射向空气时发生AO与分界面成60°延长线的夹角为15°，折射光束，则以下说法中正确的是(6：2．介质对6：2．OB6：2答案：BD6：26：3光在介质中的速度之比为6：2．[2019·北京朝阳区质检]光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的，光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为如图所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管，中央入射光线在玻璃管内壁与反光板之间来回发生反射，进入到玻璃管底部，然后在另一侧反射而出．当透明液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时，就可以通过．玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变玻璃管被液体包住之前，由于玻璃管之外是光疏介质空气，没有光线从玻璃管中射出．水下一点光源，发出a、b两单色光．人在水面上方向下看，如图所示，水面中心Ⅰ区域有a光、)光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a在屏上形成的干涉图样，则()．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大两光传播速度相同．从真空射入同种介质发生全反射时，a光全反射临界角小如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，一细光束从BC边的D点折射后，射到AB边的F点射出．(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？答案：(1)60° (2)233≤n<2解析：(1)光线在BC 面上折射，由折射定律有sin i 1＝n sin r 1①式中，n 为棱镜的折射率，i 1和r 1分别是该光线在BC 面上的入射角和折射角．光线在AC 面上发生全反射，由反射定律有i 2＝r 2②式中i 2和r 2分别是该光线在AC 面上的入射角和反射角． 光线在AB 面上发生折射，由折射定律有n sin i 3＝sin r 3③式中i 3和r 3分别是该光线在AB 面上的入射角和折射角． 由几何关系得i 2＝r 2＝60°，r 1＝i 3＝30°④F 点的出射光相对于D 点的入射光的偏角为δ＝(r 1－i 1)＋(180°－i 2－r 2)＋(r 3－i 3)⑤由①②③④⑤式得δ＝60°⑥(2)光线在AC 面上发生全反射，光线在AB 面上不发生全反射，有n sin i 2≥n sin C>n sin i 3⑦式中C 是全反射临界角，满足n sin C ＝1⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n 的取值范围应为233≤n<2⑨某种光学元件由两种不同透明物质Ⅰ和透明物质Ⅱ制成，中点，∠BAC＝，透明物质Ⅱ的折射率为AB面垂线的夹角为3光线射向AC面恰好发生全反射，面射出，光路图如图．C，由几何关系可知。

第十三章 第3讲 光的折射 全反射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。

如果光束b 是蓝光，则光束a 可能是导学号 21992858( D )A ．红光B ．黄光C ．绿光D ．紫光[解析] 由题图可知，光束a 的折射角小，根据n ＝sini sinr 知，光束a 的折射率大于光束b 的折射率，频率越大，折射率越大，且已知光束b 是蓝光，选项中频率大于蓝光频率的只有紫光，故光束a 可能是紫光，D 项正确。

2．(2020·天津)明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。

如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a 、b ，下列说法正确的是导学号 21992859( D )A ．若增大入射角i ，则b 光先消失B ．在该三棱镜中a 光波长小于b 光C ．a 光能发生偏振现象，b 光不能发生D ．若a 、b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a 光的遏止电压低[解析] 从光路图上看，在入射角相等的情况下，a 光的折射角较大，所以b 光折射率大于a 光折射率，n b >n a 。

增大入射角，a 光、b 光都不会消失，A 错误；λa ＝λa 0n a 、λb ＝λb 0n b，因为λa 0>λb 0、n b >n a ，所以λa >λb ，B 错误；光波属于电磁波，电磁波都是横波，都能发生偏振现象，C 错误；遏止电压U c 满足eU c ＝hν－hν0，入射光的频率越低，遏止电压越低，a 光折射率较低，则频率较低，对应的遏止电压也低，D 正确。

3．(2020·全国卷Ⅰ)如图，一玻璃工件的上半部是半径为R 的半球体，O 点为球心；下半部是半径为R 、高为2R 的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。

