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高考专区 ：专题十六光学电磁波与相对论初步10年高考真题和模拟题
展开这是一份高考专区 ：专题十六光学电磁波与相对论初步10年高考真题和模拟题，共43页。试卷主要包含了以往,已知材料的折射率都为正值等内容，欢迎下载使用。
专题十六 光学、电磁波与相对论初步
考点一 光的折射与全反射
1.[2017海南单科,16(1),4分](多选)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θ(0<θ<90°)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
E.第一块玻璃板下表面的出射光线一定在入射光延长线的右侧
答案 ACD 光线从第一块玻璃板的上表面射入,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,在第二块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;根据光线在玻璃板中发生偏折,折射角小于入射角,可知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,故D正确;同理可知,E错误。
2.(2017天津理综,2,6分)明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载:“凡宝石面凸,则光成一条,有数棱则必有一面五色”,表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示,一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b,下列说法正确的是( )
A.若增大入射角i,则b光先消失
B.在该三棱镜中a光波长小于b光
C.a光能发生偏振现象,b光不能发生
D.若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应,则a光的遏止电压低
答案 D 本题考查色散、全反射、偏振、光电效应。当增大入射角i时,两单色光在左侧界面的折射角增大,但在右侧界面的入射角均减小,故不会发生全反射,A错误。由图知三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率,而同种介质对频率越大的光折射率越大,故νa<νb,光在三棱镜中的波长λ=vν=cnν,na
知识归纳 单色光的相关物理量(其他条件相同)
红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
相关公式
波长
λ=cν
频率
光子能量
E=hν
折射率
n·sin C=1
临界角
视深度
h'=h/n
最大初动能
Ek=hν-W
干涉条纹宽度
Δx=Ldλ
3.(2017北京理综,14,6分)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光,则光束a可能是( )
A.红光 B.黄光
C.绿光 D.紫光
答案 D 本题考查光的折射、色散。由题图可知,可见光穿过玻璃砖后,发生了色散,其中a光的侧移距离大于b光的侧移距离,说明玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,同种介质对红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的折射率依次增大,由于b光是蓝光,故只有D选项符合题意。
知识归纳 色光中相关物理量的变化
色光
物理量
红橙黄绿青蓝紫
频率ν、对应同一介质的折
射率n、光子能量hν
小——变大大
波长λ和同一介质中的
光速v、临界角C
大——变小小
4.[2015重庆理综,11(1),6分]虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示。M、N、P、Q点的颜色分别为( )
A.紫、红、红、紫 B.红、紫、红、紫
C.红、紫、紫、红 D.紫、红、紫、红
答案 A 由题图可知,射到M点的光线进入玻璃球时的折射角小于射到N点的光线进入玻璃球时的折射角,所以玻璃对射到M点的光的折射率大于玻璃对射到N点的光的折射率,故M点的颜色为紫色,N点的颜色为红色;同理可得P点的颜色为红色,Q点的颜色为紫色,所以只有A项正确。
5.(2015安徽理综,18,6分)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θ。已知棱镜顶角为α,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为( )
A.sin α+θ2sin α2 B.sin α+θ2sin θ2
C.sinθsin(θ-α2) D.sinαsin(α-θ2)
答案 A 由图可知,当出射角与入射角相等时,AB面上的折射角与AC面上的入射角相等,设为r,
由几何关系可知α+β=180°,2r+β=180°,得α=2r,而θ=2(i-r),得i=θ+α2,由折射定律得n=sinisinr=sin θ+α2sin α2,选项A正确。
6.(2014天津理综,8,6分)(多选)一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后,出射光分成a、b两束,如图所示,则a、b两束光( )
A.垂直穿过同一块平板玻璃,a光所用的时间比b光长
B.从同种介质射入真空发生全反射时,a光临界角比b光的小
C.分别通过同一双缝干涉装置,b光形成的相邻亮条纹间距小
D.若照射同一金属都能发生光电效应,b光照射时逸出的光电子最大初动能大
答案 AB 由图知na>nb,则由n=cv知va
答案 B 折射线与入射线应位于法线的同一侧,故选项A、D错误。因为材料折射率n=-1,在电磁波由空气进入介质时,sin α=-sin(-β),得α=β,则C项错。故正确选项为B。
8.[2014重庆理综,11(1),6分]打磨某剖面如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ1<θ<θ2的范围内,才能使从MN边垂直入射的光线,在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况),则下列判断正确的是( )
