2009屆新課標物理考點預測（14）
光 學
一、考點介紹
本考點分為光的傳播和光的波動性以及光的粒子性三部分,高考對本考點的考查一般以選項題的形式出現(xiàn)，重點放在考查光學一些重要的規(guī)律和概念上，注重課本，加強理解；“考課本”、“不回避陳題”是高考對光學命題的特點。 “聯(lián)系實際、聯(lián)系生活、聯(lián)系高科技”已成為高考命題的新趨向；也是這幾年光學命題的熱點．目前高考中幾何光學已淡化了“像”的概念，側(cè)重于“光路”的考查（折射、全反射、棱鏡等），一般是考查光線的去向的定性分析和定量計算問題；同時幾何光學還常與力學中的直線運動、平拋運動、圓周運動、萬有引力定律等相結(jié)合命題，考查學生的分析綜合能力，估計以后高考試題不會有太大的變化，但會加強對光學的物理規(guī)律的理解和對物理現(xiàn)象、物理情景的分析能力的考查。光的波動內(nèi)容近兩年命題頻率較高，對光的波動性進行考查，主要是以干涉和衍射以及電磁波譜知識為要點,考查波動光學的一些初步理論、以及建立這些理論的實驗基礎(chǔ)和一些重要的物理現(xiàn)象；尤其是波動光學近年新增知識點有“雙縫干涉的條紋間距與波長的關(guān)系”、 “光的偏振現(xiàn)象”、“物質(zhì)波”、“激光的特性及應用”等也在高考中有所體現(xiàn)．光的粒子性主要考查光電效應規(guī)律理解和愛因斯坦光電效應方程的熟練應用．
二、高考真題
1．（2007年高考江蘇卷．物理．3）光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特性的是
A、一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化
B、一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當反射光與折射光線之間的夾角恰好是900時，反射光是偏振光
C、日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振光片可以使景象更清晰
D、通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到秋色條紋
2．（2008年高考四川卷．理綜．21）如圖1所示，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60°。己知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時與入射光線平行。此玻璃的折射率為 ( )
A．
B．
D．2
圖1
3．（2008年高考全國1卷．理綜．21）一束由紅、藍兩單色光組成的光線從一平板玻璃磚的上表面以入射角θ射入，穿過玻璃磚自下表射出。已知該玻璃對紅光的折射率為1.5。設(shè)紅光與藍光穿過玻璃磚所用的時間分別為t1和t2，則在θ從0°逐漸增大至90°的過程中（ ）
A. t1始終大于t2 B. t1始終小于t2
C. t1先大于后小于t2 D. t1先小于后大于t2
4．（2008年高考上海卷．物理．12）在楊氏雙縫干涉實驗中，如果
A．用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋
B．用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋
C．用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋
D．用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋
5．（2008年上海卷．物理．）用如圖所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象。圖2（a）是點燃酒精燈（在燈芯上灑些鹽），圖2（b）是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈。將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是
A．當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°
B．當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°
C．當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30° 圖2
D．干涉條紋保持原來狀態(tài)不變
6．（2008年高考江蘇卷．物理．7）現(xiàn)代物理學認為，光和實物粒子都具有波粒二象性。下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是（ ）