有一平行于中心轴OC 的光线从半球面射入，该光线与OC 之间的距离为0.6R 。

课时规范练37光的折射全反射基础对点练1.(对折射率的理解)下表是在20 ℃时,波长为589.3 nm的光在几种介质中的折射率,根据表中数据结合所学知识,下列判断正确的是()A.这种波长的光在玻璃中的速度大于在水中的速度B.水晶对不同颜色的光的折射率都是1.55C.这种波长的光从玻璃射入水中可能发生全反射D.这种波长的光从水射入空气比从水晶射入空气更容易发生全反射2.(折射定律的应用)如图所示,一束激光照射在横截面为正方形的透明玻璃柱上,光线与横截面平行,则透过玻璃柱的光线可能是图中的()A.①B.②C.③D.④3.(光的折射)在一次讨论中,老师问道:“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源,有人在水面上方同等条件下观测发现,b在水下的像最深,c照亮水面的面积比a的大,关于这三种光在水中的性质,同学们能做出什么判断?”有同学回答如下:①c光的频率最大;②a光的传播速度最小;③b光的折射率最大;④a光的波长比b光的短。

根据老师的假定,以上回答正确的是()A.①②B.①③C.②④D.③④4.(光的折射和全反射)(2023广东模拟)水下一点光源发出a、b两单色光,人在水面上往下看,如图所示,水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出,Ⅱ区域只有a光射出。

下列判断正确的是()A.a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时,a光的折射角小B.在真空中,a光的波长小于b光的波长C.水对a光的折射率大于对b光的折射率D.水下b光不能射到图中Ⅱ区域5.(全反射)(2022湖北襄阳期末)右图为一边长为a的立方体透明物质,在EFGH面的正中心有一点光源,可向各个方向射出单色光,在ABCD面上有光射出的范围的面积为a2(不考虑光在其他面上的反射),则这种透明物质对此单色光的折射率等于()A. B.2C.3D.6.(全反射)如图所示,泳池底部半球形玻璃罩半径为r,内为空气,其球心处有一个点光源S。

