快速解决高考中的光学题

• 作 者: 林兴元
• 出 处: 现代教育教学探索杂志
• 发表日期: 2011年8期

　　 光学问题在高考试题中常以选择和填空题的形式出现，试题的难度不大，着重考察学生的识别、理解和应用能力，光学的题几乎年年必考，本文谈谈对光学试题的应对策略，并且通过归纳，总结规律，帮助学生利用结论去快速解决光学的问题。
　　1.应对策略
　　1.1 几何光学部分主要考察的知识点为以下几点：光的反射，光的折射，光的全反射，光的色散等现象，及临界角，反射定律，折射定律，要对这些知识点透彻的理解和熟练的掌握。
　　1.1.1 nn由介质本身和光的频率决定。
　　1.1.2 sinC C表示临界角。
　　1.1.3 光从一种介质进入另一种介质时，f不变，波长改变，光速改变，可以根据vh·f 和n
　　1.1.4 光的颜色由光的频率决定，组成白光的各种单色光中红光频率最小，紫光频率最大，在不同介质中频率不变。
　　1.1.5 不同频率的色光在真空中传播速度相同，但在其他介质中速度各不相同，同一种介质中紫光速度最小，红光速度最大。
　　1.1.6 同一种介质对不同色光的折射率不同，频率越高，在介质中的折射率也越大，所以白光进入某种介质发生折射时，紫光偏折得厉害，红光最小。（光的色散图谱）
　　1.1.7 由于色光在介质中传播时光速发生变化，则波长也发生变化，同一色光在不同介质中折射率大的光速小，波长短，折射率小的光速大，不同色光在同一种介质中，频率越高的，折射率越大，光速越小，波长越短，频率小的折射率越小，波速越大，波长越长。
　　1.1.8 熟记公式：
　　n
　　 sinCvh·f
　　 △x【sub】侧【/sub】h sin1- Ehv
　　1.2 对光路分析法的熟练掌握，能够根据题意准确地画出光的传播路线，往往是解题的关键。
　　1.3 注意几何知识的正确应用。
　　2.举例说明：
　　例1：对于某单色光，玻璃对其的折射率比水对其的折射率大，则此单色光在玻璃中传播时：（ C ）
　　A、其速度比在水中的大，其波长比在水中的长。
　　B、其速度比在水中的大，其波长比在水中的短。
　　C、其速度比在水中的小，其波长比在水中的短。
　　D、其速度比在水中的小，其波长比在水中的长。
　　解析：因为 n【sub】玻【/sub】>n【sub】水【/sub】，由于n 所以v 【sub】玻【/sub】>v 【sub】水【/sub】；由于h；所以 h【sub】玻【/sub】>h【sub】水【/sub】
　　例2：有关红、蓝两束单色光，下列说法正确的是 （ D ）
　　A、在空气中的波长红光小于蓝光。
　　B、在水中的速度红光小于蓝光。
　　C、在同一介质中的折射率 n【sub】红【/sub】　　D、蓝光的光子的能量大于红光光子的能量。
　　解析：由光的色散图谱可知n【sub】红【/sub】　　在真空中chf，所以f【sub】红【/sub】　　例3：两束不同频率的单色光a、b，从空气平行射入水中，发生了如图1所示的折射现象（ α>β），下列结论中正确的是 （ C ）
　　A、光束b的频率比光束a低。
　　B、在水中的传播速度，光束a比光束b小。
　　C、水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小。
　　D、若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大。
　　解析：根据折射定律n两束光的入射角相等，因此水对a的折射率n【sub】a【/sub】>n【sub】b【/sub】，由n，可知v【sub】a【/sub】>v【sub】b【/sub】 ；sinC, 所以C【sub】a【/sub】>C【sub】b【/sub】。
　　例4：如图2所示：水中有一个球形空气泡，由两种不同频率的a、b单色光组成的一细束复合光P，从水中射向空气泡，左侧经过二次折射后，分别从空气泡的右侧上的M、N两点射出球体，则下列说法中正确的是：（ A、D ）
　　 A、a光的频率比b光的频率大。
　　B、在水中a光的波长比b光的波长大。
　　C、在水中a光的速度比b光的速度大。
　　D、若a、b两束光从水中射向空气中，则a光发生全反射时的临界角比b光小。
　　解析：根据课本上的光的色散图规律：因为δ 【sub】a【/sub】>δ 【sub】b【/sub】所以n【sub】a【/sub】>n【sub】b【/sub】，f【sub】a【/sub】>f【sub】b【/sub】又因为n所以v【sub】a【/sub】　　例5：a、b、c，为三种单色光，若a、b从同种玻璃射向空气时，a的临界角较小，用b、c在相同条件下，分别做双缝干涉实验时，b的条纹间距较大，a、c用照射某金属表面，c照射时逸出的光电子的初动能较小，则可推断可能分别是（A、C）
