高考物理二輪復(fù)習(xí) 光學(xué)考綱要求與例題課件.ppt

光學(xué)考綱要求與例題 知識要求 類光的直線傳播 本影和半影 棱鏡 光的色散 光本性學(xué)說的發(fā)展史 光的干涉現(xiàn)象及其常見的應(yīng)用 光的衍射 雙縫干涉的條紋間距與波長的關(guān)系 光的偏振 光譜和光譜分析 紅外線 紫外線 x射線 射線以及它們的應(yīng)用 光的電磁本性 電磁波譜 光的波粒兩象性 物質(zhì)波 激光的特性及應(yīng)用 類光的反射 反射定律 平面鏡成像作圖法 光的折射 折射定律 折射率 全反射和臨界角 光電效應(yīng) 光子 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 技能要求 一 光的頻率 波長 光速與光子能量 光的折射率之間的聯(lián)系 二 光的電磁說和光子學(xué)說的實驗依據(jù) 基礎(chǔ)理論 例題一 關(guān)于激光的說法中正確的是 a 激光一定是橫波b 激光一定是偏振光c 激光是人工產(chǎn)生的相干光d 利用激光產(chǎn)生的高壓有可能引起核聚變 a c d 例題二 已知一束單色光在水中的傳播速度是真空中的3 4 則 a這束光在水中傳播時的波長為真空中的3 4b這束光在水中傳播時的頻率為真空中的3 4c對于這束光 水的折射率為3 4d從水中射向水面的光線 一定可以進(jìn)入空氣中 v c n n 4 3 a 例題三 為了觀察門外情況 有人在門上開一小圓孔 將一塊圓柱形玻璃嵌入其中 圓柱體軸線與門面垂直 從圓柱底面中心看出去 可以看到的門外入射光線與軸線間的最大夾角稱做視場角 已知該玻璃的折射率為n 圓柱長為l 底面半徑為r 則視場角是 aarcsinbarcsincarcsindarcsin 例題分析與解答 畫光路圖是關(guān)鍵 就是最大視場角 i r l i 正確選項是b 例題四 雨過天晴 人們?？吹教炜罩谐霈F(xiàn)彩虹 它是由陽光照射到空中彌漫的水珠上時出現(xiàn)的現(xiàn)象 在說明這個現(xiàn)象時 需要分析光線射入水珠后的光路 一細(xì)束光線射入水珠 水珠可視為一個半徑為r的球 球心o到入射光線的垂直距離為d 水的折射率為n 1 在圖上畫出該束光線射入水珠內(nèi)經(jīng)一次反射后又從水珠中射出的光路圖 2 求這束光線從射向水珠到射出水珠每一次偏轉(zhuǎn)的角度 1 光路圖如右 2 的解答 光線第一次偏折的角度 1 i r sin 1d r sin 1d nr光線第二次偏折的角度 2 2r 2sin 1d nr 光線第三次偏折的角度 3 1 3 sin 1d r sin 1d nr 例題五 某脈沖激光器的耗電功率為2 103瓦 每秒鐘輸出10個光脈沖 每個脈沖持續(xù)的時間為10 8秒 攜帶的能量為0 2焦耳 則每個脈沖的功率為多少瓦 該激光器將電能轉(zhuǎn)化為激光能量的效率為多大 p w tp 0 2 10 8 2 107w 這里足見激光的功率很大 w有 w總 0 2 10 2 103 0 1 1 例題六 閱讀如下資料并回答問題 自然界中的物體由于具有一定的溫度 會不斷向外輻射電磁波 這種輻射因與溫度有關(guān) 稱為熱輻射 熱輻射具有如下特點 輻射的能量中包含各種波長的電磁波 物體溫度越高 單位時間從物體表面單位面積上輻射的能量越大 在輻射的總能量中 各種波長所占的百分比不同 處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時 也要吸收由其他物體輻射的電磁能量 如果它處在平衡狀態(tài) 則能量保持不變 若不考慮物體表面性質(zhì)對輻射與吸收的影響 我們定義一種理想的物體 它能100 地吸收入射到其表面的電磁輻射 這樣的物體稱為黑體 單位時間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對溫度的四次方成正比 即p t4 其中常量 5 67 10 3瓦 米2 開4 在下面的問題中 把研究對象都簡單地看作黑體 有關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)公式 太陽半徑rs 696000千米 太陽表面溫度t 5770開 火星半徑r 3395千米 球面積s 4 r2 其中r為球半徑 1 太陽熱輻射能量的絕大多數(shù)集中在波長為2 