重难点14 光学-2025年高考物理【热点·重点·难点】专练（上海专用）

重难点14 光学 年度 是否出题 选择型 填空题 计算题 实验题 2024年 √ √ √ 2025年（预） ☆☆☆☆ √ √ （2025年预测的可能性仅供参考，每颗☆代表出题的可能性为20%，以此类推） 【思维导图】 【高分技巧】 一、光的折射定律 1．光的折射定律：对于特定的介质，入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即比值是常数。 2．折射率 (1) 定义式：n＝ ①折射率是相对于真空的，所以真空n=1，空气近似等于1。 ②物理意义：折射率越大，光从真空射入到该介质时偏折越大。 ③把折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质。光疏与光密是相对的。 ④光从光疏介质到光密介质，折射角小于入射角。 (2) 决定式：n＝，即某种介质的折射率，等于真空中的光速c与光在这种介质中的传播速度v之比。 3．折射定律的另外表达式 (1) 即：入射角和这时角的正弦执笔和速度成正比，和折射率成反比。 (2) 由于光路可逆性，n越大，则v越小，θ角度越小。 4．单色光从真空进入介质，频率不变，波长变小，速度变小。 二、全反射及发生条件 1． 全反射的条件：必须同时具备两个条件： ①光从光密介质射入光疏介质； ②入射角等于或大于临界角。 2． 临界角：光由介质射入空气(或真空)时，sin C＝ 3． 光导纤维的传播原理： 光由一端进入，由于内芯的折射率大于外套介质的折射率，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出。 4． 光导纤维的折射率 设光导纤维的折射率为n，当入射角为θ1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射。 如图所示，则有sin C＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得sin θ1＝ 当θ1＝90°时，所有进入纤维中的光线都能发生全反射，解得n＝，因此光导纤维折射率要比大些。 5．光的折射与波长的关系：（机械波的波速由介质决定，与波长无关） 颜色 红橙黄绿青蓝紫 频率ν 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 6． 几何光学主要计算题型：利用几何条件分析角度关系。 (1)求折射率：已知折射角度，已知速度 (2)求光速： (3)求传播时间 (4)求临界角 sin C＝ 三、杨氏双缝干涉实验 1．光产生干涉的条件：两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同。 2．杨氏双缝干涉实验 (1)双缝干涉的装置示意图实验装置如图所示，有光源、滤光片、单缝、双缝和光屏。 (2)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，也可用激光直接照射双缝。 (3)双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。 (4)滤光片的作用：让指定频率的单色光通过，改变实验条件。 3．干涉图样 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。 ③条纹间距公式：Δx＝ λ. 即增大挡板和屏的距离，减小双缝间距，增加波长都会导致条纹变宽。 四、薄膜（等厚）干涉及其应用 1． 薄膜干涉现象 (1) 如下图（1）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) 牛顿环的干涉如下图（2）所示。 图（1） 图（2） 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．薄膜干涉的应用（一）：检查平面平整度 如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，M的下表面和N的上表面反射的光产生干涉，形成条纹图案。 (1) 如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是平行且等间距的。 (2) 如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示； (3) 如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q所示： 4．薄膜干涉的应用（二）：增透膜 增透膜是在光学元件表面镀一层特定厚度的薄膜，以增加光的透射。 原理：当光波照射到薄膜上时，由于薄膜上下界面的反射光发生干涉，可以使得某一特定波长的光在反射时相互抵消，从而减少反射光的强度，相应地增加透射光的强度。 五、光的衍射 1．定义：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了直线传播的方向，形成一定的图样的现象。 2．明显衍射的条件： 障碍物或孔径的尺寸与光波的波长相近或更小，即，则会发生明显的衍射现象。 波长越长，衍射效应越明显；波长越短，衍射效应越不明显。 例如，可见光中红光波长较长，衍射效应比蓝光更明显。 3．单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹。 (1)中央条纹最亮、越向两边越暗，条纹间距不等．越靠外，条纹间距越小。 (2)中央亮条纹的宽度及条纹间距：入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。 (3)用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮。 (4)单缝衍射与双缝干涉的比较：   单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 产生条件 只要狭缝足够窄，任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加 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 中央条纹最亮，两边最暗 条纹清晰，亮度基本相等 相同点 成因 都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果 意义 都是波特有的现象，表明光是一种波 4．圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现明暗相间的圆环，如图（a）。 （a） （b） (1)中央是大且亮的圆形亮斑，背景是暗的。 (2)圆孔越小，波长越大，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。 (3)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。 5．圆点衍射（泊松亮斑）：障碍物的衍射现象，如图（b）。 (1)中央是亮斑，而且背景是明亮的。 (2)泊松亮斑图样的亮环或暗环的距离随着圆板半径的增大而减小。 六、光的偏振 1． 自然光：包含着在垂直于传播方向上的各个方向，且各个方向光强都相同，这样的光叫作自然光。 2． 偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某一特定方向振动，这样的光称为偏振光。 3． 只有横波才有偏振现象。 4． 自然光通过偏振片后的振动方向如下图： （建议练习时间：60分钟） 一、单选题 1．（24-25高二上·上海·阶段练习）对于薄膜干涉，下列认识中正确的是（　　） A．应在入射光的另一侧观察薄膜 B．暗纹出现的地方，两个表面反射的光在这里是波谷和波谷相遇叠加 C．干涉条纹是薄膜前后两个表面反射回来的光叠加的结果 D．用单色光作光源时，出现平行的明暗条纹，说明整个膜的厚度相同 【答案】C 【详解】AC．薄膜干涉是由薄膜前后两个表面反射的光线叠加而成，应在入射光的同侧观察薄膜，故A错误，C正确； B．条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，故B错误； D．用单色光做光源时，出现平行的明暗条纹，如满足 则为明条纹，如满足 为暗纹，这说明整个膜的厚度不同，故D错误。 故选C。 2．（24-25高二上·上海·阶段练习）关于光的衍射现象，下面说法正确的是（　　） A．光通过小圆孔后在光屏上出现了泊松亮斑，说明发生了衍射 B．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 C．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射 D．红光的单缝衍射图样是不等间距的、红黑相间的直条纹 【答案】D 【详解】A．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射，故A错误； B．白光的单缝衍射图样，是彩色的直条纹，故B错误； C．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，但仍存在光的衍射，不过不明显而已，故C错误； D．红光的单缝衍射图样，是不等间距的、红黑相间的直条纹，故D正确。 故选D。 3．（24-25高二上·上海·随堂练习）双缝干涉实验的部分实验装置如图所示，调整实验装置使得光屏上可以看到清晰的干涉条纹，关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（　　） A．若将光屏向右平移一小段距离，屏上的干涉条纹不再清晰 B．若将光屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化 C．若将光屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹 D．若将光屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹将发生变化 【答案】C 【详解】AC．双缝干涉发生后，并不只在光屏处有干涉图样，而是在双缝右侧的空间，只要通过双缝后，在两列光相遇的地方叠加都能发生光的干涉现象，并且在新的位置干涉条纹仍很清晰，故A错误，C正确； BD．将光屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹间距将变小，将光屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化，故BD错误。 故选C。 4．（24-25高二上·上海·随堂练习）如图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是（　　） A．人从右侧向左看，可以看到彩色条纹 B．人不管从左侧向右看，还是从右侧向左看，都可以看到彩色条纹 C．彩色条纹水平排列 D．彩色条纹竖直排列 【答案】C 【详解】一束白光射到肥皂薄膜上，经前、后两个面反射回来的光相互叠加，产生干涉现象，所以从左侧向右看可看到彩色条纹；因为薄膜同一水平线上的厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的。 故选C。 5．（24-25高二上·上海·随堂练习）煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示。在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度，以下说法正确的是（　　） ①如果屏的正中央仍是亮条纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯 ②如果屏的正中央是暗条纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯 ③如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定 ④只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条纹 A．