高中物理光学部分专题讲练Word下载.doc
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100．光的波粒二象性．物质波
101．激光的特性及应用
光学部分在理综中以选择题的形式出现，分值：
6分。
二、典例分类评析
1、光的直线传播：
①光的直线传播定律：
光在均匀、各向同性介质中沿直线传播。
如小孔成像、影、日食、月食等都是直线传播的例证。
②光的传播速度：
光在真空中的传播速度c=3×
108m／s，光在介质中的速度小于光在真空中的速度。
③影：
光线被不透明的物体挡住，在不透明物体后面所形成的暗区称为影。
影可分为本影和半影，在本影区内完全看不到光源发出的光，在半影区内只能看到部分光源发出的光。
如果光源是点光源，则只能在不透明物体后面形成本影；
若不是点光源，则在不透明物体后面同时形成本影和半影。
影的大小决定于点光源、物体和光屏的相对位置。
如图A所示，在光屏AB上，BC部分所有光线都照射不到叫做本影，在AB、CD区域部分光线照射不到叫做半影。
例1、古希腊某地理学家通过长期观测，发现6月21日正午时刻，在北半球A城阳光与铅直方向成7.5角下射．而在A城正南方,与A城地面距离为L的B城，阳光恰好沿铅直方向下射．射到地球的太阳光可视为平行光，如图所示．据此他估算出了地球的半径．试写出估算地球半径的表达式R=.
例2、如图所示，在A点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S。
现将小球从A点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是
A.匀速直线运动B.自由落体运动
C.变加速直线运动D.匀减速直线运
例3、一九二三年美国物理学家迈克耳逊用旋转棱镜法较准确的测出了光速，其过程大致如下，选择两个距离已经精确测量过的山峰（距离为L），在第一个山峰上装一个强光源S，由它发出的光经过狭缝射在八面镜的镜面1上，被反射到放在第二个山峰的凹面镜B上，再由凹面镜B反射回第一个山峰，如果八面镜静止不动，反射回来的光就在八面镜的另外一个面3上再次反射，经过望远镜，进入观测者的眼中。
（如图所示）如果八面镜在电动机带动下从静止开始由慢到快转动，当八面镜的转速为ω时，就可以在望远镜里重新看到光源的像，那么光速等于（）
A、8Ｌω／πB、4Ｌω／πC、16Ｌω／πD、32Lω／π
2、光的反射定律
①反射定律
②反射定律的应用
（1）平面镜对光线的作用
（2）控制光路：
a：
平面镜转过角，其反射光线转过角（见图三）
b：
互相垂直的两平面镜，可使光线平行反向射光（见图四）
c：
光线射到相互平行的两平面镜上，出射光线与入射光线平行（见图五）
③平面镜成像：
等大、正立、虚像、轴对称。
④在光的反射中光路是可逆的。
例1、一个点光源S对平面镜成像．设光源不动,平面镜以速率v沿OS方向向光源平移，镜面与OS方向之间的夹角为30，则光源的像S将（）．
A.以速率0.5v沿SS连线向S运动
B．以速率v沿SS连线向S运动
C．以速率v沿SS连线向S运动
D．以速率2v沿SS连线向S运动
例2、（03全国春季）如图所示，一玻璃棱镜的横截面是等腰△abc，其中ac面是镀银的。
现有一光线垂直于ab面入射，在棱镜内经过两次反射后垂直于bc面射出。
则（）
（A）∠a=30°
∠b=75°
（B）∠a=32°
∠b=74°
（C）∠a=34°
∠b=73°
（D）∠a=36°
∠b=72°
例3、（04全国四）图中M是竖直放置的平面镜，镜离地面的距离可调节。
甲、乙二人站在镜前，乙离镜的距离为甲离镜的距离的2倍，如图所示。
二人略错开，以便甲能看到乙的像。
以l表示镜的长度，h表示乙的身高，为使甲能看到镜中乙的全身像，l的最小值为 （）
A． B．
C． D．h
例4、（04全国三）如图所示，S为一在xy平面内的点光源，一平面镜垂直于xy平面放置，它与xy平面的交线为MN，MN与x轴的夹角θ=30°
。
现保持S不动，令平面镜以速率v沿x轴正方向运动，则S经平面镜所成的像 （）
A．以速率v沿x轴正方向运动
B．以速率v沿y轴正方向运动
C．以速率v沿像与S连线方向向S运动
D．以速率v沿像与S连线方向向S运动
3、光的折射
①折射现象：
光从一种介质，斜射入另一种介质的界面时，其中一部分光进另一种介质中传播，并且改变了传播方向：
这种现象叫折射观察（光由一种介质，垂直界面方向入射另一种介质时传播方向不发生改变）。
②折射定律的基本内容包含如下三个要点；
A、折射光线、法线、入射光线共面；
B、折射光线与入射光线分居法线两侧；
C、入射角与折射角的正弦值之比恰等于第二与第一两种介质的折射率之比，即
。
特别是当光从空气（折射率为1）射入折射率为n的介质中时，上式变为
③折射率（n）：
光从真空射入某介质时，入射角正弦和折射角正弦的比，称为该介质的折射率。
用n表示。
即
（1）折射率反映了介质对光的折射能力。
如图光从真空以相同的入射角i，入射不同介质时，n越大，根据折射定律，折射角r越小，则偏折角越大。
（2）折射率和光在该介质中传播速度有关。
a．折射率等于光在真空中速度c，与光在介质中速度之比。
即
b．由于c>
v所以
④光疏介质和光密介质：
光疏介质：
折射率小的介质叫光疏介质。
在光疏介质中，光速较大。
光密介质：
折射率大的介质叫光密介质在光密介质中，光速较小。
⑤光的色散：
棱镜对白光的色散作用：
a．现象：
白光通过三棱镜后被分解成不同的色光。
并按顺序排列为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
这种现象称色散现象。
b．说明：
