1、河南2013年高考易考知识点三轮复习冲刺光 学光的反射和折射是高考中常出现的内容之一。题目类型多为选择题，偶尔也有计算题或实验题。反射定律、折射定律、折射率、全反射和临界角、光的色散是重点考查的内容，其中折射率、全反射、色散命题频率较高。这部分知识还可能与力学中的直线运动、平抛运动、圆周运动、万有引力定律等相结合来命题。复习中除掌握以上重要知识外，对光的直线传播、本影和半影、光速等也要理解。光的波动性和微粒性为近年高考命题热点之一。题目类型多为选择题。其中考查较多的是光的干涉、光电效应，其次是波长、波速和频率的关系，有时还与几何光学中的部分知识（如折射、棱镜、色散等）、原子物理中的玻尔理论相结
2、合进行考查。复习时要以记忆、理解为主，以对光的本性的认识为线索，来掌握近代物理光学的初步知识，掌握建立这些理论的实验基础和一些重要物理现象。此外，对于“激光的特点和应用”也要引起重视。【题型示例】【示例1】如图131甲所示为一块透明的光学材料的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该光学材料的折射率沿y轴正方向发生变化。现有一单色光a从原点O以某一入射角由空气射入该材料内部，且单色光a在该材料内部的传播路径如图131乙所示。则折射率沿y轴正方向可能发生的变化是A折射率沿y轴正方向均匀减小B折射率沿y轴正方向均匀增大C折射率沿y轴正方向先均匀减小后均匀增大图131D折射率沿y轴正方向先均匀增大后
3、均匀减小【解析】单色光a进入光学材料后，在沿y轴正方向传播过程中，折射光线越来越偏分析”的能力要求。有些考生只看到光从左侧进入光学材料，而不分析折射率沿y轴正方向的变化情况造成错选。【示例2】据报道，2008年北京奥运会，光纤通信网将覆盖所有奥运场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信服务。光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。如图132所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光在空气中的传播速度为c，若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间【示例3】卡文迪许扭秤是用来测定万有引力恒量的重要仪器，为了观察悬挂的石英丝发生的微小扭转形变，
4、卡文迪许采用了光放大的原理，如图133所示，图中悬挂在石英丝下端的T形架的竖直杆上装一块小平面镜M，M可将由光源S射来的光线反射到弧形的刻度尺上（圆弧的圆心即在M处）。已知尺子距离M为2m，若反射光斑在尺子上移动2cm，则平面镜M转过的角度是_rad。图133【解析】由数学关系，反射光线转过的角度rad，根据光的反射定律，平面镜M转过的角度为rad。【答案】0.005【名师解读】本题涉及到光的反射、反射定律、卡文迪许扭秤等知识点，考查理解能力和推理能力，体现了考试大纲中对“理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用”和“能够根据已知的知识和物理事实、条
5、件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断”的能力要求。本题要注意隐含条件：平面镜转过q角，反射光线转过2q角。APOB图135【样题4】如图135所示，空气中一块圆截异型玻璃砖，折射率为，现有一束细光束，垂直射到AO面上，经玻璃砖反射、折射后，经OB面平行返回，角AOB为135，圆半径为r。则入射点P距圆心O的距离为Arsin15 Brsin7.5CrDrAPOB45图136【解析】一束细光束垂直射到AO面上，经玻璃砖反射、折射后，经OB面平行返回，因角AOB为135，所以从OB面出射的光线的折射角为45，根据折射定律有sinsin45解得：30根据几何关系及光的反射的
6、知识得：152，即7.5，故OPrsin7.5。【答案】B 【示例5】用蓝光照射某种金属表面发生了光电效应。现将该蓝光的强度减弱，则A从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B逸出的光电子的最大初动能将减少C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D有可能不发生光电效应【解析】能否发生光电效应，是由光的频率决定的，只要大于金属发生光电效应的极限频率v0，不论强度如何，总能发生光电效应，而且是瞬时发生的，不需要时间“积累”，所以光照到金属表面上，到发生光电子之间几乎是瞬时的，光强减弱，不影响发生光电效应的时间，所以A项、D项都不正确；由爱因斯坦光电效应方程EkhW，同种金属有相
7、同的逸出功W，逸出的光电子的最大初动能Ek由光的频率决定，所以改变强度，逸出的光电子的最大初动能Ek不变，B项不正确；单位时间内的光电子数目与入射光的强度成正比，所以光的经度减弱，光电子的数目将减少，C项正确。【答案】C【名师解读】本题涉及到光电效应规律、爱因斯坦光电效应方程等知识点，重点考查考生的理解能力，体现了考试大纲中对“理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用，能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法”的能力要求。光电效应规律是实验结论，考生要熟练记忆。【示例6】现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子
