江苏专版高考物理一轮复习专题十四光学电磁波及相对论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,专题十四光学、电磁波及相对论,高考物理,(江苏专用,),考点一光学,1.2018江苏单科,12B(2)两束单色光,A,、,B,的波长分别为,A,、,B,且,A,B,则,(选填,“,A,”或“,B,”)在水中发生全反射时的临界角较大。用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时,可以观察到,(选填“,A,”或“,B,”)产生的条纹间距较大。,五年高考,A组自主命题,江苏卷题组,答案,A,A,解析,光的波长越大,对应同一介质的折射率越小,由临界角公式sin,C,=,可知,A,光的临界角,较大。进行杨氏双缝干涉实验时,相邻两条亮纹或暗纹间的距离,x,=,同一装置中,L,和,d,为定,值,则,越大,x,越大,所以,A,光的条纹间距较大。,2.2012江苏单科,12B(1)(2)(1)如图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片,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,(2)“测定玻璃的折射率”实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个,大头针,A,、,B,在另一侧再竖直插两个大头针,C,、,D,。在插入第四,个大头针,D,时,要使它,。,如图所示是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线,a,、,a,是描在纸上的,玻璃砖的两个边。根据该,图可算得玻璃的折射率,n,=,。(计算结果保留两位有效数字),解析,(1)白炽灯光经过偏振片,P,后成为完全偏振光,旋转,P,时,P,、,Q,间偏振光的振动方向改变,但光的强度不变,B、D错误。由于偏振片,Q,的透振方向不变,故旋转,P,时,Q,右侧的偏振光强度,发生周期性变化,故A错误,C正确。,(2)大头针,A,、,B,确定的是入射光线的方位,大头针,C,、,D,确定的是与之对应的出射光线的方,位。故达到目的时四个大头针位于同一光路上,D,能挡住,C,及,A,、,B,的像。,连接,AB,、,CD,并延长分别与,a,、,a,相交于,E,、,F,两点,再连接,EF,即可得到与入射光线,AB,对应的折,射光线,过,E,点作,a,的垂线,则,AB,、,EF,与垂线间的夹角即入射角及对应的折射角。,答案,(1)C(2)挡住,C,及,A,、,B,的像1.8(1.61.9都算对),方法一,用量角器测出入射角,i,及折射角,r,查正弦表由,n,=sin,i,/sin,r,可得折射率。,方法二,以,E,点为圆心适当长度为半径作圆,设圆与,AB,、,EF,相交于,G,、,H,过,G,、,H,作法线的垂,线,GI,与,HJ,用刻度尺测出,与,的长度,则,n,=,。,3.2011江苏单科,12B(2)一束光从空气射向折射率为,的某种介质,若反射光线与折射光线,垂直,则入射角为,。真空中的光速为,c,则光在该介质中的传播速度为,。,答案,60,c,解析,设入射角为,则折射角为90,-,由折射定律可知:,=,故,=60,。由,n,=,得,v,=,=,c,。,4.2017江苏单科,12B(3)人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个,球体共轴。平行光束宽度为,D,对称地沿轴线方向射入半径为,R,的小球,会聚在轴线上的,P,点。,取球体的折射率为,且,D,=,R,。求光线的会聚角,。(示意图未按比例画出),解析,由几何关系sin,i,=,解得,i,=45,则由折射定律,=,n,解得,=30,且,i,=,+,解得,=30,答案,见解析,友情提醒,对折射率的理解,注意:折射率,n,=,中,入射角,i,是光在真空或空气中的入射角度。,5.2016江苏单科,12B(2)(3)(2)杨氏干涉实验证明光的确是一种波。一束单色光投射在两条,相距很近的狭缝上,两狭缝就成了两个光源,它们发出的光波满足干涉的必要条件,即两列光的,相同。如图所示,在这两列光波相遇的区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,如果放,置光屏,在,(选填“,A,”、“,B,”或“,C,”)点会出现暗条纹。,(3)在上述杨氏干涉实验中,若单色光的波长,=5.89,10,-7,m,双缝间的距离,d,=1 mm,双缝到屏的,距离,l,=2 m。