6/6一、知識(shí)體系建構(gòu)——理清物理觀念二、綜合考法融會(huì)——強(qiáng)化科學(xué)思維考法一光學(xué)器件對光路圖的控制[典例1]如圖所示,一個(gè)半徑為R、折射率為3的透明玻璃半球體,O為球心,軸線OA水平且與半球體的左邊界垂直,位于軸線上O點(diǎn)左側(cè)R3處的點(diǎn)光源S發(fā)出一束與OA夾角θ=60°的光線射向半球體,已知光在真空中傳播的速度為c嘗試解答:[融會(huì)貫通]平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)通過平行玻璃磚的光線不改變傳播方向,但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后,出射光線向棱鏡底面偏折圓界面的法線是過圓心的直線,經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折[對點(diǎn)訓(xùn)練]1.(多選)如圖所示為一直角棱鏡的橫截面,∠BAC=90°,∠ABC=60°。一平行細(xì)光束從O點(diǎn)沿垂直于BC面的方向射入棱鏡。已知棱鏡材料的折射率n=2,若不考慮原入射光在BC面上的反射光,則有光線()A.從AB面射出B.從AC面射出C.從BC面射出,且與BC面斜交D.從BC面射出,且與BC面垂直2.真空中有一半徑為R=5cm,球心為O,質(zhì)量分布均勻的玻璃球,其過球心O的橫截面如圖所示。一單色光束SA從真空以入射角i于玻璃球表面的A點(diǎn)射入玻璃球,又從玻璃球表面的B點(diǎn)射出。已知∠AOB=120°,該光束在玻璃中的折射率為3,光在真空中的傳播速度c=3×108m/s,求:(1)入射角i的值;(2)該光束在玻璃球中的傳播時(shí)間t?？挤ǘ獾母缮婧脱苌涞木C合[典例2](多選)如圖所示是a、b兩光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣,則()A.在同種均勻介質(zhì)中,a光的傳播速度比b光的大B.真空中a、b兩光傳播速度相同C.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí),a光臨界角小D.在相同的條件下,b光比a光更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象聽課記錄:[融會(huì)貫通]1.光的干涉和衍射圖樣的辨別(1)條紋寬度是否相同。(2)條紋間距是否相同。2.光的干涉亮暗條紋的確定(1)當(dāng)光從兩狹縫到屏上某點(diǎn)的路程差為半波長的偶數(shù)倍(即波長的整數(shù)倍)時(shí),或Δs=nλ(n=0,1,2,…)時(shí),該點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋。(2)當(dāng)光從兩狹縫到屏上某點(diǎn)的路程差為半波長的奇數(shù)倍時(shí),或Δs=n+12λ[對點(diǎn)訓(xùn)練]1.(多選)波長不同的a、b兩束單色平行光,分別照射到同一雙縫干涉裝置上,在屏上得到干涉條紋如圖所示。下列說法正確的是()A.在真空中,a光的波長比b光的長B.在真空中,a光的傳播速度比b光的小C.若只減小雙縫到屏的距離,兩光產(chǎn)生的條紋間距均變小D.兩光分別照射同一單縫衍射裝置,若只減小縫寬,中央亮紋寬度均變小2.(2024年1月·甘肅高考適應(yīng)性演練)如圖,波長為λ的單色光,照射到間距為d的雙縫上,雙縫到屏的距離為ll?d,屏上觀察到明暗相間的條紋?，F(xiàn)將屏向右平移1之比為()A.4∶3 B.3∶4 C.4∶5 D.5∶4三、價(jià)值好題精練——培樹科學(xué)態(tài)度和責(zé)任1.