10.1光（讲义）-2024-2025学年高二上学期物理期中期末题型复习

10.1光 考点一　折射定律的理解与应用 2 考点二　全反射现象的理解与应用 2 考点三　光路控制问题分析 3 考点四　光的双缝干涉现象 3 考点五　薄膜干涉现象 4 考点六　光的干涉和衍射的比较 4 考点七　光的偏振现象 5 题型1光的折射定律 5 题型2折射率的波长表达式和速度表达式 8 题型3全反射的条件、判断和临界角 9 题型4光的全反射现象 10 题型5光的折射与全反射的综合问题 11 题型6光的干涉现象 15 题型7光的偏振现象及原理 16 题型8测量玻璃的折射率 17 题型9用双缝干涉测量光的波长 18 考点一　折射定律的理解与应用 1.对折射率的理解 (1)公式n＝中，不论是光从真空或空气射入介质，还是从介质射入真空或空气，θ1总是真空或空气中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角. (2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质. (3)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关，与入射角的大小无关.同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小. (4)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同. 2.应用光的折射定律解题的一般思路 (1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图. (2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等. (3)注意在折射现象中，光路是可逆的. 考点二　全反射现象的理解与应用 1.求解全反射现象中光的传播时间的一般思路 (1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即v＝. (2)全反射现象中，光的传播路程s应结合光路图与几何关系进行确定. (3)由t＝求传播时间. 2.解决全反射问题的一般方法 (1)确定光是从光密介质进入光疏介质. (2)应用sin C＝确定临界角. (3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射. (4)如果发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图. (5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、计算. 考点三　光路控制问题分析 1.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制 　类别 项目 　 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 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，出射光线向棱镜底边偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折 应用 测定玻璃的折射率 全反射棱镜，改变光的传播方向 改变光的传播方向 2.各种色光的比较 颜色 红橙黄绿青蓝紫 频率f 低→高 同一介质中的折射率 小→大 同一介质中速度 大→小 波长 大→小 临界角 大→小 通过棱镜的偏折角 小→大 考点四　光的双缝干涉现象 1．产生条件 两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样． 2．杨氏双缝干涉 (1)原理图如图1所示 (2)亮、暗条纹的条件． ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹． a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹． b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹． ②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)． ③条纹间距公式：Δx＝λ. 考点五　薄膜干涉现象 1．薄膜干涉现象 如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形． 2．薄膜干涉原理分析 (1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波． (2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)条纹对应的薄膜的厚度相等．单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹． 3.亮、暗条纹的判断 (1)在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3…)，薄膜上出现亮条纹. (2)在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出现暗条纹. 4．薄膜干涉的应用 干涉法检查平面的平整程度如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲． 考点六　光的干涉和衍射的比较 1．衍射与干涉的比较 两种现象 比较项目 单缝衍射 双缝干涉 不同点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 注意　1.白光发生光的干涉、衍射和光的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． 2．干涉与衍射的本质 光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理．在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹． 考点七　光的偏振现象 1．偏振：光波只沿某一特定的方向的振动． 2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光． 3．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光．光的偏振证明光是横波．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光． 4．偏振光的理论意义及应用 (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．光的偏振现象说明了光波是横波． (2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等． 题型1光的折射定律 1．（2024秋•西安月考）等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab＝ac；一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法不正确的是（　　） A．甲光的波长比乙光的长 B．甲光的频率比乙光的高 C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大 D．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率 2．（2024秋•杭州月考）一个半径为R、球心为O的半球形储油桶固定在水平面上，桶口平面保持水平。当桶内没有油时，从某点A恰能看到弧形桶底的B点，OB连线与水平方向夹角为θ＝60°。当桶内装满油时，仍沿AB方向看去，恰能看到桶底的最低点C点。没有油时，光从B点出发传播到A所用时间为t1；装满油时，光从C点出发传播到A所用时间为t2。设油的折射率为n，则（　　） A． B． C．t1＝t2 D．t1＞t2 3．（2023秋•崇川区期末）如图所示，是用折射率n＝2.4的透明介质做成的三角形棱镜的横截图，其中∠A＝∠B＝45°，两束光a、b垂直入射到棱镜AB面上，在棱镜中传播的时间分别为ta、tb。则两束光从棱镜中射出时（　　） A．a在b的上方，且ta＞tb B．a在b的上方，且ta＝tb C．a在b的下方，且ta＞tb D．a在b的下方，且ta＝tb 4．（2023秋•齐齐哈尔期末）在折射率为的液体内部有一点光源S，点光源可以向各个方向移动。某时刻，在液面上观察到半径为R＝0.2m的圆形光斑。现让点光源S向某个方向匀速移动，发现光斑最右侧边沿B位置不动，最左侧边沿D向左侧移动，经过2s，最左侧边沿D向左移动了，侧面图如图所示，则点光源S的移动速度方向和大小（　　） A．水平向左 B．