求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距。,答案,(2)频率,C,(3)1.178,10,-2,m,解析,(2)只有频率相同的两列波相遇时才可能发生干涉。在相遇区域内,某时刻波峰与波峰,相遇处,波谷与波谷相遇处是振动加强点,而波峰与波谷相遇处才是振动减弱点,故,A,、,B,两点,位于亮条纹上,C,点处于暗条纹上。,(3)相邻亮条纹的中心间距,x,=,第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距,L,=10,x,代入数据得,L,=1.178,10,-2,m,考查点,本题考查了相对论中光速不变原理、长度与速度的关系、波的叠加原理、波峰与,波谷、杨氏干涉实验的原理等知识,属于中等难度题。,知识链接,两列频率相同的波叠加时,波峰与波峰或波谷与波谷叠加的区域振动加强,波峰与,波谷叠加的区域振动减弱,而且加强的区域始终是加强的,减弱的区域始终减弱。,6.2015江苏单科,12B(3)人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图所示,光线射在一人造树脂立,方体上,经折射后,射在桌面上的,P,点。已知光线的入射角为30,OA,=5 cm,AB,=20 cm,BP,=12,cm,求该人造树脂材料的折射率,n,。,答案,(或1.5),解析,设折射角为,由折射定律有sin 30,=,n,sin,由几何关系知sin,=,且,OP,=,代入数据解得,n,=,(或,n,1.5),考查点,本题考查光的折射定律、折射率等知识,属于中等难度题。,解题关键,解决几何光学题的关键是画好光路图,找准入射角和折射角,充分利用平面几何的,知识找关系。,7.2014江苏单科,12B(3)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒,这,是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图如图所示。一,束光以入射角,i,从,a,点入射,经过折射和反射后从,b,点出射。设鳞片的折射率为,n,厚度为,d,两片,之间空气层厚度为,h,。取光在空气中的速度为,c,求光从,a,到,b,所需的时间,t,。,答案,见解析,解析,设光在鳞片中的折射角为,由折射定律有sin,i,=,n,sin,在鳞片中传播的路程,l,1,=,传播速度,v,=,传播时间,t,1,=,解得,t,1,=,同理,在空气中的传播时间,t,2,=,则,t,=,t,1,+,t,2,=,+,考查点,本题考查光的折射定律、光速与折射率的关系等知识,属于较难题。,知识拓展,蝴蝶翅膀在阳光的照射下之所以呈现出五彩缤纷的光芒,是因为光照射到翅膀的,鳞片上发生了干涉。,8.2013江苏单科,12B(3)图为单反照相机取景器的示意图,ABCDE,为五棱镜的一个截面,AB,BC,。光线垂直,AB,射入,分别在,CD,和,EA,上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直,BC,射出。若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?(计算结果可用三角函,数表示),解析,由题意知,光线经界面,CD,和界面,EA,两次反射后传播方向改变了90,光线在两界面上反,射时入射角与反射角的和都为45,则对应的入射角为22.5,若此时恰好发生全反射,则折射率,为最小值,即,n,=,=,。,答案,考查点,本题考查光的折射和全反射、折射率等知识,对考生的分析推理能力有较高要求,属,于中等难度题。,解题关键,解答本题的关键,首先是画好光路图,如图所示。其次是列出2,+2,=90,并由题中,“两次反射的入射角相等”的条件求出,。,1.(2017北京理综,14,6分)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为,a,、,b,两束单色光。如,果光束,b,是蓝光,则光束,a,可能是,(),A.红光B.黄光,C.绿光D.紫光,B组统一命题、省(区、市)卷题组,答案,D本题考查光的折射、色散。由题图可知,可见光穿过玻璃砖后,发生了色散,其中,a,光的侧移距离大于,b,光的侧移距离,说明玻璃对,a,光的折射率大于对,b,光的折射率,同种介质对,红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的折射率依次增大,由于,b,光是蓝光,故只有D选项符合题意。,2.(2017上海单科,4,3分)用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜,所观察到的干涉条纹为,(),答案,B本题考查薄膜干涉。