TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc6632" 題型一 幾何光學(xué) PAGEREF _Tc6632 \h 1
\l "_Tc31034" 類型1 折射定律和折射率的理解及應(yīng)用 PAGEREF _Tc31034 \h 1
\l "_Tc32487" 類型2 全反射現(xiàn)象的理解和綜合分析 PAGEREF _Tc32487 \h 13
\l "_Tc27560" 題型二 物理光學(xué) PAGEREF _Tc27560 \h 27
\l "_Tc12793" 類型1 光的干涉現(xiàn)象 PAGEREF _Tc12793 \h 27
\l "_Tc26486" 類型2 光的衍射和偏振現(xiàn)象 PAGEREF _Tc26486 \h 33
\l "_Tc25380" 類型3 電磁振蕩、電磁波 PAGEREF _Tc25380 \h 38
\l "_Tc15196" 題型三 幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合 PAGEREF _Tc15196 \h 45
\l "_Tc12763" 類型1 光的折射現(xiàn)象和物理光學(xué) PAGEREF _Tc12763 \h 45
\l "_Tc28190" 類型2 全反射現(xiàn)象和物理光學(xué) PAGEREF _Tc28190 \h 49
\l "_Tc17031" 類型3 光學(xué)與其他知識(shí)的綜合問(wèn)題 PAGEREF _Tc17031 \h 55
題型一 幾何光學(xué)
【解題指導(dǎo)】1．光的折射和全反射的三個(gè)公式：(1)n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)；(2)n＝eq \f(c,v)；(3)sin C＝eq \f(1,n).
2.解題關(guān)鍵：準(zhǔn)確作出光路圖；充分運(yùn)用幾何圖形中的邊角關(guān)系、三角函數(shù)、相似三角形等知識(shí)．
類型1 折射定律和折射率的理解及應(yīng)用
1.對(duì)折射率的理解
(1)折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對(duì)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＝eq \f(c,n)。
(2)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。
(3)同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長(zhǎng)不同，但頻率相同。
2.光路的可逆性
在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。如果讓光線逆著原來(lái)的折射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來(lái)的入射光線發(fā)生折射。
3.解決光的折射問(wèn)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。
(4)注意折射現(xiàn)象中光路是可逆的。
4.常見(jiàn)介質(zhì)對(duì)光路的控制
【例1】（2023·安徽·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）一塊玻璃磚的橫截面為直角三角形，如圖所示，，，直角邊的長(zhǎng)度為。一束藍(lán)光平行于從斜邊上的點(diǎn)射向玻璃磚，與夾角，光線經(jīng)面折射后從面上的點(diǎn)射出。已知該玻璃磚對(duì)藍(lán)光的折射率，真空中的光速為，則藍(lán)光從點(diǎn)傳播到點(diǎn)所用時(shí)間為（ ）

A．B．C．D．
【例2】（2023·山東濟(jì)南·山東師范大學(xué)附中校考模擬預(yù)測(cè)）現(xiàn)要測(cè)量一玻璃圓盤的折射率，但是由于手邊沒(méi)有角度測(cè)量工具，一同學(xué)想到用表盤輔助測(cè)量。使一束單色光從11點(diǎn)處水平射入，發(fā)現(xiàn)從7點(diǎn)處水平射出，則玻璃折射率n為（ ）

A．1.5B．2C．D．
【例3】．（2023·湖南·模擬預(yù)測(cè)）一個(gè)柱狀玻璃磚的橫截面如圖所示，它可視為由半徑為的四分之一圓與直角三角形組成，，?，F(xiàn)有一束單色光從邊上的點(diǎn)以入射角射入玻璃磚，折射光線與平行，再經(jīng)圓弧界面反射后從點(diǎn)垂直邊界射出。已知光在真空中的速率為，則（ ）

A．該單色光在玻璃磚材料中的折射率為
B．
C．
D．該單色光在玻璃磚材料中的傳播時(shí)間為
【例3】（2023春·河南南陽(yáng)·高三南陽(yáng)中學(xué)校考階段練習(xí)）如圖所示，某透明材料的橫截面是半徑為的半圓，為直徑，O為圓心。P為圓周上的一點(diǎn)，P到的距離為；透明材料的折射率為，底面用吸光材料涂黑。入射光平行于射向圓面上的P點(diǎn)，經(jīng)兩次折射后射出。已知真空中的光速為，求：
（1）出射光線與開(kāi)始的入射光線間的夾角；
（2）光通過(guò)透明材料的時(shí)間。

【例4】．（2023·四川成都·統(tǒng)考三模）如圖為放置在水平面上的某矩形容器的剖面圖，右側(cè)壁為鍍銀鏡面，左側(cè)壁為屏幕，容器底部處發(fā)射一束與夾角為的激光束，
光束經(jīng)反射后打到上的點(diǎn)。已知，。
（?。┣蟮木嚯x；
（ⅱ）向容器內(nèi)緩慢注入某溶液至上的光點(diǎn)位置下降至點(diǎn)，已知的距離，溶液對(duì)該光束的折射率，求液面的深度。

【例5】．（2023春·陜西漢中·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）圖為一個(gè)透明的玻璃圓柱體的橫截面，其半徑，是過(guò)圓心的一條水平直徑。有一激光源S，發(fā)射出一條很細(xì)的水平激光束，恰好與玻璃圓柱體頂部相切?，F(xiàn)將激光源S沿豎直方向緩慢向下移動(dòng)時(shí)，水平激光束第一次從B點(diǎn)射出。求
（?。┎ＡУ恼凵渎蕁；
（ⅱ）經(jīng)B點(diǎn)反射的光束在玻璃圓柱體中的傳播時(shí)間t（從進(jìn)入玻璃圓柱體開(kāi)始計(jì)時(shí)，只考慮一次反射，真空中的光速）。

【例6】．（2023春·全國(guó)·高三期末）2021年12月9日，我國(guó)神舟十三號(hào)乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富在空間站進(jìn)行了太空授課如圖甲所示，王亞平在水球里注入一個(gè)氣泡，觀察水球產(chǎn)生的物理現(xiàn)象課后張同學(xué)畫了過(guò)球心的截面圖，如圖乙所示，內(nèi)徑是R，外徑是2R。假設(shè)一束單色光（紙面內(nèi)）從外球面上A點(diǎn)射入，光線與AO直線所成夾角，經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面在B點(diǎn)相切，最后到達(dá)C點(diǎn)，已知光速為c，求：
（1）單色光在水球內(nèi)的折射率n；
（2）單色光從A點(diǎn)到C點(diǎn)在水球內(nèi)傳播的時(shí)間t。
類型2 全反射現(xiàn)象的理解和綜合分析
1.分析綜合問(wèn)題的基本思路
(1)判斷光線是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。
(2)判斷入射角是否大于等于臨界角，明確是否發(fā)生全反射現(xiàn)象。
(3)畫出反射、折射或全反射的光路圖，必要時(shí)還可應(yīng)用光路的可逆原理畫出光路圖，然后結(jié)合幾何知識(shí)進(jìn)行推斷和求解相關(guān)問(wèn)題。
(4)折射率n是討論折射和全反射問(wèn)題的重要物理量，是聯(lián)系各物理量的橋梁，應(yīng)熟練掌握跟折射率有關(guān)的所有關(guān)系式。
2.求光的傳播時(shí)間的一般思路
(1)全反射現(xiàn)象中，光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變化。即v＝eq \f(c,n)。
(2)全反射現(xiàn)象中。光的傳播路程應(yīng)結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進(jìn)行確定。
(3)利用t＝eq \f(l,v)求解光的傳播時(shí)間。
【例1】（2023·黑龍江哈爾濱·哈師大附中?？既＃┤鐖D所示，取一個(gè)半徑為的軟木塞，在它的圓心處插上一枚大頭針，讓軟木塞浮在液面上。調(diào)整大頭針插入軟木塞的深度，使它露在下面的長(zhǎng)度為。這時(shí)從液面上方的各個(gè)方向向液體中看，恰好看不到大頭針。則液體的折射率為（ ）

A．B．C．D．
【例2】．（2023·山西陽(yáng)泉·統(tǒng)考三模）水底某處有個(gè)紅色的點(diǎn)光源，在水面上形成的紅色的圓形光亮區(qū)域的面積為，若把該處的紅色點(diǎn)光源換成藍(lán)色點(diǎn)光源，其它條件不變，則在水面上形成的藍(lán)色的圓形光亮區(qū)域的面積為，已知水對(duì)紅、藍(lán)兩種光的折射率分別為和，則等于（ ）
A．B．C．D．
【例3】．（2023春·浙江·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）如圖所示，橫截面為圓環(huán)的柱形容器由折射率為n的玻璃制成，其外徑為，內(nèi)徑為，MN為一條直徑。有兩束光線，其中光線A在紙平面內(nèi)傳播，從M點(diǎn)射向容器，經(jīng)一次折射后，恰好與容器內(nèi)壁相切，另一束光線B平行于MN射向容器，經(jīng)過(guò)一次折射后，恰好在容器內(nèi)壁發(fā)生全反射，則下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．光線A的入射角正弦值為
B．光線B到MN的距離等于
C．光線A的入射角大于光線B的入射角
D．光線B從射入柱形容器外壁到第一次到達(dá)內(nèi)壁的時(shí)間為
【例4】（2023·四川成都·成都七中?？寄M預(yù)測(cè)）如圖所示，透明玻璃體的下半部分是圓柱體，上半部分是半球體，圓柱體的底面半徑和高均為，半球體的半徑也為為半球體的球心，為圓柱體底面圓心?，F(xiàn)有一束光從處射向玻璃體，入射光與的夾角為，逐漸增大，使得光線從半球體點(diǎn)射出，射出方向與平行，點(diǎn)距半球體底面的距離為，已知光在真空中傳播速度為。求：
（?。┩该鞑Ａw的折射率；
（ⅱ）逐漸增大，求光在玻璃體里面的最短傳播時(shí)間。

【例5】．（2023·江西南昌·統(tǒng)考三模）如圖所示，半圓玻璃磚的半徑，直徑AB與光屏MN垂直并接觸于A點(diǎn)。一束激光a從半圓弧表面上射向半圓玻璃磚的圓心O，光線與豎直直徑AB之間的夾角為，最終在光屏MN上出現(xiàn)兩個(gè)光斑，且兩個(gè)光斑之間距離為。求：
（i）玻璃磚的折射率；
（ⅱ）改變激光Q的入射方向，使光屏MN上只剩一個(gè)光斑，求此光斑離A點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離。

【例6】．（2023春·山西晉中·高三統(tǒng)考階段練習(xí)）我國(guó)航天員王亞平在空間站進(jìn)行太空授課時(shí)，往水球里注入一個(gè)氣泡，觀察水球產(chǎn)生的物理現(xiàn)象．一同學(xué)畫了過(guò)球心的截面圖，如圖所示，內(nèi)徑是，外徑是．假設(shè)一束單色光（紙面內(nèi)）從外球面上A點(diǎn)射入，光線與直線所成夾角，經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面相切。已知光在真空中傳播速度為c，求：
（1）單色光在水球中的折射率和傳播時(shí)間；
（2）入射角的正弦值為多大時(shí)，光束在內(nèi)球恰好發(fā)生全反射。
【例7】．（2023·河北·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，三角形是直角三棱鏡的橫截面，其中。當(dāng)光線垂直于邊由中點(diǎn)射入時(shí)，剛好在邊上發(fā)生全反射。已知邊的長(zhǎng)度為，光在真空中的傳播速度為。
（1）求棱鏡的折射率為多大；
（2）若使光線從邊的中點(diǎn)平行于邊射入，求光在棱鏡中的傳播時(shí)間（不考慮由面返回的光）。

【例8】．（2023·貴州畢節(jié)·統(tǒng)考三模）如圖是一個(gè)用折射率的透明介質(zhì)做成的四棱柱棱鏡的橫截面圖，只有CD面鍍上銀，其中，，，，截面內(nèi)有一束光從圖示的位置E點(diǎn)垂直AB邊射入棱鏡，，不考慮AB界面的反射。
（i）畫出光路圖；
（ⅱ）確定光線最終從哪個(gè)界面射出，射出點(diǎn)距B點(diǎn)的距離為多少?