8、的德布罗意波长设定为，其中。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为ABCD【解析】设电子经过电压U加速获得速度v，由动能定理，电子动量，以上三式联立解得，D项正确。BA图141【示例7】在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图141所示的干涉实验法。A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们间形成一个厚度均匀的空气膜。现在用波长为的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性地变化当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮。则A出现最亮时，B
9、上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强B出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消C温度从t1升至t2过程中，A的高度增加D温度从t1升至t2过程中，A的高度增加【解析】入射光通过透明的平行板B，在B的下表面与A的上表面都发生反射，这两束光发生干涉，出现最亮时，是这两束反射光叠加后加强，A项、B项都不正确；两束光的光程差等于A、B间距离的2倍，当温度为t1时最亮，说明此时2h1n，n是正整数，对A缓慢加热，当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮，说明此时2h2（n1），这段过程中A的高度增加hh1h2，C项错误，D项正确。【答案】D【名师解读】本题涉及到光的干涉现象、薄膜干涉、反射光
10、叠加与薄膜厚度的关系等知识点，考查理解能力和推理能力，体现了考试大纲中对“理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用”和“能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断”的能力要求。光的干涉现象是高考的热点，同学们要对双缝干涉和薄膜干涉重点掌握。 【专家预测】1在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的 2太阳光照射在平坦的大沙漠上，我们在沙漠中向前看去，发现前方某处射来亮光，好像太阳光从远处水面反射来的一样，我们认为前方有水但走到该处仍是干燥的沙漠，这现象在夏天城市中太阳
11、光照射沥清路面时也能观察到对这种现象正确的解释是 ()A越靠近地面，空气的折射率越大B这是光的干涉形成的C越靠近地面，空气的折射率越小D这是光的衍射形成的【答案】C【解析】由于沙漠或沥青路面温度高，空气密度小，相对于上层空气是光疏介质，折射率小，因此上面射来的光就会在上下层空气间形成全反射，会看到蜃景，C正确3以下说法中正确的是()A用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉B对于同一障碍物，波长越大的光波，越容易绕过去C白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象D用光导纤维传播信号是光的全反射应用【答案】ABD【解析】用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的
12、干涉，A正确；对于同一障碍物，波长越大的光波，越容易发生衍射，即越容易绕过去，B正确；白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种色散现象，C错误；用光导纤维传播信号是光的全反射的应用，D正确4如图所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，从a、b两点射出对于从a、b射出的这两束光下列说法正确的是()A从a、b两点射出的两束光不平行B从a、b两点射出的两束光仍平行，且平行于BCC从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光D从a点射出的为蓝光，从b点射出的为红光 5如图所示，a和b两束光平行射入一半圆柱体玻璃
13、砖，且入射光线与AOB面垂直，若从圆面射出时，两光束交于P点，则下列说法中正确的是()Aa光束的光子能量大B在同一玻璃中a光传播速度大C若用b光照射某一光电管能发生光电效应，那么用a光照射光电管时一定不能发生光电效应D两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻亮条纹的间距a光较大【答案】BD【解析】a、b两束光交于P点，可知b光的折射率较大，光的频率越高，则在玻璃中的折射率越大，故ab而x，故xaxb，即D项正确6雅敏干涉仪可以用来测定气体在各种温度和压强下的折射率，其光路如图所示图中S为光源，G1、G2为两块完全相同的玻璃板，彼此平行放置，T1、T2为两个等长度的玻璃管，长度均为d