10 7米 1 10 5米范圍內(nèi) 求相應(yīng)的頻率范圍 2 每小時從太陽表面輻射的總能量為多少 3 火星受到來自太陽的輻射可認(rèn)為垂直射可認(rèn)為垂直身到面積為 r2 r為火星半徑 的圓盤上 已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的400倍 忽略其它天體及宇宙空間的輻射 試估算火星的平均溫度 例題分析與解答 1 2 w 3 設(shè)火星表面溫度為t火 太陽到火星距離為d 火星單位時間內(nèi)吸收來自太陽的輻射能量為p 火星單位時間內(nèi)向外輻射電磁波能量為 火星處在平衡狀態(tài) 即 得火星平均溫度 例題七 一輛實驗小車可沿水平地面 圖中紙面 上的長直軌道勻速向右運動 有一臺發(fā)出細(xì)光束的激光器裝在此小轉(zhuǎn)臺m上 到軌道的距離mn為d 10m 如圖所示 轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動 使激光束在水平面內(nèi)掃描 掃描一周的時間為t 60s 光束轉(zhuǎn)動方向如圖中箭頭所示 當(dāng)光束與mn的夾角為45 時 光束剛好射到小車上 如果再經(jīng)過 t 2 5s光束又射到小車上 則小車的速度為多少 結(jié)果保留二位數(shù)字 例題分析與解答 t 2 5s的時間內(nèi)光束轉(zhuǎn)過角度 由右圖可知本題有兩種情況必須考慮 第一種情況 2 5s內(nèi)小車從a運動到a1 第二種情況 2 5s內(nèi)小車從b運動到b1 例題八 可用如圖裝置測量光電效應(yīng)中產(chǎn)生的光電子的荷質(zhì)比 m和n是相距為d的兩平行金屬板 其中n是鋅板 紫外線照射n板產(chǎn)生的光電子是向各個方向運動的 所以電流計有一定的示數(shù) 如果移動變阻器的滑動端使電壓表示數(shù)增大 問電流計示數(shù)如何變化 如果電流計的示數(shù)為零時電壓表的示數(shù)為u0 且斷開電鍵k并在mn之間加一垂直紙面向內(nèi)的磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場時 電流計的示數(shù)恰為零 試根據(jù)上述信息求出電子的荷質(zhì)比 例題分析與解答 對光電子來說所加電壓是反向電壓 所以電壓表示數(shù)增大則電流表示數(shù)減小 據(jù)題意ekm u0e mvm2 2時電流表讀數(shù)為零 加了磁場后 r mvm eb d 2時電流表讀數(shù)為零 綜合此兩式得 作業(yè)1 光線在玻璃和空氣的分界面上發(fā)生全反射的條件是 a 光從玻璃射到分界面上 入射角足夠小b 光從玻璃射到分界面上 入射角足夠大c 光從空氣射到分界面上 入射角足夠小d 光從空氣射到分界面上 入射角足大 發(fā)生全反射有兩個必要條件 一是必須從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì) 二是必須入射角大于臨界角 b 作業(yè)2 如圖所示兩塊同樣的玻璃直角三棱鏡abc 兩者的ac面是平行放置的 在它們之間是未知的透明介質(zhì) 一單色細(xì)光束o垂直于ab面入射 在圖示的出射光線中 a 1 2 3 彼此平行 中的任一條都有可能b 4 5 6 彼此平行 中的任一條都有可能c 7 8 9 彼此平行 中的任一條都有可能d 只能是4 6中的某一條 設(shè)未知介質(zhì)的折射率小于玻璃的折射率 則光路圖如右 b 未知介質(zhì)的折射率大于玻璃的折射率時出射光線就是4 若未知介質(zhì)的折射率等于玻璃的折射率呢 作業(yè)3 假設(shè)地球表面不存在大氣層 那么人們觀察到的日出時刻與實際存在大氣層的情況相比 a 將提前b 將延后c 在某些地區(qū)將提前 在另一些地區(qū)將延后d 不變 太陽光 p是剛?cè)粘龅牡胤?p的左方還沒風(fēng)日出 存在大氣層的情況下的光路圖如右 p k 在有大氣的情況下k處已經(jīng)看到日出 如果沒有大氣則k要轉(zhuǎn)到p處時才能看到日出 b 作業(yè)4 已知介質(zhì)對某單色光的臨界角為 則 a 該介質(zhì)對此單色光的折射率為sin 1 b 此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于csin