高考物理第14章光学

高考物理第14章光学

光学 考点突破 一、 光的直线传播和光的反射定律是光传播的基本规律 ‎1．光的直线传播规律是物体成像作图的基础，也是整个几何光学的理论基础.‎ ‎2．要理解好光直线传播的条件，并会用来解释有关的现象.‎ ‎3．利用反射定律进行有关的计算 ‎4．利用平面镜成像的特点熟练地作出光路图 二、光学与运动的综合问题 图14-1-2‎ 常涉及物体（或光源）和影（或像）的运动，因此它是运动问题的延续，但又融合了光的直线传播、反射等光学规律，所以常可以构置出耳目一新的物理情境，来考查学生的分析综合能力、推理能力、空间想象能力及理论联系实际的创新能力，是光学中的一类重要问题，也是高考的热点.解决这类问题的方法是先按题意画出物体运动轨迹和光路图，再结合图中几何关系，利用三角形等数学知识及物理知识来处理.‎ 方法梳理 一、平面镜成像作图技巧 ‎1．反射定律法：从物点作任意两条入射光线，根据反射定律作其反射光线，两反射光线的反向延长线的交点为物点的像.如图14-1-2所示.‎ ‎2．对称法：先根据平面镜成像有对称性的特点，确定像点的位置，再补画入射光线和反射光线．注意实际光线用实线且标箭头，镜后的反向延长线用虚线，不标箭头．‎ ‎3．充分利用光路可逆的性质作图.（点光源通过平面镜反射照亮的范围和眼在某点通过平面镜看到的范围是相同的）‎ ‎ 4．确定平面镜成像的观察范围的方法 平面镜前的物体总能在镜中成像，但只有在一定范围内才能看得到．若要看到平面镜中完整的像，则需借助边界光线，边界光线的公共部分，即为完整像的观察范围．（1）找像；（2）找边界.‎ 二、平面镜动态成像 根据平面镜成像的特点 ‎1.平面镜不动物移动时,像与物速率相同.‎ ‎2.物不动平面镜移动时,像的速率是平面镜垂直于镜面分速度大小的两倍.‎ 三、光线照射在平面镜上 ‎1．若平面镜不动，入射光线顺时针转过θ角，则反射光线逆时针转过θ角.‎ ‎2．若入射光线不动，平面镜转过θ角，则反射光线转过2θ.‎ 典型例题 S• ·‎ 图14-1-3‎ A 例1．如图14-1-3所示，在A点有一个小球（可试作质点），紧靠小球的左方有一个点光源S.现将小球从A点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是（）‎ A.匀速直线运动 B.自由落体运动 C.变加速直线运动 ‎ D.匀减速直线运动 解析：小球抛出后做平抛运动，时间t后水平位移是vt，竖直位移是h=gt2，根据相似形知识可以由比例求得，因此影子在墙上的运动是匀速运动,A项正确.‎ 变式训练1.某人身高1.8 m，沿一直线以2 m/s的速度前进，其正前方离地面5 m高处有一盏路灯，试求人的影子在水平地面上的移动速度.‎ G F E D C B A 解析：如图图14-1-4所示，设人在时间t内由开始位置运动到G位置，人头部的影子由D点运动到C点 因为三角形ABC∽FGC，所以有 又因为三角形ACD∽AFE，所以有 由以上各式可以得到 A B M N ‎ 图14-1-5‎ 即解得S影=3.125t .可见影的速度为3.125m/s 例 2.如图14-1-5所示，用作图法确定人在镜前通过平面镜可看到AB完整像的范围.‎ 解析：先根据对称性作出AB的像A/B/，分别作出A点、B点发出的光经平面镜反射后能射到的范围，再找到它们的公共区域（交集）.就是能看到完整像的范围.‎ 变式训练2.一个点光源S放在平面镜前，如图14-1-6所示．镜面跟水平方向成300角，当光源S不动，平面镜以速度v沿水平OS方向向光源S平移．求光源S的像S/的移动速度．‎ 解析：利用物像对称性作出开始时光源S的像S/．设在t时间里平面镜沿水平OS方向平移到S（即镜面与光源S重合），则此时像与物重合，又由物像与镜面对称知：此过程像S/的运动方向必沿着S/S方向（垂直于镜面）．‎ 因为OS＝vt，所SS/=2（vtsin300）＝vt 图14-1-6‎ 故像的速率v/v/＝SS//t=v 一、光的折射 ‎1．折射现象：光从一种介质进入另一种介质，传播方向发生改变的现象．‎ ‎2．折射定律：（1）折射光线跟入射光线和法线在同一平面内 ‎（2）折射光线和入射光线分居在法线的两侧（3）入射角的正弦跟折射角的正弦值成正比 ‎3．在折射现象中光路是可逆的．‎ 二、折射率 ‎1．定义：光从真空射入某种介质，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做介质的折射率．注意：光从真空射入介质．‎ ‎2．公式：，折射率总大于1．即n＞1．‎ ‎3．两种介质相比较，折射率较大的叫光密介质，折射率较小的叫光疏介质．‎ 三、全反射 ‎1．全反射现象：光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象．‎ ‎2．全反射条件：光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角．‎ ‎3．临界角公式：光线从某种介质射向真空（或空气）时的临界角为C，则sinC==‎ ‎4．全反射：（1）条件：①光从光密介质进入光介媒质；②入射角大于或等于临界角C；‎ ‎（2）发生全反射时，光线遵守反射定律 图14-2-2‎ 图14-2-3‎ 图14-2-1‎ ‎5．