高考试题中的光学问题分类解析
高中物理光学分析题解析
高中物理光学分析题解析光学是高中物理中的一个重要分支,涉及到光的传播、反射、折射、干涉、衍射等内容。
在考试中,光学题往往是学生们的难点和重点。
本文将围绕高中物理光学分析题进行解析,帮助学生们更好地理解光学知识,提高解题能力。
一、光的传播光的传播是光学的基础,也是解题的出发点。
在光的传播过程中,光线的传播路径、速度和方向是需要关注的重点。
例如,有一道题目:一束光线从空气射入玻璃中,发生折射。
如果光线入射角为30°,玻璃的折射率为1.5,请问光线的折射角是多少?解析:根据光的折射定律,可以得到折射角的计算公式:n₁sinθ₁= n₂sinθ₂。
其中,n₁为光线从空气射入玻璃的折射率,n₂为玻璃的折射率,θ₁为入射角,θ₂为折射角。
代入已知条件,可以得到:1.0sin30° = 1.5sinθ₂。
解方程可得:θ₂ ≈ 19.47°。
通过这道题目,我们可以看到,光的传播路径和折射定律是解答光学题的基础。
二、光的反射光的反射是光学中的重要概念,也是解题的重点之一。
在光的反射过程中,入射角和反射角的关系是需要注意的。
例如,有一道题目:一束光线从空气射入水中,发生反射。
如果光线入射角为60°,请问光线的反射角是多少?解析:根据光的反射定律,可以得到反射角的计算公式:θ₁ = θ₂。
其中,θ₁为入射角,θ₂为反射角。
代入已知条件,可以得到:θ₂ = 60°。
通过这道题目,我们可以看到,光的反射是根据反射定律进行计算的,需要注意入射角和反射角的关系。
三、光的折射光的折射是光学中的重要现象,也是解题的难点之一。
在光的折射过程中,入射角、折射角和折射率的关系是需要掌握的。
例如,有一道题目:一束光线从空气射入水中,发生折射。
如果光线入射角为45°,水的折射率为1.33,请问光线的折射角是多少?解析:根据光的折射定律,可以得到折射角的计算公式:n₁sinθ₁= n₂sinθ₂。
高中物理中的光学问题与解析
高中物理中的光学问题与解析高中物理课程中,光学是一个重要的学习领域,涵盖了许多有趣和实用的问题。
本文将介绍一些在高中物理学习中常见的光学问题,并提供解析和讨论。
1. 光的折射与折射定律光的折射是指当光线从一种介质进入到另一种介质时,由于光速在不同介质中的差异导致光线的弯曲现象。
此时,根据折射定律,入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在一定关系。
例如,当光线从空气射入水中时,光线会向法线弯曲,并且折射角小于入射角。
2. 凸透镜与凹透镜凸透镜与凹透镜是光学中常见的光学工具。
凸透镜可以聚焦光线,使得通过它的光线会汇聚到一点,称为焦点。
而凹透镜则会发散光线,使得通过它的光线似乎来自于一个共同的点。
光的折射定律和薄透镜公式是解析凸透镜与凹透镜的重要工具。
3. 光的颜色与光的分光学光的颜色是由光的波长决定的,不同波长的光呈现出不同的颜色。
光的分光学研究了光的分解和合成。
例如,经过三棱镜后,可以将白光分解成一系列不同颜色的光谱。
此外,彩色滤光片和反射体也能够影响光的颜色。
4. 光的干涉与衍射光的干涉和衍射是光学中非常有趣的现象。
干涉是指两束光线相遇形成明暗条纹的现象,其中包括杨氏双缝干涉和薄膜干涉等。
衍射是指光通过一个小孔或者物体边缘后的扩散现象。
这些现象都可以通过惠更斯-菲涅耳原理进行解释。
5. 光的偏振与偏振光光的偏振是指光的振动方向在一个平面上的特殊现象。
偏振光在许多光学应用中发挥着重要的作用,如偏振墨镜和液晶显示器。
线偏振光的产生和检测方法是光学中的重要理论和实践问题。
6. 光的反射与镜像光的反射是指光线从一个介质边界反射回来的现象。
根据反射定律,入射角和反射角相等。
镜面反射是光的反射中最常见的一种形式,其特点是镜面上光线的入射角和反射角相等。
镜像是由光的反射形成的,包括平面镜像和球面镜像。
总结:光学问题在高中物理学习中占据重要地位,涵盖了折射、透镜、颜色、干涉、偏振、反射等多个方面。
通过解析这些问题,我们可以更深入地理解光的性质和行为。
高中物理光学综合题解析
高中物理光学综合题解析光学是高中物理中的一个重要分支,也是学生们常常遇到的难题之一。
在光学综合题中,学生需要综合运用光的传播规律、光的反射和折射规律、光的波动性质等知识,解答与光学相关的问题。
本文将通过具体的题目举例,分析和说明光学综合题的考点和解题技巧,帮助高中学生更好地应对光学综合题。
题目一:一束平行光垂直入射到一块厚度为t的玻璃板上,经过折射后,光线成为倾斜角为θ的光线。
若玻璃的折射率为n,求玻璃板的折射率。
解析:这道题考察了光的折射规律和折射率的计算。
根据光的折射规律,入射角i和折射角r满足sin i/n = sin r,其中n为玻璃的折射率。
由题目可知,入射光线垂直入射,即入射角i为0°,折射光线倾斜角为θ。
代入折射规律,得到sin 0/n = sin θ,即n = sin θ。
因此,玻璃板的折射率为sin θ。
题目二:一束光从空气中垂直入射到一个折射率为n1的透明介质中,经过一段距离后再从该介质垂直射出,射出点与入射点的距离为d。
若该介质的厚度为t,求该介质的折射率。
解析:这道题考察了光的折射规律和折射率的计算。
根据光的折射规律,入射角i和折射角r满足sin i/n1 = sin r,其中n1为介质的折射率。
由题目可知,入射光线垂直入射,即入射角i为0°。
设射出点与入射点的距离为x,则从入射点到射出点的距离为d,即光线在介质中传播的距离为t-x。
根据光的折射规律,得到sin0/n1 = sin(90°-θ),即n1 = sin(90°-θ)。
由几何关系可知,sin(90°-θ) = x/(t-x)。
整理得到n1 = x/(t-x)。
题目三:一束光从空气中垂直入射到一个厚度为t的平行板组中,第一块平行板的折射率为n1,第二块平行板的折射率为n2。
若光线经过平行板组后再从第一块平行板垂直射出,射出点与入射点的距离为d。
求第一块平行板的折射率n1。
分析高考试题_浅谈光学复习
分析高考试题㊀浅谈光学复习成金德(浙江省义乌市立德书院ꎬ浙江义乌322000)摘㊀要:在高考试题中ꎬ光学这道题目作为必拿题㊁抢分题ꎬ如何有效㊁准确地组织复习和知识整合至关重要ꎬ本文就此问题作些探讨.关键词:光的折射ꎻ全反射ꎻ干涉ꎻ衍射ꎻ色散ꎻ偏振ꎻ光电效应中图分类号:G632㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1008-0333(2024)01-0103-06收稿日期:2023-10-05作者简介:成金德(1959.6-)ꎬ男ꎬ本科ꎬ中学高级教师ꎬ从事物理教学研究.㊀㊀从近几年的高考试题分析来看ꎬ光学基本上是一个选择题或者是一个份量不重的计算题.正因为如此ꎬ光学在中学物理中所占教学课时较少ꎬ学习的知识也比较简单.光学知识算不上教学重点内容ꎬ它在高考中的地位与综合性强㊁能有效考查学生的分析能力和综合能力的力学㊁电学相比也无法相提并论.现在ꎬ光学这道试题作为必拿题㊁抢分题ꎬ必须拿稳㊁拿准.由于光学涉及知识点较多ꎬ有些知识还比较抽象ꎬ不少学生在高考中并不能确保有效解答.为此ꎬ本文就如何有效复习光学知识作些探讨.1剖析考查特点从近几年高考中考查光学的情况分析ꎬ试题主要集中在以下八种题型.因此ꎬ理解和掌握以下题型很有必要.1.1考查光的折射光的折射现象是考查光学最频繁最热门的知识ꎬ一方面ꎬ有关光的折射现象的问题能考查学生的综合能力ꎬ尤其是数学能力ꎬ即需要熟练应用几何学知识ꎻ另一方面ꎬ与折射现象相联系的知识点较多ꎬ容易命制妙题.例1㊀(2022年全国甲卷)如图1所示ꎬ边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面ꎬM为AB边的中点.在截面所在的平面ꎬ一光线自M点射入棱镜ꎬ入射角为60ʎꎬ经折射后在BC边的N点恰好发生全反射ꎬ反射光线从CD边的P点射出棱镜ꎬ求棱镜的折射率以及P㊁C两点之间的距离.图1㊀例1题图分析㊀光射到M界面时发生了折射ꎬ设折射角为θꎬ由折射定律得:sin60ʎ=nsinθ经M界面折射后的光在BC边的N点恰好发生全反射ꎬ设临界角为Cꎬ由全反射知识得:sinC=1n由几何关系可得:C=90ʎ-θ解以上各式得:tanθ=32ꎬn=72由几何关系知:tanθ=MBBN=a2BNꎬ即:BN=3a3由几何关系得:NC=a-BN=a-a3ꎬ而:tanθ=PCNC解得:PC=3-12a.1.2考查全反射全反射作为几何光学中的一个重要知识点ꎬ考查的频度较高.全反射问题往往与光的折射联系在一起ꎬ解答此类问题的关键在于分析发生全反射的临界条件.例2㊀(2020年全国卷Ⅲ)如图2所示ꎬ一折射率为3的材料制作的三棱镜ꎬ其横截面为直角三角形ABCꎬøA=90ʎꎬøB=30ʎ.