适用于新高考新教材广西专版2024届高考物理二轮总复习专题5振动与波光学第2讲光学课件

这是一份适用于新高考新教材广西专版2024届高考物理二轮总复习专题5振动与波光学第2讲光学课件，共36页。PPT课件主要包含了内容索引，体系构建•真题感悟，高频考点•探究突破，知识网络构建，高考真题再练，命题点点拨，情境突破等内容，欢迎下载使用。

2.(2023江苏卷)用某种单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示,改变双缝间的距离后,干涉条纹如图乙所示,图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的(　　)
3.(多选)(2023湖南卷)一位潜水爱好者在水下活动时,利用激光器向岸上救援人员发射激光信号,设激光光束与水面的夹角为α,如图所示。他发现只有当α大于41°时,岸上救援人员才能收到他发出的激光光束,下列说法正确的是(　　)
C.当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°D.当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
解析 如图甲所示,其临界角C=90°-α,n= ,A错误,B正确;当α=60°时,入射角i=30°,如图乙所示,根据折射定律,光从光密介质到光疏介质(空气),折射角大于入射角,所以救援人员接收激光光束与水面夹角小于60°,C正确,D错误。
4.(2022山东卷)柱状光学器件横截面如图所示,OP右侧是以O为圆心,半径为R的 圆,左侧是直角梯形,AP长为R,CA与CO夹角为45°,AC中点为B。a、b两种频率的细激光束,垂直于AB面入射,器件介质对a、b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变,入射点从A向B移动过程中,能在PM面全反射后,从OM面出射的光是(不考虑三次反射以后的光)(　　)A.仅有a光B.仅有b光C.a、b光都可以D.a、b光都不可以
解析 画出临界光路如图所示,从A点垂直于AB面入射的光,沿直线传播到O点,经第一次反射沿半径方向直线传播出去。从B点垂直于AB面入射的光,经CO反射恰好过P点。当全反射临界角为C=45°时,
=1.414,a光折射率大于1.414,根据 ,可得Ca<45°,a光能在PM面发生全反射。同理可得b光的全反射临界角Cb>45°,b光不能在PM面发生全反射,选项B、C错误。当a光在PM面发生全反射时,设在PM面的入射角为α,在OM面的入射角为θ,根据几何关系可得θ=2α-45°,可得当α<45°时, θ<α,故当a光在PM面发生全反射时,存在从OM面出射的光,选项A正确,D错误。
解析 (1)小球在空中做平抛运动,设初速度为v0,运动时间为t,入水前瞬间速度的竖直分量为vy,由平抛运动的规律可知d=v0t
【方法规律归纳】1.光的折射现象中的两点注意(1)同种介质对不同频率的光的折射率不同,频率越高,折射率越大。(2)由 可知,光的频率越高,在介质中的光速越小。
2.求解光的折射、全反射问题的两个关键点
温馨提示 同一种介质,相对于其他不同的介质,可能是光密介质,也可能是光疏介质。
[典例1](2022全国甲卷)如图所示,边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面,M为AB边的中点。在截面所在平面内,一光线自M点射入棱镜,入射角为60°,经折射后在BC边的N点恰好发生全反射,反射光线从CD边的P点射出棱镜。求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离。
【对点训练】1.(多选)(2023广东湛江一模)夜晚高速公路路标在灯光的照射下特别亮,主要是因为使用了由大量均匀透明介质球组成的反光材料。如图所示,介质球的球心位于O点,半径为R。平行于直径AOB的单色光从空气射入介质球,其中一条光线沿CD射入球体,在球内表面经一次反射后,再次折射回空气中时出射光线恰好与CD平行。已知CD与AB间的距离为 R,光在真空中的传播速度为c,则(　　)A.光线经过一次折射一定射到B点B.光线经过一次折射对应的折射角为45°
解析 由题可知光路图如图所示,光线经过一次折射一定射到B点,故A正确。