題型二 物理光學(xué)
類型1 光的干涉現(xiàn)象
1．雙縫干涉
(1)條紋間距公式：Δx＝eq \f(l,d)λ，對(duì)同一雙縫干涉裝置，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋的間距越大。
(2)明暗條紋的判斷方法
如圖所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點(diǎn)的路程差為Δr＝r2－r1。
當(dāng)Δr＝kλ(k＝0，1，2…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)亮條紋。
當(dāng)Δr＝(2k＋1)eq \f(λ,2)(k＝0，1，2…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋。
2．薄膜干涉
(1)形成原因：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上時(shí)，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來(lái)，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。
(2)亮暗條紋的判斷方法
兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr，等于薄膜厚度的2倍。
在P1、P2處，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋。
在Q處，Δr＝(2n＋1)eq \f(λ,2)(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。
【例1】（2023春·全國(guó)·高三期末）如圖甲所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的原理圖，屏上的點(diǎn)位于雙縫和的中垂線上，在雙縫與屏之間充滿折射率為n的均勻介質(zhì)。用一單色光垂直照射雙縫，在屏上會(huì)產(chǎn)生干涉條紋，屏上點(diǎn)是一條暗條紋的中心，點(diǎn)到點(diǎn)的距離為x。已知該單色光在真空中的波長(zhǎng)為，雙縫與屏之間的距離為L(zhǎng)，則雙縫和間的距離為（ ）
A．B．
C．D．
【例2】．（2023·山東青島·統(tǒng)考三模）如圖，利用平面鏡也可以實(shí)現(xiàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．光屏上的條紋關(guān)于平面鏡M上下對(duì)稱
B．相鄰亮條紋的間距為
C．若將平面鏡向右移動(dòng)一些，相鄰亮條紋間距不變
D．若將平面鏡向右移動(dòng)一些，亮條紋數(shù)量保持不變
【例3】．（2023·河北滄州·河北省吳橋中學(xué)校考模擬預(yù)測(cè)）如圖甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一塊平板玻璃上，在一端加入四張紙片，形成一個(gè)空氣薄膜。當(dāng)紅光從上方玻璃垂直射入后，從上往下看到的條紋如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．圖乙是光的衍射形成的圖案
B．任意相鄰兩條亮條紋中心所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差等于入射光的波長(zhǎng)
C．若僅將紅光換為紫光，則相鄰兩條亮條紋的中心間距變大
D．若抽出兩張紙片，則相鄰兩條亮條紋的中心間距變大
【例4】．（2023·湖北襄陽(yáng)·襄陽(yáng)四中?？寄M預(yù)測(cè)）趁著微風(fēng)不燥陽(yáng)光正好，約三五好友去戶外郊游是一件十分愜意的事情。在戶外的時(shí)候要注意防止紫外線的過(guò)度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛傷害的眼鏡。如果所要消除的紫外線的頻率為9.0 × 1014Hz，他選用的薄膜材料對(duì)紫外線的折射率為，那么這種“增反膜”的最小厚度為（ ）

A．5.0 × 10－8mB．8.3 × 10－8mC．1.0 × 10－7mD．1.7 × 10－7m
【例5】（2023·海南·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量紅光的波長(zhǎng)，當(dāng)測(cè)量頭分劃板中心刻線分別與第1條和第6條亮紋中心對(duì)齊時(shí)，測(cè)量頭的讀數(shù)分別為，則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．相鄰兩條亮條紋的間距為
B．相鄰兩條亮條紋的間距為
C．若僅將紅色濾光片換成紫色濾光片，則在目鏡中觀察到的條紋數(shù)目將增加
D．若僅將紅色濾光片換成紫色濾光片，則在目鏡中觀察到的條紋數(shù)目將減少
類型2 光的衍射和偏振現(xiàn)象
1．對(duì)光的衍射的理解
(1)波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯。在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別。
(2)衍射現(xiàn)象說(shuō)明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長(zhǎng)比障礙物小得多時(shí)，光才可以看做是沿直線傳播的。
2．單縫衍射與雙縫干涉的比較
3.光的干涉和衍射的本質(zhì)
光的干涉和衍射都屬于波的疊加，從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，都可認(rèn)為是從單縫通過(guò)兩列或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的。
4．光的偏振
(1)自然光與偏振光的比較
(2)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等。
【例1】(2022·北京順義區(qū)統(tǒng)考)以線狀白熾燈為光源，通過(guò)狹縫觀察該光源，可以看到( )
A．黑白相間的條紋，這是光的干涉
B．黑白相間的條紋，這是光的衍射
C．彩色的條紋，這是光的干涉
D．彩色的條紋，這是光的衍射
【例2】 (多選)(2022·江蘇名校3月聯(lián)考)利用旋光儀這種儀器可以用來(lái)測(cè)量糖溶液的濃度，從而測(cè)定含糖量。其原理是：偏振光通過(guò)糖的水溶液后，若迎著射來(lái)的光線看，偏振方向會(huì)以傳播方向?yàn)檩S線，旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度θ，這一角度稱為“旋光角”，θ的值與糖溶液的濃度有關(guān)。將θ的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測(cè)樣品的含糖量了。如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測(cè)樣品P置于A、B之間，則下列說(shuō)法中正確的是( )
A．到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱
B．到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱
C．將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光的強(qiáng)度最大，偏振片B轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于θ
D．將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光的強(qiáng)度最大，偏振片A轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于θ
【例3】 (多選)(2022·天津市等級(jí)考模擬)下列關(guān)于光的性質(zhì)說(shuō)法正確的是( )
A．托馬斯·楊通過(guò)光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)，證明了光是一種波
B．日落時(shí)分，在岸上拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振片可以使影像更清晰
C．馬路積水上的油膜呈現(xiàn)彩色圖樣是光的干涉現(xiàn)象
D．照相機(jī)鏡頭表面涂上增透膜，以增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度，是應(yīng)用了光的全反射現(xiàn)象
【例4】（2023春·陜西寶雞·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）下列關(guān)于光的偏振的說(shuō)法中正確的是（ ）
A．自然光通過(guò)偏振片后就變成了偏振光
B．自然光通過(guò)偏振片后就變成了單色光
C．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是橫波
D．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是縱波
【例5】（2023春·全國(guó)·高三期末）某研究性學(xué)習(xí)小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖甲、乙所示的圖樣，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．甲圖的亮斑是“泊松亮斑”，屬于圓盤衍射
B．乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個(gè)亮斑，后來(lái)泊松發(fā)現(xiàn)圓板中心確實(shí)有這個(gè)亮斑
C．不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是清晰的
D．發(fā)生圓孔衍射時(shí)，圓形光環(huán)的圖樣半徑遠(yuǎn)大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里
【例6】．（2023春·廣東揭陽(yáng)·高三?？计谀┠逞芯啃詫W(xué)習(xí)小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖甲、乙所示的圖樣，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．甲圖屬于圓孔衍射
B．乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個(gè)亮斑，后來(lái)泊松發(fā)現(xiàn)圓板中心的確有這個(gè)亮斑
C．不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的
D．發(fā)生圓孔衍射時(shí)，圓形光環(huán)的圖樣半徑遠(yuǎn)大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里
【例7】．（2023·江蘇徐州·校考模擬預(yù)測(cè)）圖示為通過(guò)3D眼鏡看電腦顯示屏的照片，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．左側(cè)鏡片上涂有增反膜
B．右側(cè)鏡片上涂有增透膜
C．兩側(cè)鏡片為透振方向不同的偏振片
D．電腦顯示屏發(fā)出的光為自然光
類型3 電磁振蕩、電磁波
1．電磁振蕩的特點(diǎn)
LC電路工作過(guò)程具有對(duì)稱性和周期性。
(1)兩個(gè)物理過(guò)程
①放電過(guò)程：電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，q↓→i↑，電流從正極板流向負(fù)極板。
②充電過(guò)程：磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，q↑→i↓，電流從負(fù)極板流向正極板。
(2)兩個(gè)特殊狀態(tài)
①充電完畢狀態(tài)：磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，電場(chǎng)能最大，磁場(chǎng)能最小(為零)。
②放電完畢狀態(tài)：電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能最小(為零)。
(3)在一個(gè)周期內(nèi)，充電、放電各兩次，振蕩電流的方向改變兩次；電場(chǎng)能(或磁場(chǎng)能)完成兩次周期性變化。
2．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解
3．對(duì)電磁波的理解
(1)電磁波是橫波。電磁波的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、傳播方向三者兩兩垂直。
(2)電磁波與機(jī)械波的比較
【例1】（2023春·黑龍江哈爾濱·高三校考期中）下列關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波說(shuō)法正確的是（ ）
A．變化的磁場(chǎng)在周圍的空間一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)
B．電磁波是橫波，不能在真空中傳播
C．電磁波既可以傳遞信息，又可以傳遞能量
D．變化的電場(chǎng)在周圍的空間一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)
【例2】．（2023春·山東·高三濟(jì)南市章丘區(qū)第四中學(xué)校聯(lián)考階段練習(xí)）LC振蕩電路的振蕩周期為T，時(shí)刻線圈中的磁場(chǎng)最強(qiáng)，方向如圖所示。LC振蕩電路中的電流為i，電容器極板a帶的電荷量為q，線圈中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能為（與通過(guò)線圈的電流的平方成正比），極板間儲(chǔ)存的電場(chǎng)能為（與電容器所帶的電荷量的平方成正比），以a板所帶的正電荷增加時(shí)的電流方向?yàn)檎?。下列圖像可能正確的是（ ）

A． B．
C． D．
【例3】．（2023春·上海浦東新·高二上海市進(jìn)才中學(xué)?？茧A段練習(xí)）麥克斯韋通過(guò)對(duì)電磁場(chǎng)統(tǒng)一理論的研究，預(yù)言了電磁波的存在。下列有關(guān)電磁波的理解正確的是（ ）
A．電磁波在任何介質(zhì)中傳播速度都是相同的
B．電磁波和機(jī)械波一樣，都依靠介質(zhì)傳播振動(dòng)形式和能量
C．太空中傳送至地面的無(wú)線電波是橫波
D．電磁波與機(jī)械波一樣可以發(fā)生反射、折射等現(xiàn)象，但不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象
【例4】．（2023春·浙江·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）正是人類對(duì)電與磁的研究，發(fā)展成了電磁場(chǎng)與電磁波的理論。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，并創(chuàng)造性地用“磁感線”形象地描述“場(chǎng)”的物理圖景
B．麥克斯韋建立了電磁場(chǎng)理論，并在實(shí)驗(yàn)中捕捉到了電磁波
C．普朗克認(rèn)為振動(dòng)著的帶電微粒的能量是連續(xù)的
D．愛(ài)因斯坦認(rèn)為光是一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，這些能量子叫作光子
【例5】．（2023春·江蘇淮安·高三淮陰中學(xué)?？茧A段練習(xí)）電磁波譜及其相關(guān)應(yīng)用如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是（ ）
A．電磁波是一種物質(zhì)B．可見(jiàn)光中紅光光子的能量最大
C．紫外線可以用來(lái)滅菌消毒D．電磁波中最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是無(wú)線電波
【例6】．（2023·遼寧沈陽(yáng)·遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）在如圖所示的電路中，L是直流電阻可以忽略的電感線圈，電流計(jì)G可視為理想電表，先將開(kāi)關(guān)S置于a處，待電路穩(wěn)定后將開(kāi)關(guān)S移至b處同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，電感線圈L和電容器C組成振蕩電路，其振蕩周期為T。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．開(kāi)關(guān)S剛移至b處，電流計(jì)G中將有從左向右的電流經(jīng)過(guò)
B．過(guò)程中，電容器C放電，電容減小
C．時(shí)刻，電感線圈L中磁場(chǎng)能最大
D．過(guò)程中，電流計(jì)G的讀數(shù)逐漸變大
【例7】．（2023春·安徽合肥·高三校聯(lián)考期中）LC振蕩電路中某時(shí)刻的磁場(chǎng)方向如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器的上極板帶負(fù)電
B．若電容器的上極板帶正電，則線圈中電流正在減小
C．若電容器正在放電，則電容器的上極板帶正電
D．若電容器正在放電，則自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流減小
【例8】．（2023春·江西上饒·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）如圖所示是某時(shí)刻LC振蕩電路中振蕩電流i的方向，下列對(duì)回路情況的判斷正確的是（ ）