由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时,通过的路程之差,则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度。因肥皂液薄膜在重力作用下,形成了一个上薄下厚的楔形膜,厚度相等的位置在同一条水平线上,故同一条干涉条纹必然是,水平的,由此可知只有选项B正确。,解题指导,干涉条纹位置与形状的判定,同一条干涉条纹上各点的位置决定了干涉条纹的形状。在双缝干涉及薄膜干涉中,某点处于,哪一级亮条纹或暗条纹上,取决于两光波相遇时通过的路程差。在两波源相位相同的情况下,当,r,=,n,时处于亮条纹上,当,r,=(2,n,+1),时处于暗条纹上。,3.2015课标,34(1),5分(多选)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底,面上的入射角为,经折射后射出,a,、,b,两束光线。则,(),A.在玻璃中,a,光的传播速度小于,b,光的传播速度,B.在真空中,a,光的波长小于,b,光的波长,C.玻璃砖对,a,光的折射率小于对,b,光的折射率,D.若改变光束的入射方向使,角逐渐变大,则折射光线,a,首先消失,E.分别用,a,、,b,光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a,光的干涉条纹间距大于,b,光的干涉条,纹间距,答案,ABD从光路图看,入射角相同,a,光的折射角较大,所以玻璃砖对,a,光的折射率较大,a,光,的频率较大,波长较短,B正确,C不正确;根据,n,=,知,v,a,f,红,得,n,蓝,n,红,又因,n,=,2,相,同,故,1蓝,1红,蓝光在,D,点射出时的折射角大于60,。,答案,大于,5.2018课标,34(2),10分如图,ABC,是一直角三棱镜的横截面,A,=90,B,=60,。一细光,束从,BC,边的,D,点折射后,射到,AC,边的,E,点,发生全反射后经,AB,边的,F,点射出。,EG,垂直于,AC,交,BC,于,G,D,恰好是,CG,的中点。不计多次反射。,()求出射光相对于,D,点的入射光的偏角;,()为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?,解析,本题考查光的折射和全反射、折射率。,()光线在,BC,边上折射,由折射定律有,sin,i,1,=,n,sin,r,1,式中,n,为棱镜的折射率,i,1,和,r,1,分别是该光线在,BC,边上的入射角和折射角。,光线在,AC,边上发生全反射,由反射定律有,r,2,=,i,2,式中,i,2,和,r,2,分别是该光线在,AC,边上的入射角和反射角。,光线在,AB,边上发生折射,由折射定律有,n,sin,i,3,=sin,r,3,答案,()60,(),n,n,sin,i,3,式中,C,是全反射临界角,满足,n,sin,C,=1,由式知,棱镜的折射率,n,的取值范围应为,n,绿,蓝,故选,项A、C、D正确。,(2)设从光源发出直接射到,D,点的光线的入射角为,i,1,折射角为,r,1,。在剖面内作光源相对于反光,壁的镜像对称点,C,连接,C,、,D,交反光壁于,E,点,由光源射向,E,点的光线,反射后沿,ED,射向,D,点。,光线在,D,点的入射角为,i,2,折射角为,r,2,如图所示。设液体的折射率为,n,由折射定律有,n,sin,i,1,=sin,r,1,n,sin,i,2,=sin,r,2,由题意知,r,1,+,r,2,=90,联立式得,n,2,=,由几何关系可知sin,i,1,=,=,sin,i,2,=,=,联立式得,n,=1.55,解题关键,(1)熟记双缝干涉中相邻亮条纹间距公式及各色光的波长大小关系。,(2)正确画出光路图,由数学知识找出相关角的关系。,9.2016课标,34(2),10分如图,在注满水的游泳池的池底有一点光源,A,它到池边的水平距离,为3.0 m。从点光源,A,射向池边的光线,AB,与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折,射率为,。,()求池内的水深;,()一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下,方的点光源,A,时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45,。求救生员的眼睛到池,边的水平距离(结果保留1位有效数字)。,答案,()2.6 m()0.7 m,解析,()如图,设到达池边的光线的入射角为,i,。