A.若θ>θ2,光线一定在OP边发生全反射
B.若θ>θ2,光线会从OQ边射出
C.若θ<θ1,光线会从OP边射出
D.若θ<θ1,光线会在OP边发生全反射
答案 D 作出θ1<θ<θ2时的光路如图所示。由图中几何关系有i1=90°-θ,2θ+90°-i1+90°-i2=180°,即i1+i2=2θ。则有i2=3θ-90°。可见θ越大时i2越大、i1越小。要使光线在OP上发生全反射,应有i1≥C,即θ≤90°-C;要使光线在OQ上发生全反射,应有i2≥C,即θ≥30°+C3。可见在OP边和OQ边都发生全反射时应满足θ1<30°+C3≤θ≤90°-C<θ2。故当θ>θ2时一定有θ>90°-C,光线一定不会在OP边上发生全反射,同时也一定有θ>30°+C3,即光线若能射在OQ边上,一定会发生全反射,故A、B皆错误。当θ<θ1时,一定有θ<90°-C,即光线一定在OP边发生全反射,C错误D正确。
9.(2013天津理综,8,6分)(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图,O点为圆心,OO'为直径MN的垂线。足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点,入射光线与OO'夹角θ较小时,光屏NQ区域出现两个光斑,逐渐增大θ角,当θ=α时,光屏NQ区域A光的光斑消失,继续增大θ角,当θ=β时,光屏NQ区域B光的光斑消失,则( )
A.玻璃砖对A光的折射率比对B光的大
B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大
C.α<θ<β时,光屏上只有1个光斑
D.β<θ<π2时,光屏上只有1个光斑
答案 AD 因A光先消失,说明A光先发生全反射,所以玻璃对A光的折射率大于B光,A项正确。由v=cn可知折射率越大则速度v越小,B项错误。当α<θ<β时,A光发生全反射,只有反射光斑与B光的折射光斑,共2个,C项错误。当β<θ<π2时,A、B光均发生全反射,光屏上只剩下1个反射光斑,D项正确。
10.(2013浙江理综,16,6分)与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是( )
A.地球上有人用红色激光照射月球
B.太阳照射到地球的红光反射到月球
C.太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D.太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
答案 C 月全食是月亮、地球、太阳三者在同一直线且地球在中间时,地球将太阳光挡住而形成的,看到月亮是暗红的,原因是太阳光中的红光经地球大气层的折射到了月球表面,选项C正确。
11.(2013四川理综,3,6分)光射到两种不同介质的分界面,分析其后的传播情形可知( )
A.折射现象的出现说明光是纵波
B.光总会分为反射光和折射光
C.折射光与入射光的传播方向总是不同的
D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同
答案 D 折射是横波、纵波共有的现象,光是一种电磁波,而电磁波是横波,A错误;当光从光密介质射向光疏介质而且入射角不小于临界角时,就只有反射光而无折射光,B错误;当入射角等于0°时折射光与入射光传播方向相同,C错误;由惠更斯原理对折射的解释可知D正确。
12.(2012北京理综,14,6分,0.77)一束单色光经由空气射入玻璃,这束光的( )
A.速度变慢,波长变短 B.速度不变,波长变短
C.频率增高,波长变长 D.频率不变,波长变长
答案 A 单色光从空气射入玻璃,光的频率f不变;波长λ=λ0n,其中λ0为光在空气中的波长,n为玻璃对空气的折射率,n>1,故波长变短;光速v=λf,故光的速度变慢,所以选项A正确。
13.(2011全国,16,6分)雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是( )
A.紫光、黄光、蓝光和红光
B.紫光、蓝光、黄光和红光
C.红光、蓝光、黄光和紫光
D.红光、黄光、蓝光和紫光
答案 B 由选项知四种光线红、黄、蓝、紫的频率为f红
(ⅰ)求此透明材料的折射率;
(ⅱ)撤去平行光,将一点光源置于球心O点处,求下底面上有光出射的圆形区域的半径(不考虑侧面的反射光及多次反射的影响)。
答案 (ⅰ)3 (ⅱ)6+22 cm
解析 (ⅰ)平行光沿轴线方向向下入射时,折射后恰好由下底面上的C点射出,光图如图所示:
由图可知入射角i=60°
折射角的正切值为tan r=ABBC=33
所以折射角r=30°
根据折射定律可得透明材料的折射率为:
n=sinisinr=sin60°sin30°=3
(ⅱ)撤去平行光,将一点光源置于球心O点处,光路图如图所示:
由题意及几何关系可得:
DH=OH=(3+1) cm
所以∠DOH=∠COH
由于射到圆弧面上的光线不会发生折射,设全反射的临界角为α,则有:
sin α=1n=33< sin 45°,即临界角小于45°
则tan α=sinα1-sin2α=22
所以下底面上有光射出的圆形区域的半径为:
EH=OH tan α=(3+1)×22 cm=6+22 cm
解题思路 (ⅰ)画出光路图,由几何关系得出入射角与折射角,根据折射定律求解折射率;
(ⅱ)画出光路图,结几何关系及全反射的条件找出边缘光线,根据几何关系即可求出有光射出的区域的半径。
素养考查 本题考查了折射定律、全反射知识,以及理解能力、推理能力、应用数学处理物理问题的能力,体现了科学思维中科学推理、科学论证的要素。
15.如图所示,某L形透明材料的折射率n=2。现沿AB方向切去一角,AB与水平方向的夹角为θ。为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气,求θ的最大值。
答案 60°
解析 (3)本题考查了光的折射和全反射等知识及学生综合分析能力,体现了科学探究中问题和证据的素养要素。
为使光射到AB面时不射入空气,故光在AB面发生全反射,由sin C=1n,且C+θ=90°,得θ=60°
解题关键 简谐运动的位移是以平衡位置为位移的起点的。
疑难突破 干涉和衍射的产生原理不同,干涉是两个光源,即双缝光源,衍射为一个光源,即单缝光源。