A．若電路中電容的上板帶正電，則該電路中電流在增大
B．若電路中電容的下板帶正電，則電感產(chǎn)生的磁場(chǎng)在增強(qiáng)
C．若電路中電流i正在增大，則該電路中電容上的電荷量也在增大
D．若電路中電流i正在減小，則該電路中電容器里的電場(chǎng)必定向下
題型三 幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合
類型1 光的折射現(xiàn)象和物理光學(xué)
【例1】（2023·遼寧丹東·統(tǒng)考二模）如圖甲所示，我國(guó)航天員王亞平在天宮課堂上演示了微重力環(huán)境下的神奇現(xiàn)象。液體呈球狀，往其中央注入空氣，可以在液體球內(nèi)部形成一個(gè)同心球形氣泡，如圖乙所示。假設(shè)此液體球其內(nèi)外半徑之比為，當(dāng)由a、b、c三種顏色的光組成的細(xì)光束在過(guò)球心的平面內(nèi)，從A點(diǎn)以的入射角射入球中，其中光的折射光線剛好與液體球內(nèi)壁相切，則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．該液體材料對(duì)a光的折射率小于對(duì)c光的折射率
B．若繼續(xù)增大入射角i，b光可能因發(fā)生全反射而無(wú)法射出液體球
C．該液體材料對(duì)光的折射率為
D．光在液體球中的傳播速度最小
【例2】．（2023·北京海淀·北大附中?？既＃┮皇鴱?fù)色可見(jiàn)光射到置于空氣中的平板玻璃上，穿過(guò)玻璃后從下表面射出，變?yōu)閍、b兩束平行單色光，如圖所示。對(duì)于兩束單色光來(lái)說(shuō)（ ）

A．玻璃對(duì)a光的折射率較小B．a(chǎn)光在玻璃中傳播的速度較大
C．b光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)D．b光光子的能量較大
【例3】．（2023·廣東深圳·?？寄M預(yù)測(cè)）彩虹的形成是雨后太陽(yáng)光射入空氣中的水滴先折射，然后在水滴的背面發(fā)生反射，最后離開(kāi)水滴時(shí)再次折射形成。如圖所示，一束太陽(yáng)光從左側(cè)射入球形水滴，a、b是其中的兩條出射光線，一條是紅光，另一條是紫光。關(guān)于a光和b光的說(shuō)法中，正確的是（ ）
A．a(chǎn)光是紅光B．a(chǎn)光的波長(zhǎng)更長(zhǎng)
C．b光更容易發(fā)生衍射D．在真空中傳播時(shí)，b光的速度更大
【例4】．（2023·北京·高三專題練習(xí)）如圖所示，一束光沿著半圓形玻璃磚的半徑射到它的平直的邊上，在玻璃磚與空氣的界面上發(fā)生反射和折射，入射角為，折射角為。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．反射光的頻率大于入射光的頻率B．折射光的波長(zhǎng)等于入射光的波長(zhǎng)
C．若增大入射角，則折射角將減小D．若增大入射角，則折射光將減弱
類型2 全反射現(xiàn)象和物理光學(xué)
【例1】（2023·天津紅橋·高三統(tǒng)考期中）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)射入一上下表面平行等厚玻璃板后，其光路如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．單色光1的波長(zhǎng)大于單色光2的波長(zhǎng)
B．在玻璃中單色光1的傳播速度小于單色光2的傳播速度
C．改變空氣中光線的入射角，在玻璃板下表面可能發(fā)生全反射
D．單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角大于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角
【例2】．（2023·天津和平·統(tǒng)考三模）每年夏季，我國(guó)多地會(huì)出現(xiàn)日暈現(xiàn)象如圖甲，日暈是當(dāng)日光通過(guò)卷層云時(shí)，受到冰晶的折射或反射形成的。圖乙所示為一束太陽(yáng)光射到六角形冰晶時(shí)的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．在冰晶中，a光的傳播速度小
B．通過(guò)同一裝置發(fā)生雙縫干涉，b光的相鄰條紋間距大
C．從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角小
D．照射同一金屬發(fā)生光電效應(yīng)，b光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大
【例3】．（2023春·湖北武漢·高三統(tǒng)考階段練習(xí)）一包含有兩種頻率光的激光束，從真空中垂直射入截面為直角三角形的玻璃棱鏡，光路如圖所示。激光從棱鏡的斜邊面出射時(shí)被分為a、b兩束光。已知，截面頂角為，棱鏡對(duì)這兩種頻率光的折射率分別為和。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．a(chǎn)光的頻率大于比b光的頻率
B．a(chǎn)光與b光在三棱鏡中的傳播速度之比是
C．用同一裝置做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，b光的中央亮條紋比a光的寬
D．為使這兩種頻率的光都能從棱鏡斜邊射出，角的取值范圍是
【例4】．（2023秋·廣東深圳·高三深圳市羅湖外語(yǔ)學(xué)校?？计谀┠硨?shí)驗(yàn)小組用完全相同的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，僅換用頻率不同的單色光a、b得到的干涉圖樣分別如圖甲、乙所示，下列說(shuō)法中正確的是（ ）

A．a(chǎn)光子的能量大于b光子的能量
B．b光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
C．單色光a在水中的傳播速度比b光快
D．從同一種介質(zhì)射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角小于b光的臨界角
【例5】．（2023·天津和平·耀華中學(xué)?？级＃┯胊、b兩束單色光照射同一單縫做衍射實(shí)驗(yàn)，觀察衍射圖樣發(fā)現(xiàn)：a光的中央亮紋比b光的中央亮紋窄，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．a(chǎn)、b兩束單色光以相同的入射角從空氣射入水中，b光的折射角小
B．a(chǎn)、b兩束單色光在水下同一深度處，b光照亮水面的面積較大
C．用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距較大
D．用a光照射某金屬，不能發(fā)生光電效應(yīng)，用b光照射有可能發(fā)生光電效應(yīng)
類型3 光學(xué)與其他知識(shí)的綜合問(wèn)題
【例1】(多選)一束復(fù)色光射到平行玻璃磚的上表面，經(jīng)玻璃磚下表面射出后分為a、b兩束光，下列說(shuō)法正確的是( )
A．在玻璃磚中a光的傳播速度小于b光的傳播速度
B．若從同一介質(zhì)射入真空，發(fā)生全反射時(shí)a光的臨界角比b光的大
C．通過(guò)同一雙縫干涉裝置產(chǎn)生的干涉條紋間距Δxa＞Δxb
D．a(chǎn)、b兩束光分別照射到同種金屬上，相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub，則Ua＞Ub
【例2】(2022·北京海淀區(qū)一模)由a和b兩種頻率的光組成的光束，經(jīng)玻璃三棱鏡折射后的光路如圖所示。a光是氫原子由n＝4的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的。下列說(shuō)法中正確的是( )
A．該三棱鏡對(duì)a光的折射率較大
B．在該三棱鏡中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度
C．用同一雙縫干涉裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，a光干涉條紋的間距大于b光干涉條紋的間距
D．b光可能是氫原子從n＝3的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的
【例3】（2023·湖北省直轄縣級(jí)單位·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，利用的基本裝置如圖所示，單色縫光源S與平面鏡M平行。某次實(shí)驗(yàn)，S發(fā)射波長(zhǎng)為的單色光a，光屏上形成干涉條紋，虛線上方的第二條亮條紋出現(xiàn)在N處；若S發(fā)射波長(zhǎng)為的單色光b，光屏上N處出現(xiàn)第三條亮條紋。已知單色光源S與鏡面所在直線間的距離為h，與光屏間的距離為l，不考慮半波損失，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．單色光波長(zhǎng)為λ時(shí)光屏上干涉條紋間距為
B．兩單色光的光子動(dòng)量之比
C．若將平面鏡M右移一小段距離，光屏上的條紋間距變小
D．若撤去平面鏡M，光屏上仍然能出現(xiàn)明暗相間的條紋
類別
項(xiàng)目
平行玻璃磚
三棱鏡
圓柱體(球)
結(jié)構(gòu)
玻璃磚上下表面是平行的
橫截面為三角形
橫截面是圓
對(duì)光線
的作用
通過(guò)平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移
通過(guò)三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底邊偏折
圓界面的法線是過(guò)圓心的直線，經(jīng)過(guò)兩次折射后向圓心偏折
應(yīng)用
測(cè)定玻璃的折射率
全反射棱鏡，改變光的傳播方向
改變光的傳播方向
單縫衍射
雙縫干涉
不同點(diǎn)
條紋寬度
條紋寬度不等，
中央最寬
條紋寬度相等
條紋間距
各相鄰條紋間距不等
各相鄰條紋等間距
亮度情況
中央條紋最亮，
兩邊變暗
條紋清晰，亮度基本相同
相同點(diǎn)
干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋
類別
自然光(非偏振光)
偏振光
光的
來(lái)源
從普通光源發(fā)出的光
自然光通過(guò)起偏器后的光
光的振
動(dòng)方向
在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光沿任意方向振動(dòng)，且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度相同
在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光沿特定方向振動(dòng)
名稱
項(xiàng)目
電磁波
機(jī)械波
產(chǎn)生
由周期性變化的電場(chǎng)、磁場(chǎng)產(chǎn)生
由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生
波的特點(diǎn)
橫波
縱波或橫波
波速
在真空中等于光速
c＝3×108 m/s
在空氣中不大(如聲波波速在空氣中一般為340 m/s)
是否需
要介質(zhì)
不需要介質(zhì)(在真空中仍可傳播)
必須有介質(zhì)(真空中不能傳播)
能量傳播
電磁能
機(jī)械能
專題31 光學(xué)
目錄
TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc6632" 題型一 幾何光學(xué) PAGEREF _Tc6632 \h 1
\l "_Tc31034" 類型1 折射定律和折射率的理解及應(yīng)用 PAGEREF _Tc31034 \h 1
\l "_Tc32487" 類型2 全反射現(xiàn)象的理解和綜合分析 PAGEREF _Tc32487 \h 13
\l "_Tc27560" 題型二 物理光學(xué) PAGEREF _Tc27560 \h 27
\l "_Tc12793" 類型1 光的干涉現(xiàn)象 PAGEREF _Tc12793 \h 27
\l "_Tc26486" 類型2 光的衍射和偏振現(xiàn)象 PAGEREF _Tc26486 \h 33
\l "_Tc25380" 類型3 電磁振蕩、電磁波 PAGEREF _Tc25380 \h 38
\l "_Tc15196" 題型三 幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合 PAGEREF _Tc15196 \h 45
\l "_Tc12763" 類型1 光的折射現(xiàn)象和物理光學(xué) PAGEREF _Tc12763 \h 45
\l "_Tc28190" 類型2 全反射現(xiàn)象和物理光學(xué) PAGEREF _Tc28190 \h 49
\l "_Tc17031" 類型3 光學(xué)與其他知識(shí)的綜合問(wèn)題 PAGEREF _Tc17031 \h 55
題型一 幾何光學(xué)
【解題指導(dǎo)】1．光的折射和全反射的三個(gè)公式：(1)n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)；(2)n＝eq \f(c,v)；(3)sin C＝eq \f(1,n).
2.解題關(guān)鍵：準(zhǔn)確作出光路圖；充分運(yùn)用幾何圖形中的邊角關(guān)系、三角函數(shù)、相似三角形等知識(shí)．
類型1 折射定律和折射率的理解及應(yīng)用
1.對(duì)折射率的理解
(1)折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對(duì)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＝eq \f(c,n)。
(2)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。
(3)同一種色光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長(zhǎng)不同，但頻率相同。
2.光路的可逆性
在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。如果讓光線逆著原來(lái)的折射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來(lái)的入射光線發(fā)生折射。
3.解決光的折射問(wèn)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。
(4)注意折射現(xiàn)象中光路是可逆的。
4.常見(jiàn)介質(zhì)對(duì)光路的控制
【例1】（2023·安徽·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）一塊玻璃磚的橫截面為直角三角形，如圖所示，，，直角邊的長(zhǎng)度為。一束藍(lán)光平行于從斜邊上的點(diǎn)射向玻璃磚，與夾角，光線經(jīng)面折射后從面上的點(diǎn)射出。已知該玻璃磚對(duì)藍(lán)光的折射率，真空中的光速為，則藍(lán)光從點(diǎn)傳播到點(diǎn)所用時(shí)間為（ ）

