2011届高考物理基础知识要点复习光

详细内容

2011届高三物理一轮复习全案：第2章 光（选修3-4）
【考纲知识梳理】
一、光的折射及折射率
1、 光的折射
（1）折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质，传播方向发生改变的现象．
（2）折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．
（3）在折射现象中光路是可逆的．
2、 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：指光从真空射入介质．
（2）公式：n=sini/sinγ ，折射率总大于1．即n＞1．
（3）各种色光性质比较：红光的n最小，ν最小，在同种介质中（除真空外）v最大，λ最大，从同种介质射向真空时全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。
（4）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．
二、全反射

三 、光的干涉现
1、 两列波在相遇的叠加区域，某些区域使得“振动”加强，出现亮条纹；某些区域使得振动减弱，出现暗条纹。振动加强和振动减弱的区域相互间隔，出现明暗相间条纹的现象。这种现象叫光的干涉现象。
2、 产生稳定干涉的条件：
两列波频率相同，振动步调一致(振动方向相同)，相差恒定。两个振动情况总是相同的波源，即相干波源
（1）.产生相干光源的方法（必须保证 相同）。
①利用激光 (因为激光发出的是单色性极好的光)；
②分光法(一分为二)：将一束光分为两束频率和振动情况完全相同的光。(这样两束光都来源于同一个光源,频率必然相等)
下面4个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图
点(或缝)光源分割法：杨氏双缝(双孔)干涉实验；利用反射得到相干光源：薄膜干涉
利用折射得到相干光源：

（2）．双缝干涉的定量分析

如图所示，缝屏间距L远大于双缝间距d，O点与双缝S1和S2等间距，则当双缝中发出光同时射到O点附近的P点时，两束光波的路程差为 δ=r2－r1；由几何关系得：r12=L2+(x－ )2， r22=L2+(x+ )2.
考虑到 L》d 和 L》x，可得 δ= .若光波长为λ，
①亮纹：则当δ=±kλ(k=0,1,2,…) 屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍时，两束光叠加干涉加强；
②暗纹：当δ=±(2k－1) (k=0,1,2,…)屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍时，两束光叠加干涉减弱，
据此不难推算出： (1)明纹坐标 x=±k λ (k=0，1，2，…） (2)暗纹坐标 x=±(2k－1) • (k=1，2，…）
测量光波长的方法 (3)条纹间距[相邻亮纹(暗纹)间的距离] △x= λ. (缝屏间距L，双缝间距d)
用此公式可以测定单色光的波长。则出n条亮条纹(暗)条纹的距离a,相邻两条亮条纹间距
用白光作双缝干涉实验时,由于白光内各种色光的波长不同,干涉条纹间距不同,所以屏的中央是白色亮纹,两边出现彩色条纹。
结论：由同一光源发出的光经两狭缝后形成两列光波叠加产生．
①当这两列光波到达某点的路程差为波长的整数倍时，即δ=kλ，该处的光互相加强，出现亮条纹；
②当到达某点的路程差为半波长奇数倍时，既δ= ，该点光互相消弱，出现暗条纹；
③条纹间距与单色光波长成正比． (∝λ)，
所以用单色光作双缝干涉实验时，屏的中央是亮纹，两边对称地排列明暗相同且间距相等的条纹
用白光作双缝干涉实验时，屏的中央是白色亮纹，两边对称地排列彩色条纹，离中央白色亮纹最近的是紫色亮纹。
原因：不同色光产生的条纹间距不同，出现各色条纹交错现象。所以出现彩色条纹。
将其中一条缝遮住：将出现明暗相间的亮度不同且不等距的衍射条纹
（3）．薄膜干涉现象：光照到薄膜上，由薄膜前、后表面反射的两列光波叠加而成．劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹，
两列反射波的路程差Δδ,等于薄膜厚度d的两倍，即Δδ=2d。 由于膜上各处厚度不同，故各处两列反射波的路程差不等。 若：Δδ=2d=nλ(n=1,2…)则出现明纹。
Δδ=2d=(2n-1)λ/2(n=1,2…)则出现暗纹。
应注意：干涉条纹出现在被照射面(即前表面)。后表面是光的折射所造成的色散现象。
单色光明暗相间条纹，彩色光出现彩色条纹。
薄膜干涉应用：肥皂膜干涉、两片玻璃间的空气膜干涉、浮在水面上的油膜干涉、牛顿环、蝴蝶翅膀的颜色等。光照到薄膜上，由膜的前后表面反射的两列光叠加。看到膜上出现明暗相间的条纹 。
四、光的衍射。
1.光的衍射现象是光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象．
单缝衍射：中央明而亮的条纹，两侧对称排列强度减弱，间距变窄的条纹。
圆孔衍射：明暗相间不等距的圆环，（与牛顿环有区别的）
2.泊松亮斑：当光照到不透光的极小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑。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圆环。
3.各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。至使轮廓模糊不清，
4.产生明显衍射的条件：
（1）障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。(当障碍物或孔的尺寸小于0.5mm时，有明显衍射现象)
Δd≤300λ 当Δd=0.1mm=1300λ时看到的衍射现象就很明显了。
小结：光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，但存在明显的区别：
（2）单色光的衍射条纹与干涉条纹都是明暗相间分布，但衍射条纹中间亮纹最宽，两侧条纹逐渐变窄变暗，
干涉条纹则是等间距，明暗亮度相同。
白光的衍射条纹与干涉条纹都是彩色的。
（3）意义：①干涉和衍射现象是波的特征：证明光具有波动性。λ大，干涉和衍射现明显，越容易观察到现象。
②衍射现象表明光沿直线传播只是近似规律，当光波长比障碍物小得多和情况下(条件)光才可以看作直线传播。(反之)
③在发生明显衍射的条件下，当窄缝变窄时，亮斑的范围变大，条纹间 距离变大，而亮度变暗。
光的直进是几何光学的基础，光的衍射现象并没有完全否认光的直进，而是指出光的传播规律受一定条件制约的， 任何物理规律都受一定条件限制。(光学显微镜能放大2000倍，无法再放大，再放大衍射现象明显了。)
五、 光的偏振