16.[2018海南单科,16(2),8分]如图,由透明介质构成的半球壳的内外表面半径分别为R和2R。一横截面半径为R的平行光束入射到半球壳内表面,入射方向与半球壳的对称轴平行,所有的入射光线都能从半球壳的外表面射出。已知透明介质的折射率为n=2。求半球壳外表面上有光线射出区域的圆形边界的半径。不考虑多次反射。
答案 3+12R
解析 设光从半球壳内表面边沿上的A点入射,入射角为90°、折射角为α(全反射临界角也为α),在半球壳外表面内侧的B点发生折射,入射角为β,如图所示。
由全反射临界角的定义得1=n sin α ①
由正弦定理得
Rsinβ=2Rsinα ②
OD为对称轴,设∠BOD=γ,由几何关系可知
γ=π2-(α-β) ③
设B点到OD的距离为r,即为所求的半球壳外表面上有光线射出区域的圆形边界的半径,由几何关系有
r=2R sin γ ④
由①②③④式及题给数据解得r=3+12R ⑤
解题思路 (1)光从半球壳内表面边沿上的A点入射,入射角为90°,折射角为α,α等于全反射临界角,根据全反射临界角公式求出α;(2)画出光路图,根据几何关系求出半球壳外表面上有光线射出区域的圆形边界的半径。
17.[2017课标Ⅰ,34(2),10分]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 1.43
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 i=n sin r①
由正弦定理有
sinr2R=sin(i-r)R②
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=LR③
式中L是入射光线与OC的距离。由②③式和题给数据得
sin r=6205④
由①③④式和题给数据得
n=2.05≈1.43⑤
18.[2017课标Ⅱ,34(2),10分]一直桶状容器的高为2l,底面是边长为l的正方形;容器内装满某种透明液体,过容器中心轴DD'、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料,其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源,已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直,求该液体的折射率。
答案 1.55
解析 设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1,折射角为r1。在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C,连接C、D,交反光壁于E点,由光源射向E点的光线,反射后沿ED射向D点。光线在D点的入射角为i2,折射角为r2,如图所示。设液体的折射率为n,由折射定律有
n sin i1=sin r1①
n sin i2=sin r2②
由题意知r1+r2=90°③
联立①②③式得n2=1sin2i1+sin2i2④
由几何关系可知sin i1=l24l2+l24=117⑤
sin i2=32l4l2+9l24=35⑥
联立④⑤⑥式得n=1.55⑦
解题关键 正确画出光路图,由数学知识找出相关角的关系。
19.[2017江苏单科,12B(3)]人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个球体共轴。平行光束宽度为D,对称地沿轴线方向射入半径为R的小球,会聚在轴线上的P点。取球体的折射率为2,且D=2R。求光线的会聚角α。(示意图未按比例画出)
答案 见解析
解析 由几何关系sin i=D2R,解得i=45°,则由折射定律sinisinγ=n,解得γ=30°
且i=γ+α2,解得α=30°
友情提醒 对折射率的理解
注意:折射率n=sinisinγ中,入射角i是光在真空或空气中的入射角度。
20.[2016课标Ⅰ,34(2),10分]如图,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43。
(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)。
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=43,光线的折射角θ=90°。由折射定律有
n sin i=sin θ①
由几何关系有
sin i=ll2+ℎ2②
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=7 m≈2.6 m③
(ⅱ)设此时救生员的眼睛到池边的水平距离为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
n sin 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'=aa2+ℎ2⑤
x+l=a+h'⑥
式中h'=2 m。联立③④⑤⑥式得
x=3723-1 m≈0.7 m⑦
解题关键 几何光学一定要注意几何关系的应用,关键是要根据题意,画出正确的光路图,根据光路图找出需要的各种几何关系,比如本题中的sin i=ll2+ℎ2、sin i'=aa2+ℎ2、x+l=a+h'等。
21.[2016课标Ⅲ,34(2),10分]如图,玻璃球冠的折射率为3,其底面镀银,底面的半径是球半径的32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。
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=O'AOA=32RR①
即α=30°②
由题意MA⊥AB
所以∠OAM=60°③
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=n sin r⑤
代入题给条件n=3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,NO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°
方法技巧 (1)因底面的半径R底=32R,所以∠OAB=30°,∠OAM=60°,而OM=OA=R,所以△OAM为等边三角形,且在M点的入射角i=∠OMA。
(2)从AB面反射的光线经过圆心O,故该反射光线会垂直球面射出球冠。