S发射的光通过罩内空气穿过厚度不计的玻璃罩,进入水中,最后有部分光线折射出水面,在水面形成圆形光斑。

第3节　光的折射　全反射1.(多选)关于光的传播现象及应用,下列说法正确的是(　AB　)A.一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象B.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大C.海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像,位置在实物的上方,又称上现蜃景D.一束色光从空气进入水中,波长将变短,色光的颜色也将发生变化解析:一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象,A正确;由全反射的条件可知,内芯材料的折射率比外套材料的折射率要大,故B正确;海市蜃楼将呈现正立的像,位置在实物的上方,又称上现蜃景,C错误;色光进入水中,光的频率不变,颜色不变,D错误.2.(多选)频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如图所示,下列说法正确的是(　AD　)A.单色光1的频率大于单色光2的频率B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C.可能单色光1是红光,单色光2是蓝光D.无论怎样增大入射角,单色光1和2都不可能在此玻璃板下表面发生全反射解析:由n=可知,单色光1的折射率大一些,单色光1的频率大于单色光2的频率,A正确;由v=知,在玻璃中单色光1的传播速度小于单色光2的传播速度,B错误;因为红光的折射率小于蓝光,所以C错误;从玻璃板上表面入射光的折射角等于下表面出射的入射角,一定小于临界角,不会发生全反射,D正确.3.如图所示,一束光从空气垂直射到直角三棱镜的界面AB上,棱镜材料的折射率为1.414,这束光线从BC边射出棱镜后与界面BC的夹角为(　D　)A.90°B.60°C.30°D.45°解析:由sin C==得C=45°,如图所示,则光在AC界面射向空气时发生全反射.由几何关系可求得在BC面的入射角i=30°,由折射定律n=得sin r=nsin i=·sin 30°=,所以r=45°,则这束光线从BC边射出棱镜后与界面BC的夹角为45°,故D正确.4.(多选)如图是不平行玻璃砖的截面,a,b两束单色光从空气垂直玻璃砖上表面射入,在下表面上反射和折射情况如图所示,则a,b两束光(　AB　)A.在同种均匀介质中传播时,b光的传播速度大B.以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角较大C.在真空中,a光的波长大于b光波长D.在玻璃中,n a<n b解析:由图可知,a光发生了全反射,b光没有发生全反射,即a光发生全反射的临界角C小于b 光发生全反射的临界角C,由sin C=,知b光的折射率小,即n a>n b,故D错误;根据n=,知v a<v b,A正确;根据n=,当θ1相等时,b光的折射角较大,B正确;由于n a>n b,则f a>f b,由c=fλ知λa<λb,C错误.5.空气中悬浮着一颗球形小水珠,一缕阳光水平射入其中,如图所示.n甲,n乙和n丙分别表示水对甲光、乙光和丙光的折射率.则以下表述正确的是(　D　)A.n甲>n乙>n丙B.波长λ的关系λ甲<λ乙<λ丙C.频率f的关系f甲>f乙>f丙D.光由水珠出射到空气的折射角关系θ甲=θ乙=θ丙解析:由题图可知,丙光的偏折最大,折射率最大,甲光的偏折最小,折射率最小,A错误;根据频率与波长的关系,丙光的波长最小,甲光的波长最大,B错误;根据折射率与频率的关系,频率越大,折射率越大,知丙光的频率最大,甲光的频率最小,C错误;如图所示,由几何知识可知,光从水珠到空气的入射角i′与光从空气到水珠的折射角r相等,又n==,故θ=i,三种光从空气到水珠的入射角i相同,所以由水珠出射到空气的折射角关系θ甲=θ乙=θ丙,D正确.6.很多公园的水池底都装有彩灯,当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时,关于光在水面可能发生的反射和折射现象,下列光路图中正确的是(　C　)解析:红光、蓝光都要发生反射,红光的折射率较小,根据sin C=可知红光发生全反射的临界角比蓝光大,所以蓝光发生全反射时,红光不一定发生,故C正确.7.(2018·江苏南京质检)(多选)如图所示,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(　AC　)A.该棱镜的折射率为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点的光束平行解析:在E点作出法线可知入射角为60°,折射角为30°,折射率n==,选项A正确;在F点作出法线知入射角为30°,由光路的可逆性可知,在BC边上的入射角小于临界角,不会发生全反射,选项B错误;由关系式n=,v=λf,得λ=,选项C正确;从F点出射的折射光线与法线的夹角为60°,由几何关系知,不会与入射到E点的光束平行,选项D错误. 