专题二十、光学
1.（2013高考福建理综第14题）一束由红、紫两色组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜。下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是
答案：B
解析：复色光在界面折射就分成两束光，且紫光由于折射率较大，偏折较多，能正确表示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是图B。
2．白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的
(A)传播速度不同 (B)强度不同 (C)振动方向不同 (D)频率不同
答案：D
解析：白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的频率不同。
．固定的半圆形玻璃砖的横截面如图．O点为圆心，OO’为直径MN的垂线。足够大的光屏PQ紧靠右侧且垂直于MN．由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO’夹角θ较小时，光屏NQ区城出现两个光斑·逐渐增大θ角．当θ=α时，光屏NQ区城A光的光斑消失，继续增大θ角，当θ=β时，光屏NQ区域B光的光斑消失，则
A．玻璃砖对A光的折射率比对B光的大
B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大
C.α<θ<β时，光屏上只有1个光斑
D.β<θ<π/2时，光屏上只有1个光斑
答案：解析：入射光线与OO’夹角θ较小时，A、B两种单色光光屏NQ区城出现两个光斑·逐渐增大θ角．当θ=α时，光屏NQ区城A光的光斑消失，α。当θ=β时，光屏NQ区域B光的光斑消失，β。由sinC=1/n可知，玻璃砖对A光的折射率比对B光的大A光在玻璃砖中传播速度比B光的α<θ<β时，光屏上只有1个光斑β<θ<π/2时，光屏上光斑
4．（2013全国高考大纲版理综第14题）下列现象中，属于光的衍射现象的是（）
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．海市蜃楼现象
D．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹
4．答案：B
解析：雨后天空出现彩虹是由于光的折射，属于色散现象；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹属于光的衍射现象。海市蜃楼现象是光的全反射现象。日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象。
5．电磁波与机械波具有的共同性质是
(A)都是横波 (B)都能传输能量
(C)都能在真空中传播 (D)都具有恒定的波速
答案：B
解析：电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量，选项B正确。
6．与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是
A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
观看月全食时，看到整个月亮是暗红的。太阳光中的红光经地球大气层折射到月球．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”中的超声波传递速度相同
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
电磁波可以传递信息，声波传递信息手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传递速度相同遥控器发出的红外线波长和医院CT中的X射线波长相同8..(2013高考北京理综第14题)如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是
A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光的频率大于b光的频率
C．在真空中a光的波长大于b光的波长
D．a光光子能量小于b光光子能量
答案：B
解析：由图示和折射定律可知，玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，选项A错误。根据折射率随频率ν的增大而增大可知，a光的频率大于b光的频率，选项B正确。由波长公式λ=c/ν可知在真空中a光的波长小于b光的波长，选项C错误。由E=hν可知a光光子能量大于b光光子能量，选项D错误。
9．（2013高考四川理综第3题）光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播形式可知
A．折射现象的出现表明光是纵波
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
答案.D
解析：折射现象的出现表明光在两种介质中传播速度不同，选项A错误D正确。在发生全反射时，折射光消失，选项B错误。当入射角等于0°时，折射光与入射光的传播方向相同，选项C错误。
10．（2013高考四川理综第1题）下列关于电磁波说法，正确的是
A．电磁波只能在真空中传播
B．电场随时间变化时一定产生电磁波
C．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
10.C
解析：电磁波可以在真空中传播。也可以在介质中传播，选项A错误。电场随时间变化时一定产生磁场，但是不一定产生电磁波，选项B错误。做变速运动的电荷相当于不均匀变化的电流，在周围产生不均匀变化的磁场，会在空间产生电磁波，选项C正确。赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项D错误。
11(2013高考江苏物理第12B题)（2）如题12B-2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(2)大于c(或光速)
解析：根据运动的尺子缩短，A测得两飞船间的距离大于地面上测得的距离L。根据狭义相对论的光速不变假设，当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为c。
12（3）题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，ABBC。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：(3)由题意知,入射角°
则折射率最小值
13（2013高考山东理综第37（2）题）（2）如图乙所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率n=，AB=BC=8cm，OA=2cm，∠OAB=60°。
①求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向。
②第一次的出射点距Ccm。
解析：①设发生全反射的临界角为C，由折射定律得
sinC=1/n，
代入数据得：C=45°。
光路如图所示，由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°，均发生全反射。设光线在CD边的入射角为α，折射角为β，由几何关系得，α=30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜在CD边，由折射定律得
n=sinβ/sinα，
代入数据解得：β=45°。
②
14（2013全国新课标理综1第34题）(2)(9分)图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面。已知光在真空中的传播速度为c.
为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；
求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所藉的最长时间。
解析：(i)设光线在端面AB上C点（见右图）的入射角为i，折射角为r，由折射定律有：sini=nsinr。
设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α，为了使该光线在此光导纤维中传播，应有：α≥θ。
式中θ为该光线在玻璃丝内发生全反射的临界角，它满足：nsinθ=1。由几何关系得：r+α=90°。
由上述各式联立解得：sini≤。
(ii)该光线在玻璃丝内传播速度的大小为v=c/n，
光速在玻璃丝轴线方向的分量为：vx=vsinα
光线从玻璃丝端面AB传播到另一端面所需时间为T=L/vx
光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB传播到另一端面所需时间最长，由上述各式联立解得：Tmax=Ln2/C.
15（2013全国新课标理综II第34题）（2）如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A=30°，∠B=60°。一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出。若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等。
（i）求三棱镜的折射率；
（ii）在三棱镜的AC边是否有光线透出？写出分析过程。（不考虑多次反射）
【命题意图】本题考查光的折射定律及其相关知识点，意在考查考生综合运用知识解决问题的能力。
’、折射角依题意也为i，有：i=60°。
由折射定律有：sini=nsinr，
nsinr''=sini，
联立解得：r=r’。
OO’为过M点的法线，∠C为直角，OO’//AC。由几何关系有：∠MNC=r’。
由反射定律可知：∠PNA=∠MNC。
联立解得：∠PNA=r。
由几何关系得：r=30°。
联立解得：n=。
（ii）设在N点的入射角为r’，由几何关系得：i’=60°。
此三棱镜的全反射临界角满足nsinθC=1，
联立解得：i’>θC.
此光线在N点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线透出。
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