光导纤维：光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质.光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射.这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出.‎ 四、棱镜、光的色散 ‎1．棱镜对光的偏折作用 如图14-2-1所示.一般所说的棱镜都是用光密介质制作的.入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折.（若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反.）‎ 作图时尽量利用对称性（把棱镜中的光线画成与底边平行）.‎ ‎2．全反射棱镜 ‎（1）横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜.‎ ‎（2）对光路的控制选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90o（如图14-2-2）或180o（如图14-2-3）.要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射.‎ ‎3．光的色散：一束白光通过三棱镜形成彩色光带的现象.‎ 考点突破 一、 关于色散 ‎（1）色散的原因：是由于各种色光在同一介质中传播的速率不同，或者说是同一种介质对不同色光的折射率不同而引起的.‎ ‎（2）在同一介质中，七色光表现出的性质不同红光的折射率n最小，频率ν最小，在同种介质中传播速度v最大，波长λ最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质中发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）.以上各种色光的性质比较在定性分析时非常重要，一定要牢记.‎ 二、平行玻璃砖 所谓平行玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱.如图14-2-4所示,当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：⑴射出光线和入射光线平行；⑵各种色光在第一次入射后就发生色散；⑶射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率.‎ 图14-2-4‎ 方法梳理 一、边作图边计算 有关光的折射和全反射，在解题时首先要判断是否发生全反射，在确定未发生全反射的条件下，再根据折射定律确定入射角或折射角．要把计算和作图有机地结合起来，根据数据计算反射角、折射角，算一步画一步，画一步再根据需要算一步.作图要依据计算结果，力求准确.‎ 一、 分析光的全反射的方法—－比较法 1． 画出恰好发生全反射的光路.‎ 2． 利用几何知识分析线、角关系，找出临界角.‎ 3． 以刚好发生全反射的光线为比较对象来判断光是否发生全反射，从而画出其它光线的光路图.‎ 典型例题 例1．如图14-2-5所示，一条长度为L=5.0m的光导纤维用折射率为n=的材料制成.一细束激光由其左端的中心点以= 45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出.求：⑴该激光在光导纤维中的速度v是多大？⑵该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少？‎ 图14-2-5‎ 解析：⑴由n=c/v可得v=2.1×108m/s ‎⑵由n=sin/sinr可得光线从左端面射入后的折射角为30°，射到侧面时的入射角为60°，大于临界角45°，因此发生全反射，同理光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线达到右端面.由三角关系可以求出光线在光纤中通过的总路程为s=2L/，因此该激光在光导纤维中传输所经历的时间是t=s/v=2.7×10-8s θ1‎ θ2‎ 图14-2-6‎ 变式训练1.如图14-2-6所示，用透明材料做成一长方体形的光学器材，要求从上表面射入的光线可能从右侧面射出，那么所选的材料的折射率应满足（）　　　　‎ A.折射率必须大于 B.折射率必须小于 C.折射率可取大于1的任意值 D.无论折射率是多大都不可能 解析：从图中可以看出，为使上表面射入的光线经两次折射后从右侧面射出，θ1和θ2都必须小于临界角C，即θ145°，n=1/sinC<，选B答案 例2.2005年10月4日，瑞典皇家科学院宣布，将本年度诺贝尔物理学奖授予两名美国科学家和一名德国科学家.美国科学家约翰·霍尔和德国科学家特奥多尔·亨施之所以获奖，是因为对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献.另一名美国科学家罗伊·格劳伯因为“对光学相干的量子理论的贡献”而获奖.目前，一种用于摧毁人造卫星或空间站的激光武器正在研制中.如图14-2-7所示，某空间站位于地平线上方，现准备用一束激光射向该空间站，则应把激光器（）‎ 图14-2-7‎ A.沿视线对着空间站瞄高一些 B.