8.(多选)如图所示,一块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L,玻璃砖的折射率n=,若光从上表面AB射入的入射角i=60°,光在真空中的光速为c,则(　AC　)A.折射角r=30°B.光在玻璃砖中传播的时间为C.光在玻璃砖中传播的时间为D.改变入射角i,光在下表面CD可能发生全反射解析:由n=得sin r===0.5,得r=30°,故A正确;光在玻璃砖中传播的速度为v=,由几何知识可知光在玻璃砖中传播的路程为s=,则光在玻璃砖中传播的时间为t====,故B错误,C正确;由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角,根据光路可逆性原理可知光一定能从CD面射出,故D错误.9.(多选)半圆形玻璃砖横截面如图,AB为直径,O点为圆心.在该截面内有a,b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖,两入射点到O的距离相等.两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示,则a,b两束光(　AD　)A.在同种均匀介质中传播,a光的传播速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角大C.在真空中,a光的波长小于b光波长D.让a光向A端逐渐平移,将发生全反射解析:由题图可知,b光发生了全反射,a光没有发生全反射,即a光发生全反射的临界角C a大于b光发生全反射的临界角C b,根据sin C=,知a光的折射率小,即n a<n b,根据n=,知v a>v b,选项A正确;根据n=,当i相等时,r a>r b,选项B错误;a光的折射率小于b光的折射率,则a光的频率小于B光的频率,a光的波长大于b光的波长,C错误;a光束向A端平移,射到圆面的入射角增大到临界角时,发生全反射,故选项D正确.10.(多选)如图所示为一正三角形玻璃砖,边长为l,AO为三角形的中线.现有a,b两束不同频率的可见细光束垂直于BC边从真空射入该三角形玻璃砖,入射时两束光到O点的距离相等,两束光经玻璃砖折射后相交于中线AO的右侧P处,则以下判断正确的是(　BC　)A.在真空中,a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中,a光波长小于b光波长C.a,b两束光在玻璃砖中传播时的频率与在真空中传播时的频率相同D.a光通过玻璃砖的时间小于b光通过玻璃砖的时间解析:光在真空中的传播速度均为c,选项A错误;由题意可知,玻璃砖对a光的折射率n a大于对b光的折射率n b,所以a光的频率νa大于b光的频率νb,a光在真空中传播时的波长λa=小于b光在真空中传播的波长λb=,选项B正确;当光从一种介质进入另一种介质时,光的频率保持不变,选项C正确;a光在玻璃砖中的传播速度大小v a=小于b光在玻璃砖中的传播速度大小v b=,又因为a,b两束光在该玻璃砖中传播的距离相等,所以t a>t b,选项D错误.11.玻璃半圆柱体的半径为R,横截面积如图所示,圆心为O,A为圆柱面的顶点.两条单色红光分别按如图方向沿截面入射到圆柱体上,光束1指向圆心,方向与AO夹角为30°,光束2的入射点为B,方向与底面垂直,∠AOB=60°,已知玻璃对该红光的折射率n=,求两条光线经底面折射后的交点与O点的距离d.解析:光线2在B点折射时,入射角i=60°由折射定律有n=,得sin r===,r=30°,入射到底面的入射角i′=60°-r=30°,则sin r′=nsin i′,r′=60°.折射光线交AO延长线于D点,根据几何知识知L OC==R,同理,光线1从O点射出,折射光线与CD交于E点,折射角∠EOD=60°,则△EOD为等边三角形,d=OE=OD=L OC tan 30°=.答案:12.(2018·山东济宁模拟)如图所示为某种材料做成的透明光学器件的横截面,AB为半径为R的四分之一圆弧,O为圆心.一束单色平行光垂直OA面入射,器件对该单色光的折射率为n=.点C,D位于OA表面上.OC=,从C点入射的光线从AB弧面上的E点射出,出射角为β,从D点入射的光线经AB弧面一次反射后直接到达B点.(1)求β的大小;(2)通过计算说明从D点入射的光能否在AB弧面发生全反射.解析:(1)从C点入射到E点时,根据几何关系得sin i=,由n=,解得β=60°.(2)从D点入射的光经AB弧面一次反射后直接到达B点,光路图如图所示.由几何关系可得入射角i′=60°,设临界角为C,则sin C=,又sin i′=sin 60°=,则i′>C,所以从D点入射的光能在AB弧面发生全反射.答案:(1)60°　(2)见解析。

