專題31光

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題型一折射定律和折射率的理解及應用.................................................1

題型二全反射現(xiàn)象的理解和綜合分析...................................................6

題型三光路控制問題分析.............................................................12

題型四光的干涉現(xiàn)象.................................................................19

題型五光的衍射和偏振現(xiàn)象..........................................................24

題型六電磁波與相對論..............................................................29

題型一折射定律和折射率的理解及應用

I.折射定律

(1)內容：如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內,折射光線與入射光線分別位于法

線的兩側；入射角的正弦與折射角的正弦成正比.

⑵表達式：喘=幾

(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的.

2.折射率

(1)折射率是一個反映介質的光笆卦頁的物理量.

⑵定義式：片繇

(3)計算公式：〃=》因為"c,所以任何介質的折射率都大于1.

(4)當光從真空(或空氣)射入某種介質時，入射角大于折射角；當光由介質射入真空(或空氣)時，入射

角小于折射角.

3.折射率的理解

(1)折射率由介質本身性質決定，與入射角的大小無關.

(2)折射率與介質的密度沒有關系，光密介質不是指密度大的介質.

(3)同一種介質中，頻率越大的色光折射率越大，傳播速度越小.

(4)公式〃=鬻中，不論是光從真空射入介質，還是從介質射入真空，仇總是真空中的光線與法線間

的夾角，夕2總是介質中的光線與法線間的夾角.

1.如圖所示，由透明介質構成的半球殼的內、外表面半徑分別為R和/R,。點為球心。一束光

線A8入射到半球殼內表面，入射角為60。，已知透明介質的折射率幾=百，不考慮反射，則

光線從外表面射出介質時的折射角的正弦值為()

A?日B.曰*D.f

【答案】A

【詳解】設光線A8在內表面(I勺入射角為3折射角為小在外表面的入射角為a,折射角為氏Itl

sini

n=—

sinr

得r=30°

由正弦定理高=而需不

得sina=①

4

再由九=小

sina

得sin/?=9

故選Ao

2.如圖，一透明玻璃磚的截面圖為一直角三角形ABC,三角形的三個角乙4、乙B、4c分別為

30。、90。和60。，一束單色光從4c邊的中點。處平行于A8邊射入玻璃磚，經(jīng)折射后恰好到達

3點，則玻璃磚對該單色光的折射率為（）

A.2B.V3C.V2D.V62

【答案】B

【詳解】作出法線，如圖所示

根據(jù)幾何關系可知N1=60。，△2=30。

玻璃磚對該單色光的折射率九=嗎=8

sinz2

故選Bo

3.如圖所示，。。'是半圓形玻璃磚的中心軸線，其半徑為R，A4為其底邊直徑，一束光從距離

。0'為g的E點垂直00,射入玻璃磚后，恰好射向A點。（光在真空中的傳播速度為c）,求：

（1）樹的高度H;

⑵河水的深度H'。

【答案】⑴H=4.5m

⑵H'=8m

【詳解】（1）樹尖反射和拐角A點折射成像的光路圖如圖所示，由圖可知，乙a=乙0=乙。'

根據(jù)幾何關系可得：7=7

ha

解得：H=4.5m

（2）（2）幾何關系得tan屋

H3

所以4。=匕夕=乙，=53°

根據(jù)折射定律得：71=則=：

siny3

解得siny=0.6,z.y=37°

則tany=a

解得H'=8m

5.某興趣小組在研究光的折射規(guī)律時，將某種單色光以相同的入射角斜射入不同厚度的司種平行

玻璃磚中，如圖甲所示，發(fā)現(xiàn)光線的側移量工與玻璃磚的厚度〃的關系如圖乙，已知單色光的

入射角為i=45。，由此正求得這種玻璃磚對該單色光的折射率為（）

x/cm

【答案】C

【詳解】如圖

設折射角為廣，根據(jù)幾何知識得A。=/itan45o=九，BD=』=缶,AB=htanr

sir450

結合幾何關系4?=4。-BD,得％二貴^九

結合圖像可得費=9

解得tanr=1

易知sinr=咚,故這種玻璃磚對該單色光的折射率為九=%="

5sinr2

故選Co

題型二全反射現(xiàn)象的理解和綜合分析

1.定義：光從光密介質射入光疏介質，當入射角增大到某一角度時，折射光線將消失,只剩卜.反射

光線的現(xiàn)象.

2.條件：（1）光從光密介質射入光疏介質.⑵入射角大于或等于臨界角.

3.臨界角：折射角等于90。時的入射角，若光從光密介質（折射率為〃）射向真空或空氣時，發(fā)生全反

射的臨界角為C,則sinC=《介質的折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小.