22.[2015山东理综,38(2)]半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体,过其轴线OO'的截面如图所示。位于截面所在平面内的一细束光线,以角i0由O点入射,折射光线由上边界的A点射出。当光线在O点的入射角减小至某一值时,折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。求A、B两点间的距离。
答案 1n2-1-n2-sin2 i0sin i0R
解析 当光线在O点的入射角为i0时,设折射角为r0,由折射定律得
sin i0sin r0=n①
设A点与左端面的距离为dA,由几何关系得
sin r0=RdA2+R2②
若折射光线恰好发生全反射,则在B点的入射角恰好为临界角C,设B点与左端面的距离为dB,由折射定律得
sin C=1n③
由几何关系得
sin C=dBdB2+R2④
设A、B两点间的距离为d,可得
d=dB-dA⑤
联立①②③④⑤式得
d=1n2-1-n2-sin2 i0sin i0R⑥
23.[2015海南单科,16(2),8分]一半径为R的半圆柱形玻璃砖,横截面如图所示。已知玻璃的全反射临界角为γ(γ<π3)。与玻璃砖的底平面成(π2-γ)角度且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后,有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出。若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光,求底面透光部分的宽度。
答案 R2cosγ
解析 如图所示,设光线从A沿半径方向进入半圆柱形玻璃砖,恰好与法线重合,折射光线恰好射入圆心O处,由图中几何关系,可知该光线在O点的入射角恰好等于临界角而发生全反射。由几何光路可知:从BA部分射入的光线在BO界面发生全反射,无光线射出,从AC部分射入的光线在OD界面有光线射出。
由全反射条件知∠OCD=γ
由几何关系,可知∠OCD=γ,∠CDO=π-2γ
即sinγOD=sin(π-2γ)R
得OD=R2cosγ
24.[2014课标Ⅰ,34(2),9分,0.571]一个半圆柱形玻璃砖,其横截面是半径为R的半圆,AB为半圆的直径,O为圆心,如图所示。玻璃的折射率为n=2。
(ⅰ)一束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,则入射光束在AB上的最大宽度为多少?
(ⅱ)一细束光线在O点左侧与O相距 32R处垂直于AB从下方入射,求此光线从玻璃砖射出点的位置。
答案 (ⅰ)2R (ⅱ)见解析
解析 (ⅰ)在O点左侧,设从E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θ,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出,如图。由全反射条件有sin θ=1n①
由几何关系有OE=R sin θ②
由对称性可知,若光线都能从上表面射出,光束的宽度最大为
l=2OE③
联立①②③式,代入已知数据得l=2R④
(ⅱ)设光线在距O点32R的C点射入后,在上表面的入射角为α,由几何关系及①式和已知条件得
α=60°>θ⑤
光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由G点射出,如图。由反射定律和几何关系得
OG=OC=32R⑥
射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出。
思路点拨 ①当光线垂直玻璃砖下表面射入时,光线的方向不发生变化。②当光线由玻璃砖进入空气时,是由光密介质进入光疏介质,折射角大于入射角,当入射角等于临界角时光线发生全反射。③结合对称性和几何知识分析求解。
25.[2014课标Ⅱ,34(2),10分,0.374]一厚度为h的大平板玻璃水平放置,其下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R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线(不考虑反射),求平板玻璃的折射率。
答案 见解析
解析 如图,考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃上表面的A'点折射,根据折射定律有
n sin θ=sin α①
式中,n是玻璃的折射率,θ是入射角,α是折射角。
现假设A'恰好在纸片边缘。由题意,在A'点刚好发生全反射,故
α=π2②
设AA'线段在玻璃上表面的投影长为L,由几何关系有
sin θ=LL2+ℎ2③
由题意,纸片的半径应为
R=L+r④
联立以上各式得
n=1+ℎR-r2⑤
审题指导 依据题述“恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线”可知射到玻璃上表面的光线恰好在圆纸片的边缘处发生全反射,进而作出示意图,找到几何关系从而完成求解。
26.[2014山东理综,38(2)]如图,三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射,第一次到达AB边恰好发生全反射。已知θ=15°,BC边长为2L,该介质的折射率为2。求:
(ⅰ)入射角i;
(ⅱ)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c,可能用到:sin 75°=6+24或tan 15°=2-3)。
答案 (ⅰ)45° (ⅱ)6+22cL
解析 (ⅰ)根据全反射规律可知,光线在AB面上P点的入射角等于临界角C,由折射定律得
sin C=1n①
代入数据得
C=45°②
设光线在BC面上的折射角为r,由几何关系得
r=30°③
由折射定律得
n=sinisinr④
联立③④式,代入数据得
i=45°⑤
(ⅱ)在△OPB中,根据正弦定理得
OPsin75°=Lsin45°⑥
设所用时间为t,光线在介质中的速度为v,得
OP=vt⑦
v=cn⑧
联立⑥⑦⑧式,代入数据得
t=6+22cL⑨
27.[2013课标Ⅰ,34(2),9分]图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n,AB代表端面。已知光在真空中的传播速度为c。
