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2022届新高考二轮复习 光学 课件（60张）
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这是一份2022届新高考二轮复习 光学 课件（60张），共60页。PPT课件主要包含了答案D，答案AC，答案C，答案BD，答案B等内容，欢迎下载使用。
A．光盘材料的折射率n＝2B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度D．光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度
[规律方法] (1)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。(2)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变。
[集训过关]1．如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中。某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出。若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2θ出射，则此介质的折射率为( )
2．(2020·杭州模拟)如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源S，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色(见图乙)。则以下说法中正确的是( )
A．a光的频率比b光大B．水对a光的折射率比b光大C．a光在水中的传播速度比b光大D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄
3．(多选)一个横截面为等腰三角形abc的棱镜，顶角为θ，一细束单色光从棱镜的ac面上的M点垂直于底面bc射入棱镜，经折射后射到底面上N点，且MN∥ab，下列说法正确的是( )A．光线从bc面射出的折射角一定等于在ac面的入射角B．若光线从bc面射出的折射角等于在ac面的入射角，则θ＝60°C．当θ≤60°时，光线也有可能在bc面上发生全反射D．只有当θ>60°时，光线才有可能在bc面上发生全反射
考查点(二) 光的干涉、衍射、偏振[题点全训]1．(2021·山东等级考) 用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是( )
解析：根据薄膜干涉的形成规律，若薄膜厚度d均匀变化时，会产生等间距的明暗相间的条纹，现在条纹间距不等，说明薄膜厚度d不是线性变化的， 故A、B错误；由于条纹间距变大，说明薄膜厚度d的变化趋缓，反映到d-x图像中即图像的斜率减小，故C错误，D正确。答案：D
2．如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是( )
A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫
3．(2021·泰安模拟)将两个紧靠在一起的偏振片放在一盏灯的前面，此时没有光通过。如果将其中的一个偏振片逐渐旋转180°，在旋转过程中，将会产生的现象是( )A．透过偏振片的光先增强，然后又减弱到零B．透过偏振片的光先增强，然后减弱到非零的最小值C．透过偏振片的光在整个过程中都增强D．透过偏振片的光先增强，再减弱，然后又增强解析：开始时没有光通过，说明两偏振片的透光方向垂直，其中一个偏振片旋转180°的过程中，透过偏振片的光先增强然后又减弱到零，故A正确。答案：A
[关键点拨]区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉条纹的宽度相同，而单缝衍射的条纹中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄。(2)根据条纹的间距区分：双缝干涉条纹的间距是相等的，而单缝衍射的条纹越向两侧条纹间距越窄。(3)根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹从中央亮条纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗。
考查点(三) 电磁波 相对论[题点全训]1．(2021·天津南开区模拟)第五代移动通信技术，简称5G。5G将开启万物互联时代：车联网、物联网、智慧城市、自动驾驶技术等将一一实现。5G应用3 300 MHz～5 000 MHz频段的无线电波传送信号，相比于现有的4G(1 880 MHz～ 2 635 MHz频段)而言，5G所应用的无线电波( )A．频率更低B．在真空中的传播速度更大C．在真空中的传播速度更小D．在真空中的波长更短
解析： 5G应用3 300 MHz～5 000MHz频段的无线电波传送信号，4G应用1 880 MHz～2 635 MHz频段的无线电波传送信号，则5G信号的频率比4G信号高，A错误；根据麦克斯韦电磁场理论，可知任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，B、C错误；由公式c＝λf,5G信号的频率比4G信号高，则波长比4G信号短，D 正确。答案：D
2．(多选)下列说法正确的是( )A．相对论与量子力学否定了经典力学理论B．狭义相对论只适用于惯性参考系C．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象D．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理解析：相对论与量子力学并不否定经典力学理论，后者是前者在一定条件下的特殊情形，A错误；根据狭义相对论的基本假设可知，B正确；根据光现象的成因知，C正确；全息照相不是利用光的全反射原理，而是利用光的干涉原理，D错误。答案：BC
3． (2021·浙江宁波模拟)如图为LC振荡电路在t＝0时刻的状态，该时刻电容器放电刚结束，已知线圈的自感系数为0.4 H，电容器的电容为40 μF，下列说法正确的是( )A．t＝π×10－3 s时，线圈中的自感电动势在减小B．t＝3π×10－3 s时，电场方向向下，电场强度大小逐渐减小C．t＝5π×10－3 s时，磁感应强度方向向下，大小逐渐增大D．t＝7π×10－3 s时，电场方向向下，电路中电流正在增大
[关键点拨]电磁波的理解(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力 较强。(2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和 X射线、X射线和γ射线都有重叠，但它们产生的机理不同。
常考点(一) 单一界面上的反射与折射[题点全训]1．(2021·湖南高考) 我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。身高1.6 m的人站在水平地面上，其正前方0.6 m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为1.0 cm、深度为1.4 cm，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示。现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射。(1)若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？(2)若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？
答案：(1)7 m (2)5.5 m