6.如圖，A8C為半圓柱體透明介質的橫截面，AC為直徑，8為A8C的中點。真空中一束單色光

從4c邊射入介質，入射點為A點，折射光直接由8點出射。不考慮光的多次反射，下列說法

正確的是（）

A.入射角6小于45。

B.由8點出射的光線與在4點入射的光線平行

C.增大入射角，該單色光在上可能發(fā)生全反射

D.減小入射角，該單色光在48上可能發(fā)生全反射

【答案】BD

【詳解】AB.根據(jù)題意，畫出光路圖，如圖所示

由幾何關系可知，折射角為45。，則由折射定律有^二筆=7^皿。>1

sin450

則有sing>號,n<V2

可得入射角。大于45。；根據(jù)圖中幾何關系可知，光線在8點出射時的入射角為45。，則折射角為

仇所以由B點出射的光線與在A點入射的光線平行，故A錯誤，B正確：

C.根據(jù)題意，itlsinC=二?彳知sinC>五

n2

即C>45°

增大入射角，光路圖如圖所示

由幾何關系可知，光在8c上的入射角小于45。，則該單色光在8c上不可能發(fā)生全反射，故C錯

誤；

D.減小入射角，光路圖如圖所示

由幾何關系可知，光在A3上的入射角大于45。，可能大于臨界角，則該單色光在48上可能發(fā)生全

反射，故D正確.

故選BDo

7.如圖所示是一細長圓柱體光纖的橫截面，內層介質折射率為3,外層介質折射率為〃2（九2>

V2）o一束單色光以入射角（8翔）從光纖左端中心。點進入光纖，并在內層與外層的界面發(fā)

生全反射，已知光纖長度為L,真空中光速為c。下列說法正確的是（）

A.Hi>n2

B.頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大

C.增大。，單色光可能在光纖左端發(fā)生全反射

D.光在光導纖維中傳播的時間為）"謁

cJnj-sin20

【答案】AD

【詳解】AC.發(fā)生全反射的條件是光由光密介質射向光疏介質，所以心,的，故A正確，C錯

誤；

B.頻率越大的光，介質對它的折射率越大，根據(jù)"劉知光在光纖中傳播的速度越小，故B錯

誤；

D.當入射角為。時，設光的疔射角為「，根據(jù)折射定律仃%=黑，由數(shù)學知識可知cosr二

Jnf-$ln2d

根據(jù)幾何關系可知.光的傳播距離為工=」，

cosr

由九=￡知傳播速改為u=—

V%

則傳播的時間為t=?=，故D正確。

vcpf-jin20

故選ADo

8.一個半球形玻璃磚，其正視圖是半徑R=20cm的半圓，4、8為半圓的直徑，。為圓心，如圖

所示。一束寬為40cm的平行光線垂直下表面射向玻璃磚，上表面有光線射出的區(qū)域在平行于

方向上的寬度為20&cm。真空中光速為3.0xl08m/s,不考慮力8面的反射光，結果可用根

⑴求玻璃磚的折射率；

⑵一束細光線在。點左側1075cm處垂直下表面射向玻璃傳，求此光線在玻璃磚中傳播的時間。

【答案】⑴口

(2)2/x10-9s

【詳解】(1)設在。點左側從E點射入的光線，進入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的

臨界角C,則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖甲所示

由全反射條件有sinC=-

由幾何關系有OE=RsinC

又OE=10V2cm

解得n=V2o

（2）設該細光線從P點入射，第一次射到圓弧面上時的入射角為a，由幾何關系有OP=Rsina

又OP=10V3cm

解得a=60°

因為a>C,所以會發(fā)生全反射，由全反射知識及對稱性，作出該細光線在玻璃磚中傳播的光路圖

如圖乙所示

\O'

光從P點入射至尸'點射出所走的光程為％=Rcosa+R+R+Rcosa=3/?=0.6m

光在玻璃磚中傳播的速度u=-

tl

所以該光線在玻璃磚中傳播的時間為￡=-=2V2x10-%.