(ⅰ)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件;
(ⅱ)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间。
答案 (ⅰ)sin i≤n2-1 (ⅱ)Ln2c
解析 (ⅰ)设光线在端面AB上C点(见图)的入射角为i,折射角为r,由折射定律有sin i=n sin r①
设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α,为了使该光线可在此光导纤维中传播,应有
α≥θ②
式中,θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角,它满足
n sin θ=1③
由几何关系得
α+r=90°④
由①②③④式得
sin i≤n2-1⑤
(ⅱ)光在玻璃丝中传播速度的大小为
v=cn⑥
光速在玻璃丝轴线方向的分量为
vz=v sin α⑦
光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为
T=Lvz⑧
光线在玻璃丝中传播,在刚好发生全反射时,光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长,由②③⑥⑦⑧式得
Tmax=Ln2c⑨
解题思路 (ⅰ)根据折射定律及全反射的条件,求入射角应满足的条件。
(ⅱ)利用全反射的条件和运动学知识求光线传播所需的最长时间。
28.[2013课标Ⅱ,34(2),10分,0.430]如图,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,∠A=30°,∠B=60°。一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜,在AC边发生反射后从BC边的M点射出。若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等,
(ⅰ)求三棱镜的折射率;
(ⅱ)在三棱镜的AC边是否有光线透出?写出分析过程。(不考虑多次反射)
答案 (ⅰ)3 (ⅱ)没有光线透出;分析过程见解析
解析 (ⅰ)光路图如图所示,图中N点为光线在AC边发生反射的入射点。设光线在P点的入射角为i、折射角为r,在M点的入射角为r'、折射角依题意也为i,有
i=60°①
由折射定律有
sin i=n sin r②
n sin r'=sin i③
由②③式得
r=r'④
OO'为过M点的法线,∠C为直角,OO'∥AC。由几何关系有
∠MNC=r'⑤
由反射定律可知
∠PNA=∠MNC⑥
联立④⑤⑥式得
∠PNA=r⑦
由几何关系得
r=30°⑧
联立①②⑧式得
n=3⑨
(ⅱ)设在N点的入射角为i″,由几何关系得
i″=60°⑩
此三棱镜的全反射临界角满足
n sin θC=1
由⑨⑩式得
i″>θC
此光线在N点发生全反射,三棱镜的AC边没有光线透出。
解题指导 ①在P点由于光线是由光疏介质进入光密介质,则入射角小于折射角。②若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等,则光线在P点的折射角和在M点的入射角相等。③在P点入射光线与AC平行,则入射角为60°。④结合几何关系分析。
29.[2013江苏单科,12B(3)]如图为单反照相机取景器的示意图,ABCDE为五棱镜的一个截面,AB⊥BC。光线垂直AB射入,分别在CD和EA上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?(计算结果可用三角函数表示)
答案 1sin22.5°
解析 由题意知,光线经界面CD和界面EA两次反射后传播方向改变了90°,光线在两界面上反射时入射角与反射角的和都为45°,则对应的入射角为22.5°,若此时恰好发生全反射,则折射率为最小值,即n=1sinC=1sin22.5°。
30.[2013山东理综,37(2)]如图所示,ABCD是一直角梯形棱镜的横截面,位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率n=2,AB=BC=8 cm,OA=2 cm,∠OAB=60°。
①求光线第一次射出棱镜时,出射光线的方向。
②第一次的出射点距C cm。
答案 见解析
解析 ①设发生全反射的临界角为C,由折射定律得
sin C=1n
代入数据得
C=45°
光路图如图所示,由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°,均发生全反射。设光线在CD边的入射角为α,折射角为β,由几何关系得α=30°,小于临界角,光线第一次射出棱镜是在CD边,由折射定律得
n=sinβsinα
代入数据得
β=45°
②由于AO=2 cm,AB=BC=8 cm,由几何关系得
AE=BE=BF=CF=4 cm,所以CG=CF tan 30°=433 cm
31.[2012课标,34(2),9分]一玻璃立方体中心有一点状光源。今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜,以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体。已知该玻璃的折射率为2,求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。
答案 π4
解析 如图,考虑从玻璃立方体中心O点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射。根据折射定律有
n sin θ=sin α①
式中,n是玻璃的折射率,入射角等于θ,α是折射角。
现假设A点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点。由题意,在A点刚好发生全反射,故
αA=π2②
设线段OA在立方体上表面的投影长为RA,由几何关系有
sin θA=RARA2+a22③
式中a为玻璃立方体的边长。由①②③式得
RA=a2n2-1④
由题给数据得
RA=a2⑤
由题意,上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为RA的圆,所求的镀膜面积S'与玻璃立方体的表面积S之比为
S'S=6πRA26a2⑥
由⑤⑥式得S'S=π4
