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高中物理之光学结论的应用

发布者: L先生 | 发布时间: 2020-6-1 10:42| 查看数: 74| 评论数: 0|帖子模式

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白光是复色光,由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光组成。在同一种介质中,紫光折射率和频率最大,波长,临界角和光的传播速度最小,红光折射率和频率最小,波长和临界角最大。利用这个结论,可以处理以下几个相关光学问题。

一、临界角问题

例1. 如图1所示,一束白光从顶角为 640?wx_fmt=gif.jpg 的一边以较大的入射角射 640?wx_fmt=gif.jpg 入射并通过三棱镜后,在屏P上可得到彩色光带,在入射角i逐渐减小到零的过程中,假如屏P上的彩色光带先后全部消失,则下面判断正确的是(    )

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图1

A. 红光最先消失,紫光最后消失
B. 紫光最先消失,红光最后消失
C. 紫光最先消失,黄光最后消失
D. 红光最先消失,黄光最后消失

解析:有图1可以看出,白光从面AB射入玻璃后,由于紫光偏折大,从而到达另一侧面AC时的入射角较大。由结论知:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种可见光在同一种介质中的临界角是逐渐变小的,故随着入射角的减小,进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射不从面AC射出,后依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红逐渐发生全反射而不从面AC射出。

正确选项为B。

二、成像问题

例2. 发出白光的细线光源ab,长度为 640?wx_fmt=gif.jpg ,竖直放置,上端a恰好在水面以下,如图2所示。现考虑线光源ab发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像,由于水对光有色散作用,若以 640?wx_fmt=gif.jpg 表示红光束成的像的长度, 640?wx_fmt=gif.jpg 表示蓝光束形成的像的长度,则(   )
A. 640?wx_fmt=gif.jpg B. 640?wx_fmt=gif.jpg C. 640?wx_fmt=gif.jpg D. 640?wx_fmt=gif.jpg

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图2

解析:设b点为白光的点光源,利用成像作图法分别作出红光的像和蓝光的像(如图2示)。

由结论可知,在同一介质中红光的折射率比蓝光的折射率小,故蓝光从水中进入空气中偏折角较大。所以由如图2很容易看出蓝光所成像的长度小于红光所成像的长度。

故选项D正确。

三、光电效应问题

例3. 一束平行光经玻璃三棱镜后分解为互相分离的三束光,分别照射到相同的金属板上a、b、c,如图3所示。已知金属板b有光电子放出,则可知(   )

A. a板一定不放出光电子B. a板一定放出光电子
C. c板一定不放出光电子D. c板一定放出光电子

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图3

解析:由图可知,由上到下三束光的频率 640?wx_fmt=gif.jpg 逐渐变大,已知金属板b有光电子放出,则由光电效应产生的条件可知,c板一定放出光电子,而a板不一定放出光电子。

故选项D正确。

四、双缝干涉问题

例4. 在双缝干涉实验中,要减小相邻两条明纹之间的距离,正确的做法是(   )
A. 把双缝间距离增大B. 把双缝到屏的距离增大
C. 用滤光片将红光换成紫光D. 把全套装置从空气中放入水中

解析:由 640?wx_fmt=gif.jpg ,可知选项A正确,B错;从空气到水中,d、L不变,但由于波速减小,频率周期不变,波长减小,故选项D正确;在同一种介质中,红光波长大于紫光波长,故选项C正确。故选项ACD正确。 d2bbac4a00fc02892b735220934f5c8.png

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