V

9.等腰三角形Aabc為一楂鏡的橫截面，ah=ac：一平行于命邊的細光束從邊射入棱鏡，在

兒邊全反射后從"邊射出，分成了不同顏色的兩束，甲光的出射點在乙光的上方，如圖所

示。不考慮多次反射。下列說法正確的是（）

B.在棱鏡中甲光的傳播速度大于乙光的傳播速度

C.該棱鏡對甲光的折射率大于對乙光的折射率

D.在棱鏡內從邊全反射時甲光的臨界角大于乙光的臨界角

【答案】C

【詳解】AC.根據(jù)折射定律和反射定律作出光路圖如圖所示

由圖可知，甲光的折射角較小，根據(jù)折射定律n=%可知甲光的折射率大，因此甲光的頻率大,

sinr

根據(jù)C—M可知，甲光的波長短，故A錯誤，C1E確；

B.根據(jù)〃=￡可知在棱鏡中的傳播速度甲光比乙光的小，故B錯誤；

n

D.光在棱鏡內加邊發(fā)生全反射時的臨界角為C,由《=熹可知甲光的臨界角比乙光的小，故D

錯誤。

故選Co

10.如圖所示為半徑為R的半圓柱形透明體的橫截面，其中48為直徑，。點為圓心，。。的長度為

與R,現(xiàn)該截面內有一束單色光Q從P點垂直力8射入該透明體，恰好在圓弧面上發(fā)生全反射。

⑴求該透明體對單色光Q的折射率；

(2)該截面內另一單色光b從04邊上的Q點(未畫出)垂直力8射入該透明體，恰好在上表面發(fā)生兩次

全反射后到達8點，求單色光方在該介質中的臨界角，并分析Q點在P的左側還是右側；

⑶若該截面內整個力8上均有垂直于48的單色光b射入介質，不考慮在A8上的反射，求上表面有光

射出部分的弧長。

【答案】⑴乃

(2)54°,Q點在P點的左側

(3輛

【詳解】(1)單色光a的光路如圖甲所示

由幾何條件可知，臨界角Ca=45。

折射率71a=焉；=或

（2）單色光匕的光路如圖乙所示

恰好經(jīng)過兩次全反射從8點射出，由幾何關系解得臨界角Cb=54°

因為Cb>45。，所以Q點在了點的‘

Q*左側和。，點右側的弧上均無光射出，有光射出部分的圓心

角a=108°

故弧長1=舞?2演=加

題型三光路控制問題分析

平行玻璃破、三棱鏡和圓柱體（球）對光路的控制:

平行玻璃磚三棱鏡圓柱體（球）

玻璃磚上下表面是平行

結構橫截面為三角形橫截面是圓

的

7

對光線的作用A圓界面的法線是過圓心

通過三棱鏡的光線經(jīng)兩

通過平行玻璃磚的光線的直線，經(jīng)過兩次折射

次折射后，出射光線向

不改變傳播方向，但要后向圓心偏折

發(fā)生側移棱鏡底邊偏折

全反射棱鏡，改變光的

應用測定玻璃的折射率改變光的傳播方向

傳播方向

11.彩虹的形成與太陽光和空氣中的水滴有關。當太陽光照射到空氣中的水滴時，光線會因為水滴

的形狀不同而發(fā)生折射、反射和再次折射的過程。在這個過程中，太陽光中的白色光會被分解

成不同顏色的光譜，這就是我們所看到的彩虹。如圖是彩虹形成中某個水滴的兩條光線的光路

圖、若光線1恰好發(fā)生全反射，且族90。，則下列說法正確的是（）

B.光線2一定是紫光

C.光線1在水滴中的折射率為企

D.所有進入水滴的光線一定都可以在水滴中發(fā)生全反射

【答案】C

【詳解】AB.由光路圖可知，光線2的折射角較小，根據(jù)折射定律可知光線2的折射率比光線1的

大，則光線1不可能是紫光，光線2可能是紫光，故AB錯誤；

C.由于光線1恰好發(fā)生全反對，根據(jù)反射定律可知此時光線1發(fā)生全反射的入射角為45。，則光線

1在水滴中的折射率為?I==或，故C正確；

sin45°

D.由于水滴的具體形狀未知，無法確定是否所有進入的光線都會發(fā)生全反射，故D錯誤。

故選C（）

12.某同學在家中發(fā)現(xiàn)小時候玩的玻璃半球鎮(zhèn)紙。于是取出玻璃半球鎮(zhèn)紙并利用所學的光學知識來

探究該玻璃半球的光學性質。他將玻璃半球放在透明薄玻璃板（厚度不計）上，用鉛筆畫出其

底面圓的輪廓并記錄了留心0和半徑R,然后將玻璃半球重新放于所畫的圓內。玻璃半球面最

高點為P,光速在真空中的傳播速度為實驗一：用激光筆（可發(fā)出細光束）從圖中截面圓

上任一方向正對0點發(fā)射光線，發(fā)現(xiàn)光線與直線PO成3（）。角時，底面剛好無光線射出。實驗

二：用激光筆在底面從距離。點?的M點向半球而H下意一點發(fā)射光線.不考慮光線在玻璃球

中的多次反射，下列說法正確的是（）

A.實驗二的所有光線中，在玻璃珠中傳播的最長時間為雙空

C

B.若從P點正對。點觀察，可看到。點的像到P點的距離為3

C.實驗一中，在截面圓上看到所有亮度最大的光點所占的弧長為等

D.實驗二中，在截面圓上看到有光線射出的點所占的弧長為警

O

【答案】AB

【詳解】AD.根據(jù)題意可知臨界角為30。，則可得玻璃球折射率為九=f=2

sin30

光線在玻璃球中的速度為u=-=；c

a2

實驗二中，入射角剛好等于臨界角時發(fā)生全反射，則仃_、=」_

sin30'sina

解得a=90。

可知最大入射角正好為30。，只有一個角度的光線能夠發(fā)生全反射，則在截面圓上看到有光線射出

的點所占的弧長為苑仁

如卜圖所示，實驗二的所有光線中發(fā)生全反射后再從玻璃球底端射出的傳播距離最長，即芍播時間

最長，最長時間為￡==曰=可史，故A正確，D錯誤；

二cc

p

B.若從P點正對。點觀察，可看到。點的像到P點的距離為2=：故B1E確；

n2

C.實驗-里，“恰好發(fā)生全反射〃的臨界方向對應與尸。成30。。在截面上看去，凡是入射角大于臨

界角（即與PO的夾角大于3C。）都會使底面無光線透出，形成"亮斑邊界〃。幾何計算可得這些亮

點在截面圓上所占弧長對應角度為60。，則弧長為野，故C錯誤；

故選ABO

13.今年的春節(jié)假期期間某濕地公園的湖水沒有結冰，工作人員在湖水下方水平安裝了一批圓形線

狀光源的彩燈，光源圓面與液面平行，半徑為R如圖甲所示。該光源發(fā)出紅光，在水面上觀

察到紅色亮環(huán)，亮環(huán)與中間暗圓的面積之比為3：1,如圖乙所示。已知水對紅光的折射率為

方光在真空中的傳播速度為c。求：

⑴痙環(huán)的寬度d和彩燈離水面的垂直距離IV,

⑵彩燈發(fā)出的紅光從發(fā)出到射出水面的最長時間。

【答案】

（C

【詳解】（1）設亮環(huán)最外圈的半徑為r1，暗圓的半徑為「2,臼題意有旺等二：

717,21

可得心=2r2

其光路圖如圖所示

結合幾何關系可知R-r2=R

解得丁2=：R

所以

d=rr—r2=r2=-3R

圓環(huán)邊緣的光線發(fā)生全反射，則有sinC=-n

由光路圖可得sinC=后等F

，l2+(R_.)2

解得力二》

(2)彩燈發(fā)出的紅光射出水面的最長距離為

cost?

紅光在水中的傳播速度為u=E

n

則彩燈發(fā)山的紅光從發(fā)出到射出水面的最K時間為，=乏V

聯(lián)立解得亡=警

27C

14.如圖所示為某玻璃磚的截面圖，截面為圓心角6=120。的扇形，圓心為。、半徑為R,其中

乙4。。=90。°一束單色光從。點垂直AO邊射入玻璃電到達圓弧AC上時恰好發(fā)生全反射。

已知。點與。點之間的距離為《對光在真空中的傳播速度為。，不考慮光的多次反射。求:

⑴玻璃磚對該光的折射率;

⑵單色光從。8邊射出玻璃磚時的折射角；

⑶單色光從入射玻璃磚到從08邊射出玻璃磚所用的時間。

【答案】⑴注

(2)45-

⑶物

如圖所示，。點與。點之間的距離為當凡則光線在AC弧上的入射角為45*依題意，全反射臨界

角C=45°

由"高

解得，=3

如圖所示，光線在AC弧反射后到達(陽邊，由幾何關系得其入射角i=30

由折射定律

z,n-sM

一sin300

解得夕=45"

(3)由九=-

得光線在此玻璃磚中的傳播速度u=重

由前面圖可知，光在玻璃中的傳播路程號R+與R+與Rtan3。

得%=(>/2+2)R

由無=vt

解得傳播時間亡=舞魯兒

15.如圖所示A3C部分為一透明材料做成的柱形光學元件的橫截面，4。為一半徑為R的:圓弧，D

為圓弧面圓心，連接40、CO構成正方形，在。處放一點光源。第一次經(jīng)圓弧AC射向A3、

BC的光線，不能從A/k8c面直接射出的部分與能從48、8c面直接射出的部分，占圓弧AC

的比例為1：2。則下列說法正確的是()

A.該材料的臨界角為30°

B.該材料的折射率為:百

?5

C.光在該材料中傳播速度為專

D.點光源發(fā)出的光射到八8面上的最長時間為t=地衛(wèi)

C

【答案】A

l-?