A．B．C．D．
【答案】A
【詳解】作出光路圖如圖所示：

由幾何關(guān)系可得，光在AC面上的入射角為
根據(jù)折射率得
解得
根據(jù)幾何關(guān)系可得
該藍(lán)光在玻璃磚中的傳播速度
所以藍(lán)光從P點(diǎn)傳播到Q點(diǎn)所用時(shí)間
故選A。
【例2】（2023·山東濟(jì)南·山東師范大學(xué)附中?？寄M預(yù)測(cè)）現(xiàn)要測(cè)量一玻璃圓盤的折射率，但是由于手邊沒(méi)有角度測(cè)量工具，一同學(xué)想到用表盤輔助測(cè)量。使一束單色光從11點(diǎn)處水平射入，發(fā)現(xiàn)從7點(diǎn)處水平射出，則玻璃折射率n為（ ）

A．1.5B．2C．D．
【答案】D
【詳解】根據(jù)題意，由折射定律和反射定律畫出光路圖，如圖所示

由幾何關(guān)系可得，光線在點(diǎn)處的入射角為，折射角為，則折射率為
故選D。
【例3】．（2023·湖南·模擬預(yù)測(cè)）一個(gè)柱狀玻璃磚的橫截面如圖所示，它可視為由半徑為的四分之一圓與直角三角形組成，，?，F(xiàn)有一束單色光從邊上的點(diǎn)以入射角射入玻璃磚，折射光線與平行，再經(jīng)圓弧界面反射后從點(diǎn)垂直邊界射出。已知光在真空中的速率為，則（ ）

A．該單色光在玻璃磚材料中的折射率為
B．
C．
D．該單色光在玻璃磚材料中的傳播時(shí)間為
【答案】C
【詳解】從點(diǎn)將光線反向延長(zhǎng)交圓弧于點(diǎn)，連接，得到玻璃磚內(nèi)的光路如圖所示

A．折射光線與平行，由幾何關(guān)系可知折射角為
則折射率為
故A錯(cuò)誤；
BC．因、都垂直，所以；則有
，，
可得
則有
，
故B錯(cuò)誤，C正確；
D．該單色光在玻璃磚材料中的傳播距離為
所以該單色光在玻璃磚材料中的傳播時(shí)間為
故D錯(cuò)誤。
故選C。
【例3】（2023春·河南南陽(yáng)·高三南陽(yáng)中學(xué)?？茧A段練習(xí)）如圖所示，某透明材料的橫截面是半徑為的半圓，為直徑，O為圓心。P為圓周上的一點(diǎn)，P到的距離為；透明材料的折射率為，底面用吸光材料涂黑。入射光平行于射向圓面上的P點(diǎn)，經(jīng)兩次折射后射出。已知真空中的光速為，求：
（1）出射光線與開(kāi)始的入射光線間的夾角；
（2）光通過(guò)透明材料的時(shí)間。

【答案】（1）30°；（2）
【詳解】（1）設(shè)光在射入圓面時(shí)入射角為i，折射角為α，如圖所示

由幾何關(guān)系可得
解得
由折射定律
射出圓面時(shí)，入射角為β，折射角為r，有
由幾何關(guān)系可得
解得
由幾何關(guān)系可得
（2）設(shè)光在透明材料中通過(guò)的距離為l，由幾何關(guān)系可得
光在透明材料中的速度為
光通過(guò)透明材料的時(shí)間
【例4】．（2023·四川成都·統(tǒng)考三模）如圖為放置在水平面上的某矩形容器的剖面圖，右側(cè)壁為鍍銀鏡面，左側(cè)壁為屏幕，容器底部處發(fā)射一束與夾角為的激光束，
光束經(jīng)反射后打到上的點(diǎn)。已知，。
（?。┣蟮木嚯x；
（ⅱ）向容器內(nèi)緩慢注入某溶液至上的光點(diǎn)位置下降至點(diǎn)，已知的距離，溶液對(duì)該光束的折射率，求液面的深度。

【答案】（ⅰ）；（ⅱ）
【詳解】（?。┕馐?jīng)右側(cè)壁反射的光路如圖1

由反射定律知：反射角為，由數(shù)學(xué)關(guān)系有
將
代入解得
（ⅱ）光束經(jīng)液面折射，再經(jīng)右側(cè)壁反射的光路如圖2

其中O點(diǎn)、點(diǎn)分別為折射點(diǎn)、反射點(diǎn)。設(shè)液面深度為，過(guò)O點(diǎn)的法線與的交點(diǎn)為。光束在O點(diǎn)的入射角為
由折射定律有
代入數(shù)據(jù)解得折射角為
故光束在點(diǎn)的入射角也等于。由數(shù)學(xué)關(guān)系有
又
代入數(shù)據(jù)解得液面深度為
【例5】．（2023春·陜西漢中·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）圖為一個(gè)透明的玻璃圓柱體的橫截面，其半徑，是過(guò)圓心的一條水平直徑。有一激光源S，發(fā)射出一條很細(xì)的水平激光束，恰好與玻璃圓柱體頂部相切?，F(xiàn)將激光源S沿豎直方向緩慢向下移動(dòng)時(shí)，水平激光束第一次從B點(diǎn)射出。求
（ⅰ）玻璃的折射率n；
（ⅱ）經(jīng)B點(diǎn)反射的光束在玻璃圓柱體中的傳播時(shí)間t（從進(jìn)入玻璃圓柱體開(kāi)始計(jì)時(shí)，只考慮一次反射，真空中的光速）。

【答案】（?。?；（ⅱ）
【詳解】（i）光線SC經(jīng)折射后經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，光在玻璃圓柱體中的光路如圖所示

由折射定律得
由幾何關(guān)系得
，
解得
（ii）光線SC折射后經(jīng)B點(diǎn)反射后射出玻璃，由數(shù)學(xué)知識(shí)得
光在玻璃中傳播的速度為
光束從射入圓柱體到射出圓柱體所用的時(shí)間為
解得
【例6】．（2023春·全國(guó)·高三期末）2021年12月9日，我國(guó)神舟十三號(hào)乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富在空間站進(jìn)行了太空授課如圖甲所示，王亞平在水球里注入一個(gè)氣泡，觀察水球產(chǎn)生的物理現(xiàn)象課后張同學(xué)畫了過(guò)球心的截面圖，如圖乙所示，內(nèi)徑是R，外徑是2R。假設(shè)一束單色光（紙面內(nèi)）從外球面上A點(diǎn)射入，光線與AO直線所成夾角，經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面在B點(diǎn)相切，最后到達(dá)C點(diǎn)，已知光速為c，求：
（1）單色光在水球內(nèi)的折射率n；
（2）單色光從A點(diǎn)到C點(diǎn)在水球內(nèi)傳播的時(shí)間t。
【答案】（1）；（2）
【詳解】（1）根據(jù)題意，設(shè)單色光在A點(diǎn)折射角為，由幾何關(guān)系可得
則此單色光在該水球內(nèi)的折射率為
（2）根據(jù)題意，由幾何關(guān)系可知，單色光在水球內(nèi)的傳播距離為
由可得，單色光在水球內(nèi)的傳播速度為
則單色光從A點(diǎn)到C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為
類型2 全反射現(xiàn)象的理解和綜合分析
1.分析綜合問(wèn)題的基本思路
(1)判斷光線是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。
(2)判斷入射角是否大于等于臨界角，明確是否發(fā)生全反射現(xiàn)象。
(3)畫出反射、折射或全反射的光路圖，必要時(shí)還可應(yīng)用光路的可逆原理畫出光路圖，然后結(jié)合幾何知識(shí)進(jìn)行推斷和求解相關(guān)問(wèn)題。
(4)折射率n是討論折射和全反射問(wèn)題的重要物理量，是聯(lián)系各物理量的橋梁，應(yīng)熟練掌握跟折射率有關(guān)的所有關(guān)系式。
2.求光的傳播時(shí)間的一般思路
(1)全反射現(xiàn)象中，光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變化。即v＝eq \f(c,n)。
(2)全反射現(xiàn)象中。光的傳播路程應(yīng)結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進(jìn)行確定。
(3)利用t＝eq \f(l,v)求解光的傳播時(shí)間。
【例1】（2023·黑龍江哈爾濱·哈師大附中?？既＃┤鐖D所示，取一個(gè)半徑為的軟木塞，在它的圓心處插上一枚大頭針，讓軟木塞浮在液面上。調(diào)整大頭針插入軟木塞的深度，使它露在下面的長(zhǎng)度為。這時(shí)從液面上方的各個(gè)方向向液體中看，恰好看不到大頭針。則液體的折射率為（ ）

A．B．C．D．
【答案】B
【詳解】調(diào)整大頭針插入軟木塞的深度，使它露在外面的長(zhǎng)度為，這時(shí)從液面上方的各個(gè)方向向液體中看，恰好看不到大頭針，則恰好針底部射向軟木塞下邊沿的光線在水和空氣的表面發(fā)生全反射。畫出光路圖如圖。由幾何關(guān)系有
解得
故選B。

【例2】．（2023·山西陽(yáng)泉·統(tǒng)考三模）水底某處有個(gè)紅色的點(diǎn)光源，在水面上形成的紅色的圓形光亮區(qū)域的面積為，若把該處的紅色點(diǎn)光源換成藍(lán)色點(diǎn)光源，其它條件不變，則在水面上形成的藍(lán)色的圓形光亮區(qū)域的面積為，已知水對(duì)紅、藍(lán)兩種光的折射率分別為和，則等于（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【詳解】設(shè)點(diǎn)光源距水面的深度為h，被光照亮的圓形區(qū)域的半徑為r，光路如圖所示：

由幾何關(guān)系有
又有
，
聯(lián)立可得
可知
故選C。
【例3】．（2023春·浙江·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）如圖所示，橫截面為圓環(huán)的柱形容器由折射率為n的玻璃制成，其外徑為，內(nèi)徑為，MN為一條直徑。有兩束光線，其中光線A在紙平面內(nèi)傳播，從M點(diǎn)射向容器，經(jīng)一次折射后，恰好與容器內(nèi)壁相切，另一束光線B平行于MN射向容器，經(jīng)過(guò)一次折射后，恰好在容器內(nèi)壁發(fā)生全反射，則下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．光線A的入射角正弦值為
B．光線B到MN的距離等于
C．光線A的入射角大于光線B的入射角
D．光線B從射入柱形容器外壁到第一次到達(dá)內(nèi)壁的時(shí)間為
【答案】C
【詳解】A．光線與容器內(nèi)壁相切，光路圖如圖1所示，設(shè)光線在M點(diǎn)的入射角為i，折射角為r，由折射定律得
由幾何關(guān)系得
解得
故A錯(cuò)誤；