水平向右 C．v＝1m/s D．m/s 5．（2023秋•新市区校级期末）如图所示，横截面为半圆的玻璃砖放置在平面镜上，直径AB与平面镜垂直。一束激光a射向半圆柱体的圆心O，激光与AB的夹角为60°，已知玻璃砖的半径为12cm，平面镜上的两个光斑之间的距离为，则玻璃砖的折射率为（　　） A． B． C．2 D． 6．（2023秋•西安期末）如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分为a、b两束单色光。则（　　） A．玻璃对b光的折射率较大 B．在真空中a光的速度大于b光的速度 C．a光的频率大于b光的频率 D．如果b光是绿光，那么a光可能是红光 7．（2023秋•苏州期末）如图为某款手机防窥膜的原理图，在透明介质中等距排列有相互平行的吸光屏障，屏障的高度与防窥膜厚度均为x，相邻屏障的间距为L，方向与屏幕垂直，透明介质的折射率为，防窥膜的可视角度通常是以垂直于屏幕的法线为基线，左右各有一定的可视角度θ，可视角度θ越小，防窥效果越好，当可视角度θ＝45°时，防窥膜厚度x＝（　　） A． B． C．L D．2L （多选）8．（2023秋•南岗区校级期末）如图，在折射率的液体表面上方有一单色激光发射器S，它能垂直液面射出细激光束，在液体内深h处水平放置一很薄的平面镜，双面反光，平面镜中心O在光源S正下方。现让平面镜绕过O点垂直于纸面的轴开始逆时针匀速转动，转动周期为T，液面上方的观察者跟踪观察液面，观察到液面上有一光斑掠过，进一步观察发现光斑在液面上P、Q两位置间移动。下列说法正确的是（　　） A．在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为 B．液面上P、Q两位置间距离为 C．光斑刚要到达P点时的瞬时速度为 D．光斑由Q点运动到P点所用的时间为 题型2折射率的波长表达式和速度表达式 （多选）9．（2024春•克州期末）如图所示，两束不同频率的平行单色光a、b从水射入空气（空气折射率为1）发生如图所示的折射现象（α＜β），下列说法正确的是（　　） A．水对a的折射率比水对b的折射率小 B．在空气中的传播速度va＞vb C．在水中的传播速度va＞vb D．当a、b入射角为0°时，没有光线进入空气中 （多选）10．（2023秋•新市区校级期末）如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a、b两束，则（　　） A．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先消失 B．在水中，b光波长比a光波长大 C．a、b两束光相比较，在真空中的传播速度a光比b光大 D．用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距 题型3全反射的条件、判断和临界角 11．（2023秋•福田区校级期末）如图所示，光束PO从半圆形玻璃砖的圆心O射入后分成Ⅰ、Ⅱ两束，分别射向玻璃砖圆弧面上的a、b两点。比较Ⅰ、Ⅱ两束光（　　） A．玻璃砖对光束I的折射率更大 B．光束Ⅰ在玻璃砖中的速度更大 C．光束Ⅰ在玻璃砖里传播的时间更短 D．增大光束PO的入射角θ，光束Ⅰ会发生全反射 12．（2024•鼓楼区校级三模）光导纤维作为光传导工具。已广泛应用于通信、互联网等领域。一段光导纤维由折射率不同的内芯和包层构成，如图所示，AB和CD为光导纤维横截面的直径，AB与CD平行，AD和BC长度均为d，一束单色光经AB的中点与AB横截面成45°角从空气入射到光导纤维中，折射光线与AD的夹角为30°，光在真空中传播的速度大小为c，则下列说法中正确的是（　　） A．光导纤维对该单色光的折射率为 B．光导纤维内芯的折射率小于包层的折射率 C．如果增大入射光线与AB横截面的夹角，光线可能在AB的横截面上发生全反射 D．若外部包层的折射率与空气的折射率相同，则光从AB传播到CD所用的最长时间为 13．（2023秋•西安期末）如图所示，在空气中，一束单色光由两面平行的玻璃板的a表面射入，从b表面射出，则以下说法中正确的是（　　） A．出射光线不一定与入射光线平行 B．随着θ角的增大，光可能在a表面发生全反射 C．随着θ角的增大，光可能在b表面发生全反射（θ＜90°） D．无论如何改变θ角，光线从a表面射入，不可能在b表面发生全反射 题型4光的全反射现象 14．（2024•沙坪坝区三模）一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，光路图如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a光在玻璃中的折射率较大 B．a光在玻璃中的传播速度较大 C．a光和b光从空气进入玻璃后频率都会增大 D．若增大入射角，a光可能会发生全反射 15．（2024•中山区校级模拟）某款手机防窥屏的原理图如图所示，在透明介质中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于屏幕，可实现对像素单元可视角度θ的控制。发光像素单元紧贴防窥屏的下表面，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。下列说法正确的是（　　） A．防窥屏的厚度越大，可视角度θ越小 B．屏障的高度d越大，可视角度θ越小 C．透明介质的折射率越小，可视角度θ越大 D．防窥屏实现防窥效果主要是因为光发生了全反射 题型5光的折射与全反射的综合问题 16．（2024•长沙模拟）如图所示，一个折射率为n的柱状玻璃砖横截面由四分之一圆OPQ和直角三角形OQS组成，∠QSO＝60°，OS＝a。一束单色光从SQ的中点A以入射角i＝60°入射，折射光线恰好射向圆心O点，已知光在真空中传播的速度为c，则（　　） A．玻璃砖材料的折射率 B．光束在O点将发生全反射 C．光束在玻璃砖内的传播时间为 D．如果入射光束绕A点逆时针旋转使入射角减小，折射光束一定会在O点发生全反射 17．（2024•宜兴市校级三模）如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，分别从B、C点射出，则（　　） A．从B点射出的是红光 B．两束光在半圆柱体玻璃中传播时间相等 C．紫光在半圆柱体玻璃中传播速度较大 D．逐渐减小入射角i，红光先发生全反射 18．（2024•镇海区校级模拟）有一透明材料制成的空心球体，内径是R，外径是2R，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入，光线与AO直线所成夹角i＝60°，经折射后恰好与内球面相切，已知光速为c。下列说法正确的是（　　） A．单色光在材料中的折射率为 B．单色光在该材料中的传播时间为 C．单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A点射入的光线与AO直线的夹角i＝30° D．只要A点射入的单色光与AO直线的夹角i大于30°，就一定能够在内球面发生全反射 19．（2023秋•辛集市期末）一束红蓝复合光从空气射入玻璃，光路如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．a光是红光，b光是蓝光 B．a光在玻璃中的速度比b光在玻璃中的速度小 C．增大入射角，玻璃的折射率增大 D．随着入射角的增加，从玻璃射出时a光先发生全反射 20．（2023秋•西安期末）如图所示，某学校探究性学习小组的同学用A、B两种颜色的激光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖，其折射光线由圆心O点射出后重合。A、B两种光穿过玻璃砖所需时间分别为tA、tB，全反射临界角分别为CA、CB，则下列说法正确的是（　　） A．tA＞tB，CA＞CB B．tA＜tB，CA＞CB C．tA＞tB，CA＜CB D．tA＜tB，CA＜CB （多选）21．（2024秋•杏花岭区校级月考）如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束单色细光束由真空沿着径向与AB成θ角射入，对射出的折射光线的强度随θ角的变化进行记录，得到的关系如图乙所示。图丙是用这种材料制成的透明实体，左侧是半径为R的半圆柱体，右侧是长为8R、高为2R的长方体，一束该单色光从左侧A′点沿半径方向，且与长方体的长边成37°角射入透明实体。已知光在真空中传播的速度为c，以下说法中正确的是（　　） A．该透明材料的临界角是37° B．该透明材料的临界角是53° C．该透明材料的折射率为 D．光线在透明体中传播的总时间为 （多选）22．（2023秋•思明区校级月考）如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光。则下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对a光的折射率为 B．b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度大 C．