【詳解】AB.由題可知不發(fā)生全反射所對的圓心角為a=十x_=5=30。

則由幾何關系可知全反射的臨界角為C=30°

根據(jù)全反射條件sinC=3

n

解得〃=2,故A正確，B錯誤；

c.由公式〃=￡

n

可得光在材料中傳播速度〃=￡=；,故c錯誤；

n2

D.由題意可知，沿方向到達八B面上的光在材料中的傳播距離最大，時間最長，做出如圖所示

的光路圖

由幾何關系可知光從光源到AC面的傳播距離為R,材料中的傳播距離為s=(V2-1)R

在材料中的傳播時間為=絲”=瞥史，故D錯誤。

故選A。

題型四光的干涉現(xiàn)象

I.產(chǎn)生條件

兩列光的頻率相同,振動方向相同,且具有恒定的相位差，才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣.

2.楊氏雙縫干涉

(1)原理圖如圖所示

(2)亮、暗條紋的條件.

①單色光：形成明暗相間的條紋,中央為亮條紋.

a.光的路程差△/?=-2—〃=他伙=0/2..)，光屏上出現(xiàn)亮條紋.

b.光的路程差Am一門=(2女+1歟=012.J,光屏上出現(xiàn)暗條紋.

②白光：光屏上出現(xiàn)彩色條紋,且中央亮條紋是白色(彩寫顏色).

③條紋間距公式：A『夕.

3.薄膜干涉現(xiàn)象

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.

4.薄膜干涉原理分析

(1)相干光：光照射到透明薄膜上，從薄膜的兩個表面反射的兩列光波.

(2)圖樣特點：同雙縫干涉，同一條殼(或暗)條紋對應的薄膜的厚度相等.單色光照射薄膜時形成明暗

相間的條紋，白光照射薄膜時形成彩色條紋.

5.薄膜干涉的應用

干涉法檢查平面的平整程度如圖所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果

被檢查平面是平整光滑的，我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋：若被檢查平面不平整，

則干涉條紋發(fā)生彎曲.若被檢查平面是凹陷的，則圖像往靠近劈棱的方向偏；若被檢查平面是凸起

的，則圖像往遠離劈棱的方向偏。

被檢杳平面

16.某鉆石的剖面簡化如圖，一束復合光斜射到4B面上，經(jīng)折射后分成〃、》兩束單色光照射在

C。面上，下列說法正確的是()