沿视线对着空间站瞄低一些 C.沿视线对着空间站直接瞄准 D.条件不足，无法判断 解析：由于大气层对光的折射，光线在传播中会发生弯曲，但由光路可逆可知，视线与激光束会发生相同的弯曲,选项C对 ‎14-2-8‎ 变式训练2：如图14-2-8所示，把一面镜子斜着插入水盆中，放在阳光下，在天花板上就可以看到彩色光带，对这个现象，下列说中正确的是 ( )‎ A．这是光的全反射现象 B．这是光的色散现象，起到棱镜作用的是水 C．a是红光，d是紫光 D．在真空中a光束的传播速度最大，d光束的传播速度最小 解析：作出光路图可以看出：光束经过水的折射后经平面镜反射再经水的折射射出水面，发生了光的色散现象，起到棱镜作用的是水，a是紫光、b是红光，在真空中a、b光束的传播速度相同.‎ 第3课时光的波动性 一、光的干涉 ‎1．杨氏双缝干涉实验：‎ 单缝：获取一束频率一定的波.双缝：将一束频率一定的波分为完全相同的两列波.‎ 托马斯·杨巧妙地解决了相干光源的问题，成功地观察到干涉现象，并用波动理论解释了干涉现象.现在的实验条件下，可以取消单缝，改用单色性好的激光直接照射双缝就能观察到干涉现象.‎ 条纹特征：（1）单色光照射：明暗相间，平行等距.条纹间距跟光的波长成正比.（2）白光照射：中央亮纹为白色，其余为彩色条纹.‎ ‎2．薄膜干涉 光射到薄膜上，被膜的前后表面分别反射的两列反射光波的频率和入射光频率相同，因此这两列光波为相干光.在薄膜上某厚度处，两列光波叠加后加强，该处出现亮纹，在另一厚度处，两列光波叠加后互相削弱，于是出现暗纹.‎ 应用：检查平面，增透膜.‎ 二、光的衍射　‎ 光离开直线传播的路径绕到障碍物背后的现象叫光的衍射，例如单缝衍射，圆孔衍射.光在任何情况下，都会发生衍射现象，但在障碍物或孔与光的波长差不多，或者比光的波长小时，才会发生明显的衍射现象.光的衍射有力地说明了光是一种波.‎ 三、光的偏振 自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的强度都相同，这种光叫做自然光.‎ 偏振光：自然光通过偏振片时，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过，也就是说，通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动，这种光叫做偏振光.‎ 光的偏振现象说明光是一种横波.应用：立体电影等.‎ 四、光的电磁本性 麦克斯韦根据光波的波速与电磁波的波速在数值上相同，预言了光波也是一种电磁波，赫兹用实验证明了电磁波的存在，做了一系列有关电磁波的反射、折射、偏振、干涉、衍射的实验，结果充分说明光波是一种电磁波.‎ 电磁波谱按波长由大到小排列：无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线，其产生机理和特点如下表：‎ 波谱 产生机理 特性 应用 无线电波 振荡电路中自由电子的运动 波动性强 无线电技术 红外线 原子的外层电子受激发 热效应强 加热、遥感 可见光 引起视觉 摄影照明 紫外光 化学、荧光作用 感光技术医用清毒 X射线 原子的内层电子受激发 贯穿作用强 医用透视 γ射线 原子核内部受激发 贯穿作用最强 贯穿作用 五、光谱和光谱分析 六、激光 ‎1．激光的特点 ‎（1）相干性好.（2）平行度好.（3）亮度高.‎ ‎2．激光的作用 ‎（1）利用激光的相干性进行信息的传递.例如激光光纤通信.（2）利用激光的平行度好进行精确测量和数据采集.‎ ‎（3）利用激光的亮度高进行激光切割和焊接.‎ 考点突破 一、白光的双缝干涉条纹为什么是彩色的？‎ 对白光的双缝干涉现象，应明确以下几点：‎ ‎1、白光是由不同频率的单色光组成的.不同频率的单色光之间不能发生干涉现象，但从两双缝射出的白光中，相同频率的单色光之间能够发生干涉现象.‎ ‎ 2、单色光干涉条纹间距，同一装置L、d相同，由于各种单色光的波长不同，因而各种单色光的干涉条纹的间距不同，叠加后各种单色光的明暗条纹不能完全重合，所以出现了彩色条纹.至于干涉图样的中央，对各种色光都呈现亮条纹，故在这里产生了白色条纹.‎ ‎3、色光的颜色由色光的频率决定，色光的频率由光源决定，与传播介质无关.由于在介质中的光速为波长，可见光速、波长均与介质的种类有关.‎ 二、衍射条纹的特点 单色光照射单缝时，屏上出现中间宽的亮条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹的宽度比中央亮纹窄；白光照射时，屏上出现中间宽且亮的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹.‎ 单色光照射圆孔时，屏上出现明暗相间的不等距环形衍射条纹.‎ 当单色光照射小圆板时，在圆板的阴影中心出现的亮斑叫泊松亮斑.当形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的环形衍射条纹.‎ 典型例题 例1．如图14-3-1所示为一演示薄膜干涉现象的实验装置，Ｐ是附有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的（）‎ 图14-4-1‎ 解析：因为肥皂膜由于重力的缘故，呈现上薄下厚的尖劈状，且肥皂膜竖起时同一水平线的膜厚度基本相同，故形成水平明暗相间的干涉条纹 单色光 标准平面 厚玻璃板 ‎ ‎ 变式训练1．