A．一定頻率的光照射到鋅板上，光的強度越大，單位時間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多
B．肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的
C．質(zhì)量為10
D．人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距大致相同
7．（2008年高考江蘇卷．物理．8）．2006年度諾貝爾物理學獎授予了兩名美國科學家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化。他們的出色工作被譽為是宇宙學研究進入精密科學時代的起點。下列與宇宙微波背景輻射黑體譜相關(guān)的說法中正確的是（ ）
A．微波是指波長在10
B．微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播
C．黑體的熱輻射實際上是電磁輻射
D．普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說
8．（2008年 廣東卷．物理．14）（2）光纖通信中，光導纖維傳遞光信號的物理原理是利用光的 現(xiàn)象。要發(fā)生這種現(xiàn)象，必須滿足的條件是：光從光密介質(zhì)射向 ，且入射角等于或大于 。
9．（2008年高考寧夏卷． 理綜．37②））一半徑為R的1/4球體放置在水平面上，球體由折射率為
的透明材料制成。現(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖3所示。已知入射光線與桌面的距離為
。求出射角q。
圖3
10．（2008年高考山東卷．理綜．37）麥克斯韋在1865年發(fā)表的《電磁場的動力學理論》一文中揭示了電、磁現(xiàn)象與光的內(nèi)在聯(lián)系及統(tǒng)一性，即光是電磁波。
（1）一單色光波在折射率為1.5的介質(zhì)中傳播，某時刻電場橫波圖象如圖4上所示，求該光波的頻率。
（2）圖5表示兩面平行玻璃磚的截面圖，一束平行于CD邊的單色光入射到AC界面上，a、b是其中的兩條平行光線。光線a在玻璃磚中的光路已給出。畫出光線B從玻璃磚中管次出射的光路圖，并標出出射光線與界面法線夾角的度數(shù)。
圖4
圖5
11．（2007年高考海南卷．理綜．27）如圖6所示，置于空氣中的一不透明容器中盛滿某種透明液體。容器底部靠近器壁處有一豎直放置的
三、名校試題
1．（海南省民族中學2009屆高三階段考試卷．物理．9）如圖7所示，一細束紅藍復色光垂直與AB邊射入直角三棱鏡，在AC面上反射和折射分成兩束細光束，其中一束細光束為單色光束。若用V1和V2分別表示紅、藍光在三棱鏡內(nèi)的速度，下列判斷正確的是（ ）
A．V1<V2 單色光束為紅色 B．V1<V2 單色光束為藍色
C．V1>V2 單色光束為紅色 D．V1>V2 單色光束為藍色 圖7
2．（2009年安徽高考信息交流試卷．理綜．17）如圖8所示，P、Q是兩種透明材料制成的兩塊相同的直角梯形棱鏡，疊合在一起組成一個長方體，一單色光從P的上表面射入，折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面，已知材料的折射率nP＜nQ，射到P上表面的光線與P的上表面的夾角為θ，下列判斷正確的是（ ）
A．光線一定從Q的下表面射出
B．光線若從Q的下表面射出時，出射光線與下表面的夾角一定等于θ
C．光線若從Q的下表面射出時，出射光線與下表面的夾角一定大于θ
D．光線若從Q的下表面射出時，出射光線與下表面的夾角一定小于θ
3．（河北省衡水中學2009屆高三調(diào)研卷．物理．8）金屬中存在著大量的價電子（可理解為原子的最外層電子），價電子在原子核和核外的其他電子產(chǎn)生的電場中運動，電子在金屬外部時的電勢能比它在金屬內(nèi)部作為價電子時的電勢能大，前后兩者的電勢能差值稱為勢壘，用符號V表示，價電子就像被關(guān)在深度為V的方箱里的粒子，這個方箱叫做勢阱，價電子在勢阱內(nèi)運動具有動能，但動能的取值是連續(xù)的，價電子處于最高能級時的動能稱為費米能，用Ef表示。用紅寶石激光器向金屬發(fā)射頻率為ν的光子，具有費米能的電子如果吸收了一個頻率為ν的光子而跳出勢阱，則 （ ）
A．具有費米能的電子跳出勢阱時的動能為Ek＝hν－V＋Ef
B．具有費米能的電子跳出勢阱時的動能為Ek＝hν－V－Ef
C．若增大激光器的強度，具有費米能的電子跳出勢阱時的動能增大
D．若增大激光器的強度，具有費米能的電子跳出勢阱時的動能不變
4．（上海市閘北區(qū)2008年4月模擬卷．物理．12）在白熾燈的照射下從兩塊捏緊的玻璃板表面看到彩色條紋，通過狹縫觀察發(fā)光的白熾燈也會看到彩色條紋，這兩種現(xiàn)象 （ ）
（A）都是光的衍射現(xiàn)象；
（B）都是光的干涉現(xiàn)象；
（C）前者是光的干涉現(xiàn)象，后者是光的衍射現(xiàn)象 ；