A.。光的頻率比〃光的大

B.鉆石對。光的折射率比〃光的大

C.鉆石中。光的傳播速度比h光的大

D.讓〃、〃光分別通過同一雙縫干涉裝置，。光的干涉圖樣中相鄰亮條紋間距更大

【答案】C

【詳解】AB.由光路可知，。光偏折程度大于。光，可知。光折射率較〃光大，可知〃光的頻率比

〃光的小，選項AB錯誤；

C.根據(jù)17=￡可知，鉆石中a光的傳播速度比力光的大，C正確：

n

D.讓a、b光分別通過同?雙縫干涉裝置，根據(jù)加:=可知，因b光波長較小，可知b光的干涉

a

圖樣中相鄰亮條紋間距更小，選項D錯誤。

故選C。

17.如圖所示，。'為雙縫連線的中垂線00'與屏的交點，0'處為第。級亮條紋中心，用波長入=

640nm的紅光照射雙縫，發(fā)現(xiàn)光屏上科處為第6級亮條紋中心；現(xiàn)用波長;I?=480nm的藍光

照射雙縫，則尸1處為藍光的（）

心第6級鳧條紋

（T第0級亮條紋

A.第9級亮條紋B.第8級痙條紋

C.第7級亮條紋D.第5級亮條紋

【答案】B

【詳解】雙縫干涉亮條紋條件：光程差Ax=n/l

設Pi處為藍光的第k級亮條紋，有6心=kX2

解得k=8

故選Bo

18.如圖所示，一束光由半圓形玻璃磚的右側面沿半徑射入，經(jīng)A8界面折射后分為人5兩束

光，則下列說法正確的是（）

A.。光的光子能量大于。光的光子能量

B.現(xiàn)將入射光繞。點逆時針轉動，則。光先消失

C.分別用外力光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，。光的干涉條紋間距大于/，光的干涉

條紋間距

D.在半圓形玻璃中，人光的傳播時間小于。光的傳播時間

【答案】C

sin。，，

【詳解】A.由圖知，a光折射角大于方光折射角，入射角相同，根據(jù)折射定律n=一

叫

〃光折射率仍大于a光折射率%。折射率大的光頻率高，。光頻率啟<癥

光子能量E=hf

則》光光子能量大于〃光，A縉誤；

B.臨界角C滿足sinC=2

n

nb>na,則6光臨界角。匕V七

入射光繞。點逆時針轉動，入射角增大時，〃光先達到臨界角發(fā)生全反射，b光先消失，B錯誤；

C.雙縫干涉條紋間距Ax==2

a

〃光折射率大則波長兒〈心

故〃光干涉條紋間距大于人光，C正確；

D.光在介質中傳播速度u=￡

n

傳播時間￡二四=坐

VC

nb>na,則

即人光傳播時間大于〃光，D錯誤。

故選a

19.電子的雙縫干涉實驗曾被物理學家們評選為“十大最美物理實驗”。如圖所示，從相干電子輻射

源射出的電子束經(jīng)過兩個靠得很近的雙縫后，在顯微鏡的光屏上出現(xiàn)了干涉條紋。已知光屏上

第3級亮紋到狹縫S/和S2的距離分別為//和/2，電子的質量為機，真空中光速為C，普朗克常

量為從不考慮相對論效應。則從相干電子輻射源射出的單個電子的（）

第3級亮

，第2級亮

第1級亮

電子輻射中央亮紋

第1級亮

第2級亮

第3級亮

A.物質波波長為空

4

B.動量大小為

12Tl

C.動能大小為Ek=gm?c?

D.動能大小為穌=——

m(l2-lx)

【答案】B

【詳解】設跟電子對應物質波的波長為人對第3級亮紋有為-4=2々X9

其中A=3,得入二號

根據(jù)I

川得府應的動量為p=g=言

人02?11

動能大小為為=小就3

故選Bo

20.如圖所示，將平面鏡水平放置，靠近并垂直于豎直光屏，利用該裝置可以得到楊氏雙縫干涉實

驗的結果。設光源S到平面鏡所在平面和到光屏的距離分別為a和，，a遠小于I,光源發(fā)出波長

為2的單色光。下列說法正確的是()

光屏

A.光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為;;I

B.若向左略微平移平面鏡，光屏上干涉條紋向下移動

C.若向下略微平移平面鏡，兩相鄰兩條亮條紋間距減小

D.把單色光從黃色換成藍色，相鄰兩亮條紋間距變大

【答案】AC

【詳解】A.如圖所示

光屏

S發(fā)出的光與通過平面鏡反射光（可以等效成虛像U發(fā)出的

光）是同?列光分成的,滿足相T光條件。設S與S，的距離為4則d—2a

5到光屏的距離為/，代入雙縫干涉公式Ax=《/l

可得Ax=；/l,A正確；

2a

B.向左略微平移平面鏡，根據(jù)圖示可分析得出條紋間距向.上移動，B錯誤;

C.向下略微平移平面鏡，〃增大，條紋間距減小，C正確；

D.黃光比藍光的波長大，由=

za

可知，將黃光換成藍光，條紋間距將變小，D錯誤。

故選AC

題型五光的衍射和偏振現(xiàn)象

I.衍射與干涉的比較

兩種現(xiàn)象

單縫衍射雙縫干涉

比較項

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

不同點

條紋清晰，亮度基本相

亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗

等

干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干

相同點

涉、衍射都有明暗相間的條紋

注意①白光發(fā)生光的干涉、衍射和光的色散都可出現(xiàn)彩色條紋，但光學本質不同.

②區(qū)分干涉和衍射，關犍是理解其本質，實際應用中可從條紋寬度、條紋間距、亮度等方面加以區(qū)

分.

2.干涉與衍射的本質

光的干涉條紋和衍射條紋都是光波再加的結果，從木質上講，衍射條紋的形成與干涉條紋的形成具

有相似的原理.在衍射現(xiàn)象中，可以認為從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，它們在屏上疊加

形成單縫衍射條紋.

3.偏振：光波只沿某一特定的方向的振動.

4.自然光：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光,而

且沿著各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫做自然光.

5.偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光.光的偏振證明光是橙波.自

然光通過偏振片后，就得到了偏振光.

6.偏振光的理論意義及應用

(1)理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波.光的偏振

現(xiàn)象說明了光波是橫波.

(2)應用：照相機鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等.

21.如圖甲所示，用單色光照射厚紙板上的圓孔，在紙板后邊的光屏上得到如圖乙所示的列形光

斑。下列方法有助于在光屏上看到明顯衍射條紋的是()

甲乙

A.增大光的強度

B.增大光的頻率

C.減小圓孔的直徑

D.減小紙板到光屏的距離

【答案】C

【詳解】當障礙物或孔的尺寸與光波的波長差不多或者比波長小時會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，則要看

到明顯的衍射條紋，可以增大光的波長、減小光的頻率或減小圓孔的直徑。

故選Co

22.甲、乙兩種單色光分別經(jīng)同一單縫得到的衍射圖樣如圖甲、乙所示。圖丙為一半圓柱形玻璃磚

的截面圖，。是圓心，MN是法線，PQ是足夠長的光屏。甲光沿半徑以入射角i射向。點，折射

角為r。下列說法正確的是()

