1、1专练 22 光 电磁波 例 1(2021湖北卷5)如图所示，由波长为1和2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹。O 是两单色光中央亮条纹的中心位置，P1和 P2分别是波长为1和2的光形成的距离 O 点最近的亮条纹中心位置。反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面 M 和 N 位置出射，则()A12，M 是波长为1的光出射位置 B12，N 是波长为1的光出射位置 C12，N 是波长为1的光出射位置 D12，M 是波长为1的光出射位置 例 2(2020山东卷9)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE 为嵌在三棱镜内部
2、紧贴 BBCC 面的线状单色可见光光源，DE 与三棱镜的 ABC 面垂直，D 位于线段 BC 的中点。图乙为图甲中 ABC 面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为 2，只考虑由 DE 直接射向侧面AACC 的光线。下列说法正确的是()A光从 AACC 面出射的区域占该侧面总面积的12 B光从 AACC 面出射的区域占该侧面总面积的23 C若 DE 发出的单色光频率变小，AACC 面有光出射的区域面积将增大 D若 DE 发出的单色光频率变小，AACC 面有光出射的区域面积将减小 1.应用 几何光学与物理光学的综合考查常考题型 2 例 3(2021福建卷5)以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离
3、通信的主要手段。2020年 11 月 10 日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了 10909 米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是()A“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波 B“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波 C“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现 D“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程 1下列说法中正确的是()A白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象 B用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉 C门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象 D照相机镜头
4、表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象 2下面是四种与光有关的事实：白光通过棱镜在屏上呈现彩色；雨后的天空出现彩虹；肥皂泡的表面呈现彩色；白光通过双缝在光屏上呈现彩色条纹。其中与光的干涉有关的是()A B C D 3(多选)下列说法正确的是()A根据爱因斯坦的相对论可判断物体的质量与物体运动快慢无关 B在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从音频电流中还原出来的过程叫调制 C偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向(也称透振方向)的夹角从 0增大到 90的过程中，透过的光的强度越来越弱 D赫兹在实验中发现，当电磁波到达导线环时，在导线环中激发出感应电动势，使导线环2.应用 电磁
5、波与光学或机械波综合考查对点速练 3的空隙中产生火花，由此证实了电磁波的存在 4(多选)下列说法正确的是()A机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 B在同一种介质中，不同频率的声波的传播速度不同 C黄光的双缝干涉条纹间距可能小于蓝光双缝干涉条纹间距 D做简谐运动的物体，其振动能量与振幅无关 5(多选)如图甲，可以用来测定半圆柱形玻璃砖的折射率 n，O 是圆心，MN 是法线。一束单色光线以入射角 i30由玻璃砖内部射向 O 点，折射角为 r，当入射角增大到也为 r 时，恰好无光线从玻璃砖的上表面射出。让该单色光分别通过宽度不同的单缝 a、b 后，得到图乙所示的衍射图样(光在真空中的传播速度为 c
6、)。则下列说法正确的是()A此光在玻璃砖中的全反射临界角为 60 B玻璃砖的折射率 n 2 C此光在玻璃砖中的传播速度 v 22 c D单缝 b 宽度较大 6(多选)如图所示，在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含 a、b 两种单色光的细光束从介质射入气泡，A 为入射点，之后 a、b 光分别从 C 点、D 点射向介质。已知光束在 A点的入射角 i30，a 光经过气泡的偏向角45，CD 弧所对圆心角为 3，则下列说法中正确的是()Ab 光经过气泡的偏向角为 42 B介质对 a 光的折射率大于 3 Ca 光的频率小于 b 光的频率 Db 光从该介质射向空气的全反射临界角的正弦值为12sin 51
7、 7(多选)以下关于光学知识的叙述中，正确的是()4 A甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象 B乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的 C丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的偏振原理 D丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光像信号，是利用光的全反射 8(多选)一束光从空气射向折射率 n 2的某种玻璃的表面，如图所示，i 代表入射角，则()A当入射角 i30时，折射角 r45 B无论入射角 i 为多大，折射角 r 都不会超过 45 C欲使折射角 r30，应以 i45的角度入射 D当入射角 iarctan 2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直 9一半圆柱形透
8、明体横截面如图所示，O 为截面的圆心，半径 R 3 cm,折射率 n 3。一束光线在横截面内从 AOB 边上的 A 点以 60的入射角射入透明体，求该光线在透明体中传播的时间。(已知真空中的光速 c3.0108 m/s)10如图，直角三角形 ABC 为一棱镜的横截面，A90，B30。一束光线平行于底边 BC 射到 AB 边上并进入棱镜，然后垂直于 AC 边射出。(1)求棱镜的折射率；(2)保持 AB 边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到 BC 边上恰好有光线射出。求此时 AB边上入射角的正弦。5 例 1【解析】由双缝干涉条纹间距的公式xld，可知当两种色光通过同一双缝干涉装置时，波长越长条纹