第4节光的波动性电磁波相对论知识点一| 光的干涉、衍射及偏振1．光的干涉(1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。

(2)条件：两束光的频率相同、相位差恒定。

(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为白色条纹，其余为彩色条纹。

2．光的衍射发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。

3．光的偏振(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。

(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。

(3)偏振光的形成①让自然光通过偏振片形成偏振光。

②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。

(4)光的偏振现象说明光是一种横波。

[判断正误](1)只有频率相同的两列光波才能产生干涉。

(√)(2)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。

(×)(3)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。

(×)(4)自然光是偏振光。

(×)考法1光的干涉现象1.(多选)(2017·全国卷Ⅱ)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。

若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是()A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动ACD[在双缝干涉实验中相邻亮条纹的间距Δx＝ldλ，因此要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距可减小双缝间的距离，增大屏幕与双缝的距离，换用波长更长或频率更小的光做光源。

故选A、C、D。

]2．(2015·全国卷Ⅰ)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________Δx2(选填“>”“＝”或“<”)。

第十五单元　光学　电磁波　相对论第37讲　光的折射、全反射【教材知识梳理】一、1.改变　2.(1)两侧　折射角的正弦二、1.入射角的正弦　折射角的正弦　2.　3.　1三、1.入射角　2.①光密　光疏　②大于或等于　3.　4.光导纤维四、1.单色光　黄　蓝　2.有序辨别明理(1)(√)　(2)(×)　(3)(×)　(4)(√)　(5)(×)(6)(×)　(7)(×)　(8)(×)【考点互动探究】考点一例1　150°[解析]设球半径为R,球冠底面中心为O',连接O、O',则OO'⊥AB.令∠OAO'=α,有cosα==即α=30°由题意MA⊥AB所以∠OAM=60°设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点,光路图如图所示.设光线在M点的入射角为i、折射角为r,在N点的入射角为i',反射角为i″,玻璃折射率为n.由于△OAM为等边三角形,有i=60°由折射定律有sin i=n sin r代入题给条件n=得r=30°作底面在N点的法线NE,由于NE∥AM,有i'=30°根据反射定律,有i″=30°连接O、N,由几何关系知△MAN≌△MON,故有∠MNO=60°则∠ENO=30°于是∠ENO为反射角i″,NO为反射光线.这一反射光线经球面再次折射后不改变方向.所以,经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为β=180°-∠ENO=150°变式题1　(1)　(2)没有　分析过程[解析](1)光路图如图所示,图中N点为光线在AC边发生反射的入射点,设光线在P点的入射角为i、折射角为r,在M点的入射角为r'、折射角依题意也为i,有i=60°由折射定律有sin i=n sin rn sin r'=sin i　联立得r=r'OO'为过M点的法线,∠C为直角,OO'∥AC.由几何关系有∠MNC=r'由反射定律可知∠PNA=∠MNC联立得∠PNA=r由几何关系得r=30°联立得n=(2)设在N点的入射角为i″,由几何关系得i″=60°此三棱镜的全反射临界角满足n sinθc=1　联立得i″>θc此光线在N点发生全反射,三棱镜的AC边没有光线透出.变式题2　(1)60°　(2)≤n<2[解析](1)光线在BC面上折射,由折射定律有sin i1=n sin r1①式中,n为棱镜的折射率,i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角.光线在AC面上发生全反射,由反射定律有i2=r2②式中i 2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角.光线在AB面上发生折射,由折射定律有n sin i3=sin r3③式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角.由几何关系得i2=r2=60°,r1=i3=30°④F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ=(r1-i1)+(180°-i2-r2)+(r3-i3)⑤由①②③④⑤式得δ=60°⑥(2)光线在AC面上发生全反射,光线在AB面上不发生全反射,有n sin i2≥n sin C>n sin i3⑦式中C是全反射临界角,满足n sin C=1⑧由④⑦⑧式知,棱镜的折射率n的取值范围应为≤n<2⑨考点二例2　ABD　[解析]a光的折射角更大,则玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率,在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度,在真空中,a光的波长小于b光的波长, A、B正确,C错误;玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率,a光的临界角小,改变光束的入射方向使θ角变大,则折射光线a首先消失,D正确;a光的波长小于b光的波长,通过同一双缝干涉实验装置,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,E错误.