[思维建模]应用光的折射定律解题的一般思路(1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。(2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等。(3)注意在折射现象中，光路是可逆的。
常考点(二) 光在直截面上的折射与全反射[题点全训]1．(2021·河北高考) 将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示。用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为θ。当θ＝60°时，A右侧恰好无光线射出；当θ＝30°时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h。不考虑多次反射。求：(1)半圆柱体对该单色光的折射率；(2)两个半圆柱体之间的距离d。
2．(2021·全国乙卷)用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路，C、D两个大头针确定出射光路。O和O′分别是入射点和出射点，如图(a)所示。测得玻璃砖厚度为h＝15.0 mm；A到过O点的法线OM的距离AM＝10.0 mm，M到玻璃砖的距离MO＝ 20.0 mm，O′到OM的距离为s＝5.0 mm。
(1)求玻璃砖的折射率；(2)用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的界面如图(b)所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。
2．(2021·大连模拟)亚克力材料又叫有机玻璃，其重量轻且透光率高，便于加工，被广泛应用于各领域。如图所示，用亚克力材料制成的一个截面为四分之一圆柱形、半径为R的透光体，一束单色光从OA面上的A点射入透光体，入射角为i，折射光线与圆弧的交点为B，光在空气中传播的速度为c。(1)求光由A到B的传播时间；(2)若在A点的入射角i＝60°，该亚克力材料的折射率n＝1.5，通过计算判断该光在B点能否发生全反射。
[思维建模]求解光的折射和全反射的思路
[题点练清]实验原理与操作的考查1．(2021·浙江1月选考) 小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时，发现只有3枚大头针，他把大头针A、B、C插在如图所示位置，并测出了玻璃的折射率。请画出光路图，标出入射角i和折射角r，并写出折射率n的计算式。
(c)玻璃砖的折射率计算表达式：________________________________________。(d)将激光束继续向左移动到A点，刚好看不到出射光线，则临界角C即等于图中_____________________________________________________________________。
[题点练清]实验原理与操作的考查1．(2021·浙江6月选考)图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中：
(1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是_____。(单选)A．旋转测量头B．增大单缝与双缝间的距离C．调节拨杆使单缝与双缝平行
(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是______ 。(单选)A．减小单缝与光源间的距离B．减小单缝与双缝间的距离C．增大透镜与单缝间的距离D．增大双缝与测量头间的距离
答案：(1)C (2)D
数据处理与误差分析的考查2．(2019·全国卷Ⅱ)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝ ________；(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为________nm(结果保留3位有效数字)。
A．光盘材料的折射率n＝2B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度D．光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度
[规律方法] (1)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。(2)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率不变。
[集训过关]1．如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中。某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出。若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2θ出射，则此介质的折射率为( )
2．(2020·杭州模拟)如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源S，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色(见图乙)。则以下说法中正确的是( )
A．a光的频率比b光大B．水对a光的折射率比b光大C．a光在水中的传播速度比b光大D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄
3．(多选)一个横截面为等腰三角形abc的棱镜，顶角为θ，一细束单色光从棱镜的ac面上的M点垂直于底面bc射入棱镜，经折射后射到底面上N点，且MN∥ab，下列说法正确的是( )A．光线从bc面射出的折射角一定等于在ac面的入射角B．若光线从bc面射出的折射角等于在ac面的入射角，则θ＝60°C．当θ≤60°时，光线也有可能在bc面上发生全反射D．只有当θ>60°时，光线才有可能在bc面上发生全反射
考查点(二) 光的干涉、衍射、偏振[题点全训]1．(2021·山东等级考) 用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是( )
解析：根据薄膜干涉的形成规律，若薄膜厚度d均匀变化时，会产生等间距的明暗相间的条纹，现在条纹间距不等，说明薄膜厚度d不是线性变化的， 故A、B错误；由于条纹间距变大，说明薄膜厚度d的变化趋缓，反映到d-x图像中即图像的斜率减小，故C错误，D正确。答案：D
2．如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是( )
A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫
3．(2021·泰安模拟)将两个紧靠在一起的偏振片放在一盏灯的前面，此时没有光通过。如果将其中的一个偏振片逐渐旋转180°，在旋转过程中，将会产生的现象是( )A．透过偏振片的光先增强，然后又减弱到零B．透过偏振片的光先增强，然后减弱到非零的最小值C．透过偏振片的光在整个过程中都增强D．透过偏振片的光先增强，再减弱，然后又增强解析：开始时没有光通过，说明两偏振片的透光方向垂直，其中一个偏振片旋转180°的过程中，透过偏振片的光先增强然后又减弱到零，故A正确。答案：A
[关键点拨]区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉条纹的宽度相同，而单缝衍射的条纹中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄。(2)根据条纹的间距区分：双缝干涉条纹的间距是相等的，而单缝衍射的条纹越向两侧条纹间距越窄。(3)根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹从中央亮条纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗。