①③ B．②③ C．②④ D．①④ 【答案】B 【详解】若B中气体含有瓦斯，光经过两容器时折射率不同，光速不同，到达屏正中央的光程差可能是波长的整数倍，也可能是半波长的奇数倍，所以屏的正中央可能是亮条纹，也可能是暗条纹，故屏的正中央为亮条纹时，B中气体可能含有瓦斯，也可能不含瓦斯，故①错误；如果屏的正中央是暗条纹，必有光程差，说明B中的气体与A中的气体成分不相同，可能含瓦斯，故②正确；如果屏上干涉条纹不停地移动，说明光程差不稳定，即B中的气体瓦斯含量不稳定，故③正确；无论用单色光还是白光照射单缝时，都能在屏上出现干涉条纹，故④错误。 故选B。 6．（23-24高二下·上海嘉定·期末）如图所示，甲、乙两图是同一单色光分别透过孔径为d甲和d乙的两圆孔后在光屏上形成的图样，则（　　） A．d甲>d乙 B．d甲=d乙 C．d甲<d乙 D．无法判断 【答案】C 【详解】根据图样可知，图甲发生了光的衍射现象，图乙图样的形成是光的直线传播，根据发生明显衍射的条件可知，图甲中孔径的尺寸与光的波长相差不多，而图乙中光发生直线传播，孔径的尺寸比光的波长大得多，因此有 d甲<d乙 故选C。 7．如图所示，将一块平凹形玻璃板倒扣在另一块平板玻璃之上，从而在两块玻璃之间形成一层空气薄膜，玻璃板的一边沿x方向，用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板，观察到的干涉条纹形状可能正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由题意可知，当用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板时，观察到的干涉条纹是由于空气薄膜的上下表面所反射的光发生了干涉产生的，由牛顿环原理可知，干涉条纹宽窄的差异，则是空气薄膜变化率的不同所导致的：变化率越大，光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁，使得条纹更加密集，从而使条纹看起来更窄。即空气薄膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄。由本题空气薄膜的形状可知，薄膜的厚度越大的地方，薄膜厚度变化率越小，条纹间距越大，条纹越宽；薄膜的厚度越小的地方，薄膜厚度变化率越大，条纹间距越小，条纹越窄。因此观察到的干涉条纹形状可能正确的是B。 故选B。 8．如图甲所示，某同学将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光垂直照射透镜与玻璃板，可以观察到如图乙所示的明暗相间的同心圆环。若该同学将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜，如图丙所示，则观察到的条纹可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】凸透镜的凸球面与玻璃平板之间形成一个空气薄膜，用单色光垂直照射透镜与玻璃板时，尖劈形空气薄膜的上、下表面反射的两束光相互叠加产生干涉，当光程差为波长的整数倍时，此处是亮条纹，当光程差为波长的奇数倍时，此处是暗条纹。同一半径圆环处的空气薄膜厚度相同，上、下表面反射的光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状。将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜时，则在图乙中同一亮环对应的薄膜这一厚度要内移，则对应的牛顿亮环的半径要变小，其它环的半径依次变小，因此圆环的半径要变小，环间距变小，环变的更密，则观察到的条纹可能是A图。 故选A。 9．（24-25高三上·上海杨浦·阶段练习）光具有能量，也有动量p，p方向沿光的传播方向。，h为普朗克常量，为光的波长。光照射到物体表面时会产生压力，称为光压。光射达物质界面时会发生折射，遵循折射定律，传播方向发生变化会导致其动量改变，从而产生光压。如图，一束光线从真空中入射到均匀分布的微球的A点，两次折射后从B点射出。光束经过微球的过程中，其动量变化量（　　） A．由A指向B，光对微球产生的冲量指向B B．由A指向B，光对微球产生的冲量指向A C．与垂直，光对微球产生的冲量垂直向上 D．与垂直，光对微球产生的冲量垂直向下 【答案】C 【详解】做出入射光动量方向、折射光动量方向以及折射后光线动量的变化量如图所示 可知光束经过微球的过程中，其动量变化量与AB垂直，根据动量定理可知，微球对光束作用力的方向与动量变化量的方向相同，其方向垂直AB向下，而根据牛顿第三定律可知，光束对微球的作用力与微球对光束的作用力大小相等、方向相反，可知光束对微球的作用力垂直AB向上。由冲量公式 可见光对微球产生的冲量垂直向上。 故选C。 二、多选题 10．（19-20高二下·上海·期中）双缝干涉实验的装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹，屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹的中心。如果将入射光换成其它色光，则下列说法中正确的是（　　） A．若将入射光换成红光，则在O点将出现红颜色 B．若将入射光换成紫光，则在O点不可能出现紫颜色 C．若将入射光换成红光，则红光的第一条亮条纹的中心在P点的上方 D．若将入射光换成紫光，则紫光的第一条亮条纹的中心在P点的上方 【答案】AC 【详解】AB．因为O点与双缝间的路程差等于0，知该点出现明条纹，故A正确，B错误； CD．根据双缝干涉条纹的间距公式知，因为红光的波长大于绿光，紫光的波长小于绿光，则红光的条纹间距大于绿光，紫光的条纹的间距小于绿光，所用红光的第一条亮纹在P点的上方，紫光的第一条亮纹在P点的下方，故C正确，D错误。 故选AC。 11．（23-24高二下·上海嘉定·期末）彩虹的形成可以简化为如图所示的模型。