2020届高考物理二轮提分攻略专题十二：光学【知识回扣】1对折射率的理解(1)公式n中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，1总是真空中的光线与法线间的夹角，2总是介质中的光线与法线间的夹角。(2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。(3)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质，光疏介质不是指密度小的介质。(4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。(5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。(6)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小v。2.各种色光的比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率低高同一介质中的折射率小大同一介质中速度大小波长大小临界角大小通过棱镜的偏折角小大3.全反射(1)光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。(3)在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的。4. 亮暗条纹的判断方法(1)如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2r1k(k0,1,2，)时，光屏上出现亮条纹。(2)光的路程差r2r1(2k1)(k0,1,2，)时，光屏上出现暗条纹。条纹间距：x，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，是光波的波长。5干涉现象的应用(1)薄膜干涉：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA和后表面BB分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹。（2）干涉法检查平面的平整程度：如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。【热门考点透析】考点一 光的折射定律1. (2015安徽卷，18)如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气当出射角i和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为.已知棱镜顶角为，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为()A. BC. D【答案】A【解析】如图所示，设AB面上的折射角为，AC面上的入射角为，由于ii，由光的折射定律及光路可逆知，又设两法线的夹角为，则由几何关系得：180，又由180，则解得：，又由几何关系得：ii，解得：i，则棱镜对该色光的折射率n，故A正确。2.（河南省濮阳一中2019届模拟）如图所示，两束平行的甲光和乙光，相距为d，斜射到置于空气中的矩形玻璃砖上，若光线在玻璃砖内不重叠，当它们从玻璃砖的下表面射出()A若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离一定大于dB若甲为紫光，乙为红光，则两条出射光线间距离可能小于dC若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离可能大于dD若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d【答案】AD【解析】根据光学规律知两束出射光线仍平行；红光和紫光对玻璃砖的折射率不同，紫光的折射率大，紫光的侧移量大，红光的侧移量小，用极限法，红光的侧移量小，小到等于零，不偏转，沿直线传播若甲为紫光，乙为红光，两条出射光线间距离一定大于d，如图a所示，选项A正确，B错误；若甲为红光，乙为紫光，则两条出射光线间距离一定小于d，如图b所示，选项C错误，D正确。3.(2017高考全国卷)如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)求该玻璃的折射率。【答案】n1.43【解析】如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射设光线在半球面的入射角为i，折射角为r。由折射定律有sin insin r由正弦定理有 由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i.由题设条件和几何关系有sin i式中L是入射光线与OC的距离由式和题给数据得sin r由式和题给数据得n1.434.（2019新课标全国卷）如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53（取sin53=0.8）。已知水的折射率为。（1）求桅杆到P点的水平距离；（2）船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。【答案】（1）7 m （2）【解析】（1）设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2；桅杆高度为h1，P点处水深为h2：激光束在水中与竖直方向的夹角为。由几何关系有 由折射定律有 sin53=nsin设桅杆到P点的水平距离为x，则 x=x1+x2联立式并代入题给数据得x=7 m（2）设激光束在水中与竖直方向的夹角为45时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为，由折射定律有sin=nsin45设船向左行驶的距离为x，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2，则 联立式并代入题给数据得x=【增分攻略】解决光的折射问题的一般方法：（1）根据题意画出正确的光路图。（2）利用几何关系确定光路中的边、角关系，确定入射角和折射角。（3）利用折射定律建立方程进行求解。考点二 全反射、光的色散1（2019辽宁省沈阳市校级月考）一束红光和一束紫光以适当的角度射向玻璃砖，玻璃砖为半圆形，如图所示，红光与紫光出射光线都由圆心O点沿OC方向射出，则（ ）AAO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间最少BAO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间最长CAO是红光，它穿过玻璃砖所用的时间最长DAO是紫光，它穿过玻璃砖所用的时间最少【答案】A【解析】由图看出两光束的折射角相同，因红光的折射率较小，由折射定律；故红光的入射角应大于紫光的入射角，故AO为红光；由知，红光在玻璃砖中传播较大，而在玻璃中两光的光程相等，故红光穿过玻璃砖所需时间短。故选A。2. (2017海南卷，16(1)如图，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置，一细光束从空气中以某一角度(090)入射到第一块玻璃板的上表面下列说法正确的是()A在第一块玻璃板下表面一定有出射光B在第二块玻璃板下表面一定没有出射光C第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行D第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧【答案】AC【解析】光线从第一块玻璃板中的上表面射入，在第一块玻璃板中上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理可知，光在第一块玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二个玻璃板下表面也一定有出射光，故A正确，B错误；因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理知，从下表面出射光的折射角和开始在上表面的入射角相等，即两光线平行，所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，故C正确。3.（山东德州一中2019届模拟）打磨某剖面如图4所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在12，光线一定在OP边发生全反射B若2，光线会从OQ边射出C若1，光线会从OP边射出D若1，光线会在OP边发生全反射【答案】D【解析】全反射的条件：sin C，90C，越小越容易发生全反射，选项A、C错误，选项D正确较大时，已从OP边射出，选项B错误。4.（2019新课标全国卷）如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，A=90，B=30。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出。（1）求棱镜的折射率；（2）保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。【答案】（1） （2）【解析】（1）光路图及相关量如图所示。光束在AB边上折射，由折射定律得 式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知+=60由几何关系和反射定律得联立式，并代入i=60得n=（2）设改变后的入射角为，折射角为，由折射定律得=n依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角，且sin=由几何关系得=+30由式得入射角的正弦为sin=【增分攻略】1.解决全反射问题的一般方法(1)根据题目条件，正确分析光在传播过程中的所经历的过程，正确分析全反射现象。(2)应用sin C确定临界角；(3) 如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图；(4) 运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、计算。2.光的色散问题(1)在同一介质中，不同频率的光折射率不同，频率越高，折射率越大。(2)光的频率越高，在介质中的波速越小，波长也越短。考点三 干涉、衍射和偏振1.（2019北京卷）利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是（ ）A甲对应单缝，乙对应双缝B甲对应双缝，乙对应单缝C都是单缝，甲对应的缝宽较大D都是双缝，甲对应的双缝间距较大【答案】A【解析】根据单缝衍射图样和双缝干涉图样特点判断。单缝衍射图样为中央亮条纹最宽最亮，往两边变窄，双缝干涉图样是明暗相间的条纹，条纹间距相等，条纹宽度相等，结合图甲，乙可知，甲对应单缝，乙对应双缝，故A正确，BCD错误。2. （山东青岛二中2019届模拟）如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1106 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A光在折射率为1.5的介质中波长为4107 m；(2)已知B光在某种介质中波长为3.15107 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37；(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象。【答案】(1)暗条纹(2)亮条纹(3)见解析【解析】(1)设A光在空气中波长为1，在介质中波长为2，由n，得1n21.54107 m6107 m；根据路程差