2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)—【講】
考點(diǎn)一、折射定律及折射率的應(yīng)用考點(diǎn)二、光的折射、全反射的綜合應(yīng)用考點(diǎn)三、光的色散現(xiàn)象考點(diǎn)四、測定玻璃的折射率考點(diǎn)五、光的干涉、衍射、偏振考點(diǎn)六、實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測光的波長考點(diǎn)七、電磁場和電磁波　相對論
考點(diǎn)一、折射定律及折射率的應(yīng)用
對折射率的理解(1)公式n＝ 中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，θ1總是真空中的光線與法線間的夾角，θ2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)決定，與入射角的大小無關(guān)。(3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)，光疏介質(zhì)不是指密度小的介質(zhì)。(4)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)。同一種介質(zhì)中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小。(5)同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長不同，但頻率相同。(6)折射率大小不僅反映了介質(zhì)對光的折射本領(lǐng)，也反映了光在介質(zhì)中傳播速度的大小v＝ 。
（典例應(yīng)用1）如圖所示，兩塊同樣的玻璃直角三棱鏡ABC和A1B1C1，∠A＝∠A1＝30°，AC面和A1C1面平行，且A、B1、C1在一條直線上，兩塊三棱鏡放置在空氣中，一單色細(xì)光束O垂直于AB面入射，光線從A1B1面射出時(shí)，出射光線方向與入射光線O的方向平行。若玻璃的折射率n＝，A、C1兩點(diǎn)間的距離為d，光線從A1B1面上的b點(diǎn)(圖上未畫)射出。(1)畫出完整光路圖；(2)求a、b兩點(diǎn)間的距離x。
【解析】：(1)光路圖如圖所示。(2)sin α＝nsin 30°代入數(shù)據(jù)解得α＝60°∠ace＝α－30°＝30°∠C1ec＝90°－α＝30°，則有ef＝cf＝d由幾何關(guān)系ab＝efcs 30°＝dcs 30°解得ab＝ d。【答案】：(1)光路圖見解析　(2) d
（典例應(yīng)用2）如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點(diǎn)為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)。求該玻璃的折射率。
（典例應(yīng)用3）一直桶狀容器的高為2l，底面是邊長為l的正方形；容器內(nèi)裝滿某種透明液體，過容器中心軸DD′、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示。容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料，其他內(nèi)壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點(diǎn)光源，已知由液體上表面的D點(diǎn)射出的兩束光線相互垂直，求該液體的折射率。
方法總結(jié)解決光的折射問題的思路(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖。(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，要注意入射角、折射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)。(3)利用折射定律、折射率公式求解。
考點(diǎn)二、光的折射、全反射的綜合應(yīng)用
對全反射現(xiàn)象的理解(1)光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，例如從水中或玻璃中射入空氣中。(2)入射角必須大于或等于臨界角。(3)全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時(shí)，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，這時(shí)就發(fā)生了全反射。
（典例應(yīng)用4）如圖，一半徑為R的玻璃半球，O點(diǎn)是半球的球心，虛線OO′表示光軸(過球心O與半球底面垂直的直線)。已知玻璃的折射率為1.5。現(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線)。求：(1)從球面射出的光線對應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值；(2)距光軸 的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。
方法總結(jié)解決全反射問題“五步走”(1)確定光是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。(2)應(yīng)用sin C＝ 確定臨界角。(3)根據(jù)題設(shè)條件，判定光在傳播時(shí)是否發(fā)生全反射。(4)如發(fā)生全反射，畫出入射角等于臨界角時(shí)的臨界光路圖。(5)運(yùn)用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分析、判斷、運(yùn)算、解決問題。
（典例應(yīng)用5）(多選）水下一點(diǎn)光源，發(fā)出a、b兩單色光。人在水面上方向下看，如圖所示，水面中心Ⅰ區(qū)域有a光、b光射出，Ⅱ區(qū)域只有a光射出。下列判斷正確的是________。A．a(chǎn)、b光從Ⅰ區(qū)域某點(diǎn)傾斜射出時(shí)，a光的折射角小B．在真空中，a光的波長大于b光的波長C．水對a光的折射率大于對b光的折射率D．水下b光不能射到圖中Ⅱ區(qū)域E．水下a、b光能射到圖中Ⅱ區(qū)域以外區(qū)域
【解析】：根據(jù)題述，b光發(fā)生全反射的臨界角越小，由sin C＝ ，可知水對b光的折射率較大，對a光的折射率較小，a、b光從Ⅰ區(qū)域某點(diǎn)傾斜射出時(shí)，a光折射角小，A正確，C錯(cuò)誤。由折射率隨光的頻率的增大而增大可知，a光的頻率較小，波長較長，B正確。水下b光能射到題圖中Ⅱ區(qū)域，由于在題圖中Ⅱ區(qū)域發(fā)生了全反射，Ⅱ區(qū)域只有a光射出，D錯(cuò)誤。水下a、b光能射到圖中Ⅱ區(qū)域以外區(qū)域，由于發(fā)生了全反射，不能射出水面，E正確。【答案】：ABE
（典例應(yīng)用7）(多選)如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則________。A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B．在真空中，a光的波長小于b光的波長C．玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率D．若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線a首先消失E．分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距