32.[2012山东理综,37(2)]如图所示,一玻璃球体的半径为R,O为球心,AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出,出射光线平行于AB,另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM=30°,求
①玻璃的折射率。
②球心O到BN的距离。
答案 ①3 ②33R
解析 ①设光线BM在M点的入射角为i,折射角为r,由几何知识可知,i=30°,r=60°,根据折射定律得
n=sinrsini
代入数据得
n=3
②光线BN恰好在N点发生全反射,则∠BNO为临界角C
sin C=1n
设球心到BN的距离为d,由几何知识可知
d=R sin C
解得d=33R
考点二 光的波动性
1.(2016天津理综,2,6分)如图是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( )
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
答案 D 由a、b两光的干涉图样结合Δx=Ldλ知,λa<λb,则νa>νb、na>nb,由n=cv知va
本题以光的双缝干涉图样为背景材料,综合考查双缝干涉、折射率、临界角、光电效应规律和氢原子的能级跃迁,试题涉及内容多,知识覆盖面广,虽然难度适中,真正考查了学生的综合应用能力。
2.[2015课标Ⅱ,34(1),5分,0.372](多选)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线。则 。
A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度
B.在真空中,a光的波长小于b光的波长
C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失
E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
答案 ABD 从光路图看,入射角相同,a光的折射角较大,所以玻璃砖对a光的折射率较大,a光的频率较大,波长较短,B正确,C不正确;根据n=cv知va
3.(2015天津理综,2,6分)中国古人对许多自然现象有深刻认识,唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹”。从物理学角度看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图,其中a、b是两种不同频率的单色光,则两光( )
A.在同种玻璃中传播,a光的传播速度一定大于b光
B.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b光侧移量大
C.分别照射同一光电管,若b光能引起光电效应,a光也一定能
D.以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是a光
答案 C 根据光路图可知,a光的折射率大于b光的折射率。由n=cv可知,在同种玻璃中,a光的传播速度应小于b光,A项错误;以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,由于a光的折射率大,偏折程度大,a光侧移量大,B项错误;折射率大的a光频率也高,所以分别照射同一光电管,若b光能引起光电效应,a光也一定能,C项正确;由于b光的折射率小,b光从光密介质射向光疏介质发生全反射的临界角大,当a、b光以相同的入射角从水中射入空气时,若在空气中只能看到一种光,说明该光未发生全反射,所以一定是b光,D项错误。
4.(2014大纲全国,17,6分)在双缝干涉实验中,一钠灯发出的波长为589 nm的光,在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm,则双缝的间距为( )
A.2.06×10-7 m B.2.06×10-4 m
C.1.68×10-4 m D.1.68×10-3 m
答案 C 由Δx=ldλ可得双缝间距d=lΔx·λ=1.00×589×10-90.350×10-2 m=1.68×10-4 m,选项C正确。
5.(2014浙江理综,18,6分)(多选)关于下列光学现象,说法正确的是( )
A.水中蓝光的传播速度比红光快
B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射
C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深
D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽
答案 CD 因为频率f蓝>f红,则n蓝>n红,又因为在水中v=cn,得到v蓝
6.(2013大纲全国,14,6分)下列现象中,属于光的衍射的是( )
A.雨后天空出现彩虹
B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C.海市蜃楼现象
D.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹
答案 B 彩虹是光的色散现象,海市蜃楼是光的折射、全反射现象,肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象,A、C、D错误。通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍射现象,B正确。
7.(2013上海单科,3,2分)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的( )
A.传播速度不同 B.强度不同
C.振动方向不同 D.频率不同
答案 D 白光是由各种不同颜色的单色光组成的复色光,而光的颜色由频率决定,不同单色光,频率不同,D正确。
8.[2019江苏单科,13B(2)]将两支铅笔并排放在一起,中间留一条狭缝,通过这条狭缝去看与其平行的日光灯,能观察到彩色条纹,这是由于光的 (选填“折射”“干涉”或“衍射”)。当缝的宽度 (选填“远大于”或“接近”)光波的波长时,这种现象十分明显。
答案 衍射 接近
解析 本题考查了光发生明显衍射的条件,体现了科学探究中证据、解释的核心素养要素。
