（20202022）三年高考物理真题分项汇编（山东专用）专题16光学电磁波相对论+Word版含解析

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阶跃型光纤是利用全反射原理传导光，使光信号进入纤芯，由于包层折射率小，所以光信号能够在纤芯中传播。

此题为判断题(对，错)。

正确答案：√

光纤是利用（）原理进行光信号传递。

全反射;折射;反射;闪射

答案：A

解析：

光纤通信的原理是光的()。

A.折射原理
B.全反射原理
C.透视原理
D.反射原理

答案：B

解析：

光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，其内芯和外套材料不同，利用光从折射率大的介质进入折射率小的介质时发生全反射的性质将大量信息高速传输。下面关于光导纤维的说法，正确的是（）

A内芯的折射率比外套的大，光传播时由内芯进入外套时发生全反射

B内芯的折射率比外套的小，光传播时由内芯进入外套时发生全反射

C内芯的折射率比外套的大，光传播时由外套进入内芯时发生全反射

D内芯的折射率比外套的小，光传播时由外套进入内芯时发生全反射

A
略

A、内芯的折射率比外套的大，光传播时由内芯进入外套时发生全反射
B、内芯的折射率比外套的小，光传播时由内芯进入外套时发生全反射
C、内芯的折射率比外套的大，光传播时由外套进入内芯时发生全反射
D、内芯的折射率比外套的小，光传播时由外套进入内芯时发生全反射