（典例應(yīng)用8）(多選)如圖所示為一橫截面為等腰直角三角形的玻璃棱鏡，兩種顏色不同的可見細(xì)光束a、b，垂直于底邊從空氣射向玻璃，光路如圖中所示，則下列說法正確的是________。A．玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率B．a(chǎn)光和b光由空氣進(jìn)入玻璃棱鏡后頻率都變小C．a(chǎn)光和b光在玻璃中傳播時(shí)a光的波長小于b光的波長D．在相同條件下進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距比b光的大E．a(chǎn)光和b光以相同的入射角由玻璃射向空氣，若逐漸增大入射角，則b光先發(fā)生全反射
（典例應(yīng)用9）(多選)頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚平行玻璃磚，單色光1、2在玻璃磚中折射角分別為30°和60°，其光路如圖所示，下列說法正確的是________。A．射出折射光線1和2一定是平行光 B．單色光1的波長大于單色光2的波長C．在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度D．圖中單色光1、2通過玻璃磚所需的時(shí)間相等E．單色光1從玻璃射到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃射到空氣的全反射臨界角
考點(diǎn)四、測定玻璃的折射率
誤差分析1．確定入射光線、出射光線時(shí)的誤差。故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距離宜大點(diǎn)；2．測量入射角與折射角時(shí)的誤差。故入射角不宜過小，但也不宜過大，過大則反射光較強(qiáng)，出射光較弱。注意事項(xiàng)1．玻璃磚要用厚度較大的；2．入射角應(yīng)在30°到60°之間；3．大頭針要豎直插在白紙上，且距離應(yīng)盡量大一些；4．玻璃磚的折射面要畫準(zhǔn)，不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線。
（典例應(yīng)用10）如圖所示，某同學(xué)在“測定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa′和bb′。O為直線AO與aa′的交點(diǎn)。在直線OA上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針。(1)(多選)該同學(xué)接下來要完成的必要步驟有________A．插上大頭針P3，使P3僅擋住P2的像B．插上大頭針P3，使P3擋住P1的像和P2的像C．插上大頭針P4，使P4僅擋住P3D．插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像(2)過P3、P4作直線交bb′于O′，過O作垂直于aa′的直線NN′，連接OO′。測量圖中角α和β的大小。則玻璃磚的折射率n＝________。
（典例應(yīng)用11）某同學(xué)為了測量截面為正三角形的玻璃三棱鏡的折射率，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的左側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的右側(cè)觀察到P1和P2的像，當(dāng)P1的像恰好被P2的像擋住時(shí)，插上大頭針P3和P4，使P3擋住P1、P2的像，P4也擋住P1、P2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示。(1)在圖上畫出對應(yīng)的光路。(2)為了測出三棱鏡玻璃材料的折射率，若以P1AB為分界面，需要測量的量是________，在圖上標(biāo)出它們。(3)三棱鏡玻璃材料折射率的計(jì)算公式是n＝________。
考點(diǎn)五、光的干涉、衍射、偏振
1．光的干涉、衍射的比較
（典例應(yīng)用12）(多選)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是________。A．改用紅色激光B．改用藍(lán)色激光C．減小雙縫間距D．將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動E．將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動
（典例應(yīng)用13）)關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，下面說法正確的是________。A．紅光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋B．白光的單縫衍射圖樣是紅暗相間的直條紋C．光照到不透明小圓盤上出現(xiàn)泊松亮斑，說明發(fā)生了衍射D．光照到較大圓孔上出現(xiàn)大光斑，說明光沿直線傳播，不存在光的衍射E．在單縫衍射中增大單縫到屏的距離，衍射條紋變寬
【解析】：單色光照到狹縫上產(chǎn)生的衍射圖樣是亮暗相間的直條紋，A正確；白光的衍射圖樣是彩色條紋，故B錯(cuò)誤；光照到不透明圓盤上，在其陰影處出現(xiàn)亮點(diǎn)，是衍射現(xiàn)象，故C正確；光的衍射現(xiàn)象只有明顯與不明顯之分，D項(xiàng)中屏上大光斑的邊緣模糊，正是光的衍射造成的，不能認(rèn)為不存在光的衍射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤；與雙縫干涉相似，增大單縫到屏的距離，衍射條紋變寬，故E正確?！敬鸢浮浚篈CE
（典例應(yīng)用14）(多選)如圖所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，看不到光亮，則________。A．圖中a光為自然光B．圖中a光為偏振光C．圖中b光為偏振光D．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°后，在P處將看到光亮E．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90°后，在P處將看到光亮
【解析】：自然光沿各個(gè)方向發(fā)散是均勻分布的，通過偏振片后，透射光是只沿著某一特定方向振動的光。從電燈直接發(fā)出的光為自然光，A對，B錯(cuò)；它通過A偏振片后，即變?yōu)槠窆猓瑒tC對；設(shè)通過A的光沿豎直方向振動，P點(diǎn)無光亮，則B偏振片只能通過沿水平方向振動的偏振光，將B轉(zhuǎn)過180°后，P處仍無光亮，D錯(cuò)；若將B轉(zhuǎn)過90°，則該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^豎直方向上振動的光的偏振片，則偏振光能通過B，即在P處有光亮，E對?！敬鸢浮浚篈CE