横波只沿某个特定方向振动，这种现象叫做波的偏振。只有横波才有偏振现象。
根据波是否具有偏振现象来判断波是否横波，实验表明，光具有偏振现象，说明光波是横波。
（1）自然光。太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。自然光通过偏振片后成形偏振光。
（2）偏振光。自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。除了直接从光源发出的光外。
偏振片(起偏器)由特定的材料制成，它上面有一个特殊方向(透振方向)只有振动方向和透振方向平行的光波才能通过偏振片。
（3）只有横波才有偏振现象。光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。
各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。
（4）光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，因此将E的振动称为光振动。
（5）应用：立体电影、照相机的镜头、消除车灯的眩光等。
【要点名师精解】
类型一 折射定律及折射率的应用
【例1】如图所示，真空中有一个半径为R，折射率为n= 的透明玻璃球。一束光沿与直径成θ0=45°角的方向从P点射入玻璃球，并从Q点射出，求光线在玻璃球中的传播时间。

解析：设光线在玻璃球的折射角为θ，由折射定律得
解得：θ=30°
由几何知识可知光线在玻璃球中路径的长度为
L=2Rcosθ=
光在玻璃的速度为v=
光线在玻璃球中的传播时间t=
名师点拨：做此类题要能正确画出光路图，找准几何关系，再根据折射定律，弄清入射角、折射角、及临界角的关系就可正确解题。
类型二 光的全反射现象，临界角及其应用
【例2】（09年全国卷Ⅱ）21. 一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边末画出），AB为直角边 ABC=45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则 （ ）