一束平行光平行于BC边从AB边射入棱镜ꎬ不计光线在棱镜内的多次反射ꎬ求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值.图2㊀例2题图分析㊀若从D点射向界面AB的光经折射后恰好射向C点ꎬ设入射角为θ1ꎬ折射角为θ2ꎬ如图3所示.图3㊀例2分析示意图(a)根据光的折射定律得:sinθ1=nsinθ2设光从DB范围入射经折射后在BC边上的入射角为θᶄꎬ则有:θᶄ=30ʎ+θ2代入数据解得:θ2=30ʎꎬθᶄ=60ʎ显然ꎬnsinθᶄ=3/2>1可见ꎬ射向DB范围的光折射后在BC边上将发生全反射ꎬ反射光线垂直射到AC边ꎬAC边上全部有光射出.设光从AD范围入射经折射后在AC边上的入射角为θᵡꎬ如图4所示ꎬ则有:图4㊀例2分析示意图(b)θᵡ=90ʎ-θ2=60ʎ显然有:nsinθᵡ=3/2>1可见ꎬ射向AD范围的光折射后在AC边上发生全反射ꎬ反射光线垂直射到BC边上.设BC边上有光线射出的部分为CFꎬ则有:CF=ACsin30ʎ则AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值k为:k=ACCF=21.3考查光的色散频率不同的光相对于同一种介质折射率不同ꎬ因此ꎬ由不同频率的光经介质折射后将产生色散现象.频率大的光在同一介质中折射率大.频率不同的光从一种介质进入另一种介质时ꎬ光的频率保持不变ꎬ但波长和波速都发生变化.例3㊀(2021年北京)如图5所示的平面内ꎬ光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖ꎬ出射光为b㊁c两束单色光.下列说法正确的是(㊀㊀).图5㊀例3题图A.这是光的干涉现象B.在真空中光束b的波长大于光束c的波长C.玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率D.在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度分析㊀光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖ꎬ出射光为b㊁c两束单色光ꎬ这是光的色散现象ꎬ可见ꎬ选项A错误ꎻ从图中可知光束c的折射角大于光束b的折射角ꎬ由折射定律得:nc<nbꎬ则选项C正确ꎻ从光谱特点可知ꎬ光的折射率越大ꎬ其频率越大ꎬ波长越短ꎬ即b光在真空中的波长较短ꎬ选项B错误ꎻ由折射率公式n=cv可知ꎬc光束的折射率小ꎬ则c光在棱镜中的传播速度大ꎬ所以ꎬ选项D错误.1.4考查光的辐射光源向四周均匀介质中辐射光子时ꎬ光子将以球面波的形式背离光源匀速射向四周ꎬ在Δt时间内从光源辐射出的光子ꎬ经时间tꎬ这些光子将均匀分布在半径为R=vt的薄球壳上ꎬ若Δt很小ꎬ则这些光子可以认为分布在半径为R=vt的球面上.例4㊀(2022年全国乙卷)一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6ˑ10-7m的光ꎬ在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3ˑ1014个.普朗克常量为h=6.63ˑ10-34J s.R约为(㊀㊀).A.1ˑ102m㊀㊀B.3ˑ102mC.6ˑ102mD.9ˑ102m分析㊀频率为ν的光子的能量为:E=hν由波速公式知:c=λν设光源的功率为Pꎬ点光源每秒发出的光子的个数为:n=Phν=Pλhc光子以球面波的形式传播ꎬ以光源为圆心的球面上的光子数相同.则在距光源的距离为R处ꎬ所对应的球面的面积为:S=4πR2由于每秒垂直通过每平方米的光子数为3ˑ1014个ꎬ即有:nS=3ˑ1014解以上各式得:Rʈ3ˑ102mꎬ可见ꎬ选项ACD错误ꎬ选项B正确.1.5考查光的干涉光的干涉也是考试的一个热点内容ꎬ考查主要涉及光的干涉的条件和规律ꎬ有时也会与其他知识相联系.例5㊀(2022年山东)某同学采用图6所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象ꎬ狭缝S1ꎬS2的宽度可调ꎬ狭缝到屏的距离为L.同一单色光垂直照射狭缝ꎬ实验中分别在屏上得到了图7ꎬ图8所示图样.下列描述正确的是(㊀㊀).图6㊀例5题图图7㊀图样(a)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图8㊀图样(b)A.图7是光的双缝干涉图样ꎬ当光通过狭缝时ꎬ也发生了衍射B.遮住一条狭缝ꎬ另一狭缝宽度增大ꎬ其他条件不变ꎬ图8中亮条纹宽度增大C.照射两条狭缝时ꎬ增加Lꎬ其他条件不变ꎬ图7中相邻暗条纹的中心间距增大D.照射两条狭缝时ꎬ若光从狭缝S1㊁S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍ꎬP点处一定是暗条纹分析㊀由图7可知条纹等间距排列ꎬ因此ꎬ图7是光的双缝干涉图样.当光通过狭缝时ꎬ也发生衍射现象ꎬ因此ꎬ选项A正确ꎻ在单缝衍射现象中ꎬ狭缝宽度增大ꎬ其他条件不变时ꎬ则衍射现象减弱ꎬ亮条纹宽度减小ꎬ选项B错误ꎻ在双缝干涉中ꎬ条纹间距满足Δx=Ldλꎬ则当只增加Lꎬ其他条件不变时ꎬ图7中相邻暗条纹的中心间距必增大ꎬ可见ꎬ选项C正确ꎻ若光从狭缝S1㊁S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍ꎬ由光的干涉知识可知ꎬP点处一定是暗条纹ꎬ所以ꎬ选项D正确.1.6光的波粒二象性光既有波动性ꎬ又有粒子性.光子的能量为E=hνꎬ光子的动量为P=hλ.涉及光与物质或其它粒子相互作用时ꎬ主要表现为粒子性ꎻ分析光的运动传播规律时ꎬ主要表现为波动性.例6㊀(2019年11月浙江)处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时ꎬ能辐射出a㊁b两种可见光ꎬa光照射某金属表面时有光电子逸出ꎬb光照射该金属表面时没有光电子逸出ꎬ则(㊀㊀).A.以相同的入射角射向一平行玻璃砖ꎬa光的侧移量小于b光的B.垂直入射到同一单缝衍射装置ꎬa光的衍射中央亮条纹宽度小于b光的C.a光和b光的频率之比可能是2027D.a光子的动量大于b光子的分析㊀由光电效应知识可知ꎬa光的频率大于b光的频率ꎬ则相对于玻璃砖ꎬa光的折射率大于对b光的折射率ꎬ当这两种光以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后ꎬb光的折射角较大ꎬ即b光侧移量小ꎬa光的侧移量大ꎬ选项A错误ꎻ由单缝衍射特点可知ꎬ频率越大的a光ꎬ其波长越小ꎬ通过同一单缝衍射装置时ꎬ中央亮条纹宽度越小ꎬ选项B正确ꎻ由于a光的频率大ꎬ则它们的频率之比不可能为2027ꎬ选项C错误ꎻ由于a光的频率大于b光的频率ꎬ则a光的波长小于b光的波长ꎬ即λa<λbꎬ由P=hλ可知Pa>Pbꎬ所以ꎬ选项D正确.1.7考查光电效应频率不同的光照射到同一金属表面上时ꎬ产生的光电子的最大初动能不同ꎬ利用此关系将几何光学和物理光学联系起来ꎬ这样ꎬ既考查了几何光学ꎬ又考查了光电效应.例7㊀(2019年天津)如图9为a㊁b㊁c三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系.由a㊁b㊁c组成的复色光通过三棱镜时ꎬ下述光路图中正确的是(㊀㊀).分析㊀对光电效应产生的光电子应用动能定理得eU=Ekꎬ再根据光电方程Ek=hν-W可得U=hνe图9㊀例7题图-Weꎬ因此ꎬ截止电压越大则相应的入射光的频率越大ꎬ由此可见三种入射光的频率满足νa<νc<νbꎬ则三种入射光的折射率的关系为na<nc<nbꎬ所以ꎬ三种入射光穿过三棱镜时ꎬa光偏折最小ꎬc光偏折次之ꎬb光偏折最大ꎬ选项C正确ꎬ选项ABD错误.1.8考查综合应用由光的折射定律出发ꎬ结合有关物理情景ꎬ可以构成一个综合性的物理问题ꎬ这样ꎬ不仅考查了光学知识ꎬ又考查了与之相关的其他知识.例8㊀(2022年湖北)如图10所示ꎬ水族馆训练员在训练海豚时ꎬ将一发光小球高举在水面上方的A位置ꎬ海豚的眼睛在B位置ꎬA位置和B位置的水平距离为dꎬA位置离水面的高度为23d.训练员将小球向左水平抛出ꎬ入水点在B位置的正上方ꎬ入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ.小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置ꎬ折射光线与水平方向的夹角也为θ.已知水的折射率n=43ꎬ求: (1)tanθ的值ꎻ(2)B位置到水面的距离H.分析㊀(1)设小球作平抛运动的时间为tꎬ根据平抛运动的规律可得:在水平方向:d=v0tꎬ在竖直方向:2d3=12gt2图10㊀例8题图在小球落到水面处ꎬ其竖直分速度和水平分速度间的关系为:tanθ=gtv0解以上三式得:tanθ=43(2)由于tanθ=43可求得θ=53ʎ.