b光从玻璃射向空气发生全反射的临界角小于45° D．经同一套双缝干涉装置发生干涉，a光干涉条纹间距比b光更宽 （多选）23．（2023秋•渝中区校级期末）某透明介质的截面图如图所示，一束光线与上表面成θ1＝45°角射入，在下表面刚好发生全反射，介质的折射率为。下列说法正确的是（　　） A．光线在上表面的折射角θ2＝15° B．光线在上表面的折射角θ2＝30° C．下底边与虚线的夹角α＝15° D．下底边与虚线的夹角α＝30° （多选）24．（2023秋•辽阳期末）如图所示，真空中有一质量分布均匀的等腰梯形玻璃体，一束单色光沿直线AB传播，在玻璃体侧面的B点经折射进入玻璃体，并在玻璃体另一侧表面的C点又经折射进入真空中，已知两条法线夹角为120°，BC长度为R，BC与等腰梯形底边平行，单色光在B点的入射角α＝60°，c为光在真空中的传播速度，则下列说法正确的是（　　） A．玻璃体对该单色光的折射率为 B．改变入射角α的大小，单色光可能在玻璃体左侧外表面处发生全反射 C．光在玻璃中的频率比在真空中的要小 D．单色光在玻璃体中穿过的时间为（不考虑光在玻璃体中的反射光路） 题型6光的干涉现象 25．（2023秋•苏州期末）如图甲所示，水面下有一点光源S，同时发射出a光和b光后，在水面上形成一个被照亮的圆形区域（见图乙），阴影区域为a、b两种单色光所构成的复色光，周边环状区域为b光，则下列说法中正确的是（　　） A．a光的频率比b光小 B．水对a光的折射率比b光小 C．a光在水中的传播速度比b光小 D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹间距比b光宽 26．（2024•苏州校级二模）利用光在空气薄膜的干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差（约为微米量级），实验装置如图甲所示。T1和T2是具有标准平面的玻璃平晶，A0为标准金属丝，直径为D0；A为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为L。实验中用波长为λ的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻条纹的间距为ΔL。则以下说法正确的是（　　） A．|D﹣D0| B．A与A0直径相差越大，ΔL越大 C．轻压T1右端，若ΔL增大则有D＜D0 D．A与A0直径相等时可能产生图乙中的干涉条纹 （多选）27．（2024•青岛模拟）如图所示，把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气尖劈，让单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下面关于条纹的说法中正确的是（　　） A．条纹是由于光在空气尖劈膜的上下两表面反射形成的两列光波叠加产生的 B．条纹中的暗条纹是由于两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 C．若将薄片厚度加倍，条纹间距会变小 D．若玻璃板左右两侧各增加薄片使上玻璃板平行上移，条纹间距会变大 题型7光的偏振现象及原理 28．（2024春•蓝田县期末）用图示实验装置演示光的偏振现象，光源O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是（　　） A．光源发出的光是纵波 B．偏振片Q起到检偏的作用 C．光束Ⅱ中光振动方向与透振方向垂直 D．将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将消失 29．（2023秋•江西期末）关于光的偏振、干涉与衍射、激光，下列说法正确的是（　　） A．偏振是纵波特有的现象，光的偏振现象说明光是纵波 B．在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的 C．自然界中某些天然物体也可以发出激光，激光不能发生衍射现象 D．泊松亮斑是衍射现象，用白光照射单缝时将得到彩色条纹 30．（2023秋•宜兴市期末）甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx，若Δx甲＜Δx乙，则下列说法正确的是（　　） A．甲光能发生偏振现象，而乙光不能 B．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长 C．在同一种玻璃中甲光的传播速度大于乙光的传播速度 D．甲光从玻璃到空气的临界角小于乙光从玻璃到空气的临界角 31．（2023秋•西安期末）关于光的偏振现象，下列说法正确的是（　　） A．光的偏振现象说明光是纵波 B．拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰 C．一束自然光通过某偏振片时，只有振动方向与该偏振片透振方向垂直的光波才能通过 D．一束自然光入射到两种介质的分界面上，一定有反射光且反射光不是偏振光 题型8测量玻璃的折射率 32．（2023秋•鼓楼区校级期末）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖为长方体，某同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖实际位置的关系如图所示。光与aa′成夹角θ从上表面射入玻璃砖，从下表面射出，该同学其他实验操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，下列说法正确的是（　　） A．该同学测得的折射率与真实值相比偏小 B．该同学测得的折射率与真实值相比不变 C．若增大θ，在另一侧可能观察不到出射光线 D．若玻璃砖在纸面内转过了一个较小的角度，入射光线与出射光线可能不平行 33．（2023秋•天宁区校级期末）如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P3、P4，然后做出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验，下列说法中正确的是（　　） A．大头针P4只须挡住P3的像 B．如果误将玻璃砖的边PQ画到P'Q'，折射率的测量值将偏大 C．利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃砖的折射率 D．在测量数据时，仅用毫米刻度尺也能获得计算折射率所需要的全部数据 题型9用双缝干涉测量光的波长 34．（2023秋•潍坊期末）如图所示，“用双缝干涉测量光的波长”实验中，双缝间距为d，双缝到光屏的距离为l。用激光照射双缝，光屏上出现明暗相间的条纹，A处为暗条纹、B处为亮条纹，且A、B间还有3条暗纹。测得A、B处条纹中心相距为x，则该激光的波长为（　　） A． B． C． D． 35．（2024春•郑州期中）如图用频率为f的单色激光，垂直照射双缝，在光屏上O是中央亮条纹，P点是O上方第二条亮条纹中心，已知双缝间距为d，双缝到光屏的距离为L，光速为c，双缝S1、S2到P点的距离分别为r1，r2，下列说法正确的是（　　） A．该单色光的波长λ＝cf B．r2﹣r1＝2cf C．OP之间的距离为 D．若换用频率更大的单色激光照射双缝，O点上方第二条亮条纹中心在P点上方 36．（2023秋•江西期末）用双缝干涉测量某种单色光的波长的实验装置如图甲所示，光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为9.375×10﹣7m，如图乙所示，已知真空中的光速为3×108m/s，如果用频率为4.8×1014Hz的橙光照射双缝，则下列说法正确的是（　　） A．该橙光的波长是5.25×10﹣7m B．P点出现亮条纹 C．仅将橙光换成红光，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距变大 D．仅将橙光换成紫光，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距不变 37．（2023秋•西安期末）如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图。图乙为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a'为中央亮条纹。若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为红光的波长最长，紫光的波长最短。则以下说法正确的是（　　） A．