A. 从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光
B. 屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度
C. 屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度
D. 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大
解析：.宽为AB的平行光进入到玻璃中直接射到BC面,入射角为45o>临界角 ,所以在BC面上发生全反射仍然以宽度大小为AB长度的竖直向下的平行光射到AC圆弧面上.根据几何关系可得到在屏上的亮区宽度小于AB的长度,B对.D正确。
答案：BD
名师点评：本题考查光的折射和全反射。当光线由光密介质射向光疏介质入射角大于或等于临界角时，将会发生全反射
类型三 双缝干涉中明、暗条纹的分析
【例3】1801年，托马斯•杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。
(1)洛埃镜实验的基本装置如图3(a)所示，S为单色光源，M为一平面镜。试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S经平面镜反射后的光与S直接发出的光在光屏上相交的区域。
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离Δx的表达式。

解析：　(1)见图 (b)。
(2)由双缝干涉相邻亮纹（或暗纹）间距离公式： 。
根据平面镜成像的对称性得d=2a，
所以 。
名师点评：　杨氏双缝干涉是光的波动性的有力证据，要牢记干涉现象中相邻两亮纹（或暗纹）间距离相等，条纹间距的计算式 ，并理解各个字母所代表物理量的物理含义
【感悟高考真题】
１．（2010•重庆•20）如题20图所示，空气中有一折射率为 的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90o,、半径为R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面，以45o入射角射到OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧 上的光，则 上有光透出的部分的弧长为

A. 1/6 R
B. 1/4 R
C. .1/3 R
D. 5/12 R
【答案】B
【解析】根据折射定律， 可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。过O的光线垂直入射到AB界面上点C射出，C到B之间没有光线射出；越接近A的光线入射到AB界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大，根据临界角公式 得临界角为45°，如果AB界面上的临界点为D，此光线在AO界面上点E入射，在三角形ODE中可求得OD与水平方向的夹角为180°-（120°+45°）=15°，所以A到D 之间没有光线射出。
由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为90°-（30°+15°）=45°，为1/4 R。
2．（2010•全国卷Ⅰ•20）某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼睛的距离为0.4m。在某位置时，他在镜中恰好能够看到整棵树的像；然后他向前走了6.0 m，发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像，这棵树的高度约为
A．5.5m B．5.0m C．4.5m D．4.0m

【答案】B
【解析】如图是恰好看到树时的反射光路，由图中的三角形可得
，即 。人离树越远，视野越大，看到树所需镜面越小，同理有 ，以上两式解得L=29.6m，H=4.5m。
【命题意图与考点定位】平面镜的反射成像，能够正确转化为三角形求解
3. （2010•全国卷Ⅱ•20）频率不同的两束单色光1和2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如右图所示，下列说法正确的是

A.单色光1的波长小于单色光2的波长
B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2 的传播速度
C.单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间
D.单色光1从玻璃到空气的全反射 临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角

4．（2010•北京•14）对于红、黄、绿、蓝四种单色光，下列表述正确的是
A.在相同介质中，绿光的折射率最大B.红光的频率最高
C.在相同介质中，蓝光的波长最短D.黄光光子的能量最小
【答案】C
【解析】红、黄、绿、蓝四种单色光的频率依次增大，光从真空进入介质频率不变，B 错。由色散现象同一介质对频率大的光有大的折射率，A错。频率大的光在真空中和介质中的波长都小，蓝光的波长最短，C正确。频率大，光子能量大，D错。
5．（2010•江苏物理•12(B)）（1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是

（A）激光是纵波
（B）频率相同的激光在不同介质中的波长相同
（C）两束频率不同的激光能产生干涉现象
（D）利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
（2）如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30× m,屏上P点距双缝 和 的路程差为7.95× m.则在这里出现的应是 （选填“明条纹”或“暗条纹”）。现改用波长为6.30× m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将
（选填“变宽”、“变窄”、或“不变”。
（3）如图乙所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A点射出。已知入射角为i ,A与O 相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d.