光射到水面上发生折射时ꎬ设入射角为αꎬ则折射角为90ʎ-θ=37ʎꎬ由折射定律可得n=sinαsin37ʎꎬ即α=53ʎ利用几何关系可得:Htan37ʎ+23dtan53ʎ=d解得:H=4d272有效整合知识在组织高考备考复习中ꎬ对于光学这部分内容ꎬ我们必须牢牢把握以下的 六五四三 .2.1六种现象2.1.1现象光从一种介质射入另一种介质时ꎬ光的传播方向发生了改变ꎬ这种现象叫做光的折射现象.光的折射满足光的折射定律:入射光线㊁折射光线和法线在同一平面内(三线共面)ꎬ折射光线和入射光线分居在法线的两侧(两线分居)ꎬ入射角的正弦与折射角的正弦的比值是定值(一个常数)ꎬ即n1sinθ1=n1sinθ1.当光从光密介质射向光疏介质ꎬ入射角大于等于临界角时ꎬ折射光线将完全消失ꎬ这种现象叫做光的全反射.若光从某种介质射向真空(或空气)时ꎬ其临界角满足公式sinC=1n.2.1.2色散现象复色光分解为各种单色光的现象叫做光的色散.由白光经三棱镜两次折射后分解为各种单色光的现象ꎬ可以看到红㊁橙㊁黄㊁绿㊁蓝㊁靛㊁紫七种单色光ꎬ偏角由小到大ꎬ则它们相对于同一种介质的折射率由小到大ꎬ它们的频率也是由小到大ꎬ这一点必须牢记.由此出发ꎬ利用n=cv和c=λν可以确定不同色光在同种介质中的波速和波长的大小关系.2.1.3干涉现象两列或几列光波在某空间相遇时相互叠加ꎬ使某些区域振动加强ꎬ另一些区域振动削弱ꎬ形成稳定的强弱分布的现象叫做光的干涉.产生干涉的条件是频率相同㊁相位差恒定㊁振动方向相同的两列或几列光波.对双缝干涉来说ꎬ当两个光源与光屏上某点的距离之差等于光的波长的整数倍时ꎬ两列光波在该点振动加强ꎬ即出现亮纹的地方ꎻ当两个光源与光屏上某点的距离之差等于光的半波长的奇数倍时ꎬ两列光波在该点振动削弱ꎬ即出现暗纹的地方.2.1.4衍射现象光在传播过程中ꎬ遇到障碍物或小孔时ꎬ光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象.当障碍物的尺寸跟光的波长相比差不多ꎬ甚至比光的波长还小的时候ꎬ才会产生明显的衍射现象.对于白光的单缝衍射图样是中间为宽且亮的白色条纹ꎬ两侧是窄且暗的彩色条纹ꎬ最靠近中央白色条纹的是紫光ꎬ远离中央白色条纹的是红光.2.1.5偏振现象光是一种横波.横波只沿某一方向振动ꎬ称为波的偏振现象ꎬ光的偏振是横波特有的现象.太阳㊁电灯等普通光源发出的光是一种自然光ꎬ它包含着垂直于传播方向上沿一切方向振动的光ꎬ而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同.晚上开车对面车灯的眩光消除㊁立体电影㊁拍摄诸如橱窗内景物技术等都应用了偏振现象.光的干涉㊁衍射和偏振都说明光具有波动性.2.1.6光电效应现象光照到金属表面上ꎬ从金属表面打出光电子的现象叫做光电效应.光电效应有四条规律:对于某种金属存在极限频率ꎻ从金属表面上打出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关ꎻ打出的光电子数与入射光的强度成正比ꎻ发生光电效应具有瞬时性.光电效应说明光具有粒子性.2.2五项关系2.2.1频率与波长的关系由波速公式c=λν可以看出ꎬ在真空中ꎬ各种色光的速度都等于cꎬ则频率越大的光波长将越小ꎬ即λ红>λ橙>λ黄>λ绿>λ蓝>λ靛>λ紫.2.2.2波速与介质的关系光从一种介质n1进入另一种介质n2时ꎬ光的频率保持不变ꎬ但光速发生变化ꎬ满足如下关系:n1n2=v2v1.2.2.3折射率与频率的关系从白光经三棱镜二次折射后发生光的色散现象可以看出ꎬ频率越大的光(如紫光)偏折越大ꎬ即频率越大的光相对同一介质ꎬ其折射率越大ꎬ即n红<n橙<n黄<n绿<n蓝<n靛<n紫.2.2.4双缝干涉中相邻的两个亮纹(或暗纹)间的距离大小әx与双缝之间的距离d㊁双缝到屏的距离L和光的波长λ满足关系式Δx=Ldλ.2.2.5入射光子的能量与光电子最大动能的关系为Ek=hν-W.2.3四类区别2.3.1光的衍射图样和双缝干涉图样的区别.干涉图样的条纹宽度基本相等ꎬ衍射图样的条纹宽度不等ꎬ中央亮纹最宽ꎻ干涉图样的条纹间距相等ꎬ衍射图样的条纹间距不等ꎻ干涉图样的条纹亮度基本相等ꎬ衍射图样的条纹亮度不等ꎬ中央亮纹最亮.2.3.2双缝干涉和单缝衍射的区别两种现象都是波叠加的结果ꎬ只是干涉条纹是有限的几束光的叠加ꎬ而衍射条纹是极多且复杂的相干光的叠加.光的干涉在一定的条件下才能发生ꎬ如相干光的频率要相等ꎬ而光的衍射现象却总是存在的ꎬ只有明显和不明显之分[1].2.3.3光电子和光子的区别光电子是发生光电效应时从金属表面打出的电子ꎬ而光子是把光看作一份一份的ꎬ每一份即为一个光子ꎬ每个光子的能量为E=hνꎬ动量为p=hλ.2.3.4双缝干涉和棱镜使白光色散的区别双缝干涉是光的干涉现象ꎬ棱镜色散是光的折射现象.在双缝干涉中红光的相邻亮纹间距最大ꎬ紫光最小ꎻ棱镜色散中红光偏折角最小ꎬ紫光最大.2.4三个概念2.4.1折射率光从真空射入某种介质时ꎬ入射角的正弦与折射角的正弦之比ꎬ叫做这种介质的折射率ꎬ即n=sinθ1sinθ2.折射率只由介质的光学性质和入射光的频率决定.折射率的另一计算公式是n=cv.2.4.2临界角当从一种光密介质进入另一种光疏介质时ꎬ当入射角达到某一值时ꎬ折射角恰好等于90ʎꎬ此时的入射角叫做临界角.若光从某种介质进入真空时ꎬ其临界角满足sinC=1n.2.4.3极限频率当光照射到某种金属表面时ꎬ恰好能发生光电效应ꎬ则此时入射光的频率叫做这种金属的极限频率.只有当入射光的频率大于或等于极限频率ꎬ才能使这种金属发生光电效应.极限频率满足hν极限=W逸.3结束语总之ꎬ只要把握高考方向ꎬ弄清光学要点ꎬ有效整合知识ꎬ加强有效练习ꎬ拿下光学这道题应该游刃有余.参考文献:[1]成金德.弄清本质ꎬ掌握规律ꎬ提高效果[J].理科考试研究ꎬ2016(12):47-50.[责任编辑:李㊀璟]。
光学知识点高考真题
光学知识点高考真题光学是物理学的一个重要分支,研究光的性质和行为。
在高考中,光学是一个重要的知识点,考生们需要掌握光学的基本原理和应用。
下面将针对高考中常见的光学知识点进行讨论和解析。
1. 光的折射现象光的折射是指光线从一种介质进入另一种介质时,发生方向改变的现象。
它遵循斯涅尔定律,即入射角、折射角和两种介质的折射率之间成正比关系。
根据这一定律,我们可以计算出光线在不同介质中的传播方向和角度。
2. 球面镜和透镜球面镜是一种反射光线的光学仪器,包括凸面镜和凹面镜。
凸面镜能够将平行光线聚焦到焦点处,使物体放大;而凹面镜则会将平行光线分散开,使物体缩小。
透镜也是一种常用的光学仪器,包括凸透镜和凹透镜。
凸透镜能够使光线汇聚到焦点处,而凹透镜则使光线发散。
3. 光的干涉现象光的干涉是指两束或多束光线相遇时,相互干扰产生的现象。
干涉现象可以分为构造干涉和破坏干涉。
构造干涉是指两束或多束光线相遇后,相互加强形成明亮的干涉条纹;而破坏干涉是指两束或多束光线相互抵消形成暗淡的干涉条纹。
4. 光的衍射现象光的衍射是指光线经过一个缝隙或物体边缘时,发生偏离的现象。
衍射现象是波动性的体现,大约在物体尺寸与光波长的大小相当时才会明显。
例如,可以观察到日常生活中的光的衍射现象,如光通过窗户缝隙进入室内时的模糊边缘。
5. 光的偏振现象光的偏振是指光波中的电场振动方向由于特定条件而在一个方向上振动。
偏振现象对于太阳能和光学通信等领域具有重要意义。
例如,偏振片是一种常用的光学仪器,能够滤除光波中某一方向的偏振。
通过对这些光学知识点的学习和理解,考生们可以更好地应对高考中的光学题目。
在解答光学题目时,需要注意理论与实际的结合,灵活运用所学的知识。
同时,高考中的光学题目常常需要考察考生的分析问题、解决问题和推理能力,因此在备考中也需要加强对问题的理解和解决能力的培养。
总之,光学是高考物理中的一个重要知识点,考生们应该注重对光学的学习和掌握。
高中物理光学题解题技巧
高中物理光学题解题技巧光学是高中物理中的一个重要内容,也是学生们普遍认为比较难理解的部分之一。
在解决光学题目时,掌握一些解题技巧是非常重要的。
本文将介绍几种常见的光学题目类型,并给出相应的解题技巧。
一、光的反射与折射1. 题目示例:一束光从空气射入玻璃板,发生折射。
已知光在空气中的入射角为30°,玻璃板的折射率为1.5,请计算光在玻璃板中的折射角。
解题技巧:根据折射定律,光线在两种介质中的入射角和折射角之间满足sin i/sin r = n2/n1,其中i为入射角,r为折射角,n1和n2分别为两种介质的折射率。
将已知数据代入公式,即可求得折射角。
2. 题目示例:一束光从空气射入水中,发生折射。
已知光在水中的入射角为45°,水的折射率为1.33,请计算光在水中的折射角。
解题技巧:同样利用折射定律,根据已知数据代入公式sin i/sin r = n2/n1,即可求得折射角。