(2023·福建高考)如圖,一教師用側(cè)面開孔的透明塑料瓶和綠光激光器演示“液流導(dǎo)光”實(shí)驗(yàn)。瓶內(nèi)裝有適量清水,水從小孔中流出后形成了彎曲的液流。讓激光水平射向小孔,使光束與液流保持在同一豎直平面內(nèi),觀察到光束沿著彎曲的液流傳播。下列操作中,有助于光束更好地沿液流傳播的是()A.減弱激光強(qiáng)度B.提升瓶內(nèi)液面高度C.改用折射率更小的液體D.增大激光器與小孔之間的水平距離2.(2024·湖南高考)(多選)1834年,洛埃利用平面鏡得到楊氏雙縫干涉的結(jié)果(稱洛埃鏡實(shí)驗(yàn)),平面鏡沿OA放置,靠近并垂直于光屏。某同學(xué)重復(fù)此實(shí)驗(yàn)時(shí),平面鏡意外傾斜了某微小角度θ,如圖所示。S為單色點(diǎn)光源。下列說法正確的是()A.沿AO向左略微平移平面鏡,干涉條紋不移動(dòng)B.沿OA向右略微平移平面鏡,干涉條紋間距減小C.若θ=0°,沿OA向右略微平移平面鏡,干涉條紋間距不變D.若θ=0°,沿AO向左略微平移平面鏡,干涉條紋向A處移動(dòng)3.公園的湖面上修建了一個(gè)伸向水面的觀景平臺(tái),如圖所示為其豎直截面圖,水平湖底上的P點(diǎn)位于觀景平臺(tái)右側(cè)邊緣正下方,觀景平臺(tái)下表面距湖底的高度為H=4m,在距觀景平臺(tái)右側(cè)邊緣正前方d=4m處有垂直湖面足夠大的宣傳布幕。在P點(diǎn)左側(cè)l=3m處湖底上的Q點(diǎn)安裝一單色光光源(可視為點(diǎn)光源)。已知水對該單色光的折射率n=43(1)該光源發(fā)出的光照射到布幕上的最高點(diǎn)距水面的高度h;(2)該光源發(fā)出的光能射出水面的最遠(yuǎn)位置距觀景平臺(tái)右側(cè)的最遠(yuǎn)距離s。4.一種反射式光纖位移傳感器可以實(shí)現(xiàn)微小位移測量,其部分原理簡化如圖所示。兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲M、N,相距為d,直徑均為2a,折射率為n(n<2)。M、N下端橫截面平齊且與被測物體表面平行。激光在M內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測物體,經(jīng)被測物體表面鏡面反射至N下端面,N下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關(guān)。(1)從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為θ,求θ的正弦值;(2)被測物體自上而下微小移動(dòng),使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮,求玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應(yīng)范圍(只考慮在被測物體表面反射一次的光線)。章末小結(jié)與質(zhì)量評價(jià)[綜合考法融會(huì)]考法一[典例1]解析:作如圖所示的光路圖lOB=R3tanθ=3R3,n=sin60°sinα=在△OBC中l(wèi)OBsinβ=Rsin(90°+n=sinγsinβ=3,即出射光線CD方向與OA平行光在玻璃半球體中傳播的距離lBC=lOB,速度v=c則光線在玻璃半球體內(nèi)傳播的時(shí)間t=lBCv=答案:與OA平行R[對點(diǎn)訓(xùn)練]1.選BD入射光在BC面上不改變光的傳播方向,以入射角θ1=60°斜射到AB面上,臨界角C=arcsin1n=45°,光線發(fā)生全反射。之后以入射角θ2=30°斜射到AC面上,由于θ2<C,不發(fā)生全反射,有一部分光線從AC面折射出,另一部分光線經(jīng)AC面反射后從BC面垂直射出,2.