（典例應(yīng)用15）(多選)一對如圖所示的圖片、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置，下列判斷準(zhǔn)確無誤的是________。A．甲圖是小孔衍射的圖樣，也被稱為“泊松亮斑”B．乙圖是薄膜干涉的應(yīng)用，用來檢測平面的平整程度C．丙圖是雙縫干涉原理圖，若P到S1、S2的路程差是半波長的偶數(shù)倍，則P處是亮紋D．丁圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，在附有肥皂膜的鐵絲圈上，出現(xiàn)豎直干涉條紋E．戊圖是振動圖象，其振幅為8 cm，振動周期為4 s
【解析】：題圖甲是小孔衍射的圖樣，但不是“泊松亮斑”，故A錯(cuò)。題圖丁是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，但其干涉條紋應(yīng)為水平的，故D錯(cuò)。【答案】：BCE
考點(diǎn)六、實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測光的波長
誤差分析1．測條紋間距Δx時(shí)帶來誤差。2．測量雙縫到光屏間距離l時(shí)產(chǎn)生誤差。注意事項(xiàng)1．保證燈絲、單縫、雙縫、測量頭與遮光筒共軸。2．保持單縫和雙縫平行。3．分劃板上的刻線應(yīng)與干涉條紋的亮(暗)平行，否則會增大測量的誤差。4．測量雙縫至屏的距離l，要多次測量取平均值，同時(shí)要固定好雙縫及屏，切勿松動。
（典例應(yīng)用16）(在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、透鏡、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大鏡，如圖所示。(1)M、N、P三個(gè)光學(xué)元件依次為________。A．濾光片、單縫、雙縫B．單縫、濾光片、雙縫C．單縫、雙縫、濾光片D．濾光片、雙縫、單縫
（典例應(yīng)用16）(2)分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)xA＝11.1 mm，xB＝________mm，相鄰兩條紋間距Δx＝________mm。
（典例應(yīng)用17）(多選)如圖所示是用雙縫干涉測光波波長的實(shí)驗(yàn)示意圖，圖中①是光源、②是濾光片、③是單縫、④是雙縫、⑤是光屏。下列操作能增大光屏上相鄰兩亮條紋之間距離的是________。A．增大③和④之間的距離B．增大④和⑤之間的距離C．將綠色濾光片改成紅色濾光片D．增大雙縫之間的距離
（典例應(yīng)用17）(2)如果將燈泡換成激光光源，該實(shí)驗(yàn)照樣可以完成，這時(shí)可以去掉的部件是________(填數(shù)字代號)。(3)轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第1條亮條紋，讀出手輪的讀數(shù)如圖甲所示。繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第10條亮條紋，讀出手輪的讀數(shù)如圖乙所示。則相鄰兩亮條紋的間距是________mm。(4)在(3)前提下，如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0.30 mm，雙縫和光屏之間的距離是900 mm，則待測光的波長是________m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
考點(diǎn)七、電磁場和電磁波　相對論
1．對麥克斯韋電磁場理論的理解
2．電磁波與機(jī)械波的比較
（典例應(yīng)用18）(多選)關(guān)于電磁波，下列說法正確的是________。A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波C．電磁波在真空中自由傳播時(shí)，其傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直D．利用電磁波傳遞信號可以實(shí)現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸E．電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失
【解析】：電磁波在真空中的傳播速度等于光速，與電磁波的頻率無關(guān)，選項(xiàng)A正確；周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波，選項(xiàng)B正確；電磁波傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直，選項(xiàng)C正確；電磁波可以通過光纜傳輸，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；電磁波波源的電磁振蕩停止，波源不再產(chǎn)生新的電磁波，但空間中已產(chǎn)生的電磁波仍可繼續(xù)傳播，選項(xiàng)E錯(cuò)誤?！敬鸢浮浚篈BC
（典例應(yīng)用19）(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是________。A．X射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變B．γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高C．紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射D．在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是γ射線E．在電磁波譜中，無線電波一般可用于通信
【解析】：X射線的頻率比較大，對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變，選項(xiàng)A正確；根據(jù)電磁波譜的排列順序可知：γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高，選項(xiàng)B正確；在電磁波譜中從無線電波到γ射線，波長逐漸減小，頻率逐漸增大，而波長越長，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，因此紫光比紫外線更容易發(fā)生衍射，無線電波最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；無線電波廣泛應(yīng)用于通信、廣播、和天體研究中，選項(xiàng)E正確。【答案】：ABE
（典例應(yīng)用20）(多選)下列說法正確的是________。A．光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光從紫光改為紅光，則相鄰亮條紋間距一定變小B．做簡諧振動的物體，經(jīng)過同一位置時(shí)，速度可能不同C．在受迫振動中，驅(qū)動力的頻率不一定等于物體的固有頻率D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片可以增加透射光的強(qiáng)度E．愛因斯坦狹義相對論指出，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的

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