二、透镜成像1. 题目示例:一根铅笔放在凸透镜的前方,通过透镜后在屏幕上形成一个倒立的实像。
已知透镜的焦距为10cm,请计算铅笔与透镜的距离。
解题技巧:根据透镜成像的公式1/f = 1/v - 1/u,其中f为透镜的焦距,v为像距,u为物距。
已知焦距和像距,代入公式即可求得物距。
2. 题目示例:一束平行光通过凹透镜后,在透镜的后方形成一个放大的虚像。
已知透镜的焦距为-15cm,请计算物体与透镜的距离。
解题技巧:根据透镜成像的公式1/f = 1/v - 1/u,已知焦距和像距,代入公式即可求得物距。
三、光的干涉与衍射1. 题目示例:一束单色光通过一个狭缝,形成干涉条纹。
已知狭缝的宽度为0.1mm,入射光的波长为600nm,请计算相邻两条暗纹之间的距离。
解题技巧:根据干涉条纹的条件,相邻两条暗纹之间的距离为d = λL/d,其中λ为光的波长,L为狭缝到屏幕的距离,d为狭缝的宽度。
已知波长和狭缝宽度,代入公式即可求得相邻两条暗纹之间的距离。
例析2006年高考题中的光学问题_百度文库
例析2006年高考题中的光学问题光学是物理学的一个重要分支,在实际的生与生活中有广泛应用。
光学问题虽然在高考试题的比重不大,但几乎年年都有涉及,不可忽视。
其光的反射定律与折射定律、棱镜的色散以及全反出现的几率较高。
光的本性部分与近代物理学的展有着紧密的联系,且涉及较多物理学的重要验,比如光的干涉与衍射、光电效应等。
近年来,光本性部分在高考命题中有分量加重的趋势。
下面对2006年高考题中的光学问题进行一简单的分类例析。
1 光的反射与折射例1(天津卷第15题)空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图1所示。
方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。
图2给出了两棱镜四种放置式的示意图,其中能产生图1效果的是()分析与解:光线首先直接进入玻璃棱镜,不发生偏转,然后以45°入射角到玻璃与空气的交界面,由于sin45°>,所以发生全反射。
我们可以作出图3所示的光路图,由此可判断B为正确答案。
例2(广东卷第7题)两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中,发生了图4所示的折射现象(A>B)。
下列结论中正确的是()A.光束b的频率比光束a低B.在水中的传播速度,光束a比光束b小C.水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D.若光束从水中射向空气,则光束b的临界角比光束a的临界角大分析与解:由知b的折射率较大,则b的频率较大,在同种介质中传播速度较小,对同种介质的临界角较小。
所以选项C正确。
有些考生弄不清光的折射率、频率、光速、临界角的对应关系,从而得出错误的答案。
例3(北京卷第16题)水的折射率为n,距水面深h处有一个点光源,岸上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的直径为()A.2htan(arcsin)B.2htan(arcsinn)C.2htan(arccos)D.2hcot(arccosn)分析与解:光从水中进入空气中,当入射角大于临界角时发生全反射。
高中物理常见光学题解析
高中物理常见光学题解析1. 光的折射现象光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时,由于介质的光密度不同,导致光线改变传播方向的现象。
折射的基本规律由斯涅尔定律描述,即入射角与折射角之间的正弦比等于两种介质的光密度之比。
2. 折射率计算折射率(n)是描述介质对光的折射能力的物理量。
通常用公式n = 光速(c)/ 光在介质中的速度(v)来计算。
在空气中,光速近似等于3.0×10^8 m/s,因此对于某介质的折射率可以表示为 n = 3.0×10^8 / v。
3. 全反射全反射是指光线从光密度较大的介质向光密度较小的介质传播时,入射角大于临界角时,光线无法折射出去,而被完全反射回原介质的现象。
临界角可以通过折射率之间的关系来计算,即sin临界角 = n2 / n1,其中n1为原介质的折射率,n2为新介质的折射率。
4. 凸透镜成像凸透镜是一种能使平行光线会聚的光学仪器。
光线通过凸透镜时,会发生折射,经过反射后的光线会交汇于凸透镜的焦点。
根据凸透镜的形状和物体的位置,可以确定物体的像的位置、大小和形状。
5. 凹透镜成像凹透镜是一种使平行光线发散的光学仪器。
光线通过凹透镜时,同样会发生折射,经过反射后的光线会追溯回凹透镜的焦点。
凹透镜成像的特点与凸透镜相反,产生的像为虚像,且呈放大或缩小的形式。
6. 成像公式通过透镜成像的位置、大小和形状可以通过成像公式计算得出。
对于凸透镜,可以使用以下公式:1/f = 1/v - 1/u其中f为透镜的焦距,v为像的位置,u为物体的位置。
对于凹透镜,也可以使用类似的公式进行计算。
7. 光的色散光的色散是指光线穿过折射率不同的介质时,不同波长的光线被折射角度不同的现象。
这是由于不同波长的光线在介质中的速度不同,导致折射角度也不同。
8. 双凸透镜系统成像双凸透镜系统是由两个凸透镜组成的光学系统。
通过调节两个透镜的位置和焦距,可以实现对物体的放大或缩小,并得到清晰的像。
高考物理如何解答常见的光学和波动题目
高考物理如何解答常见的光学和波动题目在高考物理中,光学和波动是考试中较为重要的考点,也是考生们比较容易遇到的难题之一。
本文将针对常见的光学和波动题目,提供解答方法和技巧,帮助考生们更好地应对这些题目。
一、光学题目解答方法1. 光的反射和折射光的反射和折射是光学中常见的题目类型之一。
在解答这类题目时,首先要理解光的入射角、反射角和折射角之间的关系。
根据光的入射角和表面法线的夹角来确定反射角,根据入射光线在两个介质中的传播速度和介质折射率来计算折射角。
2. 凸透镜和凹透镜凸透镜和凹透镜也是常见的光学题目类型。
对于这类题目,关键是要掌握常见的光学公式,如薄透镜公式和放大倍数公式。
根据题目给出的条件,代入相应的公式进行计算,即可得出答案。
3. 光速、光程差和干涉问题光速、光程差和干涉是光学中的重要概念。
在解答光程差和干涉问题时,可以利用光的相位差公式和干涉条件来计算。
同时,需要注意光程差的计算方法和单位的转换。
二、波动题目解答方法1. 波动速度和频率在解答波动速度和频率问题时,需要注意理解波动的基本概念。
波动速度可以通过波长和频率的乘积来计算,即波动速度=波长×频率。
同时,需要注意波动速度的单位及其转换。
2. 波动传播和反射波动传播和反射是常见的波动题目类型。
在解答这类题目时,需要熟悉波动的传播规律,如声波和机械波的传播和反射规律。
根据波动的传播规律和入射波的特点,能够推导出反射波的性质和传播方向。
3. 共振和干涉共振和干涉是波动中常见的现象。
在解答共振问题时,需要理解共振的定义和共振条件。
在解答干涉问题时,可以利用干涉条纹的条件和干涉公式来计算。
同时,需要注意光程差和相位差的计算方法。
总结起来,高考物理中的光学和波动题目是考生们必须重点关注和掌握的难点。
解答这类题目时,需要充分理解题目要求,掌握相关的物理概念和公式,并进行合理的计算和推导。
通过多做题、多练习,提高解题能力和技巧,相信考生们一定能够应对光学和波动题目,取得好成绩。
高中物理光学解答题举例与分析
高中物理光学解答题举例与分析一、晶体光学现象的解释在高中物理光学中,有一类问题常涉及到晶体的光学现象。
晶体是由高度有序排列的原子或者分子构成的固体,其内部结构对光的传播产生了明显的影响。
解答此类问题时,我们需要了解晶体的晶格结构和光的衍射特性。
例如,假设有一块钠氯化物晶体。
当光线垂直入射时,我们可以观察到明亮的干涉光环。
这一现象可通过晶格对入射光的衍射解释。
晶体的晶格常数为d,由于入射光经过晶格的每一个晶胞后会发生衍射,所以形成的衍射光线会互相干涉。
当衍射光线与入射光线相长波的情况下,干涉现象即可观察到。
此外,当入射光线角度改变时,观察到的干涉光环会发生移动。
这是因为不同入射角度下,入射光线在晶格上的衍射情况不同。
通过测量移动的干涉光环,我们可以确定晶格的晶胞参数和入射光的波长。
二、光的全反射现象解释另一种常见的高中光学问题是关于全反射的。
全反射是光线由光密介质射向光疏介质时,当入射角大于一个临界角时,发生的现象。
这种现象在光纤通信和显微镜等实际应用中具有重要意义。
举例来说,设有一束光线从玻璃进入空气。
当入射角小于临界角时,部分光线发生折射,部分光线透射进入空气中。
然而,当入射角大于等于临界角时,发生全反射现象。
这是因为光线由光密介质射向光疏介质时,入射光发生折射角达到90度,无法透射到光疏介质中。