球O是空中的球形雨滴，太阳光（复色光）从M点射入，在雨滴内经反射和折射后射出并进入地面上人的眼中，因光的折射率不同，从而形成了彩虹，其中光线a和光线b是彩虹最外侧的两束光线，则（　　） A．光线a为紫光，光线b为红光 B．两种光在P点和Q点可以发生全反射 C．人看到空中的彩虹红光在顶端，紫光在底端 D．光线a在雨滴中传播的速度小于光线b在雨滴中传播的速度 【答案】ACD 【详解】A．光线a、b入射角相同，a的折射角小，根据折射定律可得a的折射率大，所以a为紫光，b为红光，故A正确； C．如图 人观察彩虹时，红光在上、紫光在下，故C正确； B．由题图可知，光线由空气射入雨滴的折射角等于雨滴背面的入射角，所以两种光在P点和Q点不能发生全反射，故B错误； D．根据 可知，a光线在雨滴中传播的速度小于b光线在雨滴中传播的速度，故D正确。 故选ACD。 12．（23-24高二下·上海·期中）光纤通信有传输容量大、传输衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点。如图甲是光纤的示意图，图乙是光纤简化示意图（内芯简化为长直玻璃丝，外套简化为真空），玻璃丝长为，折射率为n，AB、CD代表端面，光从AB端面以某一入射角进入玻璃丝，在玻璃丝内部恰好发生全反射，已知光在真空中传播速度为c，下列选项正确的（    ） A．内芯相对于外套是光疏介质 B． C．光在玻璃丝中传播的速度为 D．光在玻璃丝中从AB端面传播到CD端面所用的时间为 【答案】BD 【详解】A．发生全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质，故内芯相对于外套是光密介质，故A错误； B．由题意 ， 得 故B正确； C．根据 光在玻璃丝中的传播速度为 故C错误； D．由几何关系 又传播时间为 得 故D正确。 故选BD。 13．如图，两单色光Ⅰ、Ⅱ分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光Ⅲ，已知单色光Ⅰ、Ⅱ与法线间的夹角分别为和，则关于单色光Ⅰ与Ⅱ下列说法正确的是（　　） A．在玻璃砖中的折射率之比为 B．在玻璃砖中的传播时间之比为 C．在玻璃砖中的波长之比为 D．由该玻璃砖射向真空时临界角之比为 【答案】AB 【详解】A．由于光从玻璃砖射向空气发生折射，根据折射定律可知 i是入射角，r是折射角， 则玻璃砖对Ⅰ光与Ⅱ光的折射率分别为 则 故A正确； B．根据 知Ⅰ光和Ⅱ光在玻璃砖中传播速度之比 根据 得Ⅰ光和Ⅱ光在玻璃砖中的传播时间之比 故B正确； C．Ⅰ光和Ⅱ光的折射率不同，则光的频率不等，根据 知Ⅰ光和Ⅱ光在玻璃砖中的波长之比 故C错误； D．根据 可得临界角正弦之比为 则临界角之比不等于，故D错误。 故选AB。 14．（22-23高二下·上海杨浦·期中）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 B．OP之间的距离为 C．光在玻璃砖内的传播速度为 D．光从玻璃到空气的临界角为 【答案】BC 【详解】AB．其两种情况的光路图，如图所示 设，由题意可知，在A处发生全反射则有 由于出射光平行，在B处射出，有 由几何关系有 联立解得 故A错误，B正确； C．由 整理有 故C项正确； D．临界角有 所以临界角不是，故D项错误。 故选BC。 三、实验题 15．（24-25高二上·上海·阶段练习）用激光测玻璃砖折射率的实验中，长方体玻璃砖的长边ad与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处，回答下列问题： (1)已经测出AB = 8 cm，OA = 6 cm，S1S2 = 3.5 cm，则折射率n = 。 (2)若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会 （填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】(1) (2)变小 【详解】（1）根据题意结合光的传播情况作出光路图如图所示 根据光的折射定律可得 根据几何关系可得 解得 （2）若玻璃砖宽度变小，相当于把ad边下移，与两条光线的交点距离变小，即BC间距离就小，那S1S2间的距离也会变小。 16．（23-24高二下·上海·期末）在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为a，双缝到光强分布传感器距离为b。 (1)实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为 。 A． B． C． D． (2)在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距和亮度与不加偏振片时相比 。 A．变化、不变化 B．不变化、不变化 C．不变化、变化 (3)移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有 。 A．减小缝宽 B．使单缝靠近传感器 C．增大缝宽 D．使单缝远离传感器 【答案】(1)B (2)C (3)AD 【详解】（1）N条暗条纹间距为D，则条纹间距 结合，解得 故选B。 （2）加偏振片不会改变光的波长，因此条纹间距不变化；光经过偏振片后光的强度会减弱，所以干涉条纹亮度要发生变化。 故选C。 （3）移去偏振片，将双缝换成单缝，则会发生单缝衍射现象，根据单缝衍射规律，减小缝的宽度、增加单缝到光屏的距离可以增大中央亮纹宽度。故选AD。 17．（23-24高三下·上海杨浦·开学考试）手机防窥屏 如图，某手机防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列可实现对像素单元可视角度的控制（可视角度定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍）。透明介质的折射率，屏障间隙，屏障高度。发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间且发光像素单元的宽度不能忽略。不考虑光的衍射。 1． 