9、间距越宽，由屏上亮条纹的位置可知12，反射光经过三棱镜后分成两束色光，由图可知 M 光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同时，折射率越大的色光折射角越大，由于12，则 n1n2，所以 N 是波长为1的光出射位置，故 C 正确，ABD 错误。【答案】C 例 2【答案】AC【解析】由题可知 sin C 22，可知临界角为 45o，因此从 D 点发出的光，竖直向上从 M 点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时 C 点也恰好是出射光线的边缘，如图所示，因此光线只能从 MC 段射出，根据几何关系可知，M 恰好为 AC 的中点，因此在 AACC 平面上有一半的面积有光线射出，A 正确，B 错误；由于频
10、率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，折射率也会变小，导致临界角会增大，这时 M 点上方也会有光线出射，因此出射光线区域的面积将增大，C 正确，D 错误。例 3【解析】由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声音通信，由下而上，故信息载体属于纵波，故 A 错误；由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过水声音通信，由左向右，故信息载体属于横波，故 B 正确；因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现，故 C 错误；在传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故 D 正确。【答案
11、】BD 1【答案】B 1.应用 几何光学与物理光学的综合考查2.应用 电磁波与光学或机械波综合考查参考答案 对点速练 6【解析】白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的色散现象，选项 A 错误；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉，选项 B 正确；门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，选项 C 错误；照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，选项 D 错误。2【答案】D【解析】白光是复色光，而同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，故不同的单色光的入射角相同但经玻璃折射后的出射角不同即发生了色散，故折射的结果与光的干涉无关；雨后天空中的彩虹是光的色散现象；肥皂泡在
12、阳光照耀下呈现彩色条纹，太阳光经过肥皂泡内外膜的反射后叠加，从而出现彩色条纹，这是光的干涉；白光通过双缝在光屏上呈现彩色条纹是光的干涉现象，综上所述，D 正确。3(多选)【答案】CD【解析】根据爱因斯坦相对论可知质量 mm01v2c2，故 A 错误；把声音信号或图像信号从音频电流中还原出来的过程叫解调，故选项 B 错误，C、D 正确。4(多选)【答案】AC【解析】干涉和衍射现象是波特有的现象，机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，故 A正确；声波的传播速度由介质决定，所以在同种介质中，不同频率的波的传播速度相同，故B 错误；根据xLd，当用同一装置做双缝干涉实验时，双缝干涉条纹间距与光的波长成
13、正比，黄光的波长比蓝光长，黄光的双缝干涉条纹间距大于蓝光双缝干涉条纹间距，但是用不同装置做双缝干涉实验时，黄光的双缝干涉条纹间距可能小于蓝光双缝干涉条纹间距，故C 正确；简谐运动的物体，其振动能量用振幅来反映，故 D 错误。5(多选)【答案】BCD【解析】根据折射定律有 nsin rsin i，由题知，玻璃砖的全反射临界角等于 r，根据 sin r1n，结合 i30，解得 n 2，r45，A 错误，B 正确；光在玻璃砖中的传播速度为 vcn 22 c，故 C 正确；由乙图知，单色光通过单缝 a 后衍射现象比较显著，所以单缝 a 宽度较小，则单缝 b 宽度较大，故 D 正确。6(多选)【答案】A
14、D【解析】光线在 A 点的入射角为 i，折射角分别为 ra、rb，作出光7路图，如图，由 a 色光的偏向角为 45，而偏向角a2(rai)，得 ra52.5，由几何知识得：AC 弧所对的圆心角为 180252.575，CD 弧所对的圆心角为 3，则 AD弧所对的圆心角为 78，故 rb18078251，b 色光的偏向角为b2(rbi)42，故 A 正确；介质对 a 色光的折射率 nasin rasin isin 52.5sin 30 sin 60sin 30 3，故 B 错误；介质对 b 色光的折射率 nbsin rbsin isin 51sin 30na，则 a 光的频率大于 b 光的频率，
15、故 C错误；b 色光从介质射向空气的临界角正弦 sin C1nb12sin 51，故 D 正确。7(多选)【答案】ABD【解析】甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象，选项 A 正确；乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的，选项 B 正确；丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的干涉原理，选项 C 错误；丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光像信号，是利用光的全反射，选项 D 正确。8(多选)【答案】BCD【解析】根据折射定律 nsin isin rsin 30sin r 2，sin r 24，故 A 错误；当入射角最大时，折射角最大，最大入射角为 90，根据
16、折射定律得 nsin isin rsin 90sin r 2，解得最大折射角 r45，故 B 正确；欲使折射角 r30，根据折射定律 nsin isin r sin isin 302，解得 i45，故 C 正确；设入射角为时反射光线与折射光线垂直，则折射角为 90，根据折射定律得 nsin isin rsin sin（90）2，tan 2，解得arctan 2，故 D 正确。9【解析】设此透明体的临界角为 C，依题意 sin C1n 33 当入射角为 60时，由 nsin 60sin ，得折射角30 此时光线折射后射到圆弧上的 C 点，在 C 点入射角为 60，比较可得入射角大于临界角，发生全反射，同理在 D 点也发生全反射，从 B 点射出 在透明体中运动的路程为 s3R 在透明体中的速度为 vcn 传播的时间为 tsv3nRc 3.01010 s。810【解析】(1)光路图及相关量如图所示。光束在 AB 边上折射，由折射定律得 sin isin n 式中 n 是棱镜的折射率。由几何关系可知60 由几何关系和反射定律得B 联立式，并代入 i60得 n 3。(2)设改变后的入射角为 i，折射角为，由折射定律得 sin isin n 依题意，光束在 BC 边上的入射角为全反射的临界角c，且 sin c1n 由几何关系得c30 由式得入射角的正弦为 sin i 3 22。