进一步解析原因,我们可以用光在两个介质边界上传播速度不同的观点来解释。
当光从光密介质射向光疏介质时,光速减小,而入射角增大。
当入射角等于临界角时,光速在边界上变为零,此时光已无法透射到光疏介质中,全反射发生。
三、色散现象的解释色散现象指的是光在经过透明介质时,不同波长的光线呈现出不同的折射角度。
这一现象是由于不同波长的光在介质中传播速度不同而引起的。
以光通过三棱镜为例,当白光射向三棱镜时,不同波长的光会呈现出不同的折射角度,从而分离出各种颜色。
这是因为不同颜色的光具有不同的波长,波长越长的光在介质中传播速度越大,折射角度越小;波长越短的光则相反。
高考全国1卷物理试题分类解析(解析版)光学
高考全国1卷物理试题分类解析(解析版)专题15 光学一、 选择题1.(2010年)34.[物理——选修3-4](1)(5分)如图,一个三棱镜的截面为等腰直角AB C ∆,A ∠为直角。
此截面所在平面内的光线沿平行于BC 边的方向射到AB 边,进入棱镜后直接射到AC 边上,并刚好能发生全反射。
该棱镜材料的折射率为 。
(填入正确选项前的字母)C.【答案】A【解析】如下图所示,根据折射率定义有,2sin 1sin ∠=∠n ,13sin =∠n ,已知∠1=450 ∠2+∠3=900,解得:n=。
二、 计算题1.(2011年)34.(物理选修3-4)(2)(9分)一般圆柱形透明物体横截面积如图所示,底面AOB(图中曲线),O 表示半圆截面的圆心。
一束光线在横截面内从M 点入射,经过AB 面反射后从N 点射出。
已知光线在M 点的入射角为300,∠MOA=600,∠NOB=300.求322(1)光线在M 点的折射角;(2)透明物体的折射率。
【解答】如图,透明物体内部的光路为折线MPN ,Q 、M 点相对于底面EF 对称,Q 、P 和N 三点共线。
设在M 点处,光的入射角为i ,折射角的r ,∠OMQ =a ,∠PNF =β。
根据题意有α=300 ①由几何关系得,∠PNO =∠PQO =r ,于是β+r =300② 且a+r =β③ 由①②③式得r =150④(2)根据折射率公式有 r i n sin sin = ⑤由④⑤式得226+=n ⑥2.(2012年)16. 一玻璃立方体中心有一点状光源.今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜,以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体.已知该玻璃的折射率为,求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值.【解析】如图,考虑从玻璃立方体中心O 点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折 根据折射定律有nsin θ=sin α式中,n 是玻璃的折射率,入射角等于θ,α是折射角现假设A 点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点.由题意,在A 点刚好发生全反射,故.设线段OA在立方体上表面的投影长为R A,由几何关系有.式中a为玻璃立方体的边长,有①②③式得.则由题意,上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为R A的圆.所求的镀膜面积S'与玻璃立方体的表面积S之比为=.答:镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值为.3.(2013年)34.(2)(9分)图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n,AB代表端面。
高中物理光学的简单题解题技巧
高中物理光学的简单题解题技巧光学是高中物理中的一大重点,也是让很多学生头疼的难点。
在解题过程中,我们可以运用一些简单的技巧来帮助我们更好地理解和解决问题。
本文将介绍几种常见的光学题目,并提供相应的解题技巧,希望能对高中学生及其家长有所帮助。
一、光的折射光的折射是光学中的基本概念,也是考试中经常出现的题型。
考虑以下例题:例题1:光在空气中以45°的角度射入玻璃,若玻璃的折射率为1.5,则光在玻璃中的入射角为多少度?解题技巧:根据折射定律,光线从光疏介质射入光密介质时,入射角和折射角之间的关系为sin i / sin r = n2 / n1,其中i为入射角,r为折射角,n1为光疏介质的折射率,n2为光密介质的折射率。
这道题中,光从空气射入玻璃,所以n1为1,n2为1.5。
代入公式,我们可以得到sin 45° / sin r = 1.5 / 1,解得sin r = sin 45° / 1.5,再通过反函数sin-1,我们可以得到折射角r。
二、光的反射光的反射也是光学中常见的题型。
考虑以下例题:例题2:一束光以30°的角度入射到一块平面镜上,求光线反射后的角度。
解题技巧:根据反射定律,入射角等于反射角,即i = r。
所以,这道题中光线反射后的角度就等于入射角,即30°。
三、光的色散光的色散是指光在经过折射时,不同波长的光线会被分离出来,形成彩虹。
考虑以下例题:例题3:一束白光入射到一个三棱镜上,经过折射后,分离成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。
这是因为不同颜色的光在折射过程中的什么性质不同?解题技巧:这道题考察的是光的色散性质。
不同颜色的光在折射过程中的折射角度不同,因为不同颜色的光的折射率不同。
红光的折射率最小,紫光的折射率最大,所以它们在折射过程中会发生不同的折射,从而分离出不同的颜色。
四、光的干涉光的干涉是指两束或多束光线相互叠加而产生的干涉现象。
光学定律高考题型分析
光学定律高考题型分析光学定律是物理学中的重要内容之一,也是高考物理必考的知识点之一。
掌握光学定律对于解题有着重要的作用。
在高考中,涉及光学定律的题目主要有光的折射、反射、成像等方面的内容。
下面我们将对这几个方面的题型进行详细的分析。
一、光的折射1. 折射定律的应用光的折射定律是光的传播过程中的一个基本定律,即入射角的正弦与折射角的正弦之比在任意两种介质中都是常数,在高考题中的应用较多。
常见的题型有求折射角、求入射角、求折射率等。
例如一道典型的题目:已知光的速度在空气中为3.0×10^8m/s,在某种介质中为2.2×10^8m/s,则这种介质的折射率是多少?解析:根据折射定律可知,n1*sinθ1=n2*sinθ2,其中n1为入射介质的折射率,θ1为入射角;n2为折射介质的折射率,θ2为折射角。
将已知条件代入可得:1*sinθ1=n2*sinθ2。
因为题目中只给出了两种介质的速度,而没有给出入射角和折射角,所以无法直接求解。
但是根据已知速度的大小关系可知,折射率n应该小于1,故选项D。
2. 光的全反射当光从光密介质入射到光疏介质中时,入射角大于一个临界角时,光将发生全内反射现象。
在高考题中,一般考察光的全反射的条件、应用以及相关计算。
例如一道典型的题目:已知水的折射率为1.33,玻璃的折射率为1.5,若将一束光从水中垂直射入玻璃中,求光在玻璃中发生全反射的最小入射角是多少度?解析:根据发生全反射的条件可知,当入射角大于临界角时,光会发生全反射。
临界角的计算公式为sinθc=1/n,其中n为光在两种介质中的折射率的比值。
因为光是从水中射入玻璃,所以n=1.5/1.33≈1.13。
代入计算可得sinθc≈1.13,因此θc≈45度。
所以,最小入射角为45度。
二、光的反射光的反射是光学中的重要内容,也是高考物理中常见的题型。
光的反射题目通常涉及到光线的角度关系和成像问题。
1. 光的反射定律光的反射定律,即入射角等于反射角,是光学中最基本的定律之一。
高考物理如何解答常见的光学题目
高考物理如何解答常见的光学题目光学是高考物理中的重要章节之一,涉及到光的传播、反射、折射等基本概念和定律。
在考试中,常见的光学题目涉及到镜面反射、透镜成像、光的反射定律、折射定律等内容。
下面将介绍如何解答这些常见的光学题目。
一、镜面反射题目的解答方法镜面反射是光学中的基本概念,通常通过镜面成像、光路追迹等方式来解答相关题目。
在解答镜面反射题目时,首先需要明确题目中所给定的条件,如光源位置、物体位置、镜子类型等,并画出相关示意图。
然后根据光的反射定律,确定光线的传播路径,找到成像位置。
最后,根据成像位置和物体位置,判断像的特征如正倒、放大缩小等。
二、透镜成像题目的解答方法透镜成像是光学中的重要内容,分为凸透镜和凹透镜两种类型。
在解答透镜成像题目时,首先需要明确题目中给定的条件,如物体位置、透镜类型、透镜焦距等,并画出示意图。