当光从 介质射入 介质时，可能会发生全反射现象。 2． 若要增加防窥效果，则应 A．增大屏障间隙L     B．减小透明介质折射率n C． 减小屏障高度d    D．增大发光像素的亮度 3． 求像素单元宽度x最小为多少时，其可视角度刚好被扩为180° （只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素单元）。 【答案】 光密 光疏 B 0.35mm 【详解】（1）[1][2]当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角达到或超过临界角，将会发生全反射。 （2）要增加防窥效果，应该减小可视角度，同时可以减小发光像束的亮度。若减小可视角度，根据光的折射定律，可以减小入射角 ，和光的折射率n，若减小入射角，可以减小屏障间隙L或增大屏障高度d。 故选B。 （3）若视角度刚好被扩为180°，则光线的折射角恰好为90°，如图所示 根据光的折射定律 可得入射角 因此 而最小值 四、填空题 18．（23-24高三下·上海嘉定·阶段练习）一复色光a沿如图所示方向从空气射向玻璃球，在球内分为b、c两束单色光，O为球心。b光在球中折射率 c光在球中折射率；b光频率 c光频率；不考虑球内光线两次及以上反射，b光在球中传播时间 c光在球中传播时间。（均选填“大于”、“小于”或“等于”） 【答案】 大于 大于 大于 【详解】[1]如图，做法线 可知，b光的折射角小于c光的折射角，根据折射定律 可知，b光在球中折射率大于c光在球中折射率。 [2]折射率越大，光的频率越大，所以b光频率大于c光频率。 [3]根据 可知，b光在球中速度小于c光在球中速度，而b光在球中通过的距离大于c光在球中通过的距离，根据 可知，b光在球中的运动时间大于c光在球中的运动时间。 19．（23-24高二下·上海·期末）图甲所示为一个质量分布均匀的透明“水晶球”。球直径为d，图中标记了一条水平直径对应的两端点为P、Q，球外某光源发出的一细束单色光从球上P点射向球内，当折射光线与水平直径PQ成θ角时，出射光线与PQ平行，如图乙所示。已知光在真空中的传播速度为c，则该“水晶球”的折射率为 ，光在“水晶球”中的传播时间为 。 【答案】 【详解】[1]由几何关系，光线从“水晶球”中出射时，入射角为，折射角为， 根据折射定律可知，“水晶球”的折射率为 [2]光在“水晶球”中的传播速度为 光在“水晶球”中的传播时间为 20．（23-24高三上·上海普陀·阶段练习）如图为一半圆形玻璃砖，圆心为O，半径为R，直线垂直于竖直放置的屏幕。现将一束绿光由空气从P点垂直AB射入玻璃砖，在Q点发生折射后恰好在屏幕上点出现光斑。已知，，光在空气中的速度为c，则玻璃砖对绿光的临界角为 ，绿光从P传至Q经历的时间为 。 【答案】 【详解】[1]根据几何关系有 可得 由于，根据几何关系 可得折射角为 根据折射定律 玻璃砖对绿光的临界角满足 玻璃砖对绿光的临界角为 [2]绿光在玻璃砖中的速度为 根据几何关系有 绿光从P传至Q经历的时间为 【答案】 60° 不会 【详解】[1]由几何关系知，激光束在C点的折射角为30°，根据折射定律得 解得 [2]激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，在D点的入射角等于C点的折射角，根据光路可逆原理，激光束不可能在D点发生全反射，一定能从D点折射射出玻璃球，因此填“不会”。 22．（23-24高二下·上海·期中）如图甲所示，水面下深度为h处有一点光源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，其半径为r，周边环状区域为b光，半径为R，则水对a光的折射率为 ；若增加水的深度，则水面上b光的环状区域宽度将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】 增大 【详解】[1]根据几何关系，a光的临界角满足 且 则水对a光的折射率为 [2]根据几何关系，b光的临界角满足 则 若增加水的深度，则水面上b光的环状区域宽度将增大。 23．（23-24高二上·上海黄浦·期中）如图所示，真空中一条直径、长的圆柱形棒用折射率为的透光材料制成。一细束激光由其左端的中心点以的入射角斜射入棒中。分析该束激光在棒中能否发生全反射： （填“能”或“不能”）；该激光在棒中传输所经历的时间约为 s。 【答案】 能 【详解】[1]根据题意，由折射定律画出光路图，如图所示 由折射定律有 解得 即 由几何关系可得 由 解得 则有 可知，可以发生全反射。 [2]由几何关系可得，传播距离为 传播速度为 则该激光在棒中传输所经历的时间约为 24．（23-24高二下·上海·期中）图甲是用光的干涉法检测物体表面平整程度的装置，其中M为标准板，N为水平放置的待检测物体，入射光竖直向下照射，图乙为观察到的干涉条纹。则P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是 （选填“凸起”或“下凹”）的。若增加M、N间垫高物的厚度，观察到的干涉条纹的间距将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 凸起 变小 【详解】[1]薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相等，明条纹右偏说明P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凸起的。 [2]发生薄膜干涉时，相邻明条纹间的空气层的厚度差为，MN之间垫块的高度越高，空气层的夹角越大，所以相邻明条纹之间的距离变小。 25．（23-24高三上·上海徐汇·期中）（1）全息照相是利用激光 的特点，做手术切除肿瘤是利用激光 的特点，精确地测量距离是利用了激光 的特点。（A．单色性好；B．方向性好；C．相干性好；D．高亮度） （2）如图所示是通过用两个刀片组成的宽度可以调节的狭缝观察日光灯光源时所看到的四个现象，当狭缝宽度从0.8mm逐渐变小时，所看到的四个图像的顺序是 。 