C．平行于MN的光線B射向容器，在容器外壁的入射角為i′，折射角為r′，如圖2所示，由折射定律得
光線恰好在容器內(nèi)壁發(fā)生全反射，入射角等于臨界角C，光路圖如圖所示，則
根據(jù)正弦定理可得
解得
即
則
故C正確；
B．設(shè)光線B到MN的距離為d，根據(jù)幾何關(guān)系可得
d=R1sini′=R2
故B錯(cuò)誤。
D．光線B從射入柱形容器外壁到第一次到達(dá)內(nèi)壁，根據(jù)正弦定理可得
時(shí)間為
選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
故選C。
【例4】（2023·四川成都·成都七中?？寄M預(yù)測(cè)）如圖所示，透明玻璃體的下半部分是圓柱體，上半部分是半球體，圓柱體的底面半徑和高均為，半球體的半徑也為為半球體的球心，為圓柱體底面圓心?，F(xiàn)有一束光從處射向玻璃體，入射光與的夾角為，逐漸增大，使得光線從半球體點(diǎn)射出，射出方向與平行，點(diǎn)距半球體底面的距離為，已知光在真空中傳播速度為。求：
（?。┩该鞑Ａw的折射率；
（ⅱ）逐漸增大，求光在玻璃體里面的最短傳播時(shí)間。

【答案】（ⅰ）（ⅱ）
【詳解】（?。┮?yàn)樯涑龇较蚺c平行，由幾何關(guān)系可知，出射角為，入射角為，根據(jù)折射率定義有
解得
（ⅱ）發(fā)生全反射的臨界角為，有
，
得出
故光不會(huì)入射到圓柱體側(cè)面，從半球體表面出射的最短傳播時(shí)間即在球面剛好發(fā)生全反射的光，設(shè)為B點(diǎn)，則
，
玻璃中傳播速度
傳播時(shí)間
【例5】．（2023·江西南昌·統(tǒng)考三模）如圖所示，半圓玻璃磚的半徑，直徑AB與光屏MN垂直并接觸于A點(diǎn)。一束激光a從半圓弧表面上射向半圓玻璃磚的圓心O，光線與豎直直徑AB之間的夾角為，最終在光屏MN上出現(xiàn)兩個(gè)光斑，且兩個(gè)光斑之間距離為。求：
（i）玻璃磚的折射率；
（ⅱ）改變激光Q的入射方向，使光屏MN上只剩一個(gè)光斑，求此光斑離A點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離。

【答案】（i）；（ⅱ）
【詳解】（i）光路如上圖所示，由題意可得，激光在AB面上發(fā)生折射時(shí)的入射角

設(shè)半圓玻璃磚的折射率為n，折射角為，則
其中，由于
所以
且
解得
（ⅱ）分析可得，當(dāng)激光在AB面上恰好發(fā)生全反射時(shí)，光屏MN上只剩一個(gè)光斑，且光斑離A點(diǎn)的距離最遠(yuǎn)，光路如下圖所示。
設(shè)激光在AB上恰好發(fā)生全反射時(shí)的臨界角為C，則

由數(shù)學(xué)知識(shí)可得

光斑離A點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離
【例6】．（2023春·山西晉中·高三統(tǒng)考階段練習(xí)）我國(guó)航天員王亞平在空間站進(jìn)行太空授課時(shí)，往水球里注入一個(gè)氣泡，觀察水球產(chǎn)生的物理現(xiàn)象．一同學(xué)畫了過(guò)球心的截面圖，如圖所示，內(nèi)徑是，外徑是．假設(shè)一束單色光（紙面內(nèi)）從外球面上A點(diǎn)射入，光線與直線所成夾角，經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面相切。已知光在真空中傳播速度為c，求：
（1）單色光在水球中的折射率和傳播時(shí)間；
（2）入射角的正弦值為多大時(shí)，光束在內(nèi)球恰好發(fā)生全反射。
【答案】（1），；（2）
【詳解】（1）在A點(diǎn)時(shí)，由題意可知，入射角為
由幾何關(guān)系有
由折射定律得
該束單色光在該透明材料中的傳播速度為
單色光在該材料中的傳播時(shí)間為
代入數(shù)據(jù)解得
（2）光束從A點(diǎn)入射，入射角為時(shí)光束經(jīng)折射到達(dá)內(nèi)球面的點(diǎn)，恰好發(fā)生全反射。如圖：

此時(shí)有
由正弦定理得
又
解得
由折射定律得
解得
【例7】．（2023·河北·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，三角形是直角三棱鏡的橫截面，其中。當(dāng)光線垂直于邊由中點(diǎn)射入時(shí)，剛好在邊上發(fā)生全反射。已知邊的長(zhǎng)度為，光在真空中的傳播速度為。
（1）求棱鏡的折射率為多大；
（2）若使光線從邊的中點(diǎn)平行于邊射入，求光在棱鏡中的傳播時(shí)間（不考慮由面返回的光）。

【答案】（1）2 ；（2）
【詳解】（1）當(dāng)光線從垂直于邊的中點(diǎn)射入時(shí)，在面上的入射角
根據(jù)
解得
（2）光線從邊的中點(diǎn)平行于邊射入，光在棱鏡中的光路圖如圖所示

光線經(jīng)過(guò)兩次全反射后，從面垂直射出根據(jù)幾何關(guān)系可知
光在棱鏡中的傳播距離
光在棱鏡中的傳播速度
光在棱鏡中的傳播時(shí)間
解得
【例8】．（2023·貴州畢節(jié)·統(tǒng)考三模）如圖是一個(gè)用折射率的透明介質(zhì)做成的四棱柱棱鏡的橫截面圖，只有CD面鍍上銀，其中，，，，截面內(nèi)有一束光從圖示的位置E點(diǎn)垂直AB邊射入棱鏡，，不考慮AB界面的反射。
（i）畫出光路圖；
（ⅱ）確定光線最終從哪個(gè)界面射出，射出點(diǎn)距B點(diǎn)的距離為多少?

【答案】（i）見(jiàn)解析；（ii）光線從AB界面射出，
【詳解】（i）光路圖如圖所示

（ii）如圖，全反射的臨界角為
當(dāng)光線經(jīng)DC面反射到BC面時(shí)，其入射角為，則有
故光線在BC界面發(fā)生全發(fā)射，如圖由幾何關(guān)系得
在直角中，有
則有
最終光線從AB界面的Q點(diǎn)垂直射出，射出點(diǎn)距B點(diǎn)的距離為
題型二 物理光學(xué)
類型1 光的干涉現(xiàn)象
1．雙縫干涉
(1)條紋間距公式：Δx＝eq \f(l,d)λ，對(duì)同一雙縫干涉裝置，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋的間距越大。
(2)明暗條紋的判斷方法
如圖所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點(diǎn)的路程差為Δr＝r2－r1。
當(dāng)Δr＝kλ(k＝0，1，2…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)亮條紋。
當(dāng)Δr＝(2k＋1)eq \f(λ,2)(k＝0，1，2…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋。
2．薄膜干涉
(1)形成原因：如圖所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上時(shí)，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來(lái)，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。
(2)亮暗條紋的判斷方法
兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr，等于薄膜厚度的2倍。
在P1、P2處，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出現(xiàn)亮條紋。
在Q處，Δr＝(2n＋1)eq \f(λ,2)(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。
【例1】（2023春·全國(guó)·高三期末）如圖甲所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的原理圖，屏上的點(diǎn)位于雙縫和的中垂線上，在雙縫與屏之間充滿折射率為n的均勻介質(zhì)。用一單色光垂直照射雙縫，在屏上會(huì)產(chǎn)生干涉條紋，屏上點(diǎn)是一條暗條紋的中心，點(diǎn)到點(diǎn)的距離為x。已知該單色光在真空中的波長(zhǎng)為，雙縫與屏之間的距離為L(zhǎng)，則雙縫和間的距離為（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【詳解】點(diǎn)到點(diǎn)的距離為x，根據(jù)圖乙有
雙縫與屏之間充滿折射率為n的均勻介質(zhì)，則有
根據(jù)干涉規(guī)律有
解得
故選A。
【例2】．（2023·山東青島·統(tǒng)考三模）如圖，利用平面鏡也可以實(shí)現(xiàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．光屏上的條紋關(guān)于平面鏡M上下對(duì)稱
B．相鄰亮條紋的間距為
C．若將平面鏡向右移動(dòng)一些，相鄰亮條紋間距不變
D．若將平面鏡向右移動(dòng)一些，亮條紋數(shù)量保持不變
【答案】C
【詳解】A．根據(jù)雙縫干涉原理，當(dāng)光程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)亮條紋，當(dāng)光程差為半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)暗條紋，可知，光屏上的條紋與鏡面平行，并非關(guān)于平面鏡M上下對(duì)稱，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)雙縫干涉的相鄰條紋之間的距離公式
其中，，所以相鄰兩條亮條紋之間的距離為
故B錯(cuò)誤；
C．若將平面鏡向右移動(dòng)一些，不影響光源的像的位置和L的大小，相鄰亮條紋間距不變，故C正確；
D．若將平面鏡向右移動(dòng)一些，射到平面鏡邊緣的兩條光線射到屏上的位置向下移動(dòng)，寬度減小，而條紋間距不變，亮條紋數(shù)量減少，故D錯(cuò)誤；
故選C。
【例3】．（2023·河北滄州·河北省吳橋中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）如圖甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一塊平板玻璃上，在一端加入四張紙片，形成一個(gè)空氣薄膜。當(dāng)紅光從上方玻璃垂直射入后，從上往下看到的條紋如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．圖乙是光的衍射形成的圖案
B．任意相鄰兩條亮條紋中心所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差等于入射光的波長(zhǎng)
C．若僅將紅光換為紫光，則相鄰兩條亮條紋的中心間距變大
D．若抽出兩張紙片，則相鄰兩條亮條紋的中心間距變大
【答案】D
【詳解】A．圖乙為明暗相間、等間距的干涉條紋，故A錯(cuò)誤；
B．設(shè)空氣膜的厚度為d，則空氣膜上下表面分別反射的兩列光的光程差為
該處表現(xiàn)為亮條紋，所以相鄰兩條亮條紋中心所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差為
故B錯(cuò)誤；
C．若僅將紅光換為紫光，波長(zhǎng)變小，則相鄰兩條亮條紋的中心間距變小，故C錯(cuò)誤；
D．若抽出兩張紙片，空氣膜的傾角減小，則相鄰兩條亮條紋的中心間距變大，故D正確。
故選D。
【例4】．（2023·湖北襄陽(yáng)·襄陽(yáng)四中?？寄M預(yù)測(cè)）趁著微風(fēng)不燥陽(yáng)光正好，約三五好友去戶外郊游是一件十分愜意的事情。在戶外的時(shí)候要注意防止紫外線的過(guò)度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛傷害的眼鏡。如果所要消除的紫外線的頻率為9.0 × 1014Hz，他選用的薄膜材料對(duì)紫外線的折射率為，那么這種“增反膜”的最小厚度為（ ）

