1专题17光学电磁波相对论1.(2020·江苏Ⅰ卷)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的,能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高,则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是A.I增大,增大B.I增大,减小C.I减小,增大D.I诚小,减小【答案】B【解析】黑体辐射的实验规律如图。特点是,随着温度升高,各种波长的辐射强度都有增加,所以人体热辐射的强度I增大;随着温度的升高,辐射强度的峰值向波长较短的方向移动,所以减小。故选B。2.(2020·浙江卷)在抗击新冠病毒的过程中,广泛使用了红外体温计测量体温,如图所示。下列说法正确的是A.当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线B.当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线C.红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的D.红外体温计是依据人体温度越高,辐射的红外线强度越大来测体温的2【答案】D【解析】AB.凡是温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射,故人体一直都会辐射红外线,故A错误,B错误;CD.人身体各个部位体温是有变化的,所以辐射的红外线强度就会不一样,温度越高红外线强度越高,温度越低辐射的红外线强度就越低,所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度;红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的,故C错误,D正确。故选D。3.(2020·浙江卷)下列说法正确的是A.质子的德布罗意波长与其动能成正比B.天然放射的三种射线,穿透能力最强的是射线C.光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关D.电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性【答案】D【解析】A.由公式k2hhpmE,可知质子的德布罗意波长1p,k1E,故A错误;B.天然放射的三种射线,穿透能力最强的是射线,故B错误;C.由kEhW,当0hW,可知截止频率与入射光频率无关,由材料决定,故C错误;D.电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性,故D正确。故选D。4.(2020·新课标Ⅰ卷)如图所示,圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上,光线从P点垂直界面入射后,恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射;当入射角60时,光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c,则A.玻璃砖的折射率为1.5B.OP之间的距离为22RC.光在玻璃砖内的传播速度为33c3D.光从玻璃到空气的临界角为30°【答案】C【解析】AB.作出两种情况下的光路图,如图所示。设OPx,在A处发生全反射故有1sinxCnR。由于出射光平行可知,在B处射出,故sin60sinnOBPo由于22sinxOBPxR。联立可得3n,33xR,故AB错误;C.由cvn可得33vc,故C正确;D.由于13sin3Cn,所以临界角不为30°,故D错误。故选C。5.(2020·山东卷)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S2到O点,光传播的时间差为t。玻璃片厚度为10,玻璃对该波长光的折射率为1.5,空气中光速为c,不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是()A.5tcB.152tcC.10tcD.15tc【答案】A4【解析】光在玻璃中的传播速度为cvn,可知时间差10105tvcc,故选A。6.(2020·新课标Ⅰ卷)在下列现象中,可以用多普勒效应解释的有__________。A.雷雨天看到闪电后,稍过一会儿才能听到雷声B.超声波被血管中的血流反射后,探测器接收到的超声波频率发生变化C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声,音调会变低D.同一声源发出的声波,在空气和水中传播的速度不同E.天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化【答案】BCE【解析】A.之所以不能同时观察到是因为声音的传播速度比光的传播速度慢,所以A错误;B.超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时,由于血小板的运动会使得反射声波的频率发生变化,B正确;C.列车和人的位置相对变化了,所以听得的声音频率发生了变化,所以C正确;D.波动传播速度不一样是由于波的频率不一样导致的,D错误;E.双星在周期性运动时,会使得到地球的距离发生周期性变化,故接收到的光频率会发生变化,E正确。故选BCE。7.(2020·江苏卷)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有A.杀菌用的紫外灯B.拍胸片的X光机C.治疗咽喉炎的超声波雾化器D.检查血流情况的“彩超”机【答案】AB【解析】A.紫外灯的频率高,能量强,所以用于杀菌,属于电磁波的应用,A正确;B.X光的穿透能力较强,所以用于拍胸片,属于电磁波的应用,B正确;C.超声波雾化器是超声波的应用,与电磁波无关,C错误;D.彩超属于超声波的应用,与电磁波无关,D错误。故选AB。8.(2020·江苏卷)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史,它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有A.没有固定的熔点B.天然具有规则的几何形状5C.沿不同方向的导热性能相同D.分子在空间上周期性排列【答案】AC【解析】根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性排列的固体。它没有一定规则的外形。它的物理性质在各个方向上是相同的,叫“各向同性”。它没有固定的熔点。故选AC。9.