对于凸透镜,光线从无穷远处入射,经过透镜折射后汇聚于焦点位置,再继续传播形成实像或虚像;对于凹透镜,光线会被透镜分散,所以成像位置总是虚像。
通过确定像的位置、性质和倍数,我们可以正确解答透镜成像题目。
三、光的反射定律和折射定律的应用光的反射定律和折射定律是解答光学题目的基础。
在解答应用这些定律的题目时,首先需要明确题目中所给定的条件,如入射角、折射角、介质折射率等,并画出相关示意图。
根据光的反射定律和折射定律,利用简单的几何关系,可以推导出所需的解答结果。
同时,需要注意单位的转换和数据的精确度,避免在计算过程中引入误差。
综上所述,解答高考物理中的光学题目需要掌握光的反射定律、折射定律,熟练运用镜面反射和透镜成像的方法,正确理解题目中给定的条件,并合理运用所学知识。
通过反复练习、理解光学原理,提高解题能力和应变能力,我们可以在高考物理中轻松应对常见的光学题目。
注意:以上文章仅供参考,具体解答方法还需根据实际题目情况灵活运用。
2023年物理高考解析光学题型
2023年物理高考解析光学题型光学是高中物理中的重要内容之一,也是高考中常考的题型之一。
正确理解和掌握光学的相关知识点对于高考物理的顺利通过至关重要。
本文将对2023年物理高考中的光学题型进行解析,帮助学生更好地应对考试。
一、折射定律与导出公式在光学中,折射定律是非常重要的基础知识点。
它描述了光在两种介质之间传播时会发生折射的现象。
根据折射定律可以导出折射角与入射角、折射率的关系,即$n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$。
在解题过程中,学生需要根据题目所给条件,利用折射定律和导出的公式进行计算和推导。
例如,某题目给出了入射光线在两个介质之间的折射角和折射率,要求求解入射角。
解题思路是利用折射定律将已知的折射角和折射率代入公式,求解出入射角。
通过掌握折射定律及其应用,可以轻松解决此类问题。
二、薄凸透镜的成像公式薄透镜是光学中经常涉及的另一个知识点。
在解析光学题型时,学生需要掌握薄凸透镜的成像公式,即$\frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} +\frac{1}{d_i}$,其中$f$表示透镜焦距,$d_o$表示物距,$d_i$表示像距。
此公式可以用于计算透镜成像的物距、像距和焦距等相关参数。
当题目给出物距和透镜焦距后,可以利用成像公式直接求解像距。
同样,如果已知物距和像距,也可以通过成像公式计算出透镜的焦距。
在解题过程中,学生需要注意单位的转换及精确计算,确保答案的准确性。
三、干涉和衍射现象的分析干涉和衍射是光学的重要现象,也是高考中较为常见的题型之一。
干涉是光波相遇后产生互相叠加干涉的现象,而衍射是光波经过孔径或物体边缘时发生弯曲和扩散的现象。
在解析干涉和衍射题型时,学生需要掌握干涉和衍射的基本原理,理解波的相长相消等基本概念。
此外,学生还需要掌握双缝干涉和单缝衍射的公式,例如双缝干涉的条纹间距公式$d=\frac{\lambda D}{d}$,其中$d$为双缝间距,$D$为屏幕到双缝的距离,$\lambda$为光波的波长。
高中物理光学选择题举例与分析
高中物理光学选择题举例与分析光学是高中物理中的重要章节之一,也是一门涉及实验和理论的学科。
在考试中,光学选择题往往是考察学生对光学知识的理解和应用能力的重要手段。
本文将通过举例与分析,介绍几道典型的高中物理光学选择题,并解析其考点和解题技巧,帮助高中学生和家长更好地应对光学选择题。
题目一:以下哪个现象不能用光的直线传播解释?A. 折射B. 干涉C. 散射D. 反射分析:这道题考察的是光的传播方式。
光的直线传播是光学基本原理之一,几乎所有光学现象都可以用光的直线传播解释。
折射、反射和散射都是光的直线传播的表现形式,只有干涉是一种不符合光的直线传播的现象。
解题技巧:通过排除法可以得出答案,但更重要的是理解光的直线传播的特点和干涉现象的特点。
干涉是光波的叠加现象,需要考虑光的波动性。
因此,正确答案是B. 干涉。
题目二:一束光从空气射入玻璃,折射率为1.5。
若入射角为30°,则折射角为多少?A. 20°B. 30°C. 40°D. 45°分析:这道题考察的是光的折射定律的应用。
根据光的折射定律,入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在一定的关系。
解题技巧:根据光的折射定律,可以得出折射角等于arcsin(折射率1/折射率2* sin(入射角))。
代入题目中的数值,计算得出折射角为20°。
因此,正确答案是A. 20°。
题目三:以下哪个条件可以产生全反射?A. 光从光密介质射入光疏介质,入射角大于临界角B. 光从光疏介质射入光密介质,入射角小于临界角C. 光从光密介质射入光疏介质,入射角小于临界角D. 光从光疏介质射入光密介质,入射角大于临界角分析:这道题考察的是全反射的条件。
全反射是光从光密介质射入光疏介质时,入射角大于临界角时发生的现象。
解题技巧:理解全反射的条件,即入射角大于临界角。
根据这个条件,可以得出正确答案是A. 光从光密介质射入光疏介质,入射角大于临界角。
高考物理光学现象题型解析
高考物理光学现象题型解析在高考物理中,光学现象一直是重要的考点之一。
光学现象不仅与我们的日常生活息息相关,更是物理学中基础且关键的部分。
理解和掌握各种光学现象题型,对于在高考中取得优异成绩至关重要。
光学现象涉及光的传播、折射、反射、干涉、衍射等多个方面。
我们先来谈谈光的直线传播。
光在均匀介质中沿直线传播,这是最基本的原理。
比如小孔成像,就是光沿直线传播的典型例子。
在题目中,可能会给出一个小孔和一个物体,让我们计算成像的大小和位置。
接下来是光的反射。
反射定律大家都很熟悉,入射角等于反射角。
平面镜成像就是常见的反射现象考题。
例如,会问平面镜中的像与物体的距离,或者根据像的位置求物体的位置。
在解决这类问题时,关键是要明确像与物体关于平面镜对称。
光的折射是另一个重要的考点。
当光从一种介质进入另一种介质时,会发生折射现象。
折射定律中,入射角的正弦与折射角的正弦之比为常数,即折射率。
比如,一束光从空气斜射入水中,求折射角的大小。
这就需要我们知道空气和水的折射率,然后通过公式计算得出。
在折射现象中,还有一个特殊的情况——全反射。
当光从光密介质射向光疏介质,且入射角大于临界角时,就会发生全反射。
这类题目通常会给出介质的折射率,让我们计算临界角,并判断在某种入射角下是否会发生全反射。
干涉和衍射也是光学中的重要现象。
杨氏双缝干涉实验是干涉现象的经典例子。
题目可能会给出双缝间距、波长等条件,让我们计算条纹间距或者干涉条纹的明暗情况。
衍射现象则在单缝衍射和圆孔衍射中较为常见,会考查衍射条纹的特点和规律。
对于光学现象的题型,解题的关键在于理解基本概念和规律,并能够熟练运用相关公式进行计算。
同时,要善于画出光路图,通过图形来帮助我们分析问题。
比如说,在处理光的折射问题时,画出光路图可以清晰地看到入射角、折射角以及光线的传播方向,从而更好地应用折射定律进行计算。
在分析干涉和衍射现象时,画出相应的条纹图案,有助于我们理解条纹间距和明暗分布的规律。
高考物理光学知识点之物理光学分类汇编及解析(1)
高考物理光学知识点之物理光学分类汇编及解析(1)一、选择题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 .照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,是利用了光的衍射现象C .门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象D .用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉2.5G 是“第五代移动通讯技术”的简称。
目前通州区是北京市5G 覆盖率最高的区县,相信很多人都经历过手机信号不好或不稳定的情况,5G 能有效解决信号问题。
由于先前的34G G 、等已经将大部分通讯频段占用,留给5G 的频段已经很小了。
5G 采用了比4G 更高的频段,5G 网络运用的是毫米波,将网络通讯速度提高百倍以上,但毫米波也有明显缺陷,穿透能力弱,目前解决的办法是缩减基站体积,在城市各个角落建立类似于路灯的微型基站。