变式题　C　[解析]由a、b的光路图知b光在玻璃球中偏离入射方向的程度大,故b光折射率较大,由公式n=,sin C=知A、B错误,C正确;b光在玻璃中的速度小,路程大,故b光在玻璃中传播的时间长,D错误.考点三例3　(1)如图所示　(2)1.53(1.50~1.56均可)(3)A[解析](1)如图所示.(2)用量角器测出入射角i与折射角r,根据折射定律n=得出结果;或者利用坐标纸结合入射角和折射角画两个直角三角形,然后用刻度尺测出所对应的直角边和斜边的长度,进一步计算出正弦值,再代入折射定律公式即可.(3)由图可知,由于入射光线比较靠近玻璃砖的右边,经过上表面折射后,再经过右侧面折射出来,故应该通过A点.变式题　(1)偏大　(2)减小光线AO的入射角[解析](1)折射率n=,玻璃砖的底边aa'与x轴未重合而向y>0方向侧移了一些,导致测量的x2偏大,x1不变,所以玻璃的折射率的测量值与真实值相比偏大.(2)在y<0的区域内,从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2,说明光线AO在界面aa'上发生了全反射,应该减小光线AO的入射角.例4　(1)不变　(2)偏小　(3)不受影响[解析](1)玻璃砖平移以后,测量的折射角不变,入射角相同,故测得的折射率将不变. (2)乙同学的操作使入射角相同,所画出的折射角比实际折射角偏大,由n=知,测得的折射率偏小.(3)同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃砖内折射光线,从而确定入射角和折射角,只要第二个界面不发生全反射即可,测出的折射率不受影响.变式题　(1)1.73　(2)P4　(3)1[解析](1)根据折射定律n=,题中θ1=60°,θ2=∠AOF=30°,所以n=≈1.73.(2)在入射角相同的情况下,图中P4对应的折射角大于P3所对应的折射角,所以P4对应的折射率大.(3)因A、O、K在一条直线上,入射角等于折射角,所以K处对应的折射率应为1.1.图37-1为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n,AB 代表端面.已知光在真空中的传播速度为c.图37-1(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件;(2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间.[答案](1)sin i≤　(2)[解析](1)设光线在端面AB上C点的入射角为i,折射角为r,如图37-2所示.图37-2由折射定律有sin i=n sin r设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α,为了使该光线可在此光导纤维中传播,应有α≥θ式中,θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角,它满足n sinθ=1由几何关系得α+r=90°联立得sin i≤(2)光在玻璃丝中传播速度的大小为v=光速在玻璃丝轴线方向的分量为v z=v sinα光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为T=光线在玻璃丝中传播,在刚好发生全反射时,光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长,联立得T max=2.一个半圆柱形玻璃砖,其横截面是半径为R的半圆,AB为半圆的直径,O为圆心,如图37-3所示.玻璃的折射率为n=.图37-3(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都能从该表面射出,则入射光束在AB上的最大宽度为多少?(2)一细束光线在O点左侧与O相距R处垂直于AB从下方入射,求此光线从玻璃砖射出点的位置.[答案](1)R　(2)略[解析](1)在O点左侧,设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出,如图37-4所示,由全反射条件有sinθ=图37-4由几何关系有OE=R sinθ由对称性可知,若光线都能从上表面射出,光束的宽度最大为l=2OE联立解得l=R(2)设光线在距O点R的C点射入后,在上表面的入射角为α,由几何关系和已知条件得α=60°>θ光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由G点射出,如图37-5所示,由反射定律和几何关系得OG=OC=R图37-5射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出.3.[2015·江苏卷]人造树脂是常用的眼镜镜片材料.如图37-6所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P点.已知光线的入射角为30°,OA=5cm,AB=20cm,BP=12cm,求该人造树脂材料的折射率n.图37-6[答案](或1.5)[解析]设折射角为γ,由折射定律得sin30°=n sinγ,由几何关系知sinγ=且OP=解得n=(或n≈1.5).4.[2015·海南卷]一半径为R的半圆柱形玻璃砖,横截面如图37-7所示,已知玻璃的全反射临界角为γ(γ<).与玻璃砖的底平面成(-γ)角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上.经柱面折射后,有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出.若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光,求底面透光部分的宽度.图37-7[答案]5.[2015·山东卷]半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体,过其轴线OO'的截面如图37-8所示.