依题意,水的折射率,n,=,光线的折射角,=90,。由折射定律有,n,sin,i,=sin,由几何关系有,sin,i,=,式中,l,=3 m,h,是池内水的深度。联立式并代入题给数据得,h,=,m,2.6 m,()设此时救生员的眼睛到池边的水平距离为,x,。依题意,救生员的视线与竖直方向的夹角为,=45,。由折射定律有,n,sin,i,=sin,式中,i,是光线在水面的入射角。设池底点光源,A,到水面入射点的水平距离为,a,。由几何关系,有,sin,i,=,x,+,l,=,a,+,h,式中,h,=2 m。联立式得,x,=,m,0.7 m,1.(2017天津理综,2,6分)明代学者方以智在阳燧倒影中记载:“凡宝石面凸,则光成一条,有,数棱则必有一面五色”,表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示,一束复色光,通过三棱镜后分解成两束单色光,a,、,b,下列说法正确的是,(),A.若增大入射角,i,则,b,光先消失,B.在该三棱镜中,a,光波长小于,b,光,C.,a,光能发生偏振现象,b,光不能发生,D.若,a,、,b,光分别照射同一光电管都能发生光电效应,则,a,光的遏止电压低,C组教师专用题组,答案,D本题考查色散、全反射、偏振、光电效应。当增大入射角,i,时,两单色光在左侧界,面的折射角增大,但在右侧界面的入射角均减小,故不会引起全反射,A错误。由图知三棱镜对,a,光的折射率小于对,b,光的折射率,而同种介质对频率越大的光折射率越大,故,a,b,光在三棱镜,中的波长,=,=,n,a,b,B错误。偏振是横波所特有的现象,故,a,、,b,两光都能发生偏振,C错误。由,eU,c,=,E,k,=,h,-,W,可知,在照射同一光电管即,W,相同的条件下,a,光波长长、频率低,故,a,光,的遏止电压,U,c,也低,D正确。,2.(2016四川理综,5,6分)某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率,n,。如图甲所示,O,是圆心,MN,是法线,AO,、,BO,分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多,组入射角,i,和折射角,r,作出sin,i,-sin,r,图像如图乙所示。则,(),A.光由,A,经,O,到,B,n,=1.5,B.光由,B,经,O,到,A,n,=1.5,C.光由,A,经,O,到,B,n,=0.67,D.光由,B,经,O,到,A,n,=0.67,答案,B图像斜率,k,=,=,=,1,故光从光密介质射入,从光疏介质射出,其折射率,n,=,=,=1.5,故B选项正确。,3.2016浙江自选,13(1),4分如图所示的半圆形玻璃砖,圆心为,O,半径为,R,折射率为,。光由,空气从,A,点垂直射入玻璃砖,OA,=,。则,(),A.该玻璃的临界角为45,B.光在玻璃砖中的传播速度为,v,=,c,C.光第一次射出玻璃砖的折射角为60,D.玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化,答案,C由sin,C,=,=,知该玻璃的临界角,C,45,A错误。光在玻璃砖中的传播速度为,v,=,=,c,B错误。如图,sin,i,=,=,由折射定律有sin,r,=,n,sin,i,=,故,r,=60,C正确。由sin,C,=,知临界角只取决于玻璃的折射率,而与光线的入射位置无关,D错误。,评析,本题以半圆形玻璃砖为载体考查了光的折射、全反射及光在介质中的传播速度,几何,条件给定较为隐蔽,较好地考查了作图能力,难度中等偏易。,4.(2015福建理综,13,6分)如图,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光,a,、,b,波长分别为,a,、,b,该玻璃对单色光,a,、,b,的折射率分别为,n,a,、,n,b,则,(),A.,a,n,b,B.,a,b,n,a,n,b,C.,a,b,n,a,b,n,a,n,b,答案,B由图可知,b,光偏折程度大,则,n,a,b,B项正确。,5.(2015四川理综,3,6分)直线,P,1,P,2,过均匀玻璃球球心,O,细光束,a,、,b,平行且关于,P,1,P,2,对称,由空气,射入玻璃球的光路如图。,a,、,b,光相比,(),A.玻璃对,a,光的折射率较大,B.玻璃对,a,光的临界角较小,C.,b,光在玻璃中的传播速度较小,D.,b,光在玻璃中的传播时间较短,答案,C从光路图可以看出,a,、,b,两束光的入射角相等,b,光的折射角更小一些,由此可知,n,b,n,a,A错误;由sin,C,=,可知,玻璃对,a,光的临界角较大,B错误;由,n,=,可知,b,光在玻璃中的传播速,度较小,C正确;,b,光在玻璃中的传播速度较小,且它在玻璃中传播的距离较长,所以在玻璃中的,传播时间较长,D错误。