【方法规律归纳】1.干涉与衍射的比较　　　　 体现光的波动性(1)光的干涉与衍射现象的区别是,光的干涉现象只有在符合一定条件下才发生;而光的衍射现象却总是存在的,只有明显与不明显之分。(2)光的干涉现象和衍射现象在屏上出现的都是明暗相间的条纹,但双缝干涉时条纹间隔均匀;而单缝衍射的条纹间隔不均匀,中央明纹又宽又亮,从中央向两侧,条纹宽度减小,明纹亮度显著减弱。(3)光的干涉现象:薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环等)。光的衍射现象:单缝衍射、衍射光栅。温馨提示 从本质上看,干涉条纹和衍射条纹的形成都属于光的叠加。
2.光的偏振横波的振动方向总垂直于波的传播方向,振动方向偏于某个特定方向的现象叫偏振。纵波只能沿着波的传播方向振动,所以不可能有偏振。光的偏振现象证明光是横波。光的偏振现象在科技、生活中的应用有照相机镜头上的偏振片、立体电影等。
3.电磁波(2)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性,波长越长越容易产生衍射现象,波长越短穿透能力越强。(3)同频率的电磁波,在不同介质中速度不同。不同频率的电磁波,在同一种介质中传播时,频率越大,折射率越大,速度越小。(4)用途不同:无线电波用于通信和广播,红外线用于加热和遥感技术,紫外线用于杀菌消毒,X射线应用于医学上的X光照片,γ射线检查金属部件的缺陷等。
[典例2](命题点1)如图所示,把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上,一端用薄片垫起,将红单色光从上方射入,这时可以看到明暗相间的条纹,下列关于这些条纹的说法正确的是(　　)A.条纹方向与AB边平行B.条纹间距不是均匀的,越靠近BC边条纹间距越大C.减小薄片的厚度,条纹间距变小D.将红单色光换为蓝单色光照射,则条纹间距变小
解析 薄膜干涉的光程差Δs=2d(d为薄膜厚度),厚度相同处产生的条纹明暗情况相同,因此条纹应与BC边平行,选项A错误。因为两玻璃间形成的空气膜厚度均匀变化,因此条纹是等间距的,选项B错误。减小薄片厚度,条纹间距将增大,选项C错误。将红光换成蓝光照射,入射光波长减小,条纹间距将减小,选项D正确。
思维点拨 两玻璃板之间的空气膜的上、下两个表面反射的光线叠加形成干涉条纹,则空气膜厚度的2倍为薄膜干涉的光程差。
【对点训练】2.(命题点1)如图所示,双缝干涉实验装置中,屏上一点P到双缝的距离之差为2.1 μm,用单色光a照射双缝时,发现P点正好是从屏中间O算起的第四条暗条纹,换用单色光b照射双缝时,发现P点正好是从屏中间O算起的第三条亮条纹,则下列说法正确的是(　　)A.单色光b的频率大于单色光a的频率B.单色光b的波长小于单色光a的波长C.单色光b的相邻亮条纹间的距离小于单色光a的相邻亮条纹间的距离D.用单色光a和b在同一单缝衍射的装置上做实验,在缝宽不变的情况下,单色光b更容易发生明显衍射
解析 由题意可知,单色光a照射双缝时条纹间距较小,根据Δx= λ可知单色光a的波长较小,频率较大,选项A、B、C错误。因单色光b的波长较大,则用单色光a和b在同一单缝衍射的装置上做实验,在缝宽不变的情况下,单色光b更容易发生明显衍射,选项D正确。
3.(命题点2)小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光,转动镜片时,发现光有强弱变化,下列说法能够解释这一现象的是(　　)A.阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起起偏器的作用B.阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起检偏器的作用C.阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起起偏器的作用D.阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起检偏器的作用
答案 B解析 发现光有强弱变化说明水面上反射的光是偏振光,而阳光本身是自然光,在反射时发生了偏振。当偏振片的方向与光的偏振方向平行时,通过的光最强;而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时,通过的光最弱,因此镜片起到检偏器的作用,故选B。