综合上述材料,下列说法中不正确...的是 A .5G 信号不适合长距离传输B .手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号一定量的屏蔽C .5G 信号比4G 信号更容易发生衍射现象D .随着基站数量增多并且越来越密集,可以把基站的功率设计小一些3.用a .b .c .d 表示4种单色光,若①a .b 从同种玻璃射向空气,a 的临界角小于b 的临界角;②用b .c 和d 在相同条件下分别做双缝干涉实验,c 的条纹间距最大;③用b .d 照射某金属表面,只有b 能使其发射电子.则可推断a .b .c .d 分别可能是( ) A .紫光.蓝光.红光.橙光B .蓝光.紫光.红光.橙光C .紫光.蓝光.橙光.红光D .紫光.橙光.红光.蓝光 4.已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大,则两种光 A .在该玻璃中传播时,蓝光的速度较大B .以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中,蓝光折射角较大C .从该玻璃中射入空气发生反射时,红光临界角较大D .用同一装置进行双缝干涉实验,蓝光的相邻条纹间距较大5.下列说法正确的是( )A .任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关B .黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波C .单个光子通过单缝后,底片上就会出现完整的衍射图样D .光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏6.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是( )A .用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B .用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C .在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象D .光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象7.我国南宋时期的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道:“凡雨初霁,或露之未晞,其余点缀于草木枝叶之末……日光入之,五色俱足,闪铄不定。
高中物理光学六类经典题型
光学六类经典题型光学包括几何光学和光的本性两部分。
几何光学历来是高考的重点,但近几年考试要求有所调整,对该部分的考查,以定性和半定量为主,更注重对物理规律的理解和对物理现象、物理情景分析能力的考查。
有两点应引起重视:一是对实际生活中常见的光反射和折射现象的认识,二是作光路图问题。
光的本性是高考的必考内容,一般难度不大,以识记、理解为主,常见的题型是选择题。
“考课本”、“不回避陈题”是本部分高考试题的特点。
根据多年对高考命题规律的研究,笔者总结了6类经典题型,以供读者参考。
1 光的直线传播例1(2004年广西卷) 如图l所示,一路灯距地面的高度为h,身高为l 的人以速度v匀速行走.(1)试证明人头顶的影子做匀速运动;(2)求人影长度随时间的变化率。
解析(1)设t=0时刻,人位于路灯的正下方O处,在时刻t,人走到S 处,根据题意有OS=vt ①过路灯P和人头顶的直线与地面的交点M 为t时刻人头顶影子的位置,如图l所示,OM 为头顶影子到0点的距离.由几何关系,有解式①、②得。
因OM 与时间t成正比,故人头顶的影子做匀速运动。
(2)由图l可知,在时刻t,人影的长度为SM,由几何关系,有SM=OM-OS ③由式①~③得因此影长SM与时间t成正比,影长随时间的变化率。
点评有关物影运动问题的分析方法:(1)根据光的直线传播规律和题设条件分别画出物和影在零时刻和任一时刻的情景图—光路图;(2)从运动物体(光源或障碍物)的运动状态入手,根据运动规律,写出物体的运动方程,即位移的表达式;(3)根据几何关系(如相似三角形)求出影子的位移表达式;(4)通过分析影子的位移表达式,确定影子的运动性质,求出影子运动的速度等物理量。
2 光的反射与平面镜成像作图例2 如图2所示,MN为厚度不计的平面镜,放在水平地面上,距离平面镜M端4m处有一根标杆OP,标杆的零刻度O恰在地面,距平面镜N端2m处直立着一个人SD,人眼离地面的高度SD=1.8 m,平面镜的长度MN= lm,标杆足够长。
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2009年高考试题中的光学问题分类解析陕西省宝鸡市陈仓区教育局教研室邢彦君光学问题是高考必考问题,试题一般以选择题的形式出现,考查对光学基本规律的理解及应用,考查对涉及光的本性的概念、规律的辨析。
难度在容易与中等难度之间。
考查的热点有:光的折射与全反射,光的干涉与衍射,反映光的本性的物理实验及其应用。
1.光线的传播问题例1(全国理综卷Ⅱ-21)一玻璃砖横截面如图1所示,其中ABC为直角三角形(AC边未画出),AB为直角边ABC=45°;ADC为一圆弧,其圆心在BC边的中点。
此玻璃的折射率为1.5。
P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。
若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖,则()A.从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光B.屏上有一亮区,其宽度小于AB边的长度C.屏上有一亮区,其宽度等于AC边的长度D.当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时,屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大解析:宽为AB的平行光将沿原方向进入玻璃射到BC面,由几何关系可知,入射角为45o,大于临界角,将在BC面上全部发生全反射,之后仍然以宽度为AB长度竖直向下的平行光射到AC圆弧面上,由AC面由玻璃进入空气时,由折射定律知,折射角将大于入射角,AC中点两侧光线偏向中点传播,将会相聚于某点,当屏远离玻璃砖运动时,过会聚点前亮区变小,此后亮区变大,由几何关系可得到在屏上的亮区宽度小于AB的长度,B、D对。
例2(四川理综-21)如图2所示,空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体,其内圆半径为r,外圆半径为R,R=r。
现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体,只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出。
设透明柱体的折射率为n,光在透明柱体内传播的时间为t,若真空中的光速为c,则()A.n可能为B.n可能为2C.t可能为D.t可能为解析:从A端面垂直入射,只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出,可画出光路图3所示。
由图可知第一次入射角为45°,根据全反射可知临界角C≤45°,再根据可知n≥;光在透明柱体中运动路程为s=4r,运动时间为t=s/v=4nr/c,则t≥4r/c,C、D错。
本题选AB。
例3(浙江理综-18)如图4所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点,并偏折到F点,已知入射方向与边AB的夹角为θ=30o,E、F分别为边AB、BC 的中点,则()A.该棱镜的折射率为B.光在F点发生全反射C.光从空气进入棱镜,波长变小D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行解析:在E点作出法线,由几何关系可知入射角为60o ,折射角为30o,由折射定律折射率为,A对;由光路的可逆性可知,在BC边上的入射角小于临界角,不会发生全反射,B错;由公式,可知,C对;三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折,不会与入射到E点的光束平行,D错。
本题选AC。
例4(山东理综-37-2)一束单色光由左侧时的清水的薄壁圆柱比,图5为过轴线的截面图,调整入射角α,光线拾好在不和空气的界面上发生全反射,已知水的折射角为,求α的值。
解析:当光线在水面发生全放射时有:,当光线从左侧射入时,由折射定律有:,代入数据解得:。
例5(江苏物理-12B-3)如图6是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片,照相机的镜头竖直向上。