两支铅笔并排放在一起,中间留有一条狭缝,光发生单缝衍射。由发生明显衍射的条件可知,当障碍物的尺寸与光的波长相接近时衍射现象十分明显。
9.(2018浙江4月选考,21,4分)(1)细丝和单缝有相似的衍射图样。在相同条件下,小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ,在光屏上形成的衍射图样如图1中a和b所示。已知细丝Ⅰ的直径为0.605 mm,现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径,如图2所示,细丝Ⅱ的直径为 mm。图1中的 (填“a”或“b”)是细丝Ⅱ的衍射图样。
图1 图2
(2)小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时,尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图3所示,白炽灯发出的光经滤光片成为波长为λ的单色光照射单缝,能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。小明测得单缝与镜面延长线的距离为h、与光屏的距离为D,则条纹间距Δx= 。随后小明撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,形成双缝结构,则在光屏上 (填“能”或“不能”)观察到干涉条纹。
图3
答案 (1)0.999 a (2)Dλ2ℎ 不能
解析 (1)螺旋测微器主尺的半格露出,读数为0.5 mm,螺旋转轮的读数为0.499 mm,故细丝Ⅱ的直径为0.999 mm;
衍射单缝越小,衍射越明显,条纹间距越大;衍射单缝越大,衍射越不明显,条纹间距越小。同理,a图的条纹间距小,对应的细丝比较粗,b图的条纹间距大,对应的细丝比较细,因为0.999 mm>0.605 mm,所以选a。
(2)本题中,单缝在平面镜中的镜像与原来的单缝共同构成一组双缝(如图),所以双缝间距为d=2h,故Δx=Dλ2ℎ。
撤去平面镜后,只剩双缝和白炽灯,缺少单缝,无法形成干涉条纹。
点拨 光干涉的本质是两束相干光发生叠加,会出现一些地方光强增大,一些地方光强减弱的情况,也就是我们所看到的明暗条纹。怎样得到相干光呢?白炽灯、自然光这类非激光光源,直接照射到双缝上,是两束非相干光,不会出现干涉条纹。除非在前面加上单缝,这样能够把白炽灯、自然光等从一个面光源变成一个线光源,而这个线光源和双缝平行时,就是相干光了。这也是我们做实验时,为什么一定要调节单缝和双缝平行的原因。
10.[2015课标Ⅰ,34(1),5分,0.253]在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比,Δx1 Δx2(填“>”、“=”或“<”)。若实验中红光的波长为630 nm,双缝与屏幕的距离为1.00 m,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm,则双缝之间的距离为 mm。
答案 >(2分) 0.300(3分)
解析 根据公式Δx=ldλ,红光波长大于绿光波长,因此Δx1>Δx2。根据题意,相邻亮条纹间距Δx=10.56-1 mm=2.1 mm,所以d=lλΔx=3.00×10-4 m=0.300 mm。
考点三 电磁波、相对论初步
1.[2016课标Ⅱ,34(1),5分](多选)关于电磁波,下列说法正确的是 。
A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波
C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输
E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失
答案 ABC 电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s,与频率无关,选项A正确;由麦克斯韦电磁场理论可知,选项B正确;变化的电场和磁场相互激发,且相互垂直,形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直,选项C正确;电磁波可以通过电缆、光缆传输,选项D错误;电磁振荡停止后,电磁波可以在空间继续传播,直到能量消耗完为止,选项E错误。
易错点拨 易错选E,认为波源停止振荡,波随即消失。
本题考查电磁波的产生与传播的相关知识,试题难度不大,考查学生的识记能力。
2.(2016上海单科,3,2分)各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是( )
A.γ射线、紫外线、可见光、红外线
B.γ射线、红外线、紫外线、可见光
C.紫外线、可见光、红外线、γ射线
D.红外线、可见光、紫外线、γ射线
答案 A 在电磁波谱中,各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线,所以选项A正确。
3.(2016天津理综,1,6分)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1~10 m范围内,则对该无线电波的判断正确的是( )
A.米波的频率比厘米波频率高
B.和机械波一样须靠介质传播
C.同光波一样会发生反射现象
D.不可能产生干涉和衍射现象
答案 C 无线电波与光波均为电磁波,均能发生反射、干涉、衍射现象,故C正确、D错。电磁波在真空中传播速度最快,故B错。由c=λf可知,频率与波长成反比,故A错。
知识归纳 所有波共有的特性:能发生反射、折射、干涉、衍射和多普勒效应。
本题考查电磁波的基础知识,涉及的知识点虽多,但均为考生熟悉的知识点,故为容易题。
4.(2016北京理综,14,6分)下列说法正确的是( )
A.电磁波在真空中以光速c传播
B.在空气中传播的声波是横波
C.声波只能在空气中传播
D.光需要介质才能传播
答案 A 声波是机械波,是纵波,在气体、固体、液体中都能传播,故B、C两项均错误;电磁波的传播不需要介质,能在真空中以光速传播,A项正确,D项错误。
知识归纳 要把电磁波与机械波的共同点和不同点比较清楚。
5.[2018江苏单科,12B(1)](多选)梳子在梳头后带上电荷,摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波( )
A.是横波
B.不能在真空中传播