A．5.0 × 10－8mB．8.3 × 10－8mC．1.0 × 10－7mD．1.7 × 10－7m
【答案】C
【詳解】光程差
2d = nλ，（n = 1，2，3…）
而波長(zhǎng)
膜的厚度至少是膜中波長(zhǎng)的，即為1.0 × 10－7m。
故選C。
【例5】（2023·海南·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量紅光的波長(zhǎng)，當(dāng)測(cè)量頭分劃板中心刻線分別與第1條和第6條亮紋中心對(duì)齊時(shí)，測(cè)量頭的讀數(shù)分別為，則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．相鄰兩條亮條紋的間距為
B．相鄰兩條亮條紋的間距為
C．若僅將紅色濾光片換成紫色濾光片，則在目鏡中觀察到的條紋數(shù)目將增加
D．若僅將紅色濾光片換成紫色濾光片，則在目鏡中觀察到的條紋數(shù)目將減少
【答案】BC
【詳解】AB．根據(jù)題意第1條和第6條亮紋中心間距等于5段相鄰兩條亮條紋的間距，所以相鄰兩條亮條紋的間距為
A錯(cuò)誤，B正確；
CD．根據(jù)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)條紋間距
因?yàn)榧t光的波長(zhǎng)大于紫光，所以僅將紅色濾光片換成紫色濾光片則相鄰兩條條紋的間距變小，所以在目鏡中觀察到的條紋數(shù)目將增加，C正確，D錯(cuò)誤。
故選BC。
類型2 光的衍射和偏振現(xiàn)象
1．對(duì)光的衍射的理解
(1)波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯。在任何情況下都可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯與不明顯的差別。
(2)衍射現(xiàn)象說(shuō)明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長(zhǎng)比障礙物小得多時(shí)，光才可以看做是沿直線傳播的。
2．單縫衍射與雙縫干涉的比較
3.光的干涉和衍射的本質(zhì)
光的干涉和衍射都屬于波的疊加，從本質(zhì)上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，都可認(rèn)為是從單縫通過(guò)兩列或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的。
4．光的偏振
(1)自然光與偏振光的比較
(2)偏振光的應(yīng)用：加偏振濾光片的照相機(jī)鏡頭、液晶顯示器、立體電影、消除車燈眩光等。
【例1】(2022·北京順義區(qū)統(tǒng)考)以線狀白熾燈為光源，通過(guò)狹縫觀察該光源，可以看到( )
A．黑白相間的條紋，這是光的干涉
B．黑白相間的條紋，這是光的衍射
C．彩色的條紋，這是光的干涉
D．彩色的條紋，這是光的衍射
【答案】 D
【解析】 由題可知該現(xiàn)象為光的衍射現(xiàn)象，故A、C錯(cuò)誤；線狀白熾燈發(fā)出的光是復(fù)色光，其中各種色光的波長(zhǎng)不同，產(chǎn)生的單縫衍射的圖樣中條紋寬度和間距都不相同，因此各單色光的亮條紋或暗條紋不能完全重疊在一起，所以形成彩色條紋，故B錯(cuò)誤，D正確。
【例2】 (多選)(2022·江蘇名校3月聯(lián)考)利用旋光儀這種儀器可以用來(lái)測(cè)量糖溶液的濃度，從而測(cè)定含糖量。其原理是：偏振光通過(guò)糖的水溶液后，若迎著射來(lái)的光線看，偏振方向會(huì)以傳播方向?yàn)檩S線，旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度θ，這一角度稱為“旋光角”，θ的值與糖溶液的濃度有關(guān)。將θ的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測(cè)樣品的含糖量了。如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測(cè)樣品P置于A、B之間，則下列說(shuō)法中正確的是( )
A．到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱
B．到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱
C．將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光的強(qiáng)度最大，偏振片B轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于θ
D．將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光的強(qiáng)度最大，偏振片A轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于θ
【答案】 ACD
【解析】 偏振光通過(guò)糖的水溶液后，若迎著射來(lái)的光線看，偏振方向會(huì)以傳播方向?yàn)檩S線，旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度θ，所以到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱，故A正確，B錯(cuò)誤；將偏振片A或B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光的強(qiáng)度最大，偏振片A或B轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于θ，故C、D正確。
【例3】 (多選)(2022·天津市等級(jí)考模擬)下列關(guān)于光的性質(zhì)說(shuō)法正確的是( )
A．托馬斯·楊通過(guò)光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)，證明了光是一種波
B．日落時(shí)分，在岸上拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振片可以使影像更清晰
C．馬路積水上的油膜呈現(xiàn)彩色圖樣是光的干涉現(xiàn)象
D．照相機(jī)鏡頭表面涂上增透膜，以增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度，是應(yīng)用了光的全反射現(xiàn)象
【答案】 BC
【解析】 托馬斯·楊通過(guò)光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，證明了光是一種波，A錯(cuò)誤；在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振片可以濾掉反射光，使影像更清晰，B正確；馬路積水上的油膜呈現(xiàn)彩色圖樣是光的薄膜干涉現(xiàn)象，C正確；照相機(jī)鏡頭表面涂上增透膜，以增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度，是應(yīng)用了光的干涉現(xiàn)象，D錯(cuò)誤。
【例4】（2023春·陜西寶雞·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）下列關(guān)于光的偏振的說(shuō)法中正確的是（ ）
A．自然光通過(guò)偏振片后就變成了偏振光
B．自然光通過(guò)偏振片后就變成了單色光
C．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是橫波
D．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是縱波
【答案】AC
【詳解】AB．自然光通過(guò)偏振片時(shí)，只有振動(dòng)方向與偏振片的透振方向一致的光波才能通過(guò)，即自然光變成了偏振光，但不一定是單色光，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
CD．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是橫波，C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤。
故選AC。
【例5】（2023春·全國(guó)·高三期末）某研究性學(xué)習(xí)小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖甲、乙所示的圖樣，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．甲圖的亮斑是“泊松亮斑”，屬于圓盤衍射
B．乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個(gè)亮斑，后來(lái)泊松發(fā)現(xiàn)圓板中心確實(shí)有這個(gè)亮斑
C．不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是清晰的
D．發(fā)生圓孔衍射時(shí)，圓形光環(huán)的圖樣半徑遠(yuǎn)大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里
【答案】D
【詳解】A．乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，屬于圓盤衍射，故A錯(cuò)誤；
B．乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個(gè)亮斑，但泊松認(rèn)為這是非?；闹嚨?，后來(lái)菲涅耳與阿拉果發(fā)現(xiàn)圓板中心有這個(gè)亮斑，故B錯(cuò)誤；
C．不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的，故C錯(cuò)誤；
D．發(fā)生圓孔衍射時(shí)，圓形光環(huán)的圖樣半徑遠(yuǎn)大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里，故D正確。
故選D。
【例6】．（2023春·廣東揭陽(yáng)·高三?？计谀┠逞芯啃詫W(xué)習(xí)小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖甲、乙所示的圖樣，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．甲圖屬于圓孔衍射
B．乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個(gè)亮斑，后來(lái)泊松發(fā)現(xiàn)圓板中心的確有這個(gè)亮斑
C．不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的
D．發(fā)生圓孔衍射時(shí)，圓形光環(huán)的圖樣半徑遠(yuǎn)大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里
【答案】B
【詳解】A．根據(jù)衍射條紋的特點(diǎn)可知甲圖屬于圓孔衍射，故A正確；
B．乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個(gè)亮斑，但泊松認(rèn)為這是非?；闹嚨?，后來(lái)菲涅耳與阿拉果發(fā)現(xiàn)圓板中心有這個(gè)亮斑，故B錯(cuò)誤；
C．不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的，故C正確；
D．發(fā)生圓孔衍射時(shí)，圓形光環(huán)的圖樣半徑遠(yuǎn)大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里，故D正確。
本題選擇錯(cuò)誤選項(xiàng)；
故選B。
【例7】．（2023·江蘇徐州·?？寄M預(yù)測(cè)）圖示為通過(guò)3D眼鏡看電腦顯示屏的照片，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．左側(cè)鏡片上涂有增反膜
B．右側(cè)鏡片上涂有增透膜
C．兩側(cè)鏡片為透振方向不同的偏振片
D．電腦顯示屏發(fā)出的光為自然光
【答案】C
【詳解】D．手機(jī)、電腦、電視等電子顯示設(shè)備發(fā)出的光是偏振光，D錯(cuò)誤；
ABC．3D眼鏡的2個(gè)鏡片是兩個(gè)透振方向互相垂直的偏振片，圖中電腦顯示屏發(fā)出的偏振光的透振方向與左側(cè)眼鏡垂直，沒(méi)有光穿過(guò)左側(cè)眼鏡，左側(cè)眼鏡看不見(jiàn)電腦顯示屏，電腦顯示屏發(fā)出的偏振光的透振方向與右側(cè)眼鏡平行，有光穿過(guò)右側(cè)眼鏡，右側(cè)眼鏡看得見(jiàn)電腦顯示屏，AB錯(cuò)誤，C正確。
故選C。
類型3 電磁振蕩、電磁波
1．電磁振蕩的特點(diǎn)
LC電路工作過(guò)程具有對(duì)稱性和周期性。
(1)兩個(gè)物理過(guò)程
①放電過(guò)程：電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，q↓→i↑，電流從正極板流向負(fù)極板。
②充電過(guò)程：磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，q↑→i↓，電流從負(fù)極板流向正極板。
(2)兩個(gè)特殊狀態(tài)
①充電完畢狀態(tài)：磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，電場(chǎng)能最大，磁場(chǎng)能最小(為零)。
②放電完畢狀態(tài)：電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能最小(為零)。
(3)在一個(gè)周期內(nèi)，充電、放電各兩次，振蕩電流的方向改變兩次；電場(chǎng)能(或磁場(chǎng)能)完成兩次周期性變化。
2．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解
3．對(duì)電磁波的理解
(1)電磁波是橫波。電磁波的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、傳播方向三者兩兩垂直。
(2)電磁波與機(jī)械波的比較
【例1】（2023春·黑龍江哈爾濱·高三?？计谥校┫铝嘘P(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波說(shuō)法正確的是（ ）
A．變化的磁場(chǎng)在周圍的空間一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)
B．電磁波是橫波，不能在真空中傳播
C．電磁波既可以傳遞信息，又可以傳遞能量
D．變化的電場(chǎng)在周圍的空間一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)
【答案】C
【詳解】A．均勻變化的磁場(chǎng)在周圍的空間產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
B．電磁波是橫波，能在真空中傳播，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
C．電磁波既可以傳遞信息，又可以傳遞能量，選項(xiàng)C正確；
D．均勻變化的電場(chǎng)在周圍的空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
故選C。
【例2】．（2023春·山東·高三濟(jì)南市章丘區(qū)第四中學(xué)校聯(lián)考階段練習(xí)）LC振蕩電路的振蕩周期為T，時(shí)刻線圈中的磁場(chǎng)最強(qiáng)，方向如圖所示。LC振蕩電路中的電流為i，電容器極板a帶的電荷量為q，線圈中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能為（與通過(guò)線圈的電流的平方成正比），極板間儲(chǔ)存的電場(chǎng)能為（與電容器所帶的電荷量的平方成正比），以a板所帶的正電荷增加時(shí)的電流方向?yàn)檎?。下列圖像可能正確的是（ ）

