高考物理三轮冲刺突破训练专题24 光学（原卷版）.doc

专题24光学

目录

TOC\o1-2\h\u专题24光学 1

考向一折射定律及其应用 1

考向二对全反射现象的理解和应用 3

考向三光的色散现象 10

考向四光的干涉现象 12

考向五光的衍射和光的偏振现象 14

【题型演练】 16

考向一折射定律及其应用

1．对折射率的理解

(1)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小v＝eq\f(c,n).

(2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关．同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．

(3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同．

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．

3.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制

平行玻璃砖

三棱镜

圆柱体(球)

结构

玻璃砖上下表面是平行的

横截面为三角形的三棱镜

横截面是圆

对光线的作用

通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移

通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏折

圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折

应用

测定玻璃的折射率

全反射棱镜，改变光的传播方向

改变光的传播方向

【典例1】如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边SKIPIF10以角度SKIPIF10入射，依次经SKIPIF10和SKIPIF10两次反射，从直角边SKIPIF10出射。出射光线相对于入射光线偏转了SKIPIF10角，则SKIPIF10（）

A．等于SKIPIF10 B．大于SKIPIF10

C．小于SKIPIF10 D．与棱镜的折射率有关

[变式]如图为一用透明材料做成的中心是空的球，其中空心部分半径与球的半径之比为1:3。当细光束以SKIPIF10的入射角射入球中，其折射光线刚好与内壁相切，则该透明材料的折射率为（）

A．SKIPIF10 B．1.5 C．SKIPIF10 D．2

考向二对全反射现象的理解和应用

1．求解光的折射、全反射问题的四点提醒

(1)光密介质和光疏介质是相对而言的．同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质．

(2)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．

(3)在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的．

(4)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．

2．解决全反射问题的一般方法

(1)确定光是光密介质进入光疏介质．

(2)应用sinC＝eq\f(1,n)确定临界角．

(3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射．

(4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图．

(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题．

3．求解全反射现象中光的传播时间的一般思路

(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＝eq\f(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＝eq\f(l,v)求解光的传播时间．

【典例2】完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（???）

A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大

B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小

C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射

D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射

[变式1]如图，某三棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC，BC长度为d，O为BC中点。在ABC所在平面内，光线PO垂直BC边入射，恰好在AB边界发生全反射。

(ⅰ)求该三棱镜的折射率；

(ⅱ)保持光线PO入射点O不变，入射方向逐渐向CO方向偏转，求AB边有光线射出的区域宽度。

[变式2]某种透明材料制成的空心球体外径是内径的2倍，其过球心的某截面(纸面内)如图所示。一束单色光(在纸面内)从外球面上A点