《光》核心考点解读
光学是高中物理的重要章节,是整个物理学的基础内容,是高考的重点内容之一。高考涉及考点有涉及考点有:光的折射、光的干涉、实验:用双缝干涉测量光的波长、光的颜色 色散、光的衍射、光的偏振、全反射和激光等。选择题、填空题、计算题都有可能,难度中等。本文通过典型例题解读这些核心考点,希望对同学们的学习有所帮助。
考点1:光的折射定律
折射定律:折射光线跟入射光线和法线在同一平面内;折射光线和入射光线分居在法线的两侧;入射角的正弦跟折射角的正弦成正比 ,如果用n来表示这个比例常数,公式n=.
例1:(2013?·四川高考题)光射到两种不同介质的分界面,分析其后的传播情形可知( )
A.折射现象的出现说明光是纵波
B.光总会分为反射光和折射光
C.折射光与入射光的传播方向总是不同的
D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同
【解析】折射现象不能说明光是横波还纵波,选项A错误;当发生全反射时,无折射光,选项B错误;当光线沿法线入射时,光的传播方向不变,选项C错误;根据光在介质中传播公式v=可知,选项D正确.
【答案】 D
【点评】光的折射规律与光的反射规律的区别:光的传播规律中,入射光线和反射光线在界面的同侧,光的传播速度不变;光的折射规律中,入射光线和反射光线分别在介质分界面得两侧,光的传播速度发生改变。
考点2:折射率
折射率:光从一种介质射入另一种介质时,虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n,但是对不同的介质来说,这个常数n是不同的,这个常数n跟介质有关系,是一个反映介质的光学性质的物理量,我们把它叫做介质的折射率。介质的折射率与光速的关系:某种介质的折射率,等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度之比:
例2:(2011?安徽高考题)实验表明,可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长λ的变化符合科西经验公式:n=A++,其中A、B、C是正的常量.太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示.则( )
A.屏上c处是紫光 B.屏上d处是红光
C.屏上b处是紫光 D.屏上a处是红光
【解析】 由科西经验公式可知,各色光波长λ越长,折射率n越小.当太阳光进入三棱镜后发生色散,由光路图可知,a光折射率最小,d光折射率最大;故a光波长最长,d光波长最短;因此a光是可见光中的红光,d光是可见光中的紫光.故选项D正确,选项A、B、C错误.
【答案】D
【点评】光疏介质和光密介质:光疏介质:折射率小的介质叫光疏介质。在光疏介质中,光速较大。光密介质:折射率大的介质叫光密介质。在光密介质中,光速较小。
考点3:全反射
全反射现象:光传播到两种介质的表面时,通常要同时发生反射和折射现象,若满足了某种条件,光线不再发生折射现象,而要全部返回原介质中传播的现象叫全反射现象.
例3:(2011·福建高考题)如图,半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方.一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖,在O点发生反射和折射,折射光在光屏上呈现七色光带.若入射点由A向B缓慢移动,并保持白光沿半径方向入射到O点,观察到各色光在光屏上陆续消失.在光带未完全消失之前,反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是( )
A.减弱,紫光 B.减弱,红光
C.增强,紫光 D.增强,红光
【解析】因n红<n紫,再由临界角公式sin C=可得,C红>C紫,因此当增大入射角时,紫光先发生全反射,紫光先消失,且当入射光的入射角逐渐增大时,折射光强度会逐渐减弱,反射光强度会逐渐增强,故应选C.
【答案】C
【点评】发生全反射的条件: (1)光从光密介质入射到光疏介质.①对于两种介质来说,光在其中传播速度较小的介质,亦即绝对折射率较大的介质,叫光密介质;而光在其中传播速度较大的介质,亦即绝对折射率较小的介质叫光疏介质.②光密介质和光疏介质是相对的. (2)入射角等于或者大于临界角.临界角C:恰好发生全反射时入射角的大小.此时折射角等于90°.
考点4:光的干涉、衍射和偏振现象
干涉现象:两束(或几束)相干光在空间相遇,互相叠加,在叠加区域,光在一些地方互相加强,在另一些地方互相削弱,这种现象叫光的干涉。光能绕过障碍物(或小孔)的传播现象叫光的衍射现象。明显衍射条件:只有在障碍物(或孔)的尺寸与光的波长差不多或者更小的情况下,可以清楚地看到光的衍射。光的偏振现象是:当光先后通过两个透振方向相互垂直的偏振片时,透射光的强度几乎为零,这说明光是横波。
例4:(2012· 江苏高考题)如图图所示,白炽灯的右侧依次放置偏振片P和Q,A点位于P、Q之间,B点位于Q右侧,旋转偏振片P,A、B两点光的强度变化情况是( )
A.A、B均不变
B.A、B均有变化
C.A不变,B有变化
D.A有变化,B不变
【解析】旋转偏振片,A处得到的是始终强度相同的偏振光,偏振光再经过偏振片,在B处的光强随着转动而变化,当Q的透振方向与经过P的偏振光的振动方向垂直时,B处的光强为0。本题的答案选C。
【答案】C
【点评】自然光与偏振光:(1)自然光:自然光的一般概念是“光振动沿各个方向均匀分布的光”,即包含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光波的强度都相同。(2)偏振光:偏振光的一般概念是“光振动沿不同方向分布不均匀的光”,包括两种情况,一种是只有沿单一方向振动的光,通常称为完全偏振光,即线偏振光;另一种是包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,但沿不同方向振动的光波的强度都不同,这种光通常称为部分偏振光。
考点5:测定玻璃的折射率
用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的,并取平均值.
例5:(2010?福建高考题某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行.正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示.
(1)此玻璃砖的折射率计算式为n=________(用图中的θ1、θ2表示);
(2)②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量.
【解析】据题意可知入射角为(90°-θ1),折射角为(90°-θ2),则玻璃的折射率为n==;玻璃砖越宽,光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定,测量结果越准确.故应选用宽度大的玻璃砖来测量.
【答案】(1)或 (2)大
【点评】入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些.入射角和折射角的测量造成误差,故入射角应适当大些,以减小测量的相对误差.
考点6:用双缝干涉测波的波长
测定单色光的波长:双缝间距是已知的,测屏到双缝的距离,测相邻两条亮纹间的距离,测出个亮纹间的距离,则两个相邻亮条纹间距,代入:λ=d·Δx /l,即可求出光波波长。
例5:(2012·大纲卷高考题)在双缝干涉实验中,某同学用黄光作为入射光,为了增大干涉条纹的间距,该同学可以采用的方法有( )
A.改用红光作为入射光 B.改用蓝光作为入射光
C.增大双缝到屏的距离 D.增大双缝之间的距离
【解析】光的干涉现象中,条件间距公式,即干涉条纹间距与入射光的波长成正比,与双缝到屏的距离成正比,与双缝间距离成反比。红光波长大于黄光波长,选项A正确;蓝光波长小于黄光波长,选项B错;增大双缝到屏的距离,选项C正确;增大双缝之间的距离,选项D错。
【答案】AC
【点评】测条纹间距Δx带来的误差: (1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度. (2)误认为Δx为亮(暗)条纹的宽度. (3)分划板刻线与干涉条纹不平行,中心刻线没有恰好位于条纹中心. (4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确,此间距中的条纹数未数清.