（D）前者是光的衍射現(xiàn)象，后者是光的干涉現(xiàn)象。
5．（上海市寶山區(qū)2008年4月模擬卷．物理．15）在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，圖9中四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是（ ）
圖9
A．a(chǎn)、c B．b、c C．a(chǎn)、d D．b、d
6．（蘇北四市2009屆高三調(diào)研卷．物理．37）
（1）下列說法中正確的是 （ ）
A．在地面附近有一高速飛過的火箭 ，地面上的人觀察到火箭變短了，火箭上的時間進程變慢了；火箭上的人觀察到火箭的長度和時間進程均無變化
B．托馬斯•楊通過光的單縫衍射實驗，證明了光是一種波
C．在太陽光照射下，水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的色散現(xiàn)象
D．在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由綠光改為紅光，則干涉條紋間距變寬
E．光異纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大
F．麥克斯韋提出電磁場理論并預言電磁波存在，后來由他又用實驗證實電磁波的存在
G．次聲波是頻率低于20 Hz的聲波，它比超聲波更易發(fā)生衍射
（2）如圖10所示，有一截面是直角三角形的棱鏡ABC，∠A=
30º.它對紅光的折射率為n1.對紫光的折射率為n2.在距AC邊d處
有一與AC平行的光屏。現(xiàn)有由以上兩種色光組成的很細的光束垂
直AB邊射入棱鏡。 若兩種光都能從AC面射出，求在光屏MN
上兩光點間的距離。
7．（廣東省汕頭市2008年普通高校招生模擬考試卷．物理．32）如圖11所示，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(chǎn)生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率為，當入射角
時，求反射光束1和透射光束2之間的夾角多大？
8．（常州市2008～2009學年度第二學期期中質(zhì)量調(diào)研卷．物
理．26）如圖12所示，一透明球體置于空氣中，球半徑R=
．MN是一條通過球心的直線，單色細
光束AB平行于MN射向球體，B為入射點， AB與MN間距
為cm
圖11
①補全光路并求出光從B點傳到C點的時間；
②求CD與MN所成的角α．（需寫出求解過程）
9．（海口市2008年高考調(diào)研測試卷．物理．36） 某
校開展研究性學習，某研究小組根據(jù)光學知識，設(shè)計
了一個測液體折射率的儀器。如圖13所示，在一個圓 圖12
盤上，過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF。在
半徑OA上，垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持位
置不變。每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，
而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，
而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2。同學們通過計算，
預先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)
P3所插的位置，就可以直接讀出液體折射率的值。
①若∠AOF＝30°，OP3與OC之間的夾角為45°，
則在P3處刻的折射率應多大？ 圖13
②若在同一液體中沿AO方向射入一束白光，最靠近0C邊的是哪種顏色的光？增大入射角度，哪種顏色的光在刻度盤上先消失?
10.（江蘇省南京市2008屆高三質(zhì)量檢測卷．物理．32）如圖14所示，玻璃棱鏡ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三個直角三棱鏡組成。一束頻率5.3×1014Hz的單色細光束從AD面入射，在棱鏡中的折射光線如圖中ab所示，ab與AD面的夾角
。已知光在真空中的速度c=3×108m/s，玻璃的折射率n=1.5，求：
|
秒鐘陰極發(fā)射的光電子和光電子飛出陰極的最大初動能。
λ的含義；光的干涉、衍射、偏振；紅外線、紫外線、X射線、γ射線的性質(zhì)及其應用；光電效應，
=W+
；對幾何光學的考查，以定性和半定量為主，注重對物理規(guī)律的理解和對物理現(xiàn)象、物理情景分析能力的考查；平面鏡問題和不同色光的折射率、全反射、光導纖維等問題要引起注意．光的本性考點主要是光的波動性、粒子性等知識的考查，與幾何光學的綜合也是考查重點內(nèi)容之一，另外近代物理光學的初步理論，以及建立這些理論的實驗基礎(chǔ)和一些重要物理現(xiàn)象也要引起重視。
