2016年高考物理真题专题汇编 专题N：光学 电磁波 相对论（含解析）

N 光学 电磁波 相对论 N1 光的传播 1．[2016·全国卷Ⅰ] [物理———选修3 4] N1(2)如图1 ，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m．从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为. 图1 (i)求池内的水深； (ii)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)． （2）[答案] (i)2.6 m　(ii)0.7 m [解析] (i)如图，设到达池边的光线的入射角为i，依题意，水的折射率n＝，光线的折射角θ＝90°，由折射定律有 nsin i＝sin θ　① 由几何关系有 sin i＝　② 式中，l＝3 m，h是池内水的深度，联立①②式并代入题给数据得 h＝ m≈2.6 m　③ (ii)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x.依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′＝45°.由折射定律有 nsin i′＝sin θ′　④ 式中，i′是光线在水面的入射角．设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a，由几何关系有 sin i′＝　⑤ x＋l＝a＋h′　⑥ 式中h′＝2 m，联立③④⑤⑥式得 x＝ m≈0.7 m　⑦ 2．[2016·全国卷Ⅲ] [物理———选修3 4] N1(2)如图1 所示，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面的半径是球半径的倍；在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点．求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角． 图1 （2）[答案] 150° [解析]设球半径为R，球冠底面中心为O′，连接OO′，则OO′⊥AB.令∠OAO′＝α，有 cos α＝＝　① 即α＝30°　② 由题意MA⊥AB 所以∠OAM＝60° 设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的光线的光路图如图所示．设光线在M点的入射角为i、折射角为r，在N点的入射角为i′，反射角为i ″，玻璃折射率为n.由于△OAM为等边三角形，有 i＝60°　④ 由折射定律有sin i＝nsin r　⑤ 代入题给条件n＝得r＝30°　⑥ 作底面在N点的法线NE，由于NE∥AM，有i′＝30°　⑦ 根据反射定律，有i ″＝30°　⑧ 连接ON，由几何关系知△MAN≌△MON，故有∠MNO＝60°⑨ 由⑦⑨式得∠ENO＝30°　⑩ 于是∠ENO为反射角，ON为反射光线．这一反射光线经球面再次折射后不改变方向．所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为 β＝180°－∠ENO＝150°　 N2 光的波动性 3．N1　N2[2016·天津卷] 图1 是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则(　　) 图1 A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大 B．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大 C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大 D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大 D　[解析] 从图中可以看出，a光干涉条纹的间距比b光干涉条纹的间距要小，由于是在同一双缝干涉装置上形成的干涉图样，因此a光的波长小于b光的波长，a光的频率大于b光的频率，a光的折射率大于b光的折射率，所以在同种均匀介质中传播时，a光的速度小于b光的速度，A错误；从同种介质射入真空发生全反射时，a光的临界角小于b光的临界角，B错误；发生光电效应的光电流大小与光子的能量和光强有关，故无法判断饱和电流的大小，选项C错误；a光的频率高，光子的能量大，故由氢原子能级跃迁产生这两种光时，产生a光的能级能量差大，D正确． 4.[2016·江苏卷] B．[选修3 4] N2 (2)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的_____相同．如图1 所示，在这两列光 ... ...