答案：

6.（ 2010•新课标•33(1)）如图，一个三棱镜的截面为等腰直角 ABC， 为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为_________.(填入正确选项前的字母)

A、 B、 C、 D、
答案：A
解析：根据折射率定义有， ， ，已知∠1=450∠2+∠3=900，解得：n=
7．（2010•海南物理•18(1)）一光线以很小的入射角 射入一厚度为d、折射率为n的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离（ 很小时． ）
【答案】
【解析】如图，设光线以很小的入射角 入射到平板玻璃表面上的A点，折射角为 ，从平板玻璃另一表面上的B点射出。设 AC为入射光线的延长线。由折射定律和几何关系可知，它与出射光线平行。过B点作 ，交 于D点，则 的长度就是出射光线与入射光线之间的距离，由折射定律得
①
由几何关系得 ②
③
出射光线与入射光线之间的距离为
④
当入射角 很小时，有

由此及①②③④式得 ⑤
2009年高考题
1.（09•全国卷Ⅰ•15） 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4m，右镜8m，如图所示，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（ B ）

A．24m B．32m C．40m D．48m
解析：本题考查平面镜成像.从右向左在左镜中的第一个像是物体的像距离物体8cm,第二个像是物体在右镜所成像的像,第3个像是第一个像在右镜中的像在左镜中的像距离物体为32cm.
2.（09•浙江•18）如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面 的单色光从空气射向 点，并偏折到F点，已知入射方向与边 的夹角为 ， 、 分别为边 、 的中点，则（ AC ）

A．该棱镜的折射率为
B．光在 点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，波长变小
D．从 点出射的光束与入射到 点的光束平行
解析：在E点作出法结线可知入射角为60o ，折射角为30o，折射率为 ；由光路的可逆性可知，在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B错；由公式 ，可知C对；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到 点的光束平行，故D错。
3.（09•上海物理•6）光电效应的实验结论是：对于某种金属 （ AD ）
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
解析：每种金属都有它的极限频率 ，只有入射光子的频率大于极限频率 时，才会发生光电效应，且入射光的强度越大则产生的光子数越多，光电流越强；由光电效应方程 ，可知入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，与入射光的强度无关，所以AD正确。
4.（09•上海物理•10）如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用长更___________（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离___________（填增 大、减小）。

答案：长，增大 。
解析：依据双缝干涉条纹间距规律 ，可知要使干涉条纹的间距变大，需要改用波长更长的单色光，应将增大双缝与屏之间的距离L。
5.（09•广东物理•4）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 ）
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
解析：硅光电池是把光能转变为电能的一种装置，A正确；是利用光电效应原理制成的器件，依据光电效应方程 可见只有当入射光子的频率大于极限频率时才可能发生光电效应，B错误，C错误，D错误。
6.（09•广东物理•14）（1）在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹。彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的。光的折射发生在两种不同介质的 上，不同的单色光在同种均匀介质中 不同。
答案：（1）界面，传播速度
7.（09•上海•6）英国科学家瑞利于1871年证明：一束光穿过大气 距离后，其强度从 下降为 的公式为 ，其中 叫做吸收系数，式中 为光的频率， 为光速，标准状况下， 个/厘米 ， 。定义 ，叫做衰减长度，它表示光经过 距离后其强度降低到原来的 。根据以上信息，结合所学知识可以判断 （ B ）
A．可见光中衰减最厉害的是红光 B．可见光中衰减最厉害的是紫光
C．可见光中衰减最厉害的是黄绿光 D．不同颜色的光衰减程序基本相同
8.（09•宁夏•36）（1）关于光电效应，下列说法正确的是_______（填入选项前的字母，有
填错的不得分） （ A ）
A．极限频率越大的金属材料逸出功越大
B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小
D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
9.（09•天津•7）已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光 （ C ）
A.在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大
B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大
C.从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大
D.用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大
解析：由 可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，A错；以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，向法线靠拢偏折得多，折射角应较小，B错。从玻璃射入空气发生全反射时的临 界角由公式 可知，红光的折射率小，临界角大，C正确；用同一装置进行双缝干涉实验，由公式 可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，D错。
10.（09•四川•21）如图所示，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 （ AB ）