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 学科网（北京）股份有限公司 $$ 10.1光 考点一　折射定律的理解与应用 2 考点二　全反射现象的理解与应用 2 考点三　光路控制问题分析 3 考点四　光的双缝干涉现象 3 考点五　薄膜干涉现象 4 考点六　光的干涉和衍射的比较 4 考点七　光的偏振现象 5 题型1光的折射定律 5 题型2折射率的波长表达式和速度表达式 13 题型3全反射的条件、判断和临界角 14 题型4光的全反射现象 17 题型5光的折射与全反射的综合问题 18 题型6光的干涉现象 25 题型7光的偏振现象及原理 28 题型8测量玻璃的折射率 30 题型9用双缝干涉测量光的波长 32 考点一　折射定律的理解与应用 1.对折射率的理解 (1)公式n＝中，不论是光从真空或空气射入介质，还是从介质射入真空或空气，θ1总是真空或空气中的光线与法线间的夹角，θ2总是介质中的光线与法线间的夹角. (2)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质. (3)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关，与入射角的大小无关.同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小. (4)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同. 2.应用光的折射定律解题的一般思路 (1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图. (2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等. (3)注意在折射现象中，光路是可逆的. 考点二　全反射现象的理解与应用 1.求解全反射现象中光的传播时间的一般思路 (1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化，即v＝. (2)全反射现象中，光的传播路程s应结合光路图与几何关系进行确定. (3)由t＝求传播时间. 2.解决全反射问题的一般方法 (1)确定光是从光密介质进入光疏介质. (2)应用sin C＝确定临界角. (3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射. (4)如果发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图. (5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、计算. 考点三　光路控制问题分析 1.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制 　类别 项目 　 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 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，出射光线向棱镜底边偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折 应用 测定玻璃的折射率 全反射棱镜，改变光的传播方向 改变光的传播方向 2.各种色光的比较 颜色 红橙黄绿青蓝紫 频率f 低→高 同一介质中的折射率 小→大 同一介质中速度 大→小 波长 大→小 临界角 大→小 通过棱镜的偏折角 小→大 考点四　光的双缝干涉现象 1．产生条件 两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样． 2．杨氏双缝干涉 (1)原理图如图1所示 (2)亮、暗条纹的条件． ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹． a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹． b．光的路程差Δr＝r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹． ②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)． ③条纹间距公式：Δx＝λ. 考点五　薄膜干涉现象 1．薄膜干涉现象 如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形． 2．薄膜干涉原理分析 (1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波． (2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)条纹对应的薄膜的厚度相等．单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹． 3.亮、暗条纹的判断 (1)在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3…)，薄膜上出现亮条纹. (2)在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出现暗条纹. 4．薄膜干涉的应用 干涉法检查平面的平整程度如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲． 考点六　光的干涉和衍射的比较 1．衍射与干涉的比较 两种现象 比较项目 单缝衍射 双缝干涉 不同点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 注意　1.白光发生光的干涉、衍射和光的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． 2．干涉与衍射的本质 光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理．在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹． 考点七　光的偏振现象 1．偏振：光波只沿某一特定的方向的振动． 2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光． 3．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光．光的偏振证明光是横波．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光． 4．偏振光的理论意义及应用 (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．光的偏振现象说明了光波是横波． (2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等． 题型1光的折射定律 1．（2024秋•西安月考）等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab＝ac；一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法不正确的是（　　） A．甲光的波长比乙光的长 B．甲光的频率比乙光的高 C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大 D．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率 【解答】解：BD．根据折射定律和反射定律做出光路图。 由图可知，乙光在棱镜内的折射角小，根据折射定律n可知乙光的折射率大，根据折射率与频率的关系可知甲光的频率比乙光的低，故B错误，D正确； A．甲光的频率比乙光的低，根据λ 可知甲光的波长比乙光的长，故A正确； C．乙光的折射率大，根据v 可知在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，故C正确。 本题选择错误选项； 故选：B。 2．（2024秋•杭州月考）一个半径为R、球心为O的半球形储油桶固定在水平面上，桶口平面保持水平。当桶内没有油时，从某点A恰能看到弧形桶底的B点，OB连线与水平方向夹角为θ＝60°。当桶内装满油时，仍沿AB方向看去，恰能看到桶底的最低点C点。没有油时，光从B点出发传播到A所用时间为t1；装满油时，光从C点出发传播到A所用时间为t2。设油的折射率为n，则（　　） A． B． C．t1＝t2 D．t1＞t2 【解答】解：AB.作出光路图，如图所示 由几何关系可知，装满油后，入射角为 α＝60° 折射角为 β＝45° 根据折射定律可知，油的折射率为 n 解得n 故AB错误； CD.当桶内没有油时，光在桶内传播的距离为 s1＝2Rsin60°R 所以没有油时，光从B点出发传播到A所用时间为 t1 装满油时，光在桶内传播的距离为 s2R 光在桶内传播的速度为 v 所以装满油时，光从C点出发传播到A所用时间为 t2 解得 t2 所以 t1＝t2 故C正确，D错误。 故选：C。 3．