人教高中物理专题强化十八 光学知识的综合问题.docx

专题强化十八　光学知识的综合问题
【专题解读】 1.本专题是光的折射定律、全反射、色散等几何光学知识与光的本性结合的内容，高考主要以选择题形式考查。
2.学好本专题可以帮助同学们学会通过作图分析光路知识，并以物理光学的角度理解光的本性。
命题点一　光的折射现象和物理光学
【例1】 (2020·山东省济南市第一次模拟)P、Q两种不同波长的光，以相同的入射角从玻璃射向空气，P光发生全反射，Q光射入空气，则(　　)
A.玻璃对P光的折射率小于对Q光的折射率
B.玻璃中P光的波长大于Q光的波长
C.玻璃中P光的速度大于Q光的速度
D.P光的光子能量大于Q光的光子能量
答案　D
解析　根据临界角公式sin C＝，Q光束的折射率小，P光束的折射率大，故A错误；在玻璃中，光的波长λ＝＝＝，λ0是光在真空中的波长，P光的折射率大，频率大，在真空中的波长短，由λ＝知在玻璃中，P光的波长小于Q光的波长，故B错误；根据v＝可知玻璃中P光的速度小于Q光的速度，故C错误；P光的折射率大，频率大，根据E＝hν可知P光的光子能量大，所以P光的光子能量大于Q光的光子能量，故D正确。
【变式1】 (2020·北京市朝阳区5月等级考模拟)如图1所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃分成OB、OC两束光。下列说法正确的是(　　)
图1
A.光束OB是红光
B.紫光在真空中的波长比红光在真空中的波长大
C.紫光在玻璃中的频率比红光在玻璃中的频率小
D.两束光分别在OB、OC段传播时所用的时间相等
答案　D
解析　由图可知，OB偏折程度大，即折射角小，则折射率大，由于在真空中紫光的频率大于红光的频率，即在真空中紫光的折射率大，说明光束OB是紫光，故A错误；由公式c＝λν可知，紫光在真空中的波长比红光在真空中的波长小，故B错误；由于在真空中紫光的频率更大，且光的频率不变，则紫光在玻璃中的频率比红光在玻璃中的频率大，故C错误；设任一光线的入射角为i，折射角为r，光在玻璃中传播的路程是s，半圆柱的半径为R，则光在玻璃中的速度为v＝，由几何知识得s＝2Rcos(90°－r)＝2Rsin r
则光在玻璃中传播时间为t＝＝＝
由折射定律得nsin r＝sin i，得t＝，由题知，入射角i相同，R、c相等，所以时间t相同，故D正确。
【变式2】 (2020·北京市海淀区一模)如图2所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知，下列说法中正确的是(　　)
图2
A.水对a光的折射率较大
B.从水射向空气时，a光全反射的临界角小于b光的临界角
C.两束光在从水进入空气时频率均保持不变
D.若a光照射到某金属上能发生光电效应，则b光照射该金属上不一定能发生光电效应
答案　C
解析　由图可知，单色光a偏折程度小于b的偏折程度，所以a光的折射率小于b光的折射率，A错误；由于a光的折射率小于b光的折射率，根据sin C＝，因此当光从水射向空气时，a光全反射的临界角大于b光的临界角，B错误；光的频率是由光源决定的，光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，C正确；由于频率越大，折射率越大，因此b光频率大于a光的频率，而光子能量E＝hν，可知b光光子能量大于a光光子能量，若a光照射到某金属上能发生光电效应，则b光照射到金属表面一定能发生光电效应，D错误。
命题点二　全反射现象和物理光学
【例2】 (多选)(2020·山东聊城市第二次等级考试模拟)下列说法中正确的是(　　)
A.电子表的液晶显示用到了偏振光
B.光纤利用的是光的全反射
C.红光由空气进入水中，波长变短，颜色不变
D.分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验，用黄光时得到的条纹间距更窄
答案　ABC
解析　电子表的液晶显示用到了偏振光，A正确；光纤利用的是光的全反射，B
正确；红光由空气进入水中，频率不变，所以颜色不变，根据v＝＝λf，可知折射率n变大，波长变短，C正确；分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验，因为λ蓝＜λ黄，根据干涉条纹宽度公式Δx＝λ可知用黄光时得到的条纹间距更宽，D错误。
【变式3】 [2020·天津市等级考模拟(四)]如图3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(　　)
图3
A.a光频率比b光频率大
B.水对a光的折射率比b光大
C.在真空中，a光的传播速度比b光大
D.在同一装置的杨氏双