A． B．
C． D．
【答案】C
【詳解】AB．由題意可知時(shí)刻線圈中的磁場(chǎng)最強(qiáng)，電路中電流最大，此時(shí)電容器電場(chǎng)能最小，電容器所帶電荷量最小，根據(jù)右手螺旋定則可知，此時(shí)電流方向流向b板，電容器正在充電過(guò)程，電流為負(fù)方向，故AB錯(cuò)誤；
CD．時(shí)刻電容器所帶電荷量為零，之后磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，由于能量是標(biāo)量，因此線圈中磁場(chǎng)能、電場(chǎng)能均在橫軸上方，且圖像是平滑的，故C正確，D錯(cuò)誤。
故選C。
【例3】．（2023春·上海浦東新·高二上海市進(jìn)才中學(xué)?？茧A段練習(xí)）麥克斯韋通過(guò)對(duì)電磁場(chǎng)統(tǒng)一理論的研究，預(yù)言了電磁波的存在。下列有關(guān)電磁波的理解正確的是（ ）
A．電磁波在任何介質(zhì)中傳播速度都是相同的
B．電磁波和機(jī)械波一樣，都依靠介質(zhì)傳播振動(dòng)形式和能量
C．太空中傳送至地面的無(wú)線電波是橫波
D．電磁波與機(jī)械波一樣可以發(fā)生反射、折射等現(xiàn)象，但不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象
【答案】C
【詳解】A．電磁波的傳播速度不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與頻率有關(guān)，在不同介質(zhì)中傳播速度不同，故A錯(cuò)誤；
B．電磁波的傳播不需要介質(zhì)，機(jī)械波的傳播必須要有介質(zhì)，故B錯(cuò)誤；
C．太空中傳送至地面的無(wú)線電波是電磁波，電磁波是橫波，故C正確；
D．電磁波與機(jī)械波一樣可以發(fā)生反射、折射等現(xiàn)象，也會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。
故選C。
【例4】．（2023春·浙江·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）正是人類對(duì)電與磁的研究，發(fā)展成了電磁場(chǎng)與電磁波的理論。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，并創(chuàng)造性地用“磁感線”形象地描述“場(chǎng)”的物理圖景
B．麥克斯韋建立了電磁場(chǎng)理論，并在實(shí)驗(yàn)中捕捉到了電磁波
C．普朗克認(rèn)為振動(dòng)著的帶電微粒的能量是連續(xù)的
D．愛(ài)因斯坦認(rèn)為光是一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，這些能量子叫作光子
【答案】D
【詳解】A．奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，法拉第創(chuàng)造性地用“磁感線”形象地描述“場(chǎng)”的物理圖景，故A錯(cuò)誤；
B．麥克斯韋建立了電磁場(chǎng)理論，赫茲在實(shí)驗(yàn)中捕捉到了電磁波，故B錯(cuò)誤；
C．普朗克認(rèn)為振動(dòng)著的帶電微粒的能量是量子化的，故C錯(cuò)誤；
D．愛(ài)因斯坦認(rèn)為光是一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，這些能量子叫作光子，故D正確。
故選D。
【例5】．（2023春·江蘇淮安·高三淮陰中學(xué)?？茧A段練習(xí)）電磁波譜及其相關(guān)應(yīng)用如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是（ ）
A．電磁波是一種物質(zhì)B．可見(jiàn)光中紅光光子的能量最大
C．紫外線可以用來(lái)滅菌消毒D．電磁波中最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是無(wú)線電波
【答案】B
【詳解】A．電磁波是一種看不見(jiàn)、摸不著的特殊物質(zhì)，故A正確，不符合題意；
B．可見(jiàn)光中紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，頻率最小，所以紅光光子的能量最小，故B錯(cuò)誤，符合題意；
C．紫外線可以用來(lái)滅菌消毒，故C正確，不符合題意；
D．電磁波中無(wú)線電波的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，所以無(wú)線電波最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故D正確，不符合題意。
故選B。
【例6】．（2023·遼寧沈陽(yáng)·遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）在如圖所示的電路中，L是直流電阻可以忽略的電感線圈，電流計(jì)G可視為理想電表，先將開(kāi)關(guān)S置于a處，待電路穩(wěn)定后將開(kāi)關(guān)S移至b處同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，電感線圈L和電容器C組成振蕩電路，其振蕩周期為T。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．開(kāi)關(guān)S剛移至b處，電流計(jì)G中將有從左向右的電流經(jīng)過(guò)
B．過(guò)程中，電容器C放電，電容減小
C．時(shí)刻，電感線圈L中磁場(chǎng)能最大
D．過(guò)程中，電流計(jì)G的讀數(shù)逐漸變大
【答案】C
【詳解】A．開(kāi)關(guān)S置于a處時(shí)，電容器C上極板接電源正極，開(kāi)關(guān)S移至b處瞬間，電容器C開(kāi)始放電，電流計(jì)G中將有從右向左的電流經(jīng)過(guò)，故A錯(cuò)誤；
B．過(guò)程中，電容器C放電，帶電量q減小，但是其電容不會(huì)發(fā)生變化，故B錯(cuò)誤；
C．時(shí)刻，電容器放電完畢，電容器極板上沒(méi)有電荷，電場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，所以此時(shí)電感線圈L中磁場(chǎng)能最大，故C正確；
D．過(guò)程是電容器充電過(guò)程，此時(shí)電路中的電流逐漸變小，所以電流計(jì)G的讀數(shù)逐漸變小，故D錯(cuò)誤。
故選C。
【例7】．（2023春·安徽合肥·高三校聯(lián)考期中）LC振蕩電路中某時(shí)刻的磁場(chǎng)方向如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器的上極板帶負(fù)電
B．若電容器的上極板帶正電，則線圈中電流正在減小
C．若電容器正在放電，則電容器的上極板帶正電
D．若電容器正在放電，則自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流減小
【答案】B
【詳解】A．若磁場(chǎng)正在減弱，則電容器中電場(chǎng)能增加，電容器正在充電，根據(jù)右手螺旋定則可知電流方向流向上極板，則電容器的上極板帶正電，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)右手螺旋定則可知電流方向流向上極板，若電容器的上極板帶正電，則電容器正在充電，電容器中電場(chǎng)能增加，線圈中的磁場(chǎng)能減小，線圈中電流正在減小，故B正確；
C．根據(jù)右手螺旋定則可知電流方向流向上極板，若電容器正在放電，則電容器的上極板帶負(fù)電，故C錯(cuò)誤；
D．若電容器正在放電，則電容器中電場(chǎng)能減小，線圈中的磁場(chǎng)能增加，線圈中電流正在增大，自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流增大，故D錯(cuò)誤。
故選B。
【例8】．（2023春·江西上饒·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）如圖所示是某時(shí)刻LC振蕩電路中振蕩電流i的方向，下列對(duì)回路情況的判斷正確的是（ ）

A．若電路中電容的上板帶正電，則該電路中電流在增大
B．若電路中電容的下板帶正電，則電感產(chǎn)生的磁場(chǎng)在增強(qiáng)
C．若電路中電流i正在增大，則該電路中電容上的電荷量也在增大
D．若電路中電流i正在減小，則該電路中電容器里的電場(chǎng)必定向下
【答案】A
【詳解】A．若電路中電容的上板帶正電，則電容器在放電，該電路中電流在增大，故A正確；
B．若電路中電容的下板帶正電，則電容器在充電，電感產(chǎn)生的磁場(chǎng)在減弱，故B錯(cuò)誤；
C．若電路中電流i正在增大，則電容器在放電，該電路中電容上的電荷量在減少，故C錯(cuò)誤；
D．若電路中電流i正在減小，則電容器在充電，電容的下板帶正電，該電路中電容器里的電場(chǎng)向上，故D錯(cuò)誤。
故選A。
題型三 幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合
類型1 光的折射現(xiàn)象和物理光學(xué)
【例1】（2023·遼寧丹東·統(tǒng)考二模）如圖甲所示，我國(guó)航天員王亞平在天宮課堂上演示了微重力環(huán)境下的神奇現(xiàn)象。液體呈球狀，往其中央注入空氣，可以在液體球內(nèi)部形成一個(gè)同心球形氣泡，如圖乙所示。假設(shè)此液體球其內(nèi)外半徑之比為，當(dāng)由a、b、c三種顏色的光組成的細(xì)光束在過(guò)球心的平面內(nèi)，從A點(diǎn)以的入射角射入球中，其中光的折射光線剛好與液體球內(nèi)壁相切，則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．該液體材料對(duì)a光的折射率小于對(duì)c光的折射率
B．若繼續(xù)增大入射角i，b光可能因發(fā)生全反射而無(wú)法射出液體球
C．該液體材料對(duì)光的折射率為
D．光在液體球中的傳播速度最小
【答案】C
【詳解】A．由圖乙可知，a光在液體材料中的折射角比c光的小，由折射率， 可知該液體材料對(duì)a光的折射率大于對(duì)c光的折射率，故A錯(cuò)誤；
B．若繼續(xù)增大入射角i，b光的折射角增大，光線遠(yuǎn)離同心球形氣泡，光線從液體材料射出時(shí)的入射角與射入液體材料時(shí)的折射角大小相等，根據(jù)光的可逆性可知不會(huì)發(fā)生全反射，故B錯(cuò)誤；
C．由圖乙可得，b光在液體材料中的折射角
由折射率，可得該液體材料對(duì)光的折射率為
故C正確；
D．由圖乙可知，a、b、c三種顏色的光的入射角相同，c光的折射角最大，由折射率公式，可知c光的折射率最??；由，可知光在液體球中的傳播速度最大，故D錯(cuò)誤。
故選C。
【例2】．（2023·北京海淀·北大附中?？既＃┮皇鴱?fù)色可見(jiàn)光射到置于空氣中的平板玻璃上，穿過(guò)玻璃后從下表面射出，變?yōu)閍、b兩束平行單色光，如圖所示。對(duì)于兩束單色光來(lái)說(shuō)（ ）

