章末整合提升 体系构建 素养提升
光学中的STSE问题
几何光学与物理光学的基本规律在生产、生活、科技中有许多实际应用，如利用光在液体中的全反射规律判断液体的浓度问题；水流导光实验；利用薄膜干涉检测球形滚珠是否合格；洛埃镜实验的拓展应用问题；观看立体影院等。
一、光的折射和全反射中的STSE问题
【例1】 （2024·江苏高考6题）现有一光线以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示（β1＜β2），已知折射率随浓度增大而变大。则（ ）
A.甲折射率大 B.甲浓度小
C.甲中光线的传播速度大 D.甲临界角大
尝试解答
【例2】 （2024·浙江6月选考3题）如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，则（ ）
A.激光在水和空气中速度相同 B.激光在水流中有全反射现象
C.水在空中做匀速率曲线运动 D.水在水平方向做匀加速运动
尝试解答
【考教衔接】
真题 探源 本题源于人教版选择性必修第一册P94·做一做水流导光。（情境图如图所示）
衔接 分析 （1）2024年浙江高考真题取材于教材中的情境，考查了光在介质中的传播速度和光在水与空气界面上发生全反射的条件。 （2）高考真题除考查光学知识外，还考查了水流平抛运动的知识。
解题 通法 （1）光在介质中的传播速度v＝。 （2）光在两介质分界面上发生全反射的条件 ①光从光密介质射入光疏介质。 ②入射角等于或大于临界角。
二、光的干涉、衍射、偏振中的STSE问题
【例3】 （2024·吉林高考4题）某同学自制双缝干涉实验装置：在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照射双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是（ ）
A.换用更粗的头发丝
B.换用红色激光照射双缝
C.增大纸板与墙面的距离
D.减小光源与纸板的距离
尝试解答
【例4】 （2024·山东高考4题）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（ ）
A.滚珠b、c均合格
B.滚珠b、c均不合格
C.滚珠b合格，滚珠c不合格
D.滚珠b不合格，滚珠c合格
尝试解答
【例5】 （2024·江苏高考2题）用观看立体影院的特殊眼镜观察手机液晶屏幕上的图片，通过左镜片的图片明亮，右镜片的灰暗。旋转手机屏幕90°，透过两镜片的图片（ ）
A.均变明亮
B.均变灰暗
C.亮度均无变化
D.左镜片的变暗，右镜片的变亮
尝试解答
3 / 3章末整合提升 体系构建 素养提升
光学中的STSE问题
几何光学与物理光学的基本规律在生产、生活、科技中有许多实际应用，如利用光在液体中的全反射规律判断液体的浓度问题；水流导光实验；利用薄膜干涉检测球形滚珠是否合格；洛埃镜实验的拓展应用问题；观看立体影院等。
一、光的折射和全反射中的STSE问题
【例1】 （2024·江苏高考6题）现有一光线以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示（β1＜β2），已知折射率随浓度增大而变大。则（ ）
A.甲折射率大 B.甲浓度小
C.甲中光线的传播速度大 D.甲临界角大
解析：A 入射角相同，由于β1＜β2，根据折射定律可知n甲＞n乙，故甲浓度大；根据v＝，可知光线在甲中的传播速度较小，由sin C＝可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小。故选A。
【例2】 （2024·浙江6月选考3题）如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，则（ ）
A.激光在水和空气中速度相同
B.激光在水流中有全反射现象
C.水在空中做匀速率曲线运动
D.水在水平方向做匀加速运动
解析：B 由v＝知不同介质中同种光的传播速度是不同的，A错误；水流中的光在水中射到水与空气分界面时，入射角大于临界角，光多次发生全反射，所以下面桶中的水被照亮，B正确；水在空中做平抛运动，是匀变速曲线运动，C错误；水在水平方向不受力，做匀速直线运动，D错误。
【考教衔接】
真题 探源 本题源于人教版选择性必修第一册P94·做一做水流导光。（情境图如图所示）
衔接 分析 （1）2024年浙江高考真题取材于教材中的情境，考查了光在介质中的传播速度和光在水与空气界面上发生全反射的条件。 （2）高考真题除考查光学知识外，还考查了水流平抛运动的知识。
解题 通法 （1）光在介质中的传播速度v＝。 （2）光在两介质分界面上发生全反射的条件 ①光从光密介质射入光疏介质。 ②入射角等于或大于临界角。
二、光的干涉、衍射、偏振中的STSE问题
【例3】 （2024·吉林高考4题）某同学自制双缝干涉实验装置：在纸板上割出一条窄缝，
于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照射双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是（ ）
A.换用更粗的头发丝 B.换用红色激光照射双缝
C.增大纸板与墙面的距离 D.减小光源与纸板的距离
解析：A
相邻亮条纹中心间距公式Δx＝λ 换用更粗的头发丝，则双缝间距d增大 Δx变小 A正确
换用红色激光照射双缝，即光的波长λ增大 Δx变大 B错误
增大纸板与墙面的距离，即l增大 Δx变大 C错误
减小光源与纸板的距离 Δx不变 D错误
【例4】 （2024·山东高考4题）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（ ）
A.滚珠b、c均合格
B.滚珠b、c均不合格
C.滚珠b合格，滚珠c不合格
D.滚珠b不合格，滚珠c合格
解析：C 单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃板上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块平板玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的直径相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠c不合格，C正确。
【例5】 （2024·江苏高考2题）用观看立体影院的特殊眼镜观察手机液晶屏幕上的图片，通过左镜片的图片明亮，右镜片的灰暗。旋转手机屏幕90°，透过两镜片的图片（ ）
A.均变明亮
B.均变灰暗
C.亮度均无变化
D.左镜片的变暗，右镜片的变亮
解析：D 观看立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，可以理解为开始时左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向一致，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向接近垂直，手机屏幕旋转90°后，左右镜片的透振方向不变，则左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向接近垂直，通过左镜片的图片亮度变暗，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向基本一致，因此通过右边镜片的图片亮度变亮。故选D。
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