,6.(2014北京理综,20,6分)以往,已知材料的折射率都为正值(,n,0)。现已有针对某些电磁波设,计制作的人工材料,其折射率可以为负值(,n,光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由,G,点射出,如图。由反射定律和几何关系得,OG,=,OC,=,R,射到,G,点的光有一部分被反射,沿原路返回到达,C,点射出。,考点二电磁波相对论,A组自主命题,江苏卷题组,1.2016江苏单科,12B(1)一艘太空飞船静止时的长度为30 m,它以0.6,c,(,c,为光速)的速度沿长度,方向飞行越过地球,下列说法正确的是,(),A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m,B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m,C.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于,c,D.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于,c,答案,B飞船上的观测者相对飞船是静止的,测得飞船长度为静止长度30 m,A错误。地球,上的观测者相对飞船的速度为0.6,c,测得飞船的长度,l,=,l,0,=0.8,l,0,=24 m,B正确。由光速,不变原理知,C、D皆错误。,2.2011江苏单科,12B(1)如图所示,沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔,A,、,B,和,C,。假想有一,列车沿,AC,方向以接近光速行驶,当铁塔,B,发出一个闪光,列车上的观测者测得,A,、,C,两铁塔被照,亮的顺序是,(),A.同时被照亮B.,A,先被照亮,C.,C,先被照亮D.无法判断,答案,AD电磁波为横波,电磁波的传播不需要介质,可以向周围各个方向传播,真空中传播,速度最大,c,=3.0,10,8,m/s,在空气中的传播速度与真空中的传播速度近似相等,故选A、D。,4.2017江苏单科,12B(1)(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船,和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有,(),A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快,B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢,C.地球上的人观测到地球上的钟较快,D.地球上的人观测到地球上的钟较慢,答案,AC由狭义相对论的“钟慢效应”原理可知,飞船上的人观测到地球上的钟较慢,地,球上的人观测到飞船上的钟较慢,故A、C正确,B、D错误。,知识链接,钟慢效应,某两个事件在不同参考系中的时间间隔,t,=,5.2013江苏单科,12B(2)如图所示,两艘飞船,A,、,B,沿同一直线同向飞行,相对地面的速度均为,v,(,v,接近光速,c,)。地面上测得它们相距为,L,则,A,测得两飞船间的距离,(选填“大于”,“等于”或“小于”),L,。当,B,向,A,发出一光信号,A,测得该信号的速度为,。,答案,大于,c,(或光速),解析,从飞船,A,测量时飞船,B,是静止的,从地面上测量时两飞船都是运动的,由相对论的“尺缩,效应”知运动长度要缩短,故从地面测得的飞船间距小。由光速不变原理知光信号的传播速,度与参考系是无关的,故,A,测得该信号的速度仍为光速,c,。,1.(2016北京理综,14,6分)下列说法正确的是,(),A.电磁波在真空中以光速,c,传播,B.在空气中传播的声波是横波,C.声波只能在空气中传播,D.光需要介质才能传播,B组统一命题、省(区、市)卷题组,答案,A声波是机械波,是纵波,在气体、固体、液体中都能传播,故B、C两项均错误;电磁,波的传播不需要介质,能在真空中以光速传播,A项正确,D项错误。,知识归纳,要把电磁波与机械波的共同点和不同点比较清楚。,2.(2016天津理综,1,6分)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着,我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在110 m范围内,则对该无线,电波的判断正确的是,(),A.