位于截面所在平面内的一细束光线,以角i0由O点入射,折射光线由上边界的A点射出.当光线在O点的入射角减小至某一值时,折射光线在上边界的B点恰好发生全反射.求A、B两点间的距离.图37-8[答案]R[解析]当光线在O点的入射角为i 0时,设折射角为r0,由折射定律得=n设A点与左端面的距离为d A,由几何关系得sin r0=图37-9若折射光线恰好发生全反射,则在B点的入射角恰好为临界角C,设B点与左端面的距离为d B,由折射定律得sin C=由几何关系得sin C=设A、B两点间的距离为d,可得d=d B-d A联立解得d=R6.Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒,这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉.电子显微镜下鳞片结构的示意图如图37-10所示.一束光以入射角i从a点入射,经过折射和反射后从b点出射.设鳞片的折射率为n,厚度为d,两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c,求光从a到b所需的时间t.图37-10[答案]c+　[解析]设光在鳞片中的折射角为γ,根据折射定律有sin i=n sinγ在鳞片中传播的路程l1=传播速度v=传播时间t1=解得t1=同理,在空气中的传播时间t2=则t=t1+t2=+.第38讲　光的波动性　电磁波　相对论【教材知识梳理】一、1.亮　暗　2.相等　3.白色亮　彩色二、1.偏离　2.差不多　还小　3.(3)泊松三、1.一切方向　2.特定　3.横四、1.电场　磁场　2.电磁场　横　3×108　λf　3.频率　波长　可见光五、1.相同　2.相同辨别明理(1)(√)　(2)(√)　(3)(×)　(4)(×)　(5)(×)(6)(×)　(7)(×)　(8)(×)　(9)(×)【考点互动探究】考点一例1　(1)暗条纹　(2)亮条纹　(3)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==可得λ1=nλ2=1.5×4×10-7m=6×10-7m根据路程差Δx=2.1×10-6m所以N1===3.5由此可知,从S1和S2到P点的路程差Δx是A光波长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得sin C=解得n==由此可知,B光在空气中波长λ3为λ3=nλ介=×3.15×10-7m=5.25×10-7m所以N2===4可见,用B光做“双缝干涉”实验,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.变式题　A　[解析]白光包含各种颜色的光,它们的波长不同,在相同条件下做“双缝干涉”实验时,它们的干涉条纹间距不同,所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹.考点二例2　(1)E　D　B　(2)放置单缝、双缝时,必须使缝平行　单缝、双缝间的距离要适当[解析](1)滤光片E可以从白光中选出单色红光,单缝D是获取线光源,双缝B是获得相干光源,最后成像在毛玻璃屏A上.所以排列顺序为:C、E、D、B、A.(2)在操作步骤②时应注意的事项有:放置单缝、双缝时,必须使缝平行;单缝、双缝间的距离要适当;要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上.变式题　(1)A　(2)变宽　变窄[解析](1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹,A图正确.(2)根据Δx=λ知,双缝间的距离d减小时,干涉条纹间距变宽;当双缝到屏的距离l 减小时,干涉条纹间距变窄.例3　>　0.300[解析]双缝干涉条纹间距Δx=λ,红光波长较长,所以红光的双缝干涉条纹间距较大,即Δx1>Δx2.根据题中数据可得条纹间距Δx==2.1mm=2.1×10-3m,根据Δx=可得d==m=3.00×10-4m=0.300mm.变式题　(1)AD　(2)0.700　(3)大于[解析](1)为了获得清晰的干涉条纹,A正确.由干涉现象可知干涉条纹与双缝平行,B错误.干涉条纹的间距Δx=λ与单缝宽度无关,C错误,D正确.(2)手轮的读数为0.5mm+20.0×0.01mm=0.700mm.(3)条纹与分划板不平行时,实际值Δx实=Δx测cosθ,θ为条纹与分划板间的夹角,故Δx实<Δx测.考点三1.BD　[解析]该装置利用B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉的原理,若最亮,说明干涉加强,路程差Δx=nλ(n=0,1,2,…),由于t1和t2两温度为连续变化,且出现两次最亮,所以两次路程差为一个波长,t1到t2过程中,A的高度应增加半个波长.2.ACD　[解析]光学镜头前的增透膜是为了减少光的反射损失,增加透射光的强度,选项A正确;根据光的干涉理论,增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的,选项B错误,选项C正确;增透膜通常是针对人眼最敏感的绿光设计的,使从镜头反射的绿光干涉相消,而对太阳光中红光和紫光并没有显著削弱,所以看上去呈淡紫色,选项D正确.涂有增透膜的镜头,只能抵消某种色光的反射光线,选项E错误.3.AC　[解析]楔形空气层的上、下两个表面反射的两列光波发生干涉,空气层厚度相同的地方,两列波的路程差相同,故如果被测表面是平的,干涉条纹就是一组平行的直线,当劈角α增大为β时,相邻的条纹由A、C处左移至A'、C'处,设CD-AB=Δs,则C'D'-A'B'=Δs,故AC=,A'C'=,因为β>α,所以AC>A'C',故劈角变大时,条纹变密, A正确,B错误;同理,当上玻璃板平行上移时,条纹向着劈尖移动,但间距不变,C正确,D 错误.4.AC　[解析]干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的,A正确,B错误.由于凸透镜的下表面是圆弧面,所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的,形成不等间距的干涉条纹,C正确,D错误.