新高考物理一轮复习讲义第13章 光 电磁波 章末素养培优 (含解析)

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1.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点
2.各种色光的比较与分析

例1 自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光线反射回去。某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角三棱镜(折射率n＞eq \r(2))组成，棱镜的横截面如图1所示。一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC边和CB边反射后，从AB边的O′点射出，则出射光线是( )
图1
A.平行于AC边的光线①
B.平行于入射光线的光线②
C.平行于CB边的光线③
D.平行于AB边的光线④
答案 B
解析 因折射率n＞eq \r(2)，则临界角C＜45°，光线在尾灯内发生两次全反射后平行于入射光线射出，故B正确。
例2 (多选)如图2所示，a、b两种单色光，平行地射到平板玻璃上，经平板玻璃后射出的光线分别为a′、b′(b光线穿过玻璃板侧移量较大)，下列说法正确的是( )
图2
A.光线a进入玻璃后的传播速度大于光线b进入玻璃后的传播速度
B.光线a的折射率比光线b的折射率大，光线a的波长比光线b的波长长
C.若光线b能使某金属产生光电效应，光线a也一定能使该金属产生光电效应
D.光线a的频率比光线b的频率小，光线a光子的动量比光线b光子的动量小
答案 AD
解析 作出光路图如图所示，由图可看出，两束光第一次折射时光线a的折射角大于光线b的折射角，入射角i相同，由折射定律n＝eq \f(sin i,sin r)知，光线a的折射率比光线b的折射率小，真空中两束光的速度相同，都是c，由公式v＝eq \f(c,n)知，光线a进入玻璃后的传播速度大于光线b进入玻璃后的传播速度，故A正确；光线a的折射率比光线b的折射率小，光线a的波长比光线b的波长长，故B错误；由波速公式c＝λf得知，光线a的频率小于光线b的频率，则光线b能使某金属产生光电效应，光线a不一定能使该金属产生光电效应，故C错误；光线a的波长比光线b的波长长，由p＝eq \f(h,λ)可知，光线a光子的动量比光线b光子的动量小，故D正确。
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
结构
玻璃砖上下表面是平行的
横截面为三角形的三棱镜
横截面是圆
对光线的作用
通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移
通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折
圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折
应用
测量玻璃的折射率
全反射棱镜，改变光的传播方向
改变光的传播方向
颜色
红橙黄绿蓝靛紫
频率ν
低→高
同一介质中的折射率
小→大
同一介质中的速度
大→小
同一介质中的波长
大→小
通过同一棱镜的偏折角
小→大
同一介质中的临界角
大→小
同一装置的双缝干涉条纹间距
大→小