　　A、紫光、红光、蓝光
　　B、红光、橙光、蓝光
　　C、绿光、橙光、黄光
　　D、紫光、蓝光、橙光
　　解析：由sin C ∵C【sub】a【/sub】n【sub】b【/sub】 v【sub】a【/sub】>v【sub】b【/sub】h【sub】a【/sub】　　由△xh 知道h【sub】c【/sub】　　由E【sub】k【/sub】hv-W【sub】逸【/sub】v【sub】a【/sub】>v【sub】c【/sub】 h【sub】a【/sub】　　由E【sub】k【/sub】hv-W【sub】逸【/sub】v【sub】a【/sub】>v【sub】c【/sub】
　　综上： v【sub】a【/sub】　　例6：已知一束可见光a是由M、N、P三种单色光组成的，检测发现三种单色光中N, P两种色光的频率都大于M色光，在用N ,P两种色光做缝干涉实验时发现，当用N光做实验时中央亮纹的某一侧的E点出现的是第二条亮纹，（不算中央亮纹，下同。）当用P光做实验时，E点出现的是第三条亮纹，那么光束a通过三棱镜的情况是：解析：由题意：v【sub】n【/sub】>v【sub】m【/sub】 v【sub】p【/sub】>v【sub】m【/sub】 △x【sub】p【/sub】<△x【sub】n【/sub】
　　 ∴h【sub】p【/sub】v【sub】n【/sub】>v【sub】p【/sub】 n【sub】m【/sub】>n【sub】n【/sub】>n【sub】p【/sub】
　　例7：如图5一束红光和一束紫光以相同的入射角彼此平行的射向平行玻璃板的上表面，经过两次折射后，恰好从玻璃板的另一面共同沿同一方向射出，根据以上情况可以确定（ D ）
　　 A：a光为紫光，b光为红光。
　　B：玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率。
　　C：a光的光子的能量大于b光光子的能量。
　　D：分别用a光和b光在同一双缝干涉装置中进行试验，a光干涉条纹间的距离△x【sub】a【/sub】大于b光干涉条纹间的距离△x【sub】b【/sub】。
　　解析：
　　根据光的可逆性原理△x【sub】b侧【/sub】>△x【sub】a侧【/sub】
　　由△x【sub】侧【/sub】hsin1-
　　∴n【sub】b【/sub】>n【sub】a【/sub】由光的色散图谱可知：v【sub】b【/sub】>v【sub】a【/sub】
　　∵h∴h【sub】a【/sub】>h【sub】b【/sub】所以a为红光，b为紫光。
　　所以 △xh△x【sub】a【/sub】>△x【sub】b【/sub】
　　例8：为玻璃等腰三棱镜的横截面，a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN ，在棱镜侧面OM ,ON 上反射和折射的情况如图6，由此可知：（ B、D）
　　A：棱镜内光a的传播速度比光b的小
　　B：棱镜内光a的传播速度比光b的大
　　C：a光的频率比b光的高
　　D：a光的波长比b光的长
　　解析：a、b两束光的入射角相等，而a光没有发生了全反射，b光发生了全反射，说明C【sub】a【/sub】>C【sub】b【/sub】 根据sinC n【sub】a【/sub】　　而 v【sub】a【/sub】>v【sub】b【/sub】 Chv h【sub】a【/sub】>h【sub】b【/sub】
　　例9：如图7 一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板的另一表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离，在下列情况下，出射光线侧移的距离最大的是：（ D ）
　　 A、红光以30°的入射角入射
　　B、红光以45°的入射角入射
　　C、紫光以30°的入射角入射
　　D、紫光以45°的入射角入射
　　解析：由折射率的概念，对于同一介质，紫光的折射率大于红光，即n【sub】紫【/sub】>n【sub】红【/sub】。 因为折射定律n同一角度入射，折射率越大，折射角越小，偏折程度越大，C 、D 中折射率相同。根据侧移位移公式：△xhsin1-为入射角。可以推导出：△xh（tan【sub】1【/sub】-tan【sub】2【/sub】） 这里d h因此入射角越大侧位移就越大。
　　3.归纳总结：
　　 综上所述，只要同学们牢牢地记住以上两个“单词”，和它们之间的同变和反变关系，就可以快速地解决这类光学问题。
　　收稿日期：2011-08-20