A. n可能为 B. n可能为2
C. t可能为 D. t可能为
解析：只经过两次全反射可知第一次入射角为45°，反射光路图如右图所示。

根据全反射可知临界角C≤45°，再根据n＝ 可知n≥ ；光在透明柱体中运动路程为L＝4r，运动时间为t＝L/V＝4nr/c，则t≥4 r/c，CD均错。
11.（09•重庆•21）用a、b、c、d表示四种单色光，若 （ A ）
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•福建•13）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是 （ D ）
A. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C. 在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象
D. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
解析：用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，A错；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射形成的色散现象，B错；在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，C错；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，D对。
二、非选择题
13.（09•山东•37） （物理¬――物理3-４）（2）一束单色光由左侧时的清水的薄壁圆柱比，图2为过轴线的截面 图，调整入射角α，光线拾好在不和空气的界面上发生全反射，已知水的折射角为 ，α的值。

解析： （2）当光线在水面发生全放射时有 ，当光线从左侧射入时，由折射定律有 ，联立这两式代入数据可得 。
考点：光的折射和全放射
14.（09•江苏物理•12.B）（1）如图甲所示，强强乘电梯速度为0.9 （ 为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5 ，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为 。（填写选项前的字母）

（A）0.4c （B）0.5c （C）0.9c （D）1.0c
（3）图丙是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，照相机的镜头竖直向上。照片中，水利方运动馆的景象呈现在半径 的圆型范围内，水面上的运动员手到脚的长度 ，若已知水的折射率为 ，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深 ，（结果保留两位有效数字）

答案：（1）D；（3）设照片圆形区域的实际半径为 ,运动员的实际长为 折射定律
几何关系
得
取 ，解得 （ 都算对）
解析：（1）根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变。D项正确。
(3)根据题意能画出光路图，正确使用物象比解决本题的关键。
设照片圆形区域的实际半径为 ,运动员的 实际长为 ，光路如图
折射定律
几何关系
得
取 ，解得
（本题为估算题，在取运动员实际长度时可以有一个范围，但要符合实际，故求得h值可以不同 均可）
15.（09•江苏物理•12.C）（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。
答案：（3）粒子的动量 ，物质波的波长 ，由 ，知 ，则 。
解析：（3）物质波的的波长为 ，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即 ，因为 ， 所以 ，故 。
16.（09•海南物理•18.（1））如图，一透明半圆柱体折射率为 ，半径为R、长为L。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出。球该部分柱面的面积S。

解析：半圆柱体的横截面如图所示， 为半径。设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，由折射定律有


式中， 为全反射临界角。由几何关系得
②
③
代入题所给条件得
④
17.（09•海南物理•19）（I）已知：功率为100W灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速 ，普朗克常量 ，假定所发出的可见光的波长都是560nm，计算灯泡每秒内发出的光子数。
解析：（I）一波长为 光子能量为

设灯泡每秒内发出的光子数为 ，灯泡电功率为 ，则

式中， 是灯泡的发光效率。联立①②式得

代入题给数据得

18.（09•宁夏•35.（2））一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30o，斜边AB＝a。棱镜材料的折射率为n= 。在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。
解析：

设入射角为i，折射角为r，由折射定律得
①
由已知条件及①式得
②
如果入射光线在法线的右侧，光路图如图1所示。设出射点为F，由几何关系可得
③
即出射点在AB边上离A点 的 位置。
如果入射光线在法线的左侧，光路图如图2所示。设折射光线与AB的交点为D。
由几何 关系可知，在D点的入射角
④
设全发射的临界角为 ，则
⑤
由⑤和已知条件得
⑥
因此，光在D点全反射。
设此光线的出射点为E，由几何关系得
∠DEB=
⑦
⑧
联立③⑦⑧式得
⑨
即出射点在BC边上离B点 的位置。
【考点精题精练】
1、 （2010•天津市六校高三第三次联考）氢原子发出口、6两种频率的光，经三棱镜折射后的光路如图所示，若a光是由能级n=4向n=l跃迁时发出时，则b光可能是 （ ）