14、.测量时，先将两管抽空，然后将气体徐徐充入一管中，在E处观察干涉条纹的变化，即可测得该气体的折射率某次测量时，将待测气体充入T2管中，从开始进气至到达标准状态的过程中，在E处看到共移过N条干涉亮纹待测光在空气中的波长为， 7如图所示，甲、乙两图是单色光分别入射到两圆孔形成的图像，由图判断甲是光的_(选填“干涉”或“衍射”)图像图甲所对应的圆孔孔径_(选填“大于”、“小于”或“等于”)图乙所对应的圆孔孔径【答案】衍射小于【解析】如图甲所示，单色光通过小孔出现明暗相间且宽度不等的条纹，这是光的衍射现象图乙是个圆亮斑，说明光沿直线传播，没有发生衍射，图乙所对应的圆孔孔径远大于单色光的波长，也大于发生
15、衍射现象的图甲所对应的圆孔孔径8为了减少玻璃表面光的反射损失，在玻璃表面上涂一层折射率为n5/4的增透膜，设入射光波长700nm，为了使这种波长的反射光能最大限度地被减弱，所涂薄膜的最小厚度是_nm. 9光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的玻璃芯折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光从一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t，请探究分析以下问题：(1)n1和n2的大小关系(2)最长时间t的大小(图中标的C为全反射的临界角，其中sinC)【答案】(1)n1n2(2)【解析】(1)欲使光在n1和n2的界面上发生全反射，需有n1n2.(2)光
16、在介质n1中的传播最长路程为x传播速度为v故最长时间t10如图所示，一个横截面为直角三角形的三棱镜，A30，O90.三棱镜材料的折射率是n.一束与BO面成30角的光线射向OB面，试通过计算判断这束光通过BO面后的折射光线在AO面上能否发生全反射11用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d0.1mm，双缝到屏的距离l6.0m，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长是多少？假如把整个装置放入折射率是4/3的水中，这时屏上的条纹间距是多少？【答案】6.3107m2.8102m【解析】由x可以得出红光的波长xm6.3107m激光器发出的红光的波长是6.3107
17、m如果整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长为m4.7107m这时屏上条纹的间距是：xm2.8102m.12一个圆柱形筒，直径12cm，高16cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点求：(1)此液体的折射率；(2)光在此液体中的传播速度【答案】(1)(2)2.25108m/s 13光线从空气射向玻璃砖，当入射角为60时，折射光线与反射光线恰好垂直求：(1)该玻璃砖的折射率是多少？(2)光在该玻璃砖中的传播速度是多大？【答案】(1)(2)108m/s【解析】(1)由图可知，光在玻璃中的折射角180906030，所以，玻璃砖的折射率n.
18、(2)光在玻璃砖中的传播速度为vm/s108m/s.14如图13所示，有一圆筒形容器，高H20 cm，筒底直径为d15 cm，人眼在筒旁某点向筒内壁观察，可看到内侧深h11.25 cm.如果将筒内注满水，观察者恰能看到筒壁的底部求水的折射率图13解析：设入射角r，折射角i，则sini，sinr，n1.33.答案：1.3315半径为R的玻璃半圆柱体，横截面如图14所示，圆心为O.两条平行单色红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，光线1的入射点A为圆柱的顶点，光线2的入射点为B，AOB60.已知该玻璃对红光的折射率n.图14(1)求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d. 16某有线制导导
19、弹发射时，在导弹发射基地和地导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤(像放风筝一样)，它双向传输信号，能达到有线制导作用光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图16所示，其中纤芯材料的折射率n12，包层折射率n2，光纤长度为3103 m(已知当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角1、折射角2间满足关系：n1sin1n2sin2)图16(1)试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去；(2)若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹，求信号往返需要的最长时间 17如图11所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角AOB60.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB.图11求介质的折射率