考点四1.BD　[解析]自然光沿各个方向发散是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只沿着某一特定方向振动的光.从电灯直接发出的光为自然光,A错误;它通过A偏振片后,即变为偏振光,B正确;设通过A的光沿竖直方向振动,P点无光亮,则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光,将B转过180°后,P处仍无光亮,C错误;若将B转过90°,则该偏振片将变为能通过沿竖直方向振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处有光亮,D正确.2.D　[解析]当孔足够大时,由于光的直线传播,所以屏上首先出现的是三角形光斑,之后随着孔的继续缩小,出现小孔成像,成的是太阳的像,故为小圆形光斑,随着孔的进一步缩小,当尺寸与光波波长相当时,出现明暗相间的衍射条纹,最后随孔的闭合而全部消失,所以只有D正确.3.C　[解析]根据干涉和衍射的条件,两块玻璃板间的空气层形成薄膜干涉,日光灯发出的光通过狭缝会发生衍射现象.4.衍射　小于[解析]A中出现明暗相间的条纹,B中出现圆形亮斑.只有孔的尺寸比光波波长小或跟光波波长相差不多时,才能发生明显的衍射现象.图A是光的衍射图样,所以图A对应的圆孔的孔径比图B所对应的圆孔的孔径小.图B的形成可以用光的直线传播解释.考点五1.BCD　[解析]在均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,在均匀变化的磁场周围产生恒定的电场,选项A错误;发射电磁波时必须采用高能量且要有尽可能大的空间传播电磁波,选项B正确;干涉和衍射是波的特性,机械波、电磁波都是波,这些特性都具有,选项C正确;机械波是机械振动在介质中传播形成的,所以机械波的传播需要介质,而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的,所以电磁波传播不需要介质,选项D 正确;电磁波既可以在真空中传播,也可以在介质中传播,选项E错误.2.AC　[解析]无线电波的波长长,易发生明显的衍射现象,A正确.紫外线的频率比可见光高,B错误.X射线和γ射线的波长比较短,穿透能力比较强,C正确.任何物体都能辐射红外线,D错误.不同频率的电磁波在真空中传播速度相同,E错误.3.ABC　[解析]电磁波在真空中传播速度不变,与频率无关,选项A正确;电磁波由周期性变化的电场和变化的磁场互相激发得到,选项B正确;电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直,选项C正确;光是一种电磁波,光可在光导纤维中传播,选项D错误;电磁波具有能量,电磁振荡停止后,已形成的电磁波仍会在介质或真空中继续传播,选项E错误.4.ABC　[解析]根据狭义相对论的速度变换公式可知,光速是物体的极限速度,选项A正确;由质量相对性、长度相对性和时间间隔的相对性可知,选项B、C均正确;光速为极限速度,任何速度都不能超过真空中的光速,选项D错误.5.B　[解析]根据狭义相对论,在静止的观察者看来,沿自身长度方向运动的杆缩短.而光速相对于任何惯性系来说总是不变,故选项B正确.图38-11.某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到如图38-1甲所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示.他改变的实验条件可能是( )A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源[解析]B　根据Δx=λ知,要使条纹间距变大,可减小双缝之间的距离,增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离,故只有B正确.2.电磁波已广泛运用于很多领域.下列关于电磁波的说法符合实际的是( )A.电磁波不能产生衍射现象B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同[解析]C　衍射现象是波的特有现象,A错误;常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机,B错误;遥远天体和地球的距离发生变化时,遥远天体发出的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应,所以能测出遥远天体相对地球的运动速度,C正确;光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的,即光速不变原理,D错误.3.下列电磁波中,波长最长的是( )A.无线电波B.红外线C.紫外线D.γ射线[解析]A　根据电磁波谱,波长由长到短的排列顺序是无线电波、红外线、紫外线、γ射线,选项A正确.4.关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是( )A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同[解析]B　电磁波和声波均能传递信息,A错误;手机信号的传送由电磁波完成,通话过程中有声波,B正确;太阳光的可见光是光波,属电磁波,而“B超”中的超声波是机械波,传播速度不同,C错误;红外线波长比X射线波长长,D错误.5.用双缝干涉测光的波长的实验装置如图38-2甲所示,已知单缝与双缝的距离L1=60mm,双缝与光屏的距离L2=700mm,单缝宽d1=0.10mm,双缝间距d2=0.25mm.甲图38-2(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时,手轮上的示数如图乙所示,则对准第1条时示数x1= mm,对准第4条时示数x2= mm,相邻两条亮条纹间的距离Δx= mm.(2)计算波长的公式λ= ;求得的波长是 (保留三位有效数字)nm.[答案](1)2.190　7.869　1.893　(2)Δx　676[解析](1)对准第1条时示数x1=(2+0.01×19.0)mm=2.190mm,对准第4条时示数x2=(7.5+0.01×36.9)mm=7.869mm,相邻两条亮条纹间的距离Δx==1.893mm. (2)由干涉条纹间距Δx=λ可得,波长λ=Δx=6.76×10-7m.。