（2023秋•崇川区期末）如图所示，是用折射率n＝2.4的透明介质做成的三角形棱镜的横截图，其中∠A＝∠B＝45°，两束光a、b垂直入射到棱镜AB面上，在棱镜中传播的时间分别为ta、tb。则两束光从棱镜中射出时（　　） A．a在b的上方，且ta＞tb B．a在b的上方，且ta＝tb C．a在b的下方，且ta＞tb D．a在b的下方，且ta＝tb 【解答】解：AB．若a在b的上方，说明a、b未发生全反射，由几何关系知，a在棱镜运动的位移小于b在棱镜运动的位移。光在介质中速度v，故ta＜tb，故AB错误； CD．设棱镜的临界角为C，则有 sinC 则可知 C＜45° 若a在b的下方，说明a、b发生全反射，如图所示 由几何关系知a，b的光程相等，则ta＝tb，故C错误，D正确； 故选：D。 4．（2023秋•齐齐哈尔期末）在折射率为的液体内部有一点光源S，点光源可以向各个方向移动。某时刻，在液面上观察到半径为R＝0.2m的圆形光斑。现让点光源S向某个方向匀速移动，发现光斑最右侧边沿B位置不动，最左侧边沿D向左侧移动，经过2s，最左侧边沿D向左移动了，侧面图如图所示，则点光源S的移动速度方向和大小（　　） A．水平向左 B．水平向右 C．v＝1m/s D．m/s 【解答】解：在液面上观察到半径为R＝0.2m的圆形光斑，说明光在AB两处刚好发生全反射，光路图如图所示： 设全反射临界角为C，则满足 解得临界角C＝45° 根据数学知识，光源深度h＝R＝0.2m B位置不动，说明光源发出的光在B的临界角不变，因此光源沿BS的延长线方向移动到S′的位置，最左侧边沿D向左运动； 则光源S应沿着光路斜向下运动，光板移动距离s＝xcosC 光源移动的速度为 代入数据解得v＝1m/s 综上分析，故ABD错误，C正确。 故选：C。 5．（2023秋•新市区校级期末）如图所示，横截面为半圆的玻璃砖放置在平面镜上，直径AB与平面镜垂直。一束激光a射向半圆柱体的圆心O，激光与AB的夹角为60°，已知玻璃砖的半径为12cm，平面镜上的两个光斑之间的距离为，则玻璃砖的折射率为（　　） A． B． C．2 D． 【解答】解：光路如图所示 由题意可得，激光在AB面上发生折射时的入射角 α＝30° 在直角△OBD中，根据数学知识 BD＝OBtan60° 根据题意 BC＝CD﹣BD 设半圆玻璃砖的折射率为n，折射角为β，则 解得 β＝60° 根据折射定律，折射率 故ACD错误，B正确； 故选：B。 6．（2023秋•西安期末）如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分为a、b两束单色光。则（　　） A．玻璃对b光的折射率较大 B．在真空中a光的速度大于b光的速度 C．a光的频率大于b光的频率 D．如果b光是绿光，那么a光可能是红光 【解答】解：A、由折射光路可知，玻璃对a光的折射程度较大，则折射率较大，故A错误； B、根据v可知，在该玻璃砖中，a光的传播速度比b光小，故B错误； C、根据折射率大频率大知，a光频率大，故C正确； D、由于a光的频率大，则波长短，如果b光是绿光，那么a光不可能是红光，故D错误； 故选：C。 7．（2023秋•苏州期末）如图为某款手机防窥膜的原理图，在透明介质中等距排列有相互平行的吸光屏障，屏障的高度与防窥膜厚度均为x，相邻屏障的间距为L，方向与屏幕垂直，透明介质的折射率为，防窥膜的可视角度通常是以垂直于屏幕的法线为基线，左右各有一定的可视角度θ，可视角度θ越小，防窥效果越好，当可视角度θ＝45°时，防窥膜厚度x＝（　　） A． B． C．L D．2L 【解答】解：根据折射定律得： 由几何关系得： sinr 联立解得：，故ACD错误，B正确。 故选：B。 （多选）8．（2023秋•南岗区校级期末）如图，在折射率的液体表面上方有一单色激光发射器S，它能垂直液面射出细激光束，在液体内深h处水平放置一很薄的平面镜，双面反光，平面镜中心O在光源S正下方。现让平面镜绕过O点垂直于纸面的轴开始逆时针匀速转动，转动周期为T，液面上方的观察者跟踪观察液面，观察到液面上有一光斑掠过，进一步观察发现光斑在液面上P、Q两位置间移动。下列说法正确的是（　　） A．在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为 B．液面上P、Q两位置间距离为 C．光斑刚要到达P点时的瞬时速度为 D．光斑由Q点运动到P点所用的时间为 【解答】解：AD、根据临界角公式得： 代入数据解得： 设反射光线转动的角速度为ω1平面镜转动的角速度为ω2，在双面反射平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间t为：t 根据反射及反射定律和道：ω1＝2ω2， 解得：t 在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为，光斑由Q点运动到P点所用的时间也等于，故AD正确； B、液面上P、Q两位置间距离为：xPQ＝2htan45°＝2h，故B错误； C、光斑在P点的线速度为：v线＝ω1r 解得： 光斑刚要到达P点时的瞬时速度为： 解得：，故C正确。 故选：ACD。 题型2折射率的波长表达式和速度表达式 （多选）9．（2024春•克州期末）如图所示，两束不同频率的平行单色光a、b从水射入空气（空气折射率为1）发生如图所示的折射现象（α＜β），下列说法正确的是（　　） A．水对a的折射率比水对b的折射率小 B．在空气中的传播速度va＞vb C．在水中的传播速度va＞vb D．当a、b入射角为0°时，没有光线进入空气中 【解答】解：ABC.由题目知空气的折射率为1，即空气中的光速等于真空中光速c，根据题意可知折射角α＜β，所以折射率na＜nb，由于知，光在水中的传播速度va＞vb，因为a、b在空气中的传播速度都是c，故B错误，AC正确； D.当a、b入射角为0°时，光线垂直分界面进入空气，而不是没有光线进入空气中，故D错误。 故选：AC。 （多选）10．（2023秋•新市区校级期末）如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a、b两束，则（　　） A．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先消失 B．在水中，b光波长比a光波长大 C．a、b两束光相比较，在真空中的传播速度a光比b光大 D．用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距 【解答】解：A、两光束的入射角i相同，折射角ra＜rb，根据折射定律可得折射率na＜nb．由公式sinC分析得知，b光的临界角较小，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光的折射角先达到90°，发生全反射，最先消失。故A正确。 B、根据折射角ra＜rb，有频率fa＜fb，波长λa＞λb，故B错误。 C、在真空中两束的传播速度相同，故C错误。 D、根据公式Δxλ知，因为a光的波长长，所以a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距。故D正确。 故选：AD。 题型3全反射的条件、判断和临界角 11．（2023秋•福田区校级期末）如图所示，光束PO从半圆形玻璃砖的圆心O射入后分成Ⅰ、Ⅱ两束，分别射向玻璃砖圆弧面上的a、b两点。比较Ⅰ、Ⅱ两束光（　　） A．玻璃砖对光束I的折射率更大 B．光束Ⅰ在玻璃砖中的速度更大 C．光束Ⅰ在玻璃砖里传播的时间更短 D．增大光束PO的入射角θ，光束Ⅰ会发生全反射 【解答】解：A.根据折射率的公式n，由于两束光入射角相等，折射角γ1＜γ2，故n1＞n2，故A正确； BC.根据公式v可知，折射率n越大，光速越小，光束Ⅰ在玻璃中的传播速度更小，又因为两束光在玻璃中传播的距离相同，故光束Ⅰ的传播时间更长，故BC错误； D.由于光束是由光疏介质进入光密介质，不满足发生全反射的条件，增大入射角也不能发生全反射，故D错误； 故选：A。 12．（2024•鼓楼区校级三模）光导纤维作为光传导工具。已广泛应用于通信、互联网等领域。一段光导纤维由折射率不同的内芯和包层构成，如图所示，AB和CD为光导纤维横截面的直径，AB与CD平行，AD和BC长度均为d，一束单色光经AB的中点与AB横截面成45°角从空气入射到光导纤维中，折射光线与AD的夹角为30°，光在真空中传播的速度大小为c，则下列说法中正确的是（　　） A．光导纤维对该单色光的折射率为 B．光导纤维内芯的折射率小于包层的折射率 C．如果增大入射光线与AB横截面的夹角，光线可能在AB的横截面上发生全反射 D．若外部包层的折射率与空气的折射率相同，则光从AB传播到CD所用的最长时间为 【解答】解：A．根据题意，由折射定律和几何关系可得，光导纤维对该单色光的折射率为 由几何关系得：i＝45°，r＝30° 代入数据得：，故A错误； BC．发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，入射角达到临界角，则光线在内芯和包层的界面上发生全反射，光导纤维内芯的折射率大于包层的折射率，无论入射光线与AB横截面的夹角多大，光线不可能在AB的横截面上发生全反射，故BC错误； D．