用干涉法检查工件表面的质量，产生的干涉条纹是一组平行等距的直条纹.若劈尖的上表面向上平移，如图14-4-2所示，则干涉条纹间距将（）‎ ‎ A．变大 B．变小 ‎ C．不变 D．无法确定 解析：选项C对 例2．对光的衍射现象的定性分析，下列说法中不正确的有（）‎ A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物进入“阴影区”的现象 B．衍射现象是光波互相叠加的结果 C．衍射现象否定了直线传播的结论 D．光的衍射为波动说提供了有力的证据 解析：由光的衍射现象得选项C正确 变式训练2．沙尘暴是由于土地沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时，能见度只有几十米，天空变黄发暗.这种情况主要是由于太阳光中( )‎ ‎ A．只有波长较短的一部分光才能到达地面 B．只有波长较长的一部分光才能到达地面 ‎ C．只有频率较大的一部分光才能到达地面 D．只有能量较大的光子才能到达地面 解析：在晴朗的天气里，天空看起来是蔚蓝色的，这是因为空气中的浮尘颗粒很小、数量较少，只有少部分频率较高的光线被尘埃颗粒散射，大部分光线均能顺利到达地面.而在发生沙尘暴时，空气中悬浮颗粒增大，数量很多，它们阻挡太阳光到达地面，这时只有频率较低，波长较长的光能发生衍射，即绕过沙尘到达地面，天空看起来自然会变黄发暗 第4课时光的粒子说 一、光电效应 ‎1．光电效应的规律 ‎（1）任何一种金属都有一个极限频率，入射光频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应，低于这个频率的光不能发生光电效应.能否发生光电效应，不取决于光强，只取决于频率.‎ ‎（2）光电子最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大.‎ ‎（3）入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s.‎ ‎（4）当入射光的频率大于极限频率时，单位时间从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度有关.‎ ‎2.光子说对光电效应规律的解释 ‎（1）光子说：光是不连续的，而是一份一份的，每一份光叫光子，光子的能量E＝h（h＝6.63×10-34J·s）.‎ ‎（2）光子说对光电效应规律的解释：‎ 当光子照射到金属上时，它的能量被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收能量后，动能增加.当它的动能足够大时，它能克服金属内部原子核对它的吸引而离开金属表面逃逸出来，成为光电子，光电子的发射时间很短，不需要能量的积累过程.‎ 电子吸收光子的能量后，可能向各个方向运动，有的向金属内部运动，有的向外运动，由于路程不同，电子逃逸出来时损失的能量不同，因而它们离开金属表面的初动能不同.只有直接从金属表面飞出来的电子的初动能最大，这时光电子克服原子核的引力所做的功叫这种金属的逸出功W.‎ 对于某一金属而言，逸出功W一定，故入射光的频率越大，光电子的最大初动能也越大；若入射光的频率比较低，使得hma，而平板的质量m＝ρdS1，所以d<＝＝1.6×10-6m.因此，平板的厚度应小于1.6×10-6m.‎ 变式训练3.在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在1.8×104 V高压下加速，形成的平均电流为1 mA.‎ ‎(1)若电子撞击荧光屏后的速度为零，电子束对荧光屏的平均作用力是多大?‎ ‎(2)若电子撞击荧光屏时的能量全部转变为光能，而且产生的光均为波长为500 nm的绿光.已知荧光屏的面积为0.1 m2，则每秒钟在每平方厘米的荧光屏上平均产生多少个光子?‎ ‎(已知电子的质量m＝9.1×10-31 kg，电子电量e＝1.60×10-19 C，普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s)‎ 解析：：(1)设电子经电场加速到达荧光屏时的速度为v，则有 eU＝，得v＝①电子枪每秒发射的电子数n＝，②‎ 电子到达荧光屏时速度变为零，动量变化ΔP＝nmv.根据动量定理得电子对荧光屏的平均冲力为F＝nmv ③‎ ①②③联立得 F＝I·＝10-3×N＝4.5×10-7 N.‎ ‎(2)依题荧光屏每秒每平方厘米的光能为W＝＝J＝1.8×10-2J，‎ 每个光子的能量为E＝hν＝h＝J＝3.978×10-19J，‎ 荧光屏每平方厘米面积上每秒产生的光子数为n＝＝个＝4.5×1016个 光学单元测试题 一、选择题 ‎1．下列说法中正确的是（）‎ A.一切物体都在不停地辐射红外线B.红外线容易穿过云雾烟尘,所以可用作红外线遥感、高空摄影、卫星地面摄影等 C. 红外线、可见光、紫外线是原子内层电子受激后产生的D.红外线的频率比红光低,它的显著作用是热作用 ‎2．一束单色光从空气射入水中,则（）‎ A.光的颜色不变,波长、光速都变小 B.光的颜色、波长都不变，光速变小 C.光的颜色改变，波长不变，光速变小 D.