M

A.甲光在玻璃磚中的折射率為膽

sinr

B.甲光在玻璃磚中的折財率大于乙光在玻璃磚中的折射率

C.若乙光沿半徑以相同入射角i射向。點時，可能發(fā)生全反射

D.若玻璃磚繞。點逆時針旋轉，PQ上可能接收不到甲光

【答案】CD

【詳解】A.根據(jù)折射率的定義可知，甲光在玻璃磚中的折射率九=%，故A錯誤：

sim

B.對于同一單縫的衍射現(xiàn)象，甲光衍射現(xiàn)象更明顯，故甲光的波長更長，頻率更小，頻率越小，

折射率越小，即在同一種介質中，甲光的折射率比乙光的折射率小，故B錯誤；

C.根據(jù)sinC=-

n

由于甲光的折射率比乙光的折射率小，則甲光的全反射臨界角比乙光的大，乙光更容易發(fā)生全反

射，故C正確；

D.若玻璃磚繞。點逆時針旋轉，則甲光的入射角，增大，當入射角，大于臨界角時，PQ上將接收

不到甲光，故D正確.

故選CDo

23.圖甲是雙縫干涉示意圖，Si、S2是兩個相互平行的狹縫，。、〃兩種不同顏色的單色光通過同一

雙縫干涉裝置得到的干涉圖樣分別如圖乙、丙所示。下列說法正確的是（）

B.通過同一單縫，人光比。光能發(fā)生更明顯的衍射

C.若只減小擋板上兩個狹縫間距d,兩種單色光相鄰亮條紋間的距離Ax都將減小

D.若只增大擋板與屏間的距離/,兩種單色光相鄰亮條紋間的距離加?都將增大

【答案】BD

【詳解】A.根據(jù)干涉條紋公式有Ax二：a

a

圖乙相鄰明條紋中心間距小于丙圖相鄰明條紋中心間距，則力光的波長比。光的波長大，波長越

大,頻率越小，即〃光的頻率比a光的頻率小，故A錯誤；

B.結合上述，〃光的波長比a光的波長大，則通過同一單縫，力光比。光能發(fā)生更明顯的衍射，故

B正確；

C.根據(jù)上述干涉條紋公式可知，若只減小擋板上兩個狹縫間距d,兩種單色光相鄰亮條紋間的距

離加?都將增大，故C錯誤；

D.根據(jù)卜.述干涉條紋公式可知，若只增大擋板與屏間的距離/,兩種單色光相鄰亮條紋間的距離

At,都將增大，故D正確。

故選BDo

24.如圖所示，一束復色光從。點以入射角。斜射入上、下表面平行的透明玻璃磚內，經(jīng)折射后分

成A、B兩束光分別從下表面的a、b兩點射出，關于A、B兩束光，下列說法正確的是

()

ah

A.A光從a點射出后，可能與入射光線不平行

B.A光比B光更容易發(fā)生明顯衍射

C.A光在玻璃傳中的傳播時間可能等于B光在玻璃磚中的傳播時間

D.增大出B光有可能在玻璃磚下表面發(fā)生全反射

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)幾何關系可知，光線射入玻璃磚時的折射角與射出玻璃磚時的入射角相等，結合

光的折射定律可知，光線射出玻璃磚時的折射角等于射入玻璃磚時的入射角，故A光從a點射出

后，一定與入射光線平行，故A錯誤；

B.由圖可知，入射角相同，A光的折射角小于B光的折射角，則A光的折射率大于B光的折射

率，A光的頻率大于B光的頻率，A光的波長一定小于B光的波長，B光比A光更容易發(fā)生明顯衍

射，故B錯誤;

C.設玻璃磚的厚度為d,光線在玻璃糙上表面的折射角為0,則光線穿過玻璃磚的時間￡=零=

又因為九=聯(lián)

代入可得￡

可知當A、B兩束光在0點的折射角互余時，t相等，故CJHT角;

D.由于光線從玻璃磚中射出時的入射角一定小于臨界角，故兩束光均不可能發(fā)生全反射，故D錯

誤。

故選Cc

25.如圖1所示，該裝置可用于觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，其中P為某光學元件，且P到光屏的

距離保持不變。某同學利用該裝置分別觀察紅光與綠光的干涉與衍射現(xiàn)象，在光屏上得到了如

圖2所示的甲、乙、丙、丁四種圖樣。下列說法正確的是（）

光屏

光源r?