①白光是复色光，由不同颜色 的单色光组成。
②各种色光的偏折角度不同，所 以介质对不同色光的折射率不同。
由于所以各种色 光在同一介质中的传播速度不同。
如图对红光偏折角最小；
对红光折射率最小；
红光在玻璃中传播速度最大。
对紫光偏折角最大；
对紫光折射率最大；
紫光在玻璃中传播速度最小。
色散现象
n
v
λ（波动性）
衍射
C临
干涉间距
γ（粒子性）
E光子
光电效应
红
黄
紫
小
大
大（明显）
小（不明显）
容易
难
大（明显）
易
⑥全反射：
光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，当入射角增大到某一角度时，折射光消失，只剩下反射光，光全部被反射回光密介质中，这种现象叫全反射。
（1）增大入射角时，不但折射角和反射角增大，光的强度也在变化，即折射光越来越弱；
反射光越来越强；
全反射时，入射光能量全部反射回到原来的介质中。
（如图所示）
（2）临界角（A）：
定义：
当光从某种介质射向真空时，折射角度为90°
时的入射角叫做临界角。
用A表示。
根据折射定律：
（3）发生全反射的条件：
①光从光密介质入射光疏介质。
②入射角大于临界角。
（4）光导纤维：
全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。
光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。
光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。
这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。
例1、（05河南）图示为一直角棱镜的横截面，。
一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。
已知棱镜材料的折射率n=，若不考试原入射光在bc面上的反射光，则有光线（）
A、从ab面射出
B、从ac面射出
C、从bc面射出，且与bc面斜交
D、从bc面射出，且与bc面垂直
a
b
空气
玻璃
例2、（05全国Ⅱ）一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a．b两束单色光，其传播方向如图所示。
设玻璃对a．b的折射率分别为na和nb，a．b在玻璃中的传播速度分别为va和vb，则
A．na>
nbB．na<
nbC．va>
vbD．va<
vb
例3、如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质。
一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中（）
A．1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能
B．4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能
C．7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能
D．只能是4、6中的某一条
例4、一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a．b。
已知a光的频率小于b光的频率。
下列哪个光路图可能是正确的？
（）
例5、如图所示，AB为一块透明的光学材料左侧的端面。
建立直角坐标系如图，设该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小。
现有一束单色光a从原点O以某一入射角θ由空气射入该材料内部，则该光线在该材料内部可能的光路是下图中的哪一个（）
例6、如图所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M，若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是（）
A.n1<
n2，a为红光，b为蓝光B.n1<
n2，a为蓝光，b为红光
C.n1>
n2，a为红光，b为蓝光D.n1>
n2，a为蓝光，b为红光
例7、如图所示，两细束平行的单色光a、b射向同一块玻璃砖的上表面，最终都从玻璃砖的下表面射出。
已知玻璃对单色光a的折射率较小，那么下列说法中正确的有（）
A.进入玻璃砖后两束光仍然是平行的
B.从玻璃砖下表面射出后，两束光不再平行
C.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离一定减小了
D.从玻璃砖下表面射出后，两束光之间的距离可能和射入前相同
例8、一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入，穿过玻璃砖自下表射出.已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在θ从0°
逐渐增大至90°
的过程中（）
A.t1始终大于t2B.t1始终小于t2
C.t1先大于后小于t2D.t1先小于后大于t2
例9、一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。
在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是（）
A．红光以30°
的入射角入射
B．红光以45°
r
桌面
C．紫光以30°
D．紫光以
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