C.只能沿着梳子摇动的方向传播
D.在空气中的传播速度约为3×108 m/s
答案 AD 电磁波为横波,电磁波的传播不需要介质,可以向周围各个方向传播,真空中传播速度最大,c=3.0×108 m/s,在空气中的传播速度与真空中的传播速度近似相等,故选A、D。
6.[2017江苏单科,12B(1)](多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有( )
A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快
B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢
C.地球上的人观测到地球上的钟较快
D.地球上的人观测到地球上的钟较慢
答案 AC 由狭义相对论的“钟慢效应”原理可知,飞船上的人观测到地球上的钟较慢,地球上的人观测到飞船上的钟较慢,故A、C正确,B、D错误。
知识链接 钟慢效应
某两个事件在不同参考系中的时间间隔
Δt=Δt'1-vc2
7.(2017北京理综,20,6分)物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如,利用波的干涉,可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。
如图所示,两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波。飞机降落过程中,当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是( )
A.天线发出的两种无线电波必须一样强
B.导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉
C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定
D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合
答案 C 本题考查波的干涉。波的干涉产生与否与波的强弱无关,故A错;导航利用了同频率的两列波的干涉,而波长为λ1和λ2的两列波频率不同,B错;λ1与λ1干涉,λ2与λ2干涉,两个干涉图样在空间的强弱分布稳定,故C正确;由于λ1与λ2两列波的波长不同,故两干涉图样在空间强弱分布不重合,D错。
颖难突破 波的干涉及干涉图样
两列波产生稳定干涉图样的条件之一是两列波的频率相同,本题中,每个天线同时且都发出两列波长为λ1和λ2的波,在同种介质中波长相同,频率相同,产生干涉,故在飞机跑道区域存在两个稳定的干涉图样,且跑道中心线上每点到波源的距离相等,故中心线上各点均为两个干涉图样的加强点,飞机降落时利用这些加强点来对准跑道中心线,实现安全降落。
8.(2015北京理综,20,6分)利用所学物理知识,可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时,IC卡内的线圈L中产生感应电流,给电容C充电,达到一定的电压后,驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是( )
A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时,IC卡才能有效工作
C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率,则线圈L中不会产生感应电流
D.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波,而不能向读卡机传输自身的数据信息
答案 B 刷卡时线圈L产生感应电流,为电容C充电,因此IC卡不用电池,A错;仅当读卡机向外发射某一特定频率的电磁波时,才能使电容C达到一定电压,IC卡才能有效工作,B正确;当读卡机发射的电磁波的频率偏离特定频率,线圈中也会产生感应电流,只是不能使电容C达到一定的电压,只有当电容C达到一定电压后,才能驱动卡内芯片进行数据处理和传输,C、D错误。
9.(2013浙江理综,14,6分)关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是( )
A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息
B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
答案 B 电磁波、声波都能够传递信息,A项错误;手机通话时将人的声音转化为电信号并通过电磁波传递,B正确;医院“B超”的超声波属于声波,传播速度远小于光速,C错误;红外线与X射线相比频率低,波长长,D错误。
10.(2013四川理综,1,6分)下列关于电磁波的说法,正确的是( )
A.电磁波只能在真空中传播
B.电场随时间变化时一定产生电磁波
C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
答案 C 电磁波是电磁场这种物质在空间的传播,它既可在真空中传播,也可在介质中传播,A错误;当电场随时间均匀变化时产生稳定的磁场,稳定的磁场不能再产生电场,故也就不能形成电磁波,B错误;做变速运动的电荷产生变化的磁场,变化的磁场在其周围空间产生变化的电场……电场、磁场交替产生,向外传播的过程就形成了电磁波,C正确。麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,D错误。
11.(2014四川理综,2,6分)电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A.电磁波不能产生衍射现象
B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
答案 C 衍射现象是波特有的现象,故电磁波能发生衍射现象,A错误。遥控器是通过发出的红外线脉冲信号遥控电视机的,B错误。根据多普勒效应,当天体相对地球运动时,我们接收到来自天体的电磁波频率发生变化,根据其变化可判断遥远天体相对地球的运动速度,C正确。光在真空中的速度是定值,在任何惯性系中测出的数值应相同,D错误。
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