光的颜色改变，波长和光速都变小 ‎3．关于双缝干涉实验,若用白光作光源照射双缝,以下说法正确的是（）‎ A.屏上会出现彩色干涉条纹,因为白光是由波长不同的各种颜色的光组成的 B.当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时,屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色衍射条纹 图1‎ ‎60°‎ C.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上有亮光，但一定不是干涉条纹 D.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上无亮光 ‎4．对于光的偏振,以下认识哪些是正确的（）‎ A．一束自然光通过一个偏振片，以光束为轴旋转偏振片，透射光的强度发生变化 B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光与折射光线之间的夹角恰好是900时，反射光是偏振光 C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振光片可以使景象更清晰 D．光的偏振现象使人们认识到光是一种电磁波 ‎5．如图1，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°.己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行.此玻璃的折射率为（）‎ A． B．1.5 C． D．2‎ ‎6．用光子能量为5.0eV的光束照射到某金属表面后，从金属表面逸出的光电子具有的最大初动能是1.5eV，为了使这种金属产生光电效应，入射光子的最小能量必须是E1，为了使从金属表面逸出的光电子具有的最大初动能加倍，入射光子能量必须是E2，那么（）‎ ‎ A． B．‎ ‎ C．D．‎ ‎7．如图2所示，一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光，则在这三种单色光中（）‎ A．光子的能量关系是 B．在真空中传播速度的关系是 C．通过同一双缝产生的干涉条纹的间距 D．通过同一单缝产生的衍射条纹，a的中央亮纹最宽 ‎ 甲 ‎ 乙 ‎8．用如图3所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图甲是点 燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的 金属线圈，将金属线圈在其所在的平面内缓慢旋转，观察到的现象是（）‎ A．当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30° B．当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90° C．当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30° D．干涉条纹保持不变 ‎9．下述实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有（）‎ ‎ A．X射线被石墨散射后部分波长增大 B．锌板被紫外线照射时有电子逸出，但被可见光照射时没有电子逸出 ‎ C．轰击金箔的α粒子中有少数运动方向发生较大偏转 D．氢原子发射的光经三棱镜分光后呈现线状光谱 ‎10．（09年上海卷）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 ‎11．（09年重庆卷）.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。则可推断a、b、c、d可能分别是 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 ‎12．（09年广东卷）.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 ‎13．（09年全国卷I）某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4 m，右镜8 m，如图4所示。物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是 A．24 m B．32 m C．40 m D．48 m ‎14．（09年四川卷）如图5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2‎ C.t可能为 D.t可能为 二、实验题（本大题满分18分.按题目要求作答，将答案填在相应空白处或按题目要求作图.)‎ S ‎15．（09年上海卷）光强传感器对接收到的光信号会产生衰减，且对于不同波长的光衰减程度不同，可以用j表示衰减程度，其定义为输出强度与输入强度之比，j＝I出/I入，右图表示j与波长l之间的关系。当用此传感器分别接收A、B两束光时，传感器的输出强度正好相同，已知A光的波长lA＝625nm，B光由lB1＝605nm和lB2＝665nm两种单色光组成，且这两种单色光的强度之比IB1:IB2＝2:3，由图可知jA＝__________；A光强度与B光强度之比IA:IB＝__________。