A．玻璃對(duì)a光的折射率較小B．a(chǎn)光在玻璃中傳播的速度較大
C．b光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)D．b光光子的能量較大
【答案】C
【詳解】A．由圖可知玻璃對(duì)a光的折射率較大，故A錯(cuò)誤；
B．由
可知a光在玻璃中傳播的速度較小，故B錯(cuò)誤；
C．a(chǎn)光的折射率大，則a光的頻率大，波長(zhǎng)較短，故C正確；
D．a(chǎn)光的頻率大，由可知a光光子的能量較大，故D錯(cuò)誤。
故選C。
【例3】．（2023·廣東深圳·校考模擬預(yù)測(cè)）彩虹的形成是雨后太陽(yáng)光射入空氣中的水滴先折射，然后在水滴的背面發(fā)生反射，最后離開(kāi)水滴時(shí)再次折射形成。如圖所示，一束太陽(yáng)光從左側(cè)射入球形水滴，a、b是其中的兩條出射光線，一條是紅光，另一條是紫光。關(guān)于a光和b光的說(shuō)法中，正確的是（ ）
A．a(chǎn)光是紅光B．a(chǎn)光的波長(zhǎng)更長(zhǎng)
C．b光更容易發(fā)生衍射D．在真空中傳播時(shí)，b光的速度更大
【答案】C
【詳解】A．a(chǎn)、b兩條出射光線均在水滴表面發(fā)生折射現(xiàn)象，入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根據(jù)折射定律，可知
折射率大則光的頻率高，因此a光是紫光，b光是紅光，故A錯(cuò)誤；
B．由于光的頻率越大，波長(zhǎng)越短，因此
故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)光的衍射現(xiàn)象，遇到相同的障礙物，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光越容易發(fā)生明顯衍射，因此b光更容易發(fā)生明顯衍射，故C正確；
D．在真空中傳播時(shí)，a、b光的速度一樣大，故D錯(cuò)誤。
故選C。
【例4】．（2023·北京·高三專題練習(xí)）如圖所示，一束光沿著半圓形玻璃磚的半徑射到它的平直的邊上，在玻璃磚與空氣的界面上發(fā)生反射和折射，入射角為，折射角為。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．反射光的頻率大于入射光的頻率B．折射光的波長(zhǎng)等于入射光的波長(zhǎng)
C．若增大入射角，則折射角將減小D．若增大入射角，則折射光將減弱
【答案】D
【詳解】A．光發(fā)生反射和折射后頻率不變，所以反射光的頻率等于入射光的頻率，故A錯(cuò)誤；
B．折射光的傳播速度大于入射光的傳播速度，頻率相同，由可知折射光的波長(zhǎng)大于入射光的波長(zhǎng)，故B錯(cuò)誤；
C．由可知若增大入射角，則折射角將增大，故C錯(cuò)誤；
D．若增大入射角，反射光增強(qiáng)，折射光將減弱。故D正確。
故選D。
類型2 全反射現(xiàn)象和物理光學(xué)
【例1】（2023·天津紅橋·高三統(tǒng)考期中）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)射入一上下表面平行等厚玻璃板后，其光路如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．單色光1的波長(zhǎng)大于單色光2的波長(zhǎng)
B．在玻璃中單色光1的傳播速度小于單色光2的傳播速度
C．改變空氣中光線的入射角，在玻璃板下表面可能發(fā)生全反射
D．單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角大于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角
【答案】B
【詳解】A．在上表面，單色光1比單色光2偏折厲害，則玻璃對(duì)單色光1的折射率大，單色光1的頻率大，波長(zhǎng)小，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)
知，單色光1的折射率大，則單色光1在玻璃中傳播的速度小，故B正確；
C．根據(jù)光傳播的可逆性可知，改變空氣中光線的入射角，在玻璃板下表面都不會(huì)發(fā)生全反射，故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)知，單色光1的折射率大，則臨界角小，故D錯(cuò)誤；
故選B。
【例2】．（2023·天津和平·統(tǒng)考三模）每年夏季，我國(guó)多地會(huì)出現(xiàn)日暈現(xiàn)象如圖甲，日暈是當(dāng)日光通過(guò)卷層云時(shí)，受到冰晶的折射或反射形成的。圖乙所示為一束太陽(yáng)光射到六角形冰晶時(shí)的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．在冰晶中，a光的傳播速度小
B．通過(guò)同一裝置發(fā)生雙縫干涉，b光的相鄰條紋間距大
C．從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角小
D．照射同一金屬發(fā)生光電效應(yīng)，b光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大
【答案】D
【詳解】A．由圖乙可知，b光在介質(zhì)中的偏折角度較大，說(shuō)明b光的折射率大于a光的折射率，根據(jù)傳播速度與折射率的關(guān)系
可知，a光的傳播速度大于b光的傳播速度，故A錯(cuò)誤；
B．由于b光的折射率大于a光的折射率，則b光的波長(zhǎng)小于a光的波長(zhǎng)，根據(jù)干涉條紋間距與波長(zhǎng)的關(guān)系
可知，通過(guò)同一裝置發(fā)生雙縫干涉，b光的相鄰條紋間距小于a光的間距，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系
可知，b光的臨界角小于a光的臨界角，故C錯(cuò)誤；
D．b光的頻率大于a光的頻率，根據(jù)光電效應(yīng)方程
可知，照射同一金屬發(fā)生光電效應(yīng)，b光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大，故D正確。
故選D。
【例3】．（2023春·湖北武漢·高三統(tǒng)考階段練習(xí)）一包含有兩種頻率光的激光束，從真空中垂直射入截面為直角三角形的玻璃棱鏡，光路如圖所示。激光從棱鏡的斜邊面出射時(shí)被分為a、b兩束光。已知，截面頂角為，棱鏡對(duì)這兩種頻率光的折射率分別為和。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．a(chǎn)光的頻率大于比b光的頻率
B．a(chǎn)光與b光在三棱鏡中的傳播速度之比是
C．用同一裝置做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，b光的中央亮條紋比a光的寬
D．為使這兩種頻率的光都能從棱鏡斜邊射出，角的取值范圍是
【答案】D
【詳解】A．由已知，a光的折射率小于b光的折射率，因此可知a光的頻率小于比b光的頻率，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)
可得
則可得
故B錯(cuò)誤；
C．由于a光的頻率小于比b光的頻率，則可知a光的波長(zhǎng)大于比b光的波長(zhǎng)，當(dāng)用同一裝置做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，波長(zhǎng)越大，中央亮條紋越寬，由此可知a光的中央亮條紋比b光的寬，故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系
可知a光與b臨界角的正弦值分別為
所對(duì)應(yīng)的臨界角分別為
而根據(jù)幾何關(guān)系可知，入射角就等于，因此可知，為使這兩種頻率的光都能從棱鏡斜邊射出，角的取值范圍必定為
故D正確。
故選D。
【例4】．（2023秋·廣東深圳·高三深圳市羅湖外語(yǔ)學(xué)校?？计谀┠硨?shí)驗(yàn)小組用完全相同的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，僅換用頻率不同的單色光a、b得到的干涉圖樣分別如圖甲、乙所示，下列說(shuō)法中正確的是（ ）

A．a(chǎn)光子的能量大于b光子的能量
B．b光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
C．單色光a在水中的傳播速度比b光快
D．從同一種介質(zhì)射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角小于b光的臨界角
【答案】C
【詳解】A．根據(jù)知，在屏幕上相鄰的兩條亮紋間距越大，則光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，則a光波長(zhǎng)較大，由知頻率越短，則a光子的能量越小，故A錯(cuò)誤；
B．a(chǎn)光波長(zhǎng)大于b光波長(zhǎng)，則a光比b光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；
C．a(chǎn)光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，則頻率小，故折射率小，根據(jù)知在介質(zhì)中傳播速度大，故C正確；
D．從同一種介質(zhì)射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，臨界角，可知a光的臨界角大于b光的臨界角，故D錯(cuò)誤。
故選C。
【例5】．（2023·天津和平·耀華中學(xué)?？级＃┯胊、b兩束單色光照射同一單縫做衍射實(shí)驗(yàn)，觀察衍射圖樣發(fā)現(xiàn)：a光的中央亮紋比b光的中央亮紋窄，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．a(chǎn)、b兩束單色光以相同的入射角從空氣射入水中，b光的折射角小
B．a(chǎn)、b兩束單色光在水下同一深度處，b光照亮水面的面積較大
C．用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距較大
D．用a光照射某金屬，不能發(fā)生光電效應(yīng)，用b光照射有可能發(fā)生光電效應(yīng)
【答案】B
【詳解】A．a(chǎn)光的中央亮紋比b光的中央亮紋窄，可知b光的波長(zhǎng)大，頻率小，所以折射率小，所以當(dāng)a、b兩束單色光以相同的入射角從空氣射入水中時(shí)，b光的光線偏折小，則折射角大，故A錯(cuò)誤；
B．a(chǎn)、b兩束單色光在水下同一深度處，因?yàn)閎光的折射率小，根據(jù)公式
可知b光的臨界角大，所以b光照亮水面的面積較大，故B正確；
C．用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，根據(jù)公式
可知b光的波長(zhǎng)大，b光的條紋間距較大，故C錯(cuò)誤；
D．用a光照射某金屬，不能發(fā)生光電效應(yīng)，因?yàn)閎光的波長(zhǎng)大，頻率小，所以b光照射也不發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤。
故選B。
類型3 光學(xué)與其他知識(shí)的綜合問(wèn)題
【例1】(多選)一束復(fù)色光射到平行玻璃磚的上表面，經(jīng)玻璃磚下表面射出后分為a、b兩束光，下列說(shuō)法正確的是( )
A．在玻璃磚中a光的傳播速度小于b光的傳播速度
B．若從同一介質(zhì)射入真空，發(fā)生全反射時(shí)a光的臨界角比b光的大
C．通過(guò)同一雙縫干涉裝置產(chǎn)生的干涉條紋間距Δxa＞Δxb
D．a(chǎn)、b兩束光分別照射到同種金屬上，相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub，則Ua＞Ub
【答案】 AD
【解析】 由公式n＝eq \f(sin i,sin r)可知，a光的折射率大于b光的折射率，由公式v＝eq \f(c,n)可知，在玻璃磚中a光的傳播速度小于b光的傳播速度，故A正確；由公式sin C＝eq \f(1,n)可知，折射率越大，臨界角越小，則從同一介質(zhì)射入真空，發(fā)生全反射時(shí)a光的臨界角比b光的小，故B錯(cuò)誤；由于a光的折射率大于b光的折射率，則a光的頻率大于b光的頻率，由公式c＝λν可知，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，由公式Δx＝eq \f(l,d)λ可知，通過(guò)同一雙縫干涉裝置產(chǎn)生的干涉條紋間距Δxa＜Δxb，故C錯(cuò)誤；由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek可得eUc＝hν－W0，則Ua＞Ub，故D正確。
【例2】(2022·北京海淀區(qū)一模)由a和b兩種頻率的光組成的光束，經(jīng)玻璃三棱鏡折射后的光路如圖所示。a光是氫原子由n＝4的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的。下列說(shuō)法中正確的是( )
A．該三棱鏡對(duì)a光的折射率較大
B．在該三棱鏡中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度
C．用同一雙縫干涉裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，a光干涉條紋的間距大于b光干涉條紋的間距
D．b光可能是氫原子從n＝3的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的
【答案】 C
【解析】 由題圖可知，三棱鏡對(duì)b光的折射程度較大，則該三棱鏡對(duì)b光的折射率較大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)v＝eq \f(c,n)可知，在該三棱鏡中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；a光折射率小，則頻率小，波長(zhǎng)大，根據(jù)Δx＝eq \f(l,d)λ可知，用同一雙縫干涉裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，a光干涉條紋的間距大于b光干涉條紋的間距，選項(xiàng)C正確；b光頻率大，則所對(duì)應(yīng)的躍遷的能級(jí)差較大，因?yàn)閍光是氫原子由n＝4的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的，則b光不可能是氫原子從n＝3的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
【例3】（2023·湖北省直轄縣級(jí)單位·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，利用的基本裝置如圖所示，單色縫光源S與平面鏡M平行。某次實(shí)驗(yàn)，S發(fā)射波長(zhǎng)為的單色光a，光屏上形成干涉條紋，虛線上方的第二條亮條紋出現(xiàn)在N處；若S發(fā)射波長(zhǎng)為的單色光b，光屏上N處出現(xiàn)第三條亮條紋。已知單色光源S與鏡面所在直線間的距離為h，與光屏間的距離為l，不考慮半波損失，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．單色光波長(zhǎng)為λ時(shí)光屏上干涉條紋間距為
B．兩單色光的光子動(dòng)量之比
C．若將平面鏡M右移一小段距離，光屏上的條紋間距變小
D．若撤去平面鏡M，光屏上仍然能出現(xiàn)明暗相間的條紋
【答案】D
【詳解】A．由題意可知，可將單縫及其在平面鏡中的像視為雙縫，由雙縫干涉條紋間距公式
其中
可得
A錯(cuò)誤；
B．波長(zhǎng)為的單色光和波長(zhǎng)為的單色光的條紋間距之比為3：2，故
結(jié)合
可知
B錯(cuò)誤；
C．將平面鏡M右移一小段距離，不影響光源的像的位置和l的大小，條紋間距不變，C錯(cuò)誤；
D．若撤去平面鏡M，通過(guò)單縫光線會(huì)發(fā)生衍射，仍然可以觀察到明暗相間的條紋，D正確。
故選D。
類別
項(xiàng)目
平行玻璃磚
三棱鏡
圓柱體(球)
結(jié)構(gòu)
玻璃磚上下表面是平行的
橫截面為三角形
橫截面是圓
對(duì)光線
的作用
通過(guò)平行玻璃磚的光線不改變傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移
通過(guò)三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底邊偏折
圓界面的法線是過(guò)圓心的直線，經(jīng)過(guò)兩次折射后向圓心偏折
應(yīng)用
測(cè)定玻璃的折射率
全反射棱鏡，改變光的傳播方向
改變光的傳播方向
單縫衍射
雙縫干涉
不同點(diǎn)
條紋寬度
條紋寬度不等，
中央最寬
條紋寬度相等
條紋間距
各相鄰條紋間距不等
各相鄰條紋等間距
亮度情況
中央條紋最亮，
兩邊變暗
條紋清晰，亮度基本相同
相同點(diǎn)
干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋
類別
自然光(非偏振光)
偏振光
光的
來(lái)源
從普通光源發(fā)出的光
自然光通過(guò)起偏器后的光
光的振
動(dòng)方向
在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光沿任意方向振動(dòng)，且沿各個(gè)方向振動(dòng)的光的強(qiáng)度相同
在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光沿特定方向振動(dòng)
名稱
項(xiàng)目
電磁波
機(jī)械波
產(chǎn)生
由周期性變化的電場(chǎng)、磁場(chǎng)產(chǎn)生
由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生
波的特點(diǎn)
橫波
縱波或橫波
波速
在真空中等于光速
c＝3×108 m/s
在空氣中不大(如聲波波速在空氣中一般為340 m/s)
是否需
要介質(zhì)
不需要介質(zhì)(在真空中仍可傳播)
必須有介質(zhì)(真空中不能傳播)
能量傳播
電磁能
機(jī)械能

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