若外部包层的折射率与空气的折射率相同，设光在AD面的入射角为α，则光在光导纤维内芯中的传播距离为 可知，当α角最小，等于临界角C时，光从AB传播到CD所用的时间最长，最长时间为： 由几何关系得： s 由临界角公式得： sinC 光在光导纤维中的速度为： 联立解得：，故D正确。 故选：D。 13．（2023秋•西安期末）如图所示，在空气中，一束单色光由两面平行的玻璃板的a表面射入，从b表面射出，则以下说法中正确的是（　　） A．出射光线不一定与入射光线平行 B．随着θ角的增大，光可能在a表面发生全反射 C．随着θ角的增大，光可能在b表面发生全反射（θ＜90°） D．无论如何改变θ角，光线从a表面射入，不可能在b表面发生全反射 【解答】解：A、由于a、b两表面平行，光线在a表面的折射角等于b表面的入射角，根据光路的可逆性可知，光线在b表面的折射角等于在a表面的入射角，由几何关系可知出射光线一定与入射光线平行，故A错误； B、发生全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质，入射角大于等于临界角，可知光不可能在a表面上发生全反射，故B错误。 CD、根据几何知识可知：光经过表面b上的入射角与在表面a上的折射角相等，根据光路可逆性可知：所以不管入射角多大，不可能在b表面发生全反射，故C错误，D正确。 故选：D。 题型4光的全反射现象 14．（2024•沙坪坝区三模）一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，光路图如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a光在玻璃中的折射率较大 B．a光在玻璃中的传播速度较大 C．a光和b光从空气进入玻璃后频率都会增大 D．若增大入射角，a光可能会发生全反射 【解答】解：A、根据折射定律n可知，当入射角相等时，a光的折射角偏小，所以a光在玻璃中的折射率较大，故A正确； B、根据v可知，因为a光在玻璃中的折射率大，所以a光在玻璃中的传播速度较小，故B错误； C、光从一种介质进入另一种介质频率不会改变，故C错误； D、全反射是指光从光密介质进入光疏介质时，当入射角达到临界角，折射光线消失的现象，本题中a光和b光均是从光疏介质射入光密介质，不会发生全反射，故D错误。 故选：A。 15．（2024•中山区校级模拟）某款手机防窥屏的原理图如图所示，在透明介质中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于屏幕，可实现对像素单元可视角度θ的控制。发光像素单元紧贴防窥屏的下表面，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。下列说法正确的是（　　） A．防窥屏的厚度越大，可视角度θ越小 B．屏障的高度d越大，可视角度θ越小 C．透明介质的折射率越小，可视角度θ越大 D．防窥屏实现防窥效果主要是因为光发生了全反射 【解答】解：A、由图可知，视角度θ与防窥屏的厚度无关，即防窥屏的厚度变化时，可视角度θ不变，故A错误； B、由图可知，屏障的高度d越大，光线射到界面的入射角越小，则在空气中的折射角越小，则可视角度θ越小，故B正确； C、透明介质的折射率越小，则在空气中的折射角越小，则由几何关系可知，可视角度θ越小，故C错误； D．防窥屏实现防窥效果的原理是因为某些角度范围内的光被屏障吸收，能射出到空气中的光其入射角都小于临界角，没有发生全反射，故D错误。 故选：B。 题型5光的折射与全反射的综合问题 16．（2024•长沙模拟）如图所示，一个折射率为n的柱状玻璃砖横截面由四分之一圆OPQ和直角三角形OQS组成，∠QSO＝60°，OS＝a。一束单色光从SQ的中点A以入射角i＝60°入射，折射光线恰好射向圆心O点，已知光在真空中传播的速度为c，则（　　） A．玻璃砖材料的折射率 B．光束在O点将发生全反射 C．光束在玻璃砖内的传播时间为 D．如果入射光束绕A点逆时针旋转使入射角减小，折射光束一定会在O点发生全反射 【解答】解：AB、A是SQ的中点，且∠QSO＝60°，由几何关系可知ΔOSA是等边三角形，可知光在A点的折射角为β＝90°﹣60°＝30°，由折射定律有： ，可得临界角C＞30° 由几何关系可知光线AO在SP界面上的入射角为30°＜C，所以光束在O点不会发生全反射，故AB错误； C、已知OS＝a，ΔOSA是等边三角形，可知OA＝OS＝a，光束在O点不发生全反射，则光束在玻璃砖内的传播距离s＝OA＝a 光束在玻璃砖内的传播速度： 则光束在玻璃砖内的传播时间为：，故C正确； D、如果入射光束绕A点逆时针旋转使入射角减小，则光在A点的折射角减小，折射光线不能射向圆心O点，则一定不能在O点发生全反射，故D错误。 故选：C。 17．（2024•宜兴市校级三模）如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，分别从B、C点射出，则（　　） A．从B点射出的是红光 B．两束光在半圆柱体玻璃中传播时间相等 C．紫光在半圆柱体玻璃中传播速度较大 D．逐渐减小入射角i，红光先发生全反射 【解答】解：A．玻璃对紫光的折射率大于红光，从B点射出的是紫光，故A错误； B．设OD长度为d，折射角分别为θB、θC，连接BD、CD，如图 根据 解得 光在玻璃中传播时间为 可解得tB＝tC，故B正确； C．根据，玻璃对紫光的折射率大于红光，紫光在半圆柱体玻璃中传播速度较小，故C错误； D．紫光的折射率较大，由sinC可知，紫光的临界角较小，而紫光射到玻璃内表面时入射角较大，所以逐渐减小入射角i，紫光先发生全反射，故D错误。 故选：B。 18．（2024•镇海区校级模拟）有一透明材料制成的空心球体，内径是R，外径是2R，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入，光线与AO直线所成夹角i＝60°，经折射后恰好与内球面相切，已知光速为c。下列说法正确的是（　　） A．单色光在材料中的折射率为 B．单色光在该材料中的传播时间为 C．单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A点射入的光线与AO直线的夹角i＝30° D．只要A点射入的单色光与AO直线的夹角i大于30°，就一定能够在内球面发生全反射 【解答】解：A、在A点时，入射角为I＝60°，则由几何关系有sin∠BAO，由折射定律得n，故A错误； B、该束单色光在该透明材料中的传播速度为v，单色光在该材料中的传播时间为t，代入数据解得t，故B错误； C、光束从A点入射，入射角为i时光束经折射到达内球面的C点，光路图如图所示 恰好发生全反射，由于sin∠DCA，由正弦定理得，解得sin∠CAO，由折射定律得n，解得i＝30°，故C正确； D、光束从A点入射，与AO直线的夹角i于60°时，折射光线不再打在内球面上，不再在内球面发生反射，故D错误。 故选：C。 19．（2023秋•辛集市期末）一束红蓝复合光从空气射入玻璃，光路如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．a光是红光，b光是蓝光 B．a光在玻璃中的速度比b光在玻璃中的速度小 C．增大入射角，玻璃的折射率增大 D．随着入射角的增加，从玻璃射出时a光先发生全反射 【解答】解：A、光从空气射入玻璃时，两光线的入射角相同，由图可知，a光的折射角小于b光的折射角，根据，知na＞nb。因红光折射率小于蓝光折射率，所以a光是蓝光，b光是红光，故A错误； B、根据，可得va＜vb，即a光在玻璃中的速度比b光在玻璃中的速度小，故B正确； C．玻璃的折射率与材质有关，与入射角无关，故增大入射角，玻璃的折射率不会发生变化，故C错误； D、a光通过玻璃砖发生了两次折射，第二次的入射角等于第一次的折射角，根据光路可逆性原理可知，a光不可能玻璃砖的下表面发生全反射，一定能从下表面射出玻璃砖，故D错误。 故选：B。 20．（2023秋•西安期末）如图所示，某学校探究性学习小组的同学用A、B两种颜色的激光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖，其折射光线由圆心O点射出后重合。A、B两种光穿过玻璃砖所需时间分别为tA、tB，全反射临界角分别为CA、CB，则下列说法正确的是（　　） A．tA＞tB，CA＞CB B．tA＜tB，CA＞CB C．tA＞tB，CA＜CB D．tA＜tB，CA＜CB 【解答】解：由图知玻璃对AO光的折射率大，对BO光的折射率小，由sinC，知AO光的临界角小，CA＜CB； 由v，知AO光的折射率大，在玻璃中传播速度小，穿过玻璃砖所需时间较长。BO光在玻璃中传播速度大，穿过玻璃砖所需时间较短，则tA＞tB。 故ABD错误，C正确； 故选：C。 （多选）21．（2024秋•杏花岭区校级月考）如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束单色细光束由真空沿着径向与AB成θ角射入，对射出的折射光线的强度随θ角的变化进行记录，得到的关系如图乙所示。