(2020·山东卷)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB'C'C面的线状单色可见光光源,DE与三棱镜的ABC面垂直,D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为2,只考虑由DE直接射向侧面AA'CC的光线。下列说法正确的是()A.光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的12B.光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的23C.若DE发出的单色光频率变小,AA'C'C面有光出射的区域面积将增大D.若DE发出的单色光频率变小,AA'C'C面有光出射的区域面积将减小【答案】AC【解析】AB.由题可知1sin2C,可知临界角为45o,因此从D点发出的光,竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘,同时C点也恰好是出射光线的边缘,如图所示,因此光线只能从MC段射出,根据几何关系可知,M恰好为AC的中点,因此在AACC平面上有一半的面积有光线射出,A正确,B错误;C.由于频率越高,折射率越大,当光源发出的光的频率变小,,折射率也会变小,导致临界角会增大,这时M点上方也会有光线出射,6因此出射光线区域的面积将增大,C正确,D错误。故选AC。10.(2020·江苏卷)我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯(内层玻璃)的折射率比外套(外层玻璃)的_____(选填“大”或“小”)。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为43,则该内芯的折射率为_____。(取sin430.68cos430.73,,结果保留2位有效数字)【答案】大1.5【解析】根据全反射定律1sinCn可知光钎内芯的折射率比外套的折射率大,这样光在内芯和外壳的界面上才能发生全反射,保证信息的传输。折射率为111.5sin430.68n11.(2020·新课标Ⅲ卷)如图,一折射率为3的材料制作的三棱镜,其横截面为直角三角形ABC,∠A=90°,∠B=30°。一束平行光平行于BC边从AB边射入棱镜,不计光线在棱镜内的多次反射,求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值。【答案】2【解析】设从D点入射的光线经折射后恰好射向C点,光在AB边上的入射角为1,折射角为2,如图所示7由折射定律有21sinsinn设从DB范围入射的光折射后在BC边上的入射角为,由几何关系有230代入题中数据解得230,60sin1n所以从DB范围入射的光折射后在BC边上发生全反射,反射光线垂直射到AC边,AC边上全部有光射出。设从AD范围入射的光折射后在AC边上的入射角为,如图所示由几何关系可知290根据已知条件可知sin1n即从AD范围入射的光折射后在AC边上发生全反射,反射光线垂直射到BC边上。设BC边上有光线射出的部分为CF,由几何关系得sin30CFACAC边与BC边有光射出区域的长度比值为2ACCF12.(2020·新课标Ⅱ卷)直角棱镜的折射率n=1.5,其横截面如图所示,图中∠C=90°,∠A=30°。截面内一细束与BC边平行的光线,从棱镜AB边上的D点射入,经折射后射到BC边上。(1)光线在BC边上是否会发生全反射?说明理由;(2)不考虑多次反射,求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。8【答案】(1)光线在E点发生全反射;(2)223sin4r【解析】(1)如图,设光线在D点的入射角为i,折射角为r。折射光线射到BC边上的E点。设光线在E点的入射角为,由几何关系,有=90°–(30°–r)60°①根据题给数据得sinsin60°1n②即θ大于全反射临界角,因此光线在E点发生全反射。(2)设光线在AC边上的F点射出棱镜,光线的入射角为i',折射角为r',由几何关系、反射定律及折射定律,有i=30°③i'=90°–θ④sini=nsinr⑤nsini'=sinr'⑥联立①③④⑤⑥式并代入题给数据,得223sin4r⑦由几何关系,r'即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角。13.(2020·天津市和平区高三高考三模)蓝光相比红光具有频率高、能最大的特点,则以下叙述正确的是A.发生全反射时红光的临界角小于蓝光的临界角B.用同一干涉装置可看到红光的干涉条纹间距比蓝光宽9C.在同一均匀介质中蓝光的传播速度小于红光的传播速度D.如果蓝光能使某种金属发生光电效应,红光也一定能使该金属发生光电效应【答案】BC【解析】A、红光的折射率比蓝光的折射率小,由nC1sin可知红光的临界角比蓝光的大;故A错误;B、根据dLx,当用同一装置做双缝干涉实验时,双缝干涉条纹间距与光的波长成正比,红光的波长比蓝光长,所以红光的双缝干涉条纹间距大于蓝光双缝干涉条纹间距,故B正确;C、红光的折射率比蓝光的折射率小,根据cvn知,红光在介质中传播速度大于蓝光的传播速度,故C正确;D、红光的折射率小,则红光的频率小,蓝光能使某金属发生光电效应,红光不一定能使该金属发生光电效应,故D错误。14.(2020·陕西省汉中市高三下学期第二次教学质量检测)下列说法正确的是A.在摆角小于5°时单摆的周期与振幅无关B.用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象C.在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象D.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象E.两列波相叠加产生干涉现象,振动加强区域与振动减弱区域应交替出现【答案】ACE【解析】在摆角小于5°时单摆的振动可视为简谐振动,此时周期与振幅无关,选项A正确;三棱镜观察太阳光谱,是利用光的折射率不同,出现光的折射色散现象,故B错误;在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象,选项C正确;用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象,选项D错误;两列波相叠加产生干涉现象,振动加强区域与振动减弱区域应交替出现,选项E正确.15.(2020·重庆市调研测试)某容器中盛有水,底部O处发出的光束中含有a、b两种色光,在水与空气界面的折射情况如图所示。以下判断正确的是A.水对a光折射率比水对b光折射率小B.在水中a光的速度比b光速度小10C.在真空中,a光的波长比b光的波长小D.增大光束在水中的入射角,界面处折射光先消失的是b光E.用同一实验装置做光的干涉实验,屏上相邻亮条纹中心间距,a光间距比b光大【答案】ADE【解析】A、由图可知水对a光折射率比水对b光折