高考物理专题训练：光学电磁波相对论

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1、1、一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为*的半圆，川〃为半圆的直径，0为圆心，如图所示.玻璃的折射率为/?=.(i)一朿平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出,则入射光朿在力〃上的最大宽度为多少？(ii)一细束光线在。点左侧与。相距2斤处垂直于从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置.(i)«(ii)略［解析］在0点左侧，设从厂点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角"，则必'区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图所示，由全反射条件有rti几何关系有0E=Rsk〃

2、②由对称性可知，若光线都能从上表血射出，光束的宽度最大为1=20晦联立①②③式，代入已知数据得(ii)设光线在距。点2斤的C点射入后，在上表面的入射角为由几何关系及①式和a=60°>〃⑤光线在玻璃砖内会发生三次全反射.最后由G点射出，如图所示，由反射定律和儿何关系得OG=0C=2您射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出.2、一厚度为力的大平板玻璃水平放置，英下表面贴有一半径为旷的圆形发光面，在玻璃板上表面放置一半径为斤的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上，已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光

3、线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率.h［答案］(l)BCE(2)2［解析］⑴由0点的振动图像可知，t=0.10s时质点0沿y轴负方向运动，A项错误；由波的图像可知，波向左传播，波的周期7—0.2s,振幅力=10cm,f=0.10s时质点/，3向上运动，经过0.15s=47时，即在广=0.25s时，质点振动到x轴下方位置，且速度方入8向向上，加速度方向也沿尸轴正方向，B项正确；波动速度v=T=0.2m/s=40m/s,故从t=0.10s到t=0.25s,波沿x轴负方向传播的距离为x=M=6m,C项正确；由于P3点不是在波峰或

4、波谷或平衡位置，故从1=0.10s到f=0.25s的4周期内，通过的路程不.2兀等于3/1=30cm,D项错误；质点0做简谐振动的振动方程为y=/lsinTf=0.lOsin10nt(国际单位制),E项正确.(2)如图所示，考虑从圆形发光而边缘的力点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的川点折射，根据折射定律有in〃=sina①式中〃是玻璃的折射率，〃是入射角，。是折射角.才*片:&现假设"恰好在纸片边缘，由题意，在才点刚好发生全反射，故②设曲‘线段在玻璃上表面的投彫长为儿由几何关系有sin^=L2+h2③由题意，纸片的半

5、径应为R=L+1®联立以上各式可得刀=2⑤3、以往，己知材料的折射率都为正值（刀〉0）.现己有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（冰0）,称为负折射率材料.位于空气中的这类材料，入射角1sini与折射角厂依然满足sinr=m但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）.现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出.若该材料对此电磁波的折射率〃=一1,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（）B本题考查光的折射.是一道创新题，但本质上还是光的折射定律，本题给定信

6、息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气,都要符合此规律，故A、D错误.折射率为一1,由光的折射定律可知，同侧的折射角等于入射角，C错误，B正确.4、在双缝干涉实验中，一钠灯发111的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样.图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm,则双缝的间距为（）A.2.06X10"7mB.2.06X10"4mC.1.68X10"4mD.1.68X10'3mC［解析］本题考查双缝干涉条纹间距离公式.双缝干涉相邻条纹间距A^=dA,则人=1

7、.68X10^m,C正确.5、如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，。点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是（）A［解析］光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，在其分界面处当入射角大于或等于临界角时，会发生全反射现象，故A项正确；光线市空气射向玻璃砖时，由于光线与分界面不垂直，所以除了有反射现象之外还应发生折射现象，其折射角小于入射角，故B、D项错误；光线由空气沿半径射入玻璃砖吋，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，折射角应大于入射角，故C项错误.6、某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观

8、察到题12B1（甲）图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题12B1（乙）图所示.他改变的实验条件可能是（屮）（题12B1图）A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝Z间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源B［解析］根据△x=cM知，要使条纹间距变大，可减小