光學【知識網路】
第一節光的傳播
【考點透視】
一、考綱指要
1． 光的直線傳播、本影和半影。（）
2． 光的反射，反射定律，平面鏡成像作圖法。（ⅱ）
3． 光的折射、折射定律，折射率，全反射和臨界角。（ⅱ）
4． 光導纖維、稜鏡、光的色散。（）
二、命題落點
1．光的直線傳播方面的計算題（包括日食、月食、本影、半影問題）畫好示意圖，利用數學中的相似形等幾何知識計算。如例1。
2．光的折射定律，全反射和臨界角的應用。如例2。
3．光導纖維的應用。如例3。
4．分析不同顏色的光的折射情況。如例4。
【典例精析】
例1：如圖圖14—1—1所示，在a點有乙個小球，緊靠小球的左方有乙個點光源s。現將小球從a點正對著豎直牆平丟擲去，打到豎直牆之前，小球在點光源照射下的影子在牆上的運動是
a.勻速直線運動b.自由落體運動
c.變加速直線運動 d.勻減速直線運動
解析：小球丟擲後做平拋運動，時間t後水平位移是vt，豎直位移是h=gt2，根據相似形知識可以由比例求得，因此影子在牆上的運動是勻速運動。
例2.直角三稜鏡的頂角α=15°， 稜鏡材料的折射率n=1.5，一細束單色光如圖圖14—1—2所示垂直於左側面射入，試用作圖法求出該入射光第一次從稜鏡中射出的光線。
解析：由n=1.5知臨界角大於30°小於45°，邊畫邊算可知該光線在射到a、b、c、d各點時的入射角依次是75°、60°、45°、30°，因此在a、b、c均發生全反射，到d點入射角才第一次小於臨界角，所以才第一次有光線從稜鏡射出。
例3.如圖圖14—1—3所示，一條長度為l=5.0m的光導纖維用折射率為n=的材料製成。
一細束雷射由其左端的中心點以α= 45°的入射角射入光導纖維內，經過一系列全反射後從右端射出。求：⑴該雷射在光導纖維中的速度v是多大？
⑵該雷射在光導纖維中傳輸所經歷的時間是多少？
解析：⑴由n=c/v可得v=2.1×108m/s
⑵如圖圖14—1—4所示。由n=sinα/sinr可得光線從左端麵射入後的折射角為30°，射到側面時的入射角為60°，大於臨界角45°，因此發生全反射，同理光線每次在側面都將發生全反射，直到光線達到右端麵。由三角關係可以求出光線在光纖中通過的總路程為s=2l/，因此該雷射在光導纖維中傳輸所經歷的時間是t=s/v=2.
7×10-8s。
例4.如圖圖14—1—5所示，一細束紅光和一細束藍光平行射到同乙個三稜鏡上，經折射後交於光屏上的同乙個點m，若用n1和n2分別表示三稜鏡對紅光和藍光的折射率，下列說法中正確的是 （ ）
a.n1b.n1c.n1>n2，a為紅光，b為藍光
d.n1>n2，a為藍光，b為紅光
解析：由圖可知，b光線經過三稜鏡後的偏折角較小，因此折射率較小，是紅光。答案：b
【常見誤區】
1．不能確定不同單色光的反射、全反射情況;不能深入分析不同單色光的折射情況。
2．對於光的可逆性不能靈活的應用;光在不同的介質中傳播，頻率保持不變認識不清。
3．數學幾何知識的利用不靈活。
【基礎演練】
1．（03年江蘇）如圖圖14—1—7，一玻璃柱體的橫截面為半
圓形，細的單色光束從空氣射向柱體的o點（半圓的圓
心），產生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率為
，入射解為45°（相應的折射角為24°），現保持入
射光不變，將半圓柱繞通過o點垂直於圖面的軸線順時
針轉過15°，如圖中虛線所示，則
a．光束1轉過15°
b．光束1轉過30°
c．光束2轉過的角度小於15°
d．光束2轉過的角度大於15°
2．如圖14—1—8所示是一束光線穿過介質ⅰ、ⅱ、ⅲ時的光路，則
a.介質ⅰ的折射率最大 b.介質ⅱ的折射率最大
c.介質ⅲ的折射率最大 d.光在介質ⅱ中傳播速度最大
3．（03年江蘇）如圖14—1—9，都是厚度均勻的平玻璃板，它們之間的夾角為，一細光束以入射角從p點射入，已知此光束由紅光和藍光組成，則當光束透過板後
a．傳播方向相對於入射光方向向左偏轉角
b．傳播方向相對於入射光方向向右偏轉角
c．紅光在藍光的左邊
d．紅光在藍光的右邊
4．如圖14—1—10所示，兩個同種玻璃製成的稜鏡，頂角θ1 略大於θ2 ，兩單色光a和b分別垂直入射三稜鏡，其出射光線與第二介面的夾角φ1 =φ2，則
a.a光的頻率比b光的頻率高
b.在稜鏡中a光的波長比b光的短
c.在稜鏡中b光的傳播速度比a光的大
d.把此兩光由水中射向空氣，產生全反射時，a光的臨
界角比b光的臨界角大
5．某稜鏡頂角θ=41.30°，一束白光以較大的入射角從稜鏡的乙個側面射入，通過稜鏡後從另乙個側面射出，在光屏上形成由紅到紫的彩色光帶（如圖示）。當入射角i漸漸減小到零的過程中彩色光帶變化情況是：
a.紫光最先消失，最後只剩下橙光、紅光
b.紫光最先消失，最後只剩下黃、橙、紅光
c.紅光最先消失，最後只剩下紫、靛、藍光
d.紅光最先消失，最後只剩下紫、靛、藍光和綠光
6．單色光束射到折射率n=1.414的透明球表面，光束在過
球心的平面內，入射角i=45°。研究經折射進入球內
後，又經內表面反射一次，再經球面折射後射出的光
線，如圖14—1—11所示。（圖中已畫出入射光和出
射光）.