【答案】 AC/CA D B abcd 【详解】（1）[1][2][3]全息照相是利用激光单色性好、相干性好的特点，做手术切除肿瘤是利用激光亮度高、能量大的特点，精确地测量距离是用了激光平行度好、方向性强的特点。 （2）[4]0.8mm大于光的波长，不能发生明显的衍射现象，看到的是条纹状光斑，即图像a。随着缝宽度减小，光斑面积减小，即图像b，当发生衍射时，随着缝宽度减小，衍射条纹间距变大，则先看到c再看到b。故看到的四个图像的顺序是abcd。 26．（23-24高二下·上海嘉定·期末）偏振光通过糖溶液后，迎着光看，偏振方向以传播方向为轴，旋转角θ称“旋光角”，θ与糖溶液浓度有关，θ测量值与标准值比较能确定含糖量，如图自然光源 S，偏振片 A、B，转动B使O处光最强，然后将被测样品P置于A、B间， 则O处光强 （选填“减弱”、“增强”、“不变”、“可能增强也可能减弱”）。若保持A不动，将B朝某一方向转过角度θ后发现O处光强最大；若保持B不动，将A朝 （选填“相同方向”、“相反方向”、“任意方向”）转过角度θ后O处光强也一定最大。 【答案】 减弱 相反方向 【详解】[1]由题意知，转动B使到达O处的光最强，则偏振片A、B的透振方向一致。若在A、B之间放上待检糖溶液，因糖溶液对偏振光有旋光效应，使偏振光的偏振方向发生改变，则到达O处的光强度会明显减弱。 [2] 偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，所以到达O处光的强度会明显减弱，将偏振片B沿相同方向转动一个角度，可使得O处光的强度最大，偏振片B转过的角度等于θ，同理，若保持B不动，将A朝相反方向转过角度θ后O处光强也一定最大。 五、解答题 （23-24高二下·上海杨浦·期中）光 可见光为我们呈现了色彩斑斓的世界和各种有趣的现象，其本质是一种电磁波，他们不仅能够产生反射、折射，还能产生干涉和衍射，能够传递能量，携带信息。 27．下面关于光的现象和原理说法不正确的是（　　） A．原本透明的肥皂泡在阳光的照射下变得五彩斑斓主要是因为光的折射 B．激光防伪标识上的彩色图案是因为光的衍射 C．用“偏振片”可以检验并得到：光是横波 D．光波和超声波属于不同性质的波 28．某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则（　　） A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大 B．在空气中传播时，a光的频率比b光的小 C．在水中传播时，a光的速度比b光的大 D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小 29．用单色光做双缝干涉实验，屏上出现了明暗相间的条纹，则（　　） A．中间的亮条纹宽，两侧的亮条纹越来越窄 B．中间的亮条纹窄，两侧的亮条纹越来越宽 C．遮住一条缝后，屏上仍有明暗相间的条纹 D．若改用白光做实验，不能获得干涉条纹 30．在单缝衍射实验中，仅减小缝宽，光屏上演示条纹的（　　） A．间距变宽，光强增强 B．间距变窄，光强增强 C．间距变宽，光强减弱 D．间距变窄，光强减弱 31．某些特殊的人工材料，入射角i与折射角r依然满足=n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧，因此其折射率为负值（n<0），称为负折射率材料。空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n=-1.2，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（　　） A． B． C． D． 32．左图为在暗室中观察肥皂薄膜干涉的实验装置，灯芯上洒有食盐的酒精灯发出黄色火焰，在图示的情况下，从肥皂薄膜的 （选填“右面”或“左面”）观察时，可看到黄黑相间的 （选填“水平”、“竖直”或“倾斜”）干涉条纹，当用白光照射肥皂薄膜时，可观察到 （选填“黑白”或“彩色”）的干涉条纹。 【答案】27．A 28．D 29．C 30．C 31．C 32． 右面 水平 彩色 【解析】27．A．原本透明的肥皂泡在阳光的照射下变得五彩斑斓主要是因为光的干涉，故A错误，符合题意； B．激光防伪标识上的彩色图案是因为光的衍射，故B正确，不符合题意； C．用“偏振片”可以检验并得到：光是横波，故C正确，不符合题意； D．光波属于电磁波，超声波属于机械波，即二者为不同性质的波，故D正确，不符合题意。 故选A。 28．AB．根据 由于a光相邻两亮条纹的间距比b光的小，则在空气中传播时，a光的波长比b光的小， a光的频率比b光的大，故AB错误； CD．由于a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则a光的折射率比b光的折射率大，所以在水中传播时a光的速度比b光的小，由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小，故C错误，D正确。 故选D。 29．AB．用单色光做双缝干涉实验，屏上出现明暗相间等间距的条纹，故AB错误； C．遮住一条缝后，屏上仍有明暗相间的条纹，该条纹为衍射条纹，故C正确； D．若入射光为白光，可观察到明暗相间的彩色条纹，中间为白色亮条纹，故D错误。 故选C。 30．在单缝衍射实验中，仅减小缝宽，光屏上条纹间距变宽，光强减弱。 故选C。 31．由于折射率为负值时，折射光线与入射光线位于法线的同一侧，但仍满足 故选C。 32．[1][2][3]灯芯上洒有食盐的酒精灯发出黄色火焰，从肥皂薄膜右面观察时，可看到黄黑相间的水平干涉条纹，当用白光照射肥皂薄膜时，可观察到彩色的干涉条纹。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 重难点14 光学 年度 是否出题 选择型 填空题 计算题 实验题 2024年 √ √ √ 2025年（预） ☆☆☆☆ √ √ （2025年预测的可能性仅供参考，每颗☆代表出题的可能性为20%，以此类推） 【思维导图】 【高分技巧】 一、光的折射定律 1．光的折射定律：对于特定的介质，入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即比值是常数。 