正确答案:A

2020-22年三年年山东卷高考汇编专题16光学电磁波相对论【考纲定位】高考命题点考纲要求高考真题1.光的折射和全反射通过实验，理解光的折射定律，会测量材料的折射率；知道光的全反射现象及其产生的条件，初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用.2022山东高考T72021山东高考T152020山东高考T32020山东高考T92.光的干涉、衍射和偏振观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用；知道光是横波，会用双缝干涉实验测量光的波长.2022山东高考T102021山东高考T7【知识重现】一、光的折射定律折射率1折射定律折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比在光的折射现象中，光路是可逆的2折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角1的正弦与折射角2的正弦之比，叫这种介质的折射率(2)定义式：n.不能说n与sin 1成正比、与sin 2成反比折射率是由介质本身的光学性质和光的频率决定的(3)折射率与光速的关系：n.因为vc，所以任何介质的折射率都大于1.二、全反射色散1全反射和临界角(1)条件：光从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角(2)临界角：sin C，C为折射角等于90时所对应的入射角(3)应用：全反射棱镜；光导纤维2光的色散(1)定义：复色光被分解为单色光的现象叫光的色散(2)白光的色散说明白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种单色光组成的复色光其中红光的折射率最小，紫光的折射率最大三、光的干涉1定义：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象2条件：两光源发出的光频率相同，相位差恒定3双缝干涉(1)产生明暗条纹的条件：光屏上某点与两个狭缝的路程差是光波波长的整数倍处出现亮条纹；与两个狭缝的路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹(2)条纹的特点：相邻明条纹(或暗条纹)的间距相等，且x，其中为波长，d为双缝间距，l为双缝到屏的距离实验装置不变的条件下，红光的干涉条纹间距最大，紫光的干涉条纹间距最小；若换用白光，在屏上得到彩色条纹，且中央为白色4薄膜干涉(1)薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂膜)前后两表面的反射光波相遇而形成的干涉(2)图样特点：同一条亮(或暗)条纹对应薄膜的厚度相等，单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成水平状的明暗相间的条纹，白光入射时形成彩色条纹四、光的衍射1光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象2发生明显衍射的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波波长小，或者跟光波波长相差不多时，光才能发生明显的衍射现象3单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光4泊松亮斑：当光照到不透明的小圆板上，在圆板的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)5双缝干涉与单缝衍射的比较内容干涉衍射现象光重叠区域出现加强或减弱的现象光绕过障碍物偏离直线传播的现象条件两束光频率相同、相位差恒定无条件；但要观察到明显衍射现象，则需要障碍物或孔的尺寸与波长差不多或小得多典型实验杨氏双缝实验单缝衍射(圆孔衍射、不透明圆盘衍射)图样特点不同条纹宽度相等；各相邻条纹等间距；清晰条纹，亮度基本相等条纹宽度不等，中央最宽；各相邻条纹间距不等；中央条纹最亮，两边变暗相同干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹注意：(1)白光发生光的干涉、衍射和色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同(2)区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分五、光的偏振1偏振光：在与光的传播方向垂直的平面内，只沿着某个特定方向振动的光叫做偏振光，如自然光通过偏振片后即为偏振光2偏振光的理论意义和应用(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波，光的偏振现象说明光波是横波(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光，等等六、电磁场和电磁波1电磁场和电磁波的产生(1)麦克斯韦电磁场理论的要点(2)电磁场和电磁波：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，即为电磁场电磁场由近及远的传播就形成了电磁波2电磁波的传播电磁波是横波，其传播不需要介质传播速度、频率和波长的关系为vf.在真空中的传播速度为3.0108 m/s.3电磁波的发射和接收(1)发射发射条件：足够高的振荡频率；电磁场必须分散到尽可能大的空间调制：把要传送的信号加到高频电磁波上，使电磁波随信号而改变调制可分为调频和调幅，如图所示(2)接收电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相同时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫调谐能够调谐的接收电路叫调谐电路如图所示检波：从接收到的高频振荡电流中“检”出所携带的信号，叫检波检波是调制的逆过程，因此也叫解调4电磁波谱电磁波谱特性应用递变规律无线电波波动性强，易发生衍射无线电技术波长减小频率增大红外线热效应红外线遥感可见光引起视觉照明、摄影紫外线化学效应、荧光效应、能杀菌医用消毒、防伪X射线贯穿性强检查、医用透视射线贯穿本领最强工业探伤、医用治疗七、相对论1狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的2相对论中五个公式名称公式理解时间间隔的相对性(时钟变慢)t与运动物体相对静止的观察者经历时间，地面上的观察者看到运动物体经历时间t长度的相对性(长度缩短)ll0沿长度方向运动的物体，观察到其长度为l相对论质量(质量变大)m运动时的质量为m，静止时的质量为m0相对论速度变换公式u车对地的速度为v，车上人以u沿车前进方向相对车运动，人对地速度为u质能方程Emc2，Emc2m为质量亏损【真题汇编】1（2022山东高考真题）柱状光学器件横截面如图所示，右侧是以O为圆心、半径为R的圆，左则是直角梯形，长为R，与夹角，中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直面入射，器件介质对a，b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能在面全反射后，从面射出的光是（不考虑三次反射以后的光）（）A仅有a光B仅有b光Ca、b光都可以Da、b光都不可以【答案】A【解析】当两种频率的细激光束从A点垂直于AB面入射时，激光沿直线传播到O点，经第一次反射沿半径方向直线传播出去。保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，如下图可知，激光沿直线传播到CO面经反射向PM面传播，根据图像可知，入射点从A向B移动过程中，光线传播到PM面的入射角逐渐增大。当入射点为B点时，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到PM面的P点，此时光线在PM面上的入射角最大，设为，由几何关系得根据全反射临界角公式得两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为故在入射光从A向B移动过程中，a光能在PM面全反射后，从OM面射出；b光不能在PM面发生全反射，故仅有a光。A正确，BCD错误。故选A。2（2022山东高考真题）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝，的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是（）A图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射B遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大C照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹【答案】ACD【解析】A由图可知，图乙中间部分等间距条纹，所以图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故A正确；B狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；C根据条纹间距公式可知照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确；D照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正确。故选ACD。3（2021山东高考真题）用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（）ABCD【答案】D【解析】用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，从透明薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的，其光程差为透明薄膜厚度的2倍，当光程差x=n时此处表现为亮条纹，即当薄膜的厚度时对应的条纹为亮条纹，在题目的干涉条纹中，从左向右条纹的间距逐渐增大，结合干涉条纹公式对应的厚度公式可知从左向右薄膜厚度的变化率逐渐减小。故选D。4（2021山东高考真题）超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离，脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折射率分别为和。取，。（1）为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求的取值范围；（2）若，求两种频率的光通过整个展宽器的过程中，在空气中的路程差（保留3位有效数字）。【答案】（1）（或）；（2）【解析】（1）由几何关系可得，光线在第一个三梭镜右侧斜面上的入射角等于，要使得两种频率的光都从左侧第一个棱镜斜面射出，则需要比两种频率光线的全反射角都小，设C是全反射的临界角，根据折射定律得折射率越大，临界角越小，代入较大的折射率得所以顶角的范围为（或）（2）脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折射，设折射角分别为和，由折射定律得设两束光在前两个三棱镜斜面之间的路程分别为和，则联立式，代入数据得5（2020山东高考真题）双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由

光纤传播采用什么原理（）

A、全反射
B、折射
C、全反射和折射
D、反射原理

正确答案:C

一光纤的芯子折射率n₁=1.62，包层折射率n₂=1.52，试计算光发生全反射的临界角θ_C=（）

正确答案:69.76°

光在光纤中实现全反射的必要条件是：光纤纤芯的折射率一定要（）光纤包层的折射率。

正确答案:稍大于

OTDR测量光纤，在荧屏上显示横轴是（）。

A、光纤的距离
B、后向散射功率DB值
C、光的全反射
D、折射

正确答案:A

为克服漏光现象，实现全反射，光纤在制造过程中，使纤芯折射率略大于包层折射率。

正确答案:正确

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