口iU

-1甲乙丙T

圖1圖2

A.丁對應的P是單縫,入射光為紅光

B.丙對應的P是雙縫,入射光為綠光

C.乙對應的P是單縫,入射光為紅光

D.甲對應的P是雙縫,入射光為綠光

【答案】D

【詳解】AB.丙、丁圖像相鄰條紋中心間距不相等，可知，丙、丁圖像均為衍射條紋，此時對應的

P均是單縫，內圖像中央亮條紋比丁圖像中央亮條紋寬一些，可知，丙圖像對應光的波長比丁圖像

對應光的波長長一些，可知，丙對應的P是單縫，入射光為紅光，丁對應的P是單縫，入射光為綠

光，故AB錯誤;

CD.甲、乙圖像相鄰明條紋中心間距相等，可知，甲、乙圖像均為干涉條紋，此時對應的P均是雙

縫，乙圖像相鄰明條紋中心間距大于甲圖像相鄰明條紋中心間距，根據(jù)條紋公式有Ax=Ji可知,

a

乙圖像對應光的波長比甲圖像對應光的波長長一些，可知，乙對應的P是雙縫，入射光為紅光，甲

對應的P是雙縫，入射光為綠光，故C錯誤，D正確。

故D。

題型六電磁波與相對論

1.麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生電場,變化的電場產(chǎn)生磁場.

2.電磁場：變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個完整的整體,這就是電磁場.

3.電磁波：電磁場(電磁能量)由近及遠地向周圍傳播形成電磁波.

(1)電磁波是橫波，在空間傳推不需要介質.

(2W=i兩電磁波同樣適用.

(3)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、王遺和衍射等現(xiàn)象.

4.發(fā)射電磁波的條件：

(D要有足夠高的振蕩頻率；

(2)電路必須開放，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間.

5.調制：有調幅和調頻兩種方法.

6.電磁波的傳播：

(1)三種傳播方式：天波、地波、空間波.

(2)電磁波的波速：真空中電磁波的波速與光速相同，c=3xl(”m/s.

7.電磁波的接收：

(1)當接收電路的固有頻率跟接收到的無線電波的頻率相箋時，激起的振蕩電流量強，這就是電諧振

現(xiàn)象.

⑵使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做遇造，能夠調諧的接收電路叫做蜩電路.

⑶從經(jīng)過調制的高頻振蕩中“檢”出調制信號的過程叫做檢波，檢波是調制的逆過程,也叫做解調.

8.兩個基本假設

(1)相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的.

(2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速與光源、觀測者間的相對

運動沒有關系.

9.相對論的質速關系

⑴物體的質量隨物體速度的增加而增大，物體以速度V運動時的質量機與靜止時的質量〃?0之間有如下

(2)物體運動時的質量機總要大于靜止時的質量機0.

10.相對論的質能關系

用機表示物體的質量，￡表示它具有的能量，則愛因斯坦質能方程為：E=md.

26.科技發(fā)展日新月異，一些曾經(jīng)很流行的物件慢慢邊緣化，如下左圖是一個收音機（簡筆畫）,

可以用來收聽廣播電臺節(jié)目。廣播電臺將電磁波發(fā)射出去，人們通過調節(jié)收音機上的調頻旋鈕

來選擇自己想要收聽的電臺。收音機內部有一個AC振蕩電路，需要調節(jié)其固有頻率與要接收

的電磁波頻率相同，使接收到的信號最強。收音機的調頻旋鈕實際上就是個可調電容器，其原

理簡化圖如下右圖所示，兩個半圓形銅片中心通過塑料轉軸連接，其中一片是定片，另一片是

動片，旋動調頻旋鈕的時候，改變兩個銅片的正對面積從而改變其電容，當前收音機正在接收

中山人民廣播電臺（調頻96.7MHz）的節(jié)目，下列說法正確的是（）

A.不同頻率的電磁波在相同介質中的傳播速率相同

B.電磁波從真空進入水中，傳播速度減小，波長變大

C.不同電臺發(fā)出的電磁波到達收音機處，會發(fā)生干涉，有些時候信號加強，有些時候信號減

弱

D.若要調臺，改聽中山音樂電臺（調頻88.8MHz）,則需要將上右圖中的動片逆時針旋轉

【答案】D

【詳解】A.不同頻率的電磁波在相同介質中的傳播速率不相同，故A錯誤：

B.電磁波從真空進入水中，根據(jù)u=￡可知，傳播速度減小.根據(jù);1=鄉(xiāng)0?知，波長變小，故B錯

nf

誤；

C.不同電臺發(fā)出的電磁波到達收音機處，由于頻率不同，則電磁波不會發(fā)生干涉，故C錯誤；

D.若要調臺，改聽中山音樂電臺（調頻88.8MHz）,則頻率減小，根據(jù)/斤可知，需增大電

ZnyLC

容，需要將上右