‎ ‎16．如图6所示的装置可以测量棱镜的折射率，ABC表示待测直角棱镜的横截面，‎ 棱镜的另外两个锐角也是已知的，紧贴直角边AC是一块平面镜，一光线SO射到棱镜的AB面上，适当调整 SO的方向，使从AB面射出的光线与OS重合，在这种情况下仅需要测出就可以算出棱镜的折射率.‎ 写出计算射率的表达式n=.式中表示量的符号的意义是 ‎17．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在 图7所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长.‎ ‎⑴将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列最佳顺序应为C、_________、A.‎ 遮光筒 ‎⑵本实验的步骤有：‎ ‎①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；‎ ‎②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；‎ ‎③用米尺测量双缝到屏的距离；‎ ‎④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮纹间的距离.‎ 在操作步骤②时还应注意和 ‎⑶将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图8所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图9中手轮上的示数为__________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为__________mm.‎ 图8‎ ‎0‎ ‎35 ‎ ‎30‎ ‎10‎ ‎40‎ ‎35‎ 图9‎ ‎⑷已知双缝间距d为2.0×10-4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式=________，求得所测红光波长为__________nm.‎ 三、计算题 ‎18．如图10所示在水面上放置一个足够大的遮光板，板上有一个半径为r的圆孔，圆心的正上方h 处放一个点光源S，在水面下深H处的底部形成半径为R的圆形光亮区域(图中未画出)．测得r=8cm，h=6cm，H=24cm，R=26cm，求水的折射率．‎ 入射光 R DR OR S n ‎19．如图11所示,一束截面为圆形(半径为R)的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面,经折射后在屏幕S上形成一个圆形彩色亮区.已知玻璃半球的半径为R，屏幕S至球心的距离为D(D>3R),不考虑光的干涉和衍射，试问：‎ ‎（1）在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色？‎ ‎（2）若玻璃半球对（1）中色光的折射率为n，请你求出圆形亮区的最大半径．‎ ‎ 20．如图12所示，不透明的长方体挡板ABCD竖立在水平地面上，其中AB宽L=4cm，AD高h=10cm．挡板上水平放置一足够大的平面镜，平面镜距地面的高度为，质量为m的物体（可看作质点）从图中C以某一初速度沿着PC连线的延长线方向向右运动（始终与地面接触），若物体与地面之间的动摩擦因数， P、D间距离为20cm，若在P点通过平面镜观察物体运动，发现物体在到达可视区右边缘时恰好停下．求：‎ ‎（1）用光路图作出地面观察者在P点所能观察到物体运动的区域；‎ ‎（2）物体刚进入可视区时的速度大小；‎ ‎（3）物体在可视区中运动的时间．‎ 单元测试 1． ABD2． A3． ABC4． BC5．C6． A7． D8． D9． CD10．AD ‎11．A 12。A 13． B 14．AB ‎15．0.3527.5/35‎ ‎16． SO入射到AB面上的入射角i；n=sini/sin∠A ；i为入射角，∠A为三角形中A点的顶角 ‎17．⑴E、 D、 B 通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光（顺序不能交换）‎ ‎⑵单缝和双缝间距5cm~10cm，使单缝与双缝相互平行.‎ ‎⑶13.870 2.310 ‎ ‎⑷，6.6×102 ‎ ‎18. 解析：光路图如解图 可知 由折射定律得，得n=‎ ‎19．解析：（1）紫色 ‎（2）如解图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点E到亮区中心G的距离r就是所求最大半径. ‎ 设紫光临界角为C，由全反射的知识：‎ R CR OR G n CR CR AR BR FR ER 由几何知识可知: ‎ 所以有:‎ ‎20．解析：（1）光路图如解图所示，图中MN为可视区域.‎ ‎（2）由图可知：‎ ‎①且 联立得②③‎ 由②、③式得④‎ 可视区域的长度⑤‎ 由牛顿第二定律得⑥⑦‎ 由运动学公式：⑧其中由⑤、⑥、⑦式得物体刚进入可视区的速度：‎ ‎⑨（3）由运动学公式⑩‎ 得 ‎ ‎