1．一點光源S通過平面鏡成像S'如圖17所示，鏡面與OS夾角30°，設(shè)S不動，平面鏡以速度v沿OS方向光源平移，則S的像S'將（
）。
沿SS'連線向S移動
圖17
5．
圖18是一個
圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON,ON邊可吸收到達其上的所有光線.已知該棱鏡的折射率n=
,若平行光束垂直入射并覆蓋OM,則光線（ ） 
射出 B．只能從圓孤
射出
射出 D．能從圓孤
射出
圖18
6．在桌面上有一倒立的玻璃圓錐，其頂點恰好與桌面接觸，圓錐的軸（圖中虛線）與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖19所示。有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為1.5，則光束在桌面上形成的光斑半徑為（ ） 
9．光熱轉(zhuǎn)換是將太陽能轉(zhuǎn)換成其他物質(zhì)內(nèi)能的過程，太陽能熱水器就是一種光熱轉(zhuǎn)換裝置，它的主要轉(zhuǎn)換器件是真空玻璃管，這些玻璃管將太陽能轉(zhuǎn)換成水的內(nèi)能。如圖21所示，真空玻璃管上采用鍍膜技術(shù)增加透射光，使盡可能多的太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，這種鍍膜技術(shù)的物理依據(jù)是（ ）
A．太陽光
a＞
，用某單色紫外線照射鋅板時，逸出光電子的最大速度為
，求該紫外線的波長
，普朗克常量
，
）
14．如圖23是研究光電效應的實驗電路．現(xiàn)用等離子態(tài)的氫氣(電離態(tài))躍遷時所發(fā)出的光照射光電管的陰極K，測得微安表的示數(shù)是40 μA，電壓表的示數(shù)是20V．已知光電管陰極材料的逸出功是3.6eV．求：(1)氫氣發(fā)光的最短波長； (2)光電管陰極材料的極限波長；(3)光電子到達陽極A的最大動能。
【答案】D
，所以
，
． 
，設(shè)玻璃磚的厚度為d，在未發(fā)生全反射之前，光通過玻璃磚的時間為
。由折射定律知
，因此，
，由于藍光的頻率大于紅光的頻率，故玻璃對紅光的折射率n1小于對藍光的折射率n2且都大于1.5，考慮以上因素，
入射點的法線。因此，圖中的角α為入射角。過C點作球體水平表面的垂線，垂足為B。依題意，∠COB=α。又由△OBC知sinα=
設(shè)光線在C點的折射角為β，
圖26
因此
，所以
①
②
③
m，代入數(shù)據(jù)解得
根據(jù)光線a在AC面的的入射角和折射角知玻璃磚的折射率
，設(shè)此玻璃磚的臨界角為
，解得
，光線b在CD面上入射角和幾何關(guān)系可知為
，因為
，故b在CD面上反生全反射；射到BD面的入射角由幾何關(guān)系可知為
，因
．【解析】當線光源上某一點發(fā)出的光線射到未被遮光板遮住的液面上時，射到遮光邊緣Ｏ的那條光線的入射角最小。如圖28所示
①
②
圖28
。設(shè)此時線光源底端位于Ｂ點。由圖中幾何關(guān)系可得
③
④
6．【解析】（1）ADEG
60°
③
④
/10=
/3) ×10-9s 
α＝30°
（2）紫光在刻度盤上最先消失
由折射定律有：
①
②
cm（1分）
（2）
（3）
…………①
…………②
…………③
…………④
個
J
J.
個
J.
J. （2）
1．【解析】物體S和它的虛像S'以平面鏡來說總是對稱的，因此平面鏡以速度v沿OS方向向光源靠近時，若以平面鏡為參照物，則不難看出S是沿SS'連線逐漸向平面鏡靠近，所以S'也是沿SS'連線逐漸向平面鏡移動。由幾何知識和平面鏡成像特點可求出答案。設(shè)平面鏡從圖32所示的位置Ⅰ，移動位置Ⅱ，沿OS方向向光源移動的距離為L，速度v=
與此同時，光源S沿S'連線向平面鏡移動距離d=Lsin30°,據(jù)物像對稱規(guī)律可知虛像沿SS'連線向平面鏡移動d=Lsin30°,所以像S'沿SS'連線向光源移動的距離為d'=2d=L。則像移動速率為v'=
,故選C
由于△ABD∽△GED，故有
----------①
圖33
-----------②
,可見對于同一種色光,入射角越大,側(cè)移距離越大,D項正確。
，
可知其臨界角C滿足：
,可求出GG1右邊的入射光線沒有發(fā)生全反射，其左邊的光線全部發(fā)生全反射。所以光線只能從圓弧NG1射出。
6．【解析】如圖35所示,光線射到A或B時,入射角大于臨界角,發(fā)生全反射,而后由幾何關(guān)系得到第二次到達界面的時候垂直打出.O點為∆ABC的重心,設(shè)EC=x,則由幾何關(guān)系得到: 
.解得光斑半徑x=2r
的透振方向相同，能透過偏振光；沿與豎直方向成45°角的透振光，有部分能透過偏振片
=
，又a、b、c三束單色光波長關(guān)系
a＞
①
②