考查点(三) 电磁波 相对论[题点全训]1．(2021·天津南开区模拟)第五代移动通信技术，简称5G。5G将开启万物互联时代：车联网、物联网、智慧城市、自动驾驶技术等将一一实现。5G应用3 300 MHz～5 000 MHz频段的无线电波传送信号，相比于现有的4G(1 880 MHz～ 2 635 MHz频段)而言，5G所应用的无线电波( )A．频率更低B．在真空中的传播速度更大C．在真空中的传播速度更小D．在真空中的波长更短
解析： 5G应用3 300 MHz～5 000MHz频段的无线电波传送信号，4G应用1 880 MHz～2 635 MHz频段的无线电波传送信号，则5G信号的频率比4G信号高，A错误；根据麦克斯韦电磁场理论，可知任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，B、C错误；由公式c＝λf,5G信号的频率比4G信号高，则波长比4G信号短，D 正确。答案：D
2．(多选)下列说法正确的是( )A．相对论与量子力学否定了经典力学理论B．狭义相对论只适用于惯性参考系C．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象D．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理解析：相对论与量子力学并不否定经典力学理论，后者是前者在一定条件下的特殊情形，A错误；根据狭义相对论的基本假设可知，B正确；根据光现象的成因知，C正确；全息照相不是利用光的全反射原理，而是利用光的干涉原理，D错误。答案：BC
3． (2021·浙江宁波模拟)如图为LC振荡电路在t＝0时刻的状态，该时刻电容器放电刚结束，已知线圈的自感系数为0.4 H，电容器的电容为40 μF，下列说法正确的是( )A．t＝π×10－3 s时，线圈中的自感电动势在减小B．t＝3π×10－3 s时，电场方向向下，电场强度大小逐渐减小C．t＝5π×10－3 s时，磁感应强度方向向下，大小逐渐增大D．t＝7π×10－3 s时，电场方向向下，电路中电流正在增大
[关键点拨]电磁波的理解(1)波长不同的电磁波，表现出不同的特性。其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、γ射线等，穿透能力 较强。(2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和 X射线、X射线和γ射线都有重叠，但它们产生的机理不同。
常考点(一) 单一界面上的反射与折射[题点全训]1．(2021·湖南高考) 我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。身高1.6 m的人站在水平地面上，其正前方0.6 m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为1.0 cm、深度为1.4 cm，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示。现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射。(1)若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？(2)若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？
答案：(1)7 m (2)5.5 m
[思维建模]应用光的折射定律解题的一般思路(1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。(2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等。(3)注意在折射现象中，光路是可逆的。
常考点(二) 光在直截面上的折射与全反射[题点全训]1．(2021·河北高考) 将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示。用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为θ。当θ＝60°时，A右侧恰好无光线射出；当θ＝30°时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h。不考虑多次反射。求：(1)半圆柱体对该单色光的折射率；(2)两个半圆柱体之间的距离d。
2．(2021·全国乙卷)用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路，C、D两个大头针确定出射光路。O和O′分别是入射点和出射点，如图(a)所示。测得玻璃砖厚度为h＝15.0 mm；A到过O点的法线OM的距离AM＝10.0 mm，M到玻璃砖的距离MO＝ 20.0 mm，O′到OM的距离为s＝5.0 mm。
(1)求玻璃砖的折射率；(2)用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的界面如图(b)所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。
2．(2021·大连模拟)亚克力材料又叫有机玻璃，其重量轻且透光率高，便于加工，被广泛应用于各领域。如图所示，用亚克力材料制成的一个截面为四分之一圆柱形、半径为R的透光体，一束单色光从OA面上的A点射入透光体，入射角为i，折射光线与圆弧的交点为B，光在空气中传播的速度为c。(1)求光由A到B的传播时间；(2)若在A点的入射角i＝60°，该亚克力材料的折射率n＝1.5，通过计算判断该光在B点能否发生全反射。
[思维建模]求解光的折射和全反射的思路
[题点练清]实验原理与操作的考查1．(2021·浙江1月选考) 小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时，发现只有3枚大头针，他把大头针A、B、C插在如图所示位置，并测出了玻璃的折射率。请画出光路图，标出入射角i和折射角r，并写出折射率n的计算式。
(c)玻璃砖的折射率计算表达式：________________________________________。(d)将激光束继续向左移动到A点，刚好看不到出射光线，则临界角C即等于图中_____________________________________________________________________。
[题点练清]实验原理与操作的考查1．(2021·浙江6月选考)图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中：
(1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是_____。(单选)A．旋转测量头B．增大单缝与双缝间的距离C．调节拨杆使单缝与双缝平行
(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是______ 。(单选)A．减小单缝与光源间的距离B．减小单缝与双缝间的距离C．增大透镜与单缝间的距离D．增大双缝与测量头间的距离
答案：(1)C (2)D
数据处理与误差分析的考查2．(2019·全国卷Ⅱ)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝ ________；(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为________nm(结果保留3位有效数字)。
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