米波的频率比厘米波频率高,B.和机械波一样须靠介质传播,C.同光波一样会发生反射现象,D.不可能产生干涉和衍射现象,答案,C无线电波与光波均为电磁波,均能发生反射、干涉、衍射现象,故C正确、D错。电,磁波在真空中传播速度最快,故B错。由,c,=,f,可知,频率与波长成反比,故A错。,3.2016课标,34(1),5分(多选)关于电磁波,下列说法正确的是,(),A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关,B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波,C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直,D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输,E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失,答案,ABC电磁波在真空中的传播速度为3,10,8,m/s,与频率无关,选项A正确;由麦克斯韦电,磁场理论可知,选项B正确;变化的电场和磁场相互激发,且相互垂直,形成的电磁波的传播方向,与电场和磁场均垂直,选项C正确;电磁波可以通过电缆、光缆传输,选项D错误;电磁振荡停止,后,电磁波可以在空间继续传播,直到能量消耗完为止,选项E错误。,4.2018北京理综,24(2)观测宇宙中辐射电磁波的天体,距离越远单位面积接收的电磁波功率,越小,观测越困难。为了收集足够强的来自天体的电磁波,增大望远镜口径是提高天文观测能,力的一条重要途径。2016年9月25日,世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州,落成启用,被誉为“中国天眼”。FAST直径为500 m,有效提高了人类观测宇宙的精度和范,围。,a.设直径为100 m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为,P,1,计算FAST能够接收到,的来自该天体的电磁波功率,P,2,;,b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。仅以辐射功率为,P,的同类天体为观测对象,设,直径为100 m望远镜能够观测到的此类天体数目是,N,0,计算FAST能够观测到的此类天体数,目,N,。,答案,a.25,P,1,b.125,N,0,解析,a.地球上不同望远镜观测同一天体,单位面积上接收的功率应该相同,因此,P,2,=,P,1,=25,P,1,b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。因此,一个望远镜能观测到的此类天体数目正,比于以望远镜为球心、以最远观测距离为半径的球体体积。,设地面上望远镜能观测到此类天体需收集到的电磁波的总功率的最小值为,P,0,直径为100 m望,远镜和FAST能观测到的最远距离分别为,L,0,和,L,则,P,0,=,=,可得,L,=5,L,0,则,N,=,N,0,=125,N,0,思路分析,辐射的球体模型构建,以发出电磁波的天体为球心,天体到地球距离为半径,建立球面辐射模型,是望远镜观测某一确,定天体辐射的常用模型;反之,以望远镜为球心,以观测距离为半径建立的球体模型,又是反映,望远镜探测能力的有效模型。,1.2015浙江自选,13(1),4分以下说法正确的是,(),A.真空中蓝光的波长比红光的波长长,B.天空中的彩虹是由光干涉形成的,C.光纤通信利用了光的全反射原理,D.机械波在不同介质中传播,波长保持不变,C组教师专用题组,答案,C蓝光的频率大于红光的频率,在真空中光的传播速度相等,由,=,v,/,f,可得蓝光的波,长小于红光的波长,选项A错;天空中的彩虹是由光的折射形成的,选项B错;光纤通信利用了光,的全反射原理,选项C正确;机械波在不同介质中传播,频率保持不变,波长发生变化,选项D错,误。,2.(2013浙江理综,14,6分)关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是,(),A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息,B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波,C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同,D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同,答案,B电磁波、声波都能够传递信息,A项错误;手机通话时将人的声音转化为电信号并,通过电磁波传递,B正确;医院“B超”的超声波属于声波,传播速度远小于光速,C错误;红外线,与X射线相比频率低,波长长,D错误。