图丙是用这种材料制成的透明实体，左侧是半径为R的半圆柱体，右侧是长为8R、高为2R的长方体，一束该单色光从左侧A′点沿半径方向，且与长方体的长边成37°角射入透明实体。已知光在真空中传播的速度为c，以下说法中正确的是（　　） A．该透明材料的临界角是37° B．该透明材料的临界角是53° C．该透明材料的折射率为 D．光线在透明体中传播的总时间为 【解答】解：AB、由图乙可知，θ＝37°时，折射光线开始出现，说明此时对应的入射角应是发生全反射的临界角C，即得：C＝90°﹣37°＝53°，故A错误，B正确。 C、根据全反射临界角公式：sinC 得该透明材料的折射率：n 故C正确。 D、因为临界角是53°，光线在玻璃砖中刚好发生3次全反射，光路图如图所示， 则光程为：L＝10R 光在该透明材料中的传播速度为：v 光线在透明长方体中运动的总时间：t 解得t 故D错误； 故选：BC。 （多选）22．（2023秋•思明区校级月考）如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光。则下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对a光的折射率为 B．b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度大 C．b光从玻璃射向空气发生全反射的临界角小于45° D．经同一套双缝干涉装置发生干涉，a光干涉条纹间距比b光更宽 【解答】解：A、根据题中光路图，由折射定律可得，玻璃砖对a光的折射率为：，故A错误； B、根据光路图，玻璃砖对b光的折射率为：，可知，玻璃砖对b光的折射率大于玻璃砖对a光的折射率，根据可知，折射率越大，在同种介质中传播速度越小，则b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度小，故B错误； C、根据题图，对b光有：，即b光从玻璃射向空气发生全反射的临界角小于45°，故C正确； D、由于玻璃砖对b光的折射率大于玻璃砖对a光的折射率，则b光的频率大于对a光的频率，而b光的波长小于对a光的频波长，根据双缝干涉条纹间距公式：，由上式可知，经同一套双缝干涉装置发生干涉，a光干涉条纹间距比b光更宽，故D正确。 故选：CD。 （多选）23．（2023秋•渝中区校级期末）某透明介质的截面图如图所示，一束光线与上表面成θ1＝45°角射入，在下表面刚好发生全反射，介质的折射率为。下列说法正确的是（　　） A．光线在上表面的折射角θ2＝15° B．光线在上表面的折射角θ2＝30° C．下底边与虚线的夹角α＝15° D．下底边与虚线的夹角α＝30° 【解答】解：AB、根据光的折射定律可得：n，代入数据解得光线在上表面的折射角：θ2＝30°，故A错误、B正确； CD、光在下表面刚好发生全反射，则：sinC，解得：C＝45°，如图所示： 根据几何关系有：β＝90°﹣30°＝60° 而β＝α+（90°﹣C），解得：α＝15°，故C正确、D错误。 故选：BC。 （多选）24．（2023秋•辽阳期末）如图所示，真空中有一质量分布均匀的等腰梯形玻璃体，一束单色光沿直线AB传播，在玻璃体侧面的B点经折射进入玻璃体，并在玻璃体另一侧表面的C点又经折射进入真空中，已知两条法线夹角为120°，BC长度为R，BC与等腰梯形底边平行，单色光在B点的入射角α＝60°，c为光在真空中的传播速度，则下列说法正确的是（　　） A．玻璃体对该单色光的折射率为 B．改变入射角α的大小，单色光可能在玻璃体左侧外表面处发生全反射 C．光在玻璃中的频率比在真空中的要小 D．单色光在玻璃体中穿过的时间为（不考虑光在玻璃体中的反射光路） 【解答】解：A.由几何关系知，单色光在B点的折射角为β＝30°，由折射率定义式得： 故A正确； B.单色光在玻璃体左侧外表面处是由光疏介质射向光密介质，根据全反射条件可知，不可能发生全反射，故B错误； C.光的频率由光源决定，与介质无关，光在传播过程中频率不变，故C错误； D.根据折射率与光速的关系有： 光在均匀介质中匀速传播，因此单色光在玻璃体中穿过的时间为：，故D正确； 故选：AD。 题型6光的干涉现象 25．（2023秋•苏州期末）如图甲所示，水面下有一点光源S，同时发射出a光和b光后，在水面上形成一个被照亮的圆形区域（见图乙），阴影区域为a、b两种单色光所构成的复色光，周边环状区域为b光，则下列说法中正确的是（　　） A．a光的频率比b光小 B．水对a光的折射率比b光小 C．a光在水中的传播速度比b光小 D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹间距比b光宽 【解答】解：ABC、因单色光b照亮的区域半径较大，根据： 可知b光的临界角较大，根据临界角公式： 可知，b光折射率较小，频率也较小，根据： 可知，b光在水中的速度较大，故C正确，AB错误； D、因b光的频率较小，波长较大，根据双缝条纹间距公式：，可知，在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，b光的干涉条纹间距比a光宽，故D错误。 故选：C。 26．（2024•苏州校级二模）利用光在空气薄膜的干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差（约为微米量级），实验装置如图甲所示。T1和T2是具有标准平面的玻璃平晶，A0为标准金属丝，直径为D0；A为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为L。实验中用波长为λ的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻条纹的间距为ΔL。则以下说法正确的是（　　） A．|D﹣D0| B．A与A0直径相差越大，ΔL越大 C．轻压T1右端，若ΔL增大则有D＜D0 D．A与A0直径相等时可能产生图乙中的干涉条纹 【解答】解：A、设两标准平面的玻璃平晶之间的夹角为θ，由题图可得： 由空气薄膜干涉的条件可知 2ΔLtanθ＝λ 又 联立解得：，故A正确； B、由上述分析可知，A0与A直径相差越大，θ越大，ΔL越小，B错误； C、轻压T1右端，若ΔL增大，则θ减小，说明D＞D0，故C错误； D、当A与A0直径相等时，tanθ＝0，空气薄膜的厚度处处相等，不能形成图乙中的干涉条纹，故D错误。 故选：A。 （多选）27．（2024•青岛模拟）如图所示，把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气尖劈，让单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下面关于条纹的说法中正确的是（　　） A．条纹是由于光在空气尖劈膜的上下两表面反射形成的两列光波叠加产生的 B．条纹中的暗条纹是由于两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 C．若将薄片厚度加倍，条纹间距会变小 D．若玻璃板左右两侧各增加薄片使上玻璃板平行上移，条纹间距会变大 【解答】解：A．条纹是由于光在空气尖劈膜的上下两表面反射形成的两列光波叠加产生的，故A正确； B．条纹中的暗条纹是由于两列反射光的波峰与波谷叠加的结果，故B错误； C．相邻明条纹的间距和薄片厚度如图所示 则有，若将薄片厚度加倍，夹角增大，条纹间距会变小，故C正确； D．由C可知若玻璃板左右两侧各增加薄片使上玻璃板平行上移，夹角不变，条纹间距不变，故D错误。 故选：AC。 题型7光的偏振现象及原理 28．（2024春•蓝田县期末）用图示实验装置演示光的偏振现象，光源O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是（　　） A．光源发出的光是纵波 B．偏振片Q起到检偏的作用 C．光束Ⅱ中光振动方向与透振方向垂直 D．将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将消失 【解答】解：A、白炽灯发出的光为自然光，光是横波，故A错误； B、通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这种光叫偏振光，因此偏振片P有起偏的作用；旋转偏振片Q，能根据偏振片Q后的光束I强度的变化判断光束Ⅱ是不是偏振光，所以偏振片Q起到检偏的作用，故B正确； C、通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，沿着与透振方向平行的方向振动，故C错误； D、白炽灯发出的光沿轴线通过偏振片P后变成偏振光，使偏振片P由图示位置旋转90度的过程中，光屏上光的亮度逐渐变暗，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，则将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ没有消失，故D错误。 