A．从能级n=3向n=1跃迁时发出的
B．从能级n=5向n=1跃迁时发出的
C．从能级n=5向n=2跃迁时发出的
D．从能级n=3向n=2跃迁时发出的
2、 下列说法中正确的是
A．光的偏振现象说明光波是横波
B. 麦克斯韦用实验方法证实了电磁波的存在
C．从接收到的高频信号中还原出所携带的声音或图像信号的过程称为调制
D. 爱因斯坦狭义相对论指出真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
3、彩虹和霓是太阳光被大气中的小水珠折射和反射形成的色散现象如图所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散形成霓的光路示意图，a、b为两种折射出的单色光，则以下说法正确的是（ ）

A．a光光子能量大于b光光子能量
B．在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度
C．用同一双缝干涉装置看到的a光干涉条纹间距
比b光的大
D．如果a光能使某金属发生光电效应，则b光也
一定能使该金属发生光电效应
3、 （2010•浙江省台州市高三第二次调考）如图所示，有两条细束平行单色光a、b射向空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，已知玻璃砖足够宽. 若发现玻璃砖的上表面只有一束光射出，则下列说法中正确的是
A．其中有束一单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射
B．在玻璃中单色光a的传播速率大于单色光b的传播速率
C．若光束a恰好能使某未知金属发生光电效应，则b也能
D．减小光束与玻璃砖下表面的夹角θ，上表面会有两束平行单色光射出

4、 “井底之蛙”这个成语常被用来讽刺没有见识的人，现有井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底都各有一只青蛙，则：( C )
A、枯井中青蛙觉 得天比较小，水井中青蛙看到井外的范围比较大
B、枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较小
C、枯井中青蛙觉得天比较大，水井中青蛙看到井外的范围比较大
D、两只青蛙觉得井口一样大，水井中青蛙看 到井外的范围比较大
5、如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，则这束光进入棱镜后的光路图应为下面四个图中的 （ D ）

6、用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图（a）是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）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竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是 （ D ）

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
7、 如图所示，置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体，容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0cm长的线光源，靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源，开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分，将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可能看到线光源底端.再将光源沿同一方向移动8.0cm，刚好可以看到其顶端，求此液体的折射率n.

（2）当线光源上某一点发出的光线射到未被遮光板遮住的液面上时，射到遮光边缘O的那条光线的入射角最小.若线光源底端在A点时，望远镜内刚好可以看到此光源底端，设过O点液面的法线为OO1，则　　 ①
其中a为此液体到空气的全反射临界角(2分)
由折射定律有 　　　　②(3分)
同理，若线光源顶端在B1点时，通过望远镜刚好可以看到此光源顶端，则 ，设此时线光源底端位于B点，由图中几何关系可得
　　　　　　　 ③(1分)
联立②③式得
　　 ④（1分）
由题给条件可知
，
代入③式得 n=1.3(3分)
8、如图所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC，∠A=30º.它对红光的折射率为n1.对紫光的折射率为n2.在距AC 边d处有一与AC平行的光屏。现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜.
（1）红光和紫光在棱镜中的传播速度比为多少？
（2）为了使红光能从AC面射出棱镜，n1应满足什么条件？
（3）若两种光都能从AC面射出，求在光屏MN上两光点间的距离.

解：（1）v红=C/n1
v紫=C/n2
∴ v红/ v紫=n2/n1
（3分. 方程2分，结果1分）
（2）C>30º sinC=
∴n1<2………………（3分）
（3）
Δx=d(tanr2－tanr1)=d
（方程每个1分，结果1分）