,考点一光学,1.2018江苏苏州摸底,12B(1)如图所示,两束单色光,a,、,b,从水面下射向,A,点,光线经折射后合成,一束光,c,则下列说法不正确的是,(),A.用同一双缝干涉实验装置分别以,a,、,b,光做实验,a,光的干涉条纹间距大于,b,光的干涉条纹间,距,B.,a,光比,b,光更容易发生衍射现象,C.在水中,a,光的速度比,b,光的速度小,D.在水中,a,光的临界角大于,b,光的临界角,三年模拟,A组 201,6,201,8,年高考模拟,基础题组,答案,C根据题给的光路图可知,a,光的折射率较小,b,光的折射率较大,根据,n,=,可知,在水中,a,光的速度比,b,光的速度大,选项C错误;根据折射率大的,光的频率较大,波长较短可知,a,光的波,长较长,a,光比,b,光更容易发生衍射现象,选项B正确;由双缝干涉条纹间距公式,x,=,可知,在同,一装置中波长较长的单色光,a,的干涉条纹间距较大,选项A正确;由全反射临界角公式 sin,C,=,可知,在水中,a,光的临界角大于,b,光的临界角,选项D正确。,2.2016江苏南通一模,12B(1)下列说法中正确的是,(),A.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,蓝光的条纹间距宽,B.光纤通信利用了全反射的原理,C.肥皂泡呈现彩色条纹是由光的折射现象造成的,D.动车组高速行驶时,在地面上测得车厢的长度明显变短,答案B双缝干涉条纹的间距,x,=,红光的波长长,在同一装置中条纹间距宽,A错。光纤,通信是利用激光在光纤管中的全反射传递信息的,B正确。肥皂泡呈现彩色条纹是光的薄膜,干涉形成的,C错。动车组的速度远小于光速,相对论效应极不明显,故D错。,3.2018江苏南京、盐城一模联考,12B(1)(多选)如图所示的四种明暗相间条纹,是红光、紫光,分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色,部分代表亮纹,下列四幅图中由红光形成的图样是,(),答案,AD双缝干涉图样是明暗相间的干涉条纹,所有条纹宽度相同且等距,照射光的波长,越长,条纹间距越大,红光的波长大于紫光,故A为红光的干涉条纹。单缝衍射条纹中间明亮且,宽大,越向两侧宽度越小且越暗,而波长越长,中央亮条纹越宽,故D为红光的单缝衍射图样。,知识链接,双缝干涉条纹间距,x,=,L,、,d,一定时,越大,x,越大。,4.2018江苏如皋调研,12B(1)(多选)在研究材料,A,的热膨胀特性时,可采用如图所示的干涉实,验法,A,的上表面是一光滑平面,在,A,的上方放一个透明的平行板,B,B,与,A,上表面平行,在它们之,间形成一个厚度均匀的空气膜。现在用波长为,的单色光垂直照射,同时对,A,缓慢加热,在,B,上,方观察到,B,板的亮度发生周期性变化。当温度为,t,1,时最亮,然后亮度逐渐减弱至最暗;当温度升,到,t,2,时,亮度再一次回到最亮,则,(),A.出现最亮时,B,上表面反射光与,A,上表面反射光叠加后加强,B.出现最亮时,B,下表面反射光与,A,上表面反射光叠加后加强,C.温度从,t,1,升至,t,2,过程中,A,的高度增加,D.温度从,t,1,升至,t,2,过程中,A,的高度增加,答案,BD出现最亮时,是,B,下表面反射光与,A,上表面反射光发生干涉,叠加后加强,故A错,B,对。当路程差(即空气薄膜厚度的2倍)等于半波长的偶数倍时,出现亮条纹,由此可知,由最亮,再次变到最亮时,路程差应减小,则,A,的高度增加,故C错,D对。,知识链接,本题属于薄膜干涉,当光的路程差等于半波长的偶数倍时,出现亮条纹;路程差为半,波长的奇数倍时,出现暗条纹。,5.(2017浙江名校协作体联考,15)(多选)某大学研制出了正六棱柱“隐形衣”。有同学将正,六棱柱放进装满水的透明鱼缸,向着棱的方向看,可以看到鱼缸另一侧大学的校徽;用一支铅笔,穿过正六棱柱中心轴线的孔洞,再向着棱的方向观察,铅笔插进孔洞的那段消失不见了(如图,甲所示,图乙为光路说明图),关于此实验说法正确的是,(),甲 乙,A.隐形的原理是光发生了全反射,B.光由水进入该介质,折射角大于入射角,C.隐形的原理是光被玻璃吸收了,D.光在该介质中传播的速度大于水中速度,答案,BD根据光路图判断水和该介质的折射率的大小情况;隐形的原理是光的折射现象,发生折射的光线绕过了铅笔,选项A、C错误;由光路图可知,光由水进入该介质时,折射角大于,入射角,选项B正确;该介质相对于水是光疏介质,光在光疏介质中传播速度快,选项D正确。