故选：B。 29．（2023秋•江西期末）关于光的偏振、干涉与衍射、激光，下列说法正确的是（　　） A．偏振是纵波特有的现象，光的偏振现象说明光是纵波 B．在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的 C．自然界中某些天然物体也可以发出激光，激光不能发生衍射现象 D．泊松亮斑是衍射现象，用白光照射单缝时将得到彩色条纹 【解答】解：A．偏振是横波特有的现象，偏振现象表明光的偏振光的振动方向与传播方向相垂直，因此光的偏振现象说明光是横波，故A错误； B．在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是相等的，故B错误； C．激光是用人工方法激发的一种特殊的光，激光是一种电磁波，只要是波就能发生衍射现象，故C错误； D．泊松亮斑是光绕过障碍物继续传播的现象，是衍射现象，用白光照射单缝，将得到彩色的衍射条纹，故D正确。 故选：D。 30．（2023秋•宜兴市期末）甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx，若Δx甲＜Δx乙，则下列说法正确的是（　　） A．甲光能发生偏振现象，而乙光不能 B．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长 C．在同一种玻璃中甲光的传播速度大于乙光的传播速度 D．甲光从玻璃到空气的临界角小于乙光从玻璃到空气的临界角 【解答】解：A．偏振现象是横波的特有属性，光属于横波，所以一切光都可以发生偏振现象，故A错误； B．由于Δx甲＜Δx乙，根据双缝干涉条纹公式，知真空中甲光的波长一定小于乙光的波长，故B错误； C．由波速、波长与频率的关系公式c＝λν可知，波长λ越大，则频率ν越小，可知甲光的频率一定大于乙光的频率，在同一均匀介质中，频率越大，则折射率越大，由知，n越大，则速度v越小，即在同一均匀介质中甲光的传播速度小于乙光的传播速度，故C错误； D．根据公式 其中n甲＞n乙 则甲光从玻璃到空气的临界角小于乙光从玻璃到空气的临界角，故D正确。 故选：D。 31．（2023秋•西安期末）关于光的偏振现象，下列说法正确的是（　　） A．光的偏振现象说明光是纵波 B．拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰 C．一束自然光通过某偏振片时，只有振动方向与该偏振片透振方向垂直的光波才能通过 D．一束自然光入射到两种介质的分界面上，一定有反射光且反射光不是偏振光 【解答】解：A．光的偏振现象说明光是横波，故A错误； B．拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰，故B正确； C.一束自然光通过某偏振片时，只有振动方向沿着该偏振片透振方向的光波才能通过，故C错误； D.一束自然光入射到两种介质的分界面时，一定有反射光，且反射光为偏振光，故D错误。 故选：B。 题型8测量玻璃的折射率 32．（2023秋•鼓楼区校级期末）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖为长方体，某同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖实际位置的关系如图所示。光与aa′成夹角θ从上表面射入玻璃砖，从下表面射出，该同学其他实验操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，下列说法正确的是（　　） A．该同学测得的折射率与真实值相比偏小 B．该同学测得的折射率与真实值相比不变 C．若增大θ，在另一侧可能观察不到出射光线 D．若玻璃砖在纸面内转过了一个较小的角度，入射光线与出射光线可能不平行 【解答】解：AB．如图所示 该同学作出的折射光线为图中虚线，实际折射光线为图中实线，由此可知折射角的测量值大于真实值，根据折射定律可知折射率的测量值与真实值相比偏小，故B错误，A正确； C．若增大θ，入射角减小，折射后从玻璃射入空气的入射角一定小于临界角，故一定能折射出玻璃，且入射角减小，平移距离减小，一定能在另一侧能观察到出射光线，故C错误； D．若玻璃砖在纸面内转过了一个较小的角度，在第一个面上的折射角等于第二个面上的入射角，入射光线与出射光线仍平行，故D错误。 故选：A。 33．（2023秋•天宁区校级期末）如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P3、P4，然后做出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验，下列说法中正确的是（　　） A．大头针P4只须挡住P3的像 B．如果误将玻璃砖的边PQ画到P'Q'，折射率的测量值将偏大 C．利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃砖的折射率 D．在测量数据时，仅用毫米刻度尺也能获得计算折射率所需要的全部数据 【解答】解：A．确定P4大头针的位置的方法是使大头针P4能挡住P3和P1、P2的像，故A错误； B．如果误将玻璃砖的边PQ画到P′Q′，则折射角i2将偏大，根据折射定律可知，折射率的测量值将偏小，故B错误； C．利用量角器量出i1、i2，根据折射定律可求出玻璃砖的折射率，故C错误； D．在测量数据时，仅用毫米刻度尺也能获得计算折射率所需要的全部数据，故D正确。 故选：D。 题型9用双缝干涉测量光的波长 34．（2023秋•潍坊期末）如图所示，“用双缝干涉测量光的波长”实验中，双缝间距为d，双缝到光屏的距离为l。用激光照射双缝，光屏上出现明暗相间的条纹，A处为暗条纹、B处为亮条纹，且A、B间还有3条暗纹。测得A、B处条纹中心相距为x，则该激光的波长为（　　） A． B． C． D． 【解答】解：设相邻亮暗条纹之间的距离Δx，则相邻亮条纹与暗条纹之间的距离为 A、B处条纹中心相距为x，根据题意 相邻亮暗条纹之间的距离 根据双缝干涉条纹间距公式 解得波长，故ABD错误，C正确。 故选：C。 35．（2024春•郑州期中）如图用频率为f的单色激光，垂直照射双缝，在光屏上O是中央亮条纹，P点是O上方第二条亮条纹中心，已知双缝间距为d，双缝到光屏的距离为L，光速为c，双缝S1、S2到P点的距离分别为r1，r2，下列说法正确的是（　　） A．该单色光的波长λ＝cf B．r2﹣r1＝2cf C．OP之间的距离为 D．若换用频率更大的单色激光照射双缝，O点上方第二条亮条纹中心在P点上方 【解答】A.根据波速、波长关系 c＝λf，，故A错误； B.P点是O点上方第二条亮条纹中心，则有 ，故B错误； C.双缝干涉两条相邻亮条纹中心间距 OP之间的距离为 ，故C正确； D.若换用频率更大（波长更短）的单色激光照射双缝，O点上方第二条亮条纹中心在P点下方，故D错误。 故选：C。 36．（2023秋•江西期末）用双缝干涉测量某种单色光的波长的实验装置如图甲所示，光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为9.375×10﹣7m，如图乙所示，已知真空中的光速为3×108m/s，如果用频率为4.8×1014Hz的橙光照射双缝，则下列说法正确的是（　　） A．该橙光的波长是5.25×10﹣7m B．P点出现亮条纹 C．仅将橙光换成红光，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距变大 D．仅将橙光换成紫光，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距不变 【解答】解：A.橙光的波长为，故A错误； B.由于 满足光的干涉出现暗条纹的条件（其中n＝1）的条件 因此P点是振动减弱点，P点出现暗条纹，故B错误； C.根据双缝干涉条纹间距公式 在其他条件不变的情况下，光的波长增大，相邻两亮条纹的中心间距变大，故C正确； D.由C项分析知，在其他条件不变的情况下，光的波长减小，相邻两亮条纹的中心间距变小，故D错误； 故选：C。 37．（2023秋•西安期末）如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图。图乙为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a'为中央亮条纹。若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为红光的波长最长，紫光的波长最短。则以下说法正确的是（　　） A．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 【解答】解：根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由本题的条件可确定一种颜色的单色光比绿光的波长长，故A正确，BCD错误； 故选：A。 学科网（北京）股份有限公司 $$