人教高中物理专题12 光学（精讲）.docx

2023年高考物理二轮复****讲练测
专题12 光学（精讲）
精讲考点
精讲内容
考点1
光的折射、全反射和色散
考点2
光的干涉、衍射和偏振
【知识体系构建】
【典例方法突破】
光的折射、全反射和色散
【例1】（2023年浙江卷）如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边以角度入射，依次经和两次反射，从直角边出射。出射光线相对于入射光线偏转了角，则（　　）
A．等于 B．大于
C．小于 D．与棱镜的折射率有关
【答案】A
【详解】如图所示
设光线在AB边的折射角为，根据折射定律可得设光线在BC边的入射角为，光线在AC边的入射角为，折射角为；由反射定律和几何知识可知；联立解得根据折射定律可得可得过D点做出射光的平行线，则该平行线与AB的夹角为，由几何知识可知，入射光与出射光的夹角为。故选A。
【例2】（2022年河北卷）如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ = 30°。光在真空中的传播速度为c。求：
（i）玻璃的折射率；
（ii）从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。
【答案】（1）；（2）
【详解】（i）根据题意将光路图补充完整，如下图所示
根据几何关系可知i1 = θ = 30°，i2 = 60°根据折射定律有nsini1 = sini2解得
（ii）设全反射的临界角为C，则光在玻璃球内的传播速度有根据几何关系可知当θ = 45°时，即光路为圆的内接正方形，从S发出的光线经多次全反射回到S点的时间最短，则正方形的边长
则最短时间为
【例3】（2022年山东卷）柱状光学器件横截面如图所示，右侧是以O为圆心、半径为R的圆，左则是直角梯形，长为R，与夹角，中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直面入射，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，能在面全反射后，从面射出的光是（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
【答案】A
【详解】当两种频率的细激光束从A点垂直于AB面入射时，激光沿直线传播到O点，经第一次反射沿半径方向直线传播出去。
保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，如下图可知，激光沿直线传播到CO面经反射向PM面传播，根据图像可知，入射点从A向B移动过程中，光线传播到PM面的入射角逐渐增大。
当入射点为B点时，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到PM面的P点，此时光线在PM面上的入射角最大，设为，由几何关系得
根据全反射临界角公式得；两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为故在入射光从A向B移动过程中，a光能在PM面全反射后，从OM面射出；b光不能在PM面发生全反射，故仅有a光。A正确，BCD错误。故选A。
【例4】（2022年河南三市模拟）如图所示是一细束太阳光通过玻璃三棱镜后，在光屏上产生光谱的示意图—光的色散现象。光谱中红光在最上端，紫光在最下端，中间从上到下依次是橙、黄、绿、蓝、靛等色光。下表是测得的该玻璃棱镜材料对各种色光的折射率。
根据光的色散现象、表格中的有关数据以及光学知识，下列说法正确的是（　　）
A．各种色光通过棱镜后的偏折角度不同，红光的偏折角度最小，紫光的偏折角度最大
B．该棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率小，对紫光的折射率大
C．各种色光在三棱镜中的传播速度不同，红光在该玻璃三棱镜中的传播速度比紫光大
D．同一色光在不同介质中传播时波长相同
E．同一色光在不同介质中传播时频率不同
【答案】ABC
【详解】A．根据图示光路图可知红光相对入射的白光偏折程度最小，紫光相对入射的白光偏折程度最大，所以各种色光通过棱镜后的偏折角度不同，红光的偏折角度最小，紫光的偏折角度最大，A正确；
B．根据题中表格可知该棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率小，对紫光的折射率大，B正确；
C．光在介质中传播的速率与折射率的关系为，红光折射率小于紫光的折射率，所以红光在三棱镜中传播的速度大于紫光的传播速度，C正确；
DE．根据可知，各色光在介质中频率不变，在介质中光速不同，所以波长不同，DE错误。
故选ABC。
【方法规律归纳】
1.折射定律和折射率
(1)光的折射的常用公式:n=sin θ1sin θ2、n=cv、n=λ0λ。
(2)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