,考查点,本题考查光折射的知识和考生的分析能力,为中等难度题。,温馨提示,隐形的原理是光的折射现象;光在光疏介质中传播速度快。,6.2018江苏苏锡常镇一模联考,12B(3)两束平行的细激光束,垂直于半圆柱玻璃的平面射到半,圆柱玻璃上,如图所示,已知其中一条光线沿直线穿过玻璃,它的入射点是,O,;另一条光线的入射,点为,A,穿过玻璃后两条光线交于,P,点,已知玻璃截面的圆半径为,R,OA,=,R,/2,OP,=,R,光在真空,中传播的速度为,c,求:,玻璃材料的折射率;,入射点为,A,的激光在玻璃中传播的时间。,答案,解析,光路图如图所示,过,A,点的光线在半圆面上的入射点为,B,入射角为,1,=30,OP,=,R,由几何关系(余弦定理)可知,BP,=,R,则折射角,2,=60,由折射定律可得玻璃的折射率为,n,=,=,=,光在玻璃中的传播速度,v,=,时间,t,=,=,7.2017江苏三市二联,12B(3)如图所示,一束光线从玻璃球的,A,点入射,入射角为60,光线折射,入球后,经过一次反射再折射到球外的光线恰好平行于入射光线。,求玻璃球的折射率;,在,B,点是否有光线折射出玻璃球?请写出证明过程。,答案,见解析,解析,由几何知识可知,在,A,点的折射角为30,由折射定律得:,n,=,=,设临界角为,C,由sin,C,=,得sin,C,=,所以,C,30,在,B,点的入射角为30,小于临界角,即在,B,点会发生折射,有折射光线射出。,友情提醒,折射率,n,=,中的,i,一定是光在空气(真空)中传播方向与法线的夹角。,方法指导,作光路图,由几何知识知光线在,A,点的折射角,由折射定律,n,=,求折射率。,由临界角公式sin,C,=,求临界角,C,。,考点二电磁波相对论,1.2018江苏淮安调研,12B(1)据报道,欧洲大型强子对撞机(LHC)已于2008年9月10日开启,并,加速了第一批质子,该对撞机“开足马力”后能把数以百万计的粒子加速至光速的99.9%,粒,子流每秒可在隧道内狂飙11 245圈,单束粒子的能量可达7万亿电子伏特。下列说法正确的是,(),A.如果继续对粒子进行加速,粒子的速度将能够达到光速,B.如果继续对粒子进行加速,粒子的速度将能够超过光速,C.粒子高速运动时的质量将大于静止时的质量,D.粒子高速运动时的质量将小于静止时的质量,答案,C根据公式,m,=,可知高速运动的物体的质量,m,大于其静止时的质量,m,0,所以C,正确,D错误。粒子速度越大,质量越大,若达到光速,则质量会无限大,因此不能加速到光速,更,不能超过光速,A、B错误。,2.2016苏北三市三模,12B(1)下列说法正确的是,(),A.机械波能发生多普勒效应,电磁波则不能,B.全息照片利用了激光平行度好的特点,C.考虑相对论效应,沿杆方向高速运动的杆长度比静止时短,D.在双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则相邻干涉条纹间距变窄,答案,C所有波都能发生多普勒效应,故A错。全息照片利用了激光的相干性好的特点,故B,错。C项所述为相对论的“尺缩效应”,正确。由,x,=,和红光波长更长可知D错。,3.2018江苏南通一模,12B(1)(多选)下列说法中符合实际的有,(),A.电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机,B.根据多普勒效应可以算出宇宙中的星球靠近或远离地球的速度,C.可见光和医院“B超”中的超声波在空气中的传播速度相同,D.电磁波和声波均能产生干涉、衍射、反射和折射现象,答案,BD常用红外线做脉冲信号来遥控电视,故A错误;可见光在空气中传播的速度约为光,速,超声波在空气中的传播速度是声速,二者是不相等的,故C错误。,4.2018江苏南通如皋调研,12C(2)一艘太空飞船静止时的长度为30 m,它以0.6,c,(,c,为光速)的速,度沿长度方向飞行经过地球,地球上的观测者测得该飞船的长度,(选填“小于”、,“等于”或“大于”)30 m,飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度,(选填,“小于”、“等于”或“大于”),c,。,答案,小于等于,解析,由狭义相对论可知,地球上的观测者测得飞船的长度,l,=,l,0,把,v,=0.6,c,代入解得,l,=2,4 m”、“=”或“”、“=”或“,t,2,;,L,=,L,0,L,0,(3)光在光导管中的速度,v,=,如图所示,从光导管左端入射的光线能发生全反射应满足,sin,=,解得,R,