解析:(1)根據(jù)幾何關(guān)系可知∠OAB=180°-∠AOB由折射定律得n=sinisin∠OAB,解得(2)由折射率n=cv可知,v=c傳播時(shí)間t=2Rcos30°v,解得t=5×10-10答案:(1)60°(2)5×10-10s考法二[典例2]選BCD由題圖可知b光的干涉條紋間距大,根據(jù)Δx=ldλ知,b光的波長長,則b光的頻率小,折射率也小,由n=cv知,b光的傳播速度大,A錯(cuò)。真空中光的傳播速度相同,B對。b光的折射率小,根據(jù)sinC=1n可知,b光發(fā)生全發(fā)射的臨界角大,C對。因?yàn)閎光的波長長,所以b光比a[對點(diǎn)訓(xùn)練]1.選AC根據(jù)Δx=Ldλ,由屏上得到干涉條紋可知,a光對應(yīng)的條紋間距大于b光對應(yīng)的條紋間距,則在真空中,a光的波長比b光的長,在真空中,a光的傳播速度與b光的傳播速度相等,均為光速c,故A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)Δx=Ldλ,若只減小雙縫到屏的距離,兩光產(chǎn)生的條紋間距均變小,故C正確;兩光分別照射同一單縫衍射裝置,若只減小縫寬,中央亮紋寬度均變大,故2.選C移動(dòng)前屏上兩相鄰亮條紋中心的間距Δx1=ldλ,移動(dòng)后屏上兩相鄰亮條紋中心的間距Δx2=l+l4dλ,移動(dòng)前后屏上兩相鄰亮條紋中心的間距之比為Δx1∶Δx2=4[價(jià)值好題精練]1.選B若想使激光束完全被限制在液流內(nèi),則應(yīng)使激光在液流內(nèi)發(fā)生全反射現(xiàn)象,根據(jù)全反射臨界角正弦值sinC=1n=sinrsini,可知應(yīng)該增大液體的折射率或增大激光束的入射角。減弱激光的強(qiáng)度,激光的臨界角、折射率均不會(huì)改變,故A錯(cuò)誤;提升瓶內(nèi)液面的高度,會(huì)造成開口處壓強(qiáng)增大,水流的速度增大,水流的更遠(yuǎn),進(jìn)而增大了激光束的入射角,則會(huì)有大部分光在界面處發(fā)生全反射,有助于光束更好的沿液流傳播,故B正確;若改用折射率更小的液體,臨界角變大,更不容易發(fā)生全反射,故C錯(cuò)誤;增大激光器與小孔之間的水平距離不能改變液體的折射率或激光束的入射角,現(xiàn)象不會(huì)改變2.選BC根據(jù)題意畫出光路圖,如圖甲所示,S發(fā)出的光與通過平面鏡反射的光(可以等效成虛像S'發(fā)出的光)是同一列光分成的,滿足相干光條件,所以實(shí)驗(yàn)中的相干光源之一是通過平面鏡反射的光,且該干涉可看成雙縫干涉,設(shè)S與S'的距離為d,S到光屏的距離為l,代入雙縫干涉條紋間距公式Δx=lλd,則若θ=0°,沿OA向右(或沿AO向左)略微平移平面鏡,對l和d均沒有影響,涉條紋間距不變,也不會(huì)移動(dòng),故C正確,D錯(cuò)誤;同理再次畫出平面鏡傾斜時(shí)的光路圖如圖乙所示,沿OA向右略微平移平面鏡,即從圖中①位置平移到②位置,由圖可看出雙縫的間距增大,則干涉條紋間距減小;沿AO向左略微平移平面鏡,即從圖中②位置平移到①位置,由圖可看出干涉條紋向上移動(dòng),故A錯(cuò)誤,B正確。3.解析:(1)光路如圖所示。射向觀景平臺(tái)右側(cè)邊緣的光線折射后射到布幕上的位置最高,由折射定律得n=sinisinγ,而sinγ解得sini=0.8,而sini=dd2+h2,解得(2)該光源發(fā)出的光在水面恰好未發(fā)生全反射時(shí),射出水面的光到平臺(tái)右側(cè)的距離最大,此時(shí)入射角為臨界角C。根據(jù)sinC=1n以及sinC=s解得s=1277答案:(1)3m(2)1274.解析:(1)激光在M內(nèi)發(fā)生全反