c是真空中的光速 c 此單色光在該介質(zhì)中的波長是在真空中波長的sin 倍 d 此單色光在該介質(zhì)中的頻率是在真空中頻率的1 sin n 1 sin c v v csin b c 作業(yè)5 在雙縫干涉實驗中 以白光為光源 在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋 若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片 只能透過紅光 另一縫前放一綠色濾光片 只能透過綠光 這時 a 只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋 其它顏色的雙縫干涉條紋消失b 紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失 其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在c 任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在 但屏上仍有光亮d 屏上無任何光亮 紅光與綠光相遇 因頻率不同而不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 c 如果把放綠色濾光片的縫用不透明板蓋沒屏上會出現(xiàn)什么現(xiàn)象 作業(yè)6 圖為x射線管的結(jié)構(gòu)示意圖 k為燈絲電源 要使x射線管發(fā)出射線 須在p q兩電極間加上幾萬伏的直流高壓電 a 高壓電源正極應(yīng)接在p點 x射線從k極發(fā)出b 高壓電源正極應(yīng)接在p點 x射線從a極發(fā)出c 高壓電源正極應(yīng)接在q點 x射線從k極發(fā)出d 高壓電源正極應(yīng)接在q點 x射線從a極發(fā)出 因高速運動的電子撞擊a極而產(chǎn)生x射線 d 作業(yè)7 下列關(guān)于光的說法中正確的是 a 在真空中紅光波長比紫光波長短 b 紅光光子能量比紫光光子能量小 c 紅光和紫光相遇時能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象d 紅光照射某金屬時有電子向外發(fā)射 紫光照射該金屬時一定也有電子向外發(fā)射 七色光中紫光的頻率最高 紫光光子的能量最大 真空中紫光的波長最小 bd 作業(yè)8 光電效應(yīng)實驗的裝置如圖所示 則下面說法中正確的是 a 用紫外光照射鋅板 驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)b 用紅色光照射鋅板 驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)c 鋅板帶的是負(fù)電荷d 使驗電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷 ad 作業(yè)9 如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置 p是附有肥皂膜的鐵絲圈 s是一點燃的酒精燈 往火焰上灑些鹽后 在肥皂膜上觀察到的干涉圖象應(yīng)是下圖中的 這里觀察到的實際上是薄膜干涉現(xiàn)象 d 作業(yè)10 圖中ab表示一直立的平面鏡 p1p2是水平放置的米尺 有刻度的一面朝著平面鏡 mn是屏 三者互相平行 屏mn上的ab表示一條豎直的縫 即a b之間是透光的 某人眼睛緊貼米尺上的小孔s 其位置見圖 可通過平面鏡看到米尺的一部分刻度 試在本題的圖上用三角板作圖求出可看到的部位 并在p1p2上把這部分涂以標(biāo)志 因光路可逆 可以把s作為光源 先作s的虛像s1 s1 再畫經(jīng)過sa的光線 c 要畫恰好經(jīng)過b的反射光線 應(yīng)該先聯(lián)結(jié)s1b 與ab交于k 與p1p2交于d 再聯(lián)結(jié)sk就是它的入射光線 k d cd就是眼睛可以看到的部分 作業(yè)11 在折射率為n 厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點光源s 從s發(fā)出的光線sa以角度 入射到玻璃板上表面 經(jīng)過玻璃板后從下表面射出 如