（1）在圖中畫出光線在球內的路徑和方向。
（2）求入射光和出射光之間的夾角；
（3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情況與玻璃相仿，問那種顏色光的θ角最大？哪種顏色的θ角最小？
第二節光的本性
【考點透視】
一、考綱指要
1．光的本性學說的發展簡史
2．光的干涉、雙縫干涉、薄膜干涉，雙縫干涉的條紋間距語波長的關係。 （）
3．光的衍射、光的偏振
4．光譜和光譜分析。紅外線、紫外線、x射線、γ射線以及他們的應用.光的電磁本性.電磁波譜
5．雷射的特性及應用
二、命題落點
1．雙縫干涉產生明暗條紋的條件，條紋間距與哪些因素有關。如例1。
2．倫琴射線管的結構原理。如例2。
3．對愛因斯坦光電效應方程ek= hν-w的理解及應用。例3。
4．光電管與愛因斯坦光電效應方程的應用。如例4。
【典例精析】
例1．在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏上觀察到彩色干涉條紋，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．只有紅色和綠色的干涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失
b．紅色和綠色的干涉條紋消失，其它顏色的干涉條紋仍然存在
c．任何顏色的干涉條紋都不存在，但屏上仍有亮光
d．屏上無任何亮光
解析：在雙縫干涉實驗中，白光通過單縫成為線光源，從單縫射出的光通過雙縫分成兩束光，它們在光屏上形成彩色的干涉條紋，現在兩個縫前分別放上紅色和綠色濾光片，紅光和綠光的頻率不同，不是相干光，所以屏上沒有干涉條紋，只有亮光，選項c正確。
答案：c
例2：圖14—2—1是倫琴射線管的結構示意圖。電源e給燈絲k加熱，從而發射出熱電子，熱電子在k、a間的強電場作用下高速向對陰極a飛去。
電子流打到a極表面，激發出高頻電磁波，這就是x射線。下列說法中正確的有
a.p、q間應接高壓直流電，且q接正極
b.p、q間應接高壓交流電
c.k、a間是高速電子流即陰極射線，從a發出的是x射線即一種高頻電磁波
d.從a發出的x射線的頻率和p、q間的交流電的頻率相同
解析：k、a間的電場方向應該始終是向左的，所以p、q間應接高壓直流電，且q接正極。從a發出的是x射線，其頻率由光子能量大小決定。
若p、q間電壓為u，則x射線的頻率最高可達ue/h。 答案：ac
例3：對愛因斯坦光電效應方程ek= hν-w，下面的理解正確的有
a.只要是用同種頻率的光照射同一種金屬，那麼從金屬中逸出的所有光電子都會具有同樣的初動能ek
b.式中的w表示每個光電子從金屬中飛出過程中克服金屬中正電荷引力所做的功
c.逸出功w和極限頻率ν0之間應滿足關係式w= hν0
d.光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比
解析：愛因斯坦光電效應方程ek= hν-w中的w表示從金屬表面直接中逸出的光電子克服金屬中正電荷引力做的功，因此是所有逸出的光電子中克服引力做功的最小值。對應的光電子的初動能是所有光電子中最大的。
其它光電子的初動能都小於這個值。若入射光的頻率恰好是極限頻率，即剛好能有光電子逸出，可理解為逸出的光電子的最大初動能是0，因此有w= hν0。由ek= hν-w可知ek和ν之間是一次函式關係，但不是成正比關係。
答案：c。
例4：如圖14—2—2，當電鍵k斷開時，用光子能量為2.5ev的一束光照射陰極p，發現電流錶讀數不為零。
合上電鍵，調節滑線變阻器，發現當電壓表讀數小於0.60v時，電流錶讀數仍不為零；當電壓表讀數大於或等於0.60v時，電流錶讀數為零。
由此可知陰極材料的逸出功為
a.1.9ev b.0.6ev
c.2.5evd.3.1ev
解析：電流錶讀數剛好為零說明剛好沒有光電子能夠到達陽極，也就是光電子的最大初動能剛好為0.6ev。由ek= hν-w可知w=1.9 ev。選a。
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