照片中,水立方运动馆的景象呈现在半径r=11cm的圆型范围内,水面上的运动员手到脚的长度l=10cm,若已知水的折射率为n=,请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h,(结果保留两位有效数字)解析:根据题意能画出光路图,正确使用物象比解决本题的关键。
设照片圆形区域的实际半径为R,运动员的实际长为L,光路如图7所示。
由折射定律有:,由几何关系有:,。
若取运动员伸展双臂后的身体长度L=2.2m,代入其它数据解得:例6(海南物理-18-1)如图8,一透明半圆柱体折射率为n=2,半径为R、长为L。
一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入,从部分柱面有光线射出。
球该部分柱面的面积S。
解析:半圆柱体的横截面如图所示,OO/为半径。
设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件,由折射定律有:,式中,θ为临界角。
由几何关系得:∠O/OB=θ,则射出光线部分对应的柱面(圆柱的部分侧面)面积为:代入已知数据解得:。
(由得θ=30o=)例7(宁夏理综-35-2)如图9所示,一棱镜的截面为直角三角形ABC,∠A=30o,斜边AB=a。
棱镜材料的折射率为n=。
在此截面所在的平面内,一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原来路返回的情况)。
解析:设入射角为i,折射角为r,由折射定律得:,解得:。
如果入射光线在法线的右侧,光路图如图10虚线所示。
设出射点为F,由几何关系可得:,即出射点在AB边上离A点的位置。
如果入射光线在法线的左侧,光路图如图10实线所示。
设折射光线与AB的交点为D。
由几何关系可知,在D点的入射角,设全反射的临界角为,则。
解得:。
因此,光在D点全反射。
设此光线的出射点为E,由几何关系得∠DEB=,,。
解得:,即出射点在BC边上离B点的位置。
【点评】光线的传播问题,主要考查光的反射定律、折射定律、临界角、全反射等光学现象及概念,涉及的基本分析方法是光路分析方法,问题的解决主要是运用折射定律及几何关系。
问题的分析与求解,关键在于能否正确画出光路图,容易出现的错误就是对全反射现象是否发生能否作出正确判断。
2.光电效应及光子说例7(上海物理-6)光电效应的实验结论是:对于某种金属()A.无论光强多强,只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B.无论光的频率多低,只要光照时间足够长就能产生光电效应C.超过极限频率的入射光强度越弱,所产生的光电子的最大初动能就越小D.超过极限频率的入射光频率越高,所产生的光电子的最大初动能就越大解析:每种金属都有它的极限频率,只有入射光子的频率大于极限频率时,才会发生光电效应,且入射光的强度越大则产生的光子数越多(一个光子激发出一个光电子),光电流越强;由光电效应方程可知入射光子的频率越大,产生的光电子的最大初动能也越大,与入射光的强度无关,BC错,AD对。
本题选AD。
例9(广东物理-4)硅光电池是利用光电效应原理制成的器件。
下列表述正确的是()A.硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B.硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D.任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应解析:硅光电池是把光能转变为电能的一种装置,A正确;硅光电池是利用光电效应原理制成的器件,依据光电效应方程可知,只有当入射光子的频率大于极限频率时才可能发生光电效应,B、C、D错。
本题选A。
例10(宁夏-36-1)关于光电效应,下列说法正确的是()A.极限频率越大的金属材料逸出功越大B.只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效应C.从金属表面出来的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小D.入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多解析:由公式可知,A对;要发生光电效应,照射光的频率必须大于金属的极限频率,这与光的强度及照射时间无关,B错;对于某种金属,逸出功是定值,与光电子的最大初动能、照射光的频率等无关,C错;当照射光的频率大于金属的极限频率时,才发生光电效应,有光电子逸出,这时光强度越大,单位时间逸出的光电子数越多,频率越高光电子的初动能越大,D错。
本题选A。
例10(海南物理-19-I)已知:功率为100W灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量,光速,普朗克常量,假定所发出的可见光的波长都是560nm,计算灯泡每秒内发出的光子数。
解析:(I)波长为的光子能量为:,设灯泡每秒内发出的光子数为n,灯泡电功率为P,则,式中,k=5%是灯泡的发光效率。
解以上两式得:,代入数据得:n=1.4×1019s-1。
【点评】光子说的事实基础是光电效应,这类问题往往以光电效应实验及其应用为背景考查光的微粒说的内容及意义。
理解并熟记光电效应现象的规律及发生的条件是分析与求解问题的关键。
3.光的干涉及光的波动说例11(北京理综-21)在《用双缝干涉测光的波长》实验中,用缝间距d=0.2mm的双缝屏,像屏与双缝屏间的距离L=700mm。
按要求安装好仪器,接通电源使光源正常工作。
已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。
某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第1次映入眼帘的干涉条纹如图11所示,图中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图中游标尺上的读数x1=1.16mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图12所示,此时图中游标尺上的读数x2= ;两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx= mm;这种色光的波长= nm。
解析:由游标卡尺的读数规则可知x2=15.0mm+1×0.02mm=15.02mm;图11中暗纹与图12中暗纹间的间隔为6个,故:Δx=(x2- x1)/6=(15.02-1.16)/6=2.31mm;由Δx=L λ/d可知λ=dΔx/L=0.20mm×2.31mm/700mm=6.6×102nm。
例12(上海物理-10)图13为双缝干涉的实验示意图,若要使干涉条纹的间距变大可改用波长更___________(填长、短)的单色光,或是使双缝与光屏间的距离___________(填增大、减小)。
解析:依据双缝干涉条纹间距公式,可知要使干涉条纹的间距变大,需要改用波长更长的单色光,或增大双缝与屏之间的距离L。
例13(天津理综-7)已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大,则两种光()A.在该玻璃中传播时,蓝光的速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中,蓝光折射角较大C.从该玻璃中射入空气发生反射时,红光临界角较大D.用同一装置进行双缝干涉实验,蓝光的相邻条纹间距较大解析:由可知,蓝光在玻璃中的折射率大,蓝光的速度较小;以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中,蓝光的折射率大,向法线靠拢偏折得多,折射角应较小;从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式可知,红光的折射率小,临界角大;用同一装置进行双缝干涉实验,由公式可知蓝光的波长短,相邻条纹间距小。
本题ABD错C对,选C。
【点评】这类问题主要考查光的干涉现象的规律及意义,问题多涉及干涉的条件、干涉图样的特点、双缝干涉中明纹中心间距与波长及缝距和屏缝距间的关系,还有单缝衍射。
考查频率最高的是对双缝干涉图样及利用光的干涉测波长实验。
理解并熟记干涉、衍射的条件以及有关实验的原理、方法与步骤是关键。
4.光学综合问题例14(重庆理综-21)用a、b、c、d表示四种单色光,若:①a、b从同种玻璃射向空气,a的临界角小于b的临界角;②用b、c和d在相同条件下分别做双缝干涉实验,c的条纹间距最大;③用b、d照射某金属表面,只有b能使其发射电子。