2．折射率 (1) 定义式：n＝ ①折射率是相对于真空的，所以真空n=1，空气近似等于1。 ②物理意义：折射率越大，光从真空射入到该介质时偏折越大。 ③把折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质。光疏与光密是相对的。 ④光从光疏介质到光密介质，折射角小于入射角。 (2) 决定式：n＝，即某种介质的折射率，等于真空中的光速c与光在这种介质中的传播速度v之比。 3．折射定律的另外表达式 (1) 即：入射角和这时角的正弦执笔和速度成正比，和折射率成反比。 (2) 由于光路可逆性，n越大，则v越小，θ角度越小。 4．单色光从真空进入介质，频率不变，波长变小，速度变小。 二、全反射及发生条件 1． 全反射的条件：必须同时具备两个条件： ①光从光密介质射入光疏介质； ②入射角等于或大于临界角。 2． 临界角：光由介质射入空气(或真空)时，sin C＝ 3． 光导纤维的传播原理： 光由一端进入，由于内芯的折射率大于外套介质的折射率，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出。 4． 光导纤维的折射率 设光导纤维的折射率为n，当入射角为θ1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射。 如图所示，则有sin C＝，n＝，C＋θ2＝90°，由以上各式可得sin θ1＝ 当θ1＝90°时，所有进入纤维中的光线都能发生全反射，解得n＝，因此光导纤维折射率要比大些。 5．光的折射与波长的关系：（机械波的波速由介质决定，与波长无关） 颜色 红橙黄绿青蓝紫 频率ν 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 6． 几何光学主要计算题型：利用几何条件分析角度关系。 (1)求折射率：已知折射角度，已知速度 (2)求光速： (3)求传播时间 (4)求临界角 sin C＝ 三、杨氏双缝干涉实验 1．光产生干涉的条件：两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同。 2．杨氏双缝干涉实验 (1)双缝干涉的装置示意图实验装置如图所示，有光源、滤光片、单缝、双缝和光屏。 (2)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，也可用激光直接照射双缝。 (3)双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。 (4)滤光片的作用：让指定频率的单色光通过，改变实验条件。 3．干涉图样 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。 ③条纹间距公式：Δx＝ λ. 即增大挡板和屏的距离，减小双缝间距，增加波长都会导致条纹变宽。 四、薄膜（等厚）干涉及其应用 1． 薄膜干涉现象 (1) 如下图（1）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) 牛顿环的干涉如下图（2）所示。 图（1） 图（2） 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．薄膜干涉的应用（一）：检查平面平整度 如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，M的下表面和N的上表面反射的光产生干涉，形成条纹图案。 (1) 如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是平行且等间距的。 (2) 如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示； (3) 如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q所示： 4．薄膜干涉的应用（二）：增透膜 增透膜是在光学元件表面镀一层特定厚度的薄膜，以增加光的透射。 原理：当光波照射到薄膜上时，由于薄膜上下界面的反射光发生干涉，可以使得某一特定波长的光在反射时相互抵消，从而减少反射光的强度，相应地增加透射光的强度。 五、光的衍射 1．定义：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了直线传播的方向，形成一定的图样的现象。 2．明显衍射的条件： 障碍物或孔径的尺寸与光波的波长相近或更小，即，则会发生明显的衍射现象。 波长越长，衍射效应越明显；波长越短，衍射效应越不明显。 例如，可见光中红光波长较长，衍射效应比蓝光更明显。 3．单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹。 (1)中央条纹最亮、越向两边越暗，条纹间距不等．越靠外，条纹间距越小。 (2)中央亮条纹的宽度及条纹间距：入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。 (3)用白光做单缝衍射时，中央亮条纹是白色的，两边是彩色条纹，中央亮条纹仍然最宽最亮。 (4)单缝衍射与双缝干涉的比较：   单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 产生条件 只要狭缝足够窄，任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加 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 中央条纹最亮，两边最暗 条纹清晰，亮度基本相等 相同点 成因 都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果 意义 都是波特有的现象，表明光是一种波 4．圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现明暗相间的圆环，如图（a）。 （a） （b） (1)中央是大且亮的圆形亮斑，背景是暗的。 (2)圆孔越小，波长越大，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。 (3)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。 5．圆点衍射（泊松亮斑）：障碍物的衍射现象，如图（b）。 (1)中央是亮斑，而且背景是明亮的。 (2)泊松亮斑图样的亮环或暗环的距离随着圆板半径的增大而减小。 六、光的偏振 1． 自然光：包含着在垂直于传播方向上的各个方向，且各个方向光强都相同，这样的光叫作自然光。 2． 偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某一特定方向振动，这样的光称为偏振光。 3． 只有横波才有偏振现象。 4． 自然光通过偏振片后的振动方向如下图： （建议练习时间：60分钟） 一、单选题 1．（24-25高二上·上海·阶段练习）对于薄膜干涉，下列认识中正确的是（　　） A．应在入射光的另一侧观察薄膜 B．暗纹出现的地方，两个表面反射的光在这里是波谷和波谷相遇叠加 C．干涉条纹是薄膜前后两个表面反射回来的光叠加的结果 D．用单色光作光源时，出现平行的明暗条纹，说明整个膜的厚度相同 2．（24-25高二上·上海·阶段练习）关于光的衍射现象，下面说法正确的是（　　） A．光通过小圆孔后在光屏上出现了泊松亮斑，说明发生了衍射 B．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 C．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射 D．红光的单缝衍射图样是不等间距的、红黑相间的直条纹 3．（24-25高二上·上海·随堂练习）双缝干涉实验的部分实验装置如图所示，调整实验装置使得光屏上可以看到清晰的干涉条纹，关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（　　） A．若将光屏向右平移一小段距离，屏上的干涉条纹不再清晰 B．若将光屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化 C．若将光屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹 D．若将光屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹将发生变化 4．（24-25高二上·上海·随堂练习）如图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是（　　） A．人从右侧向左看，可以看到彩色条纹 B．人不管从左侧向右看，还是从右侧向左看，都可以看到彩色条纹 C．彩色条纹水平排列 D．彩色条纹竖直排列 5．（24-25高二上·上海·随堂练习）煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示。在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度，以下说法正确的是（　　） ①如果屏的正中央仍是亮条纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯 ②如果屏的正中央是暗条纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯 ③如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定 ④只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条纹 A．①③ B．②③ C．②④ D．①④ 6．（23-24高二下·上海嘉定·期末）如图所示，甲、乙两图是同一单色光分别透过孔径为d甲和d乙的两圆孔后在光屏上形成的图样，则（　　） A．d甲>d乙 B．d甲=d乙 C．d甲<d乙 D．无法判断 7．如图所示，将一块平凹形玻璃板倒扣在另一块平板玻璃之上，从而在两块玻璃之间形成一层空气薄膜，玻璃板的一边沿x方向，用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板，观察到的干涉条纹形状可能正确的是（    ） A． B． C． D． 8．如图甲所示，某同学将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光垂直照射透镜与玻璃板，可以观察到如图乙所示的明暗相间的同心圆环。若该同学将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜，如图丙所示，则观察到的条纹可能是（　　） A． B． C． D． 9．（24-25高三上·上海杨浦·阶段练习）光具有能量，也有动量p，p方向沿光的传播方向。，h为普朗克常量，为光的波长。光照射到物体表面时会产生压力，称为光压。光射达物质界面时会发生折射，遵循折射定律，传播方向发生变化会导致其动量改变，从而产生光压。如图，一束光线从真空中入射到均匀分布的微球的A点，两次折射后从B点射出。光束经过微球的过程中，其动量变化量（　　） A．由A指向B，光对微球产生的冲量指向B B．由A指向B，光对微球产生的冲量指向A C．与垂直，光对微球产生的冲量垂直向上 D．与垂直，光对微球产生的冲量垂直向下 二、多选题 10．（19-20高二下·上海·期中）双缝干涉实验的装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹，屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹的中心。如果将入射光换成其它色光，则下列说法中正确的是（　　） A．若将入射光换成红光，则在O点将出现红颜色 B．若将入射光换成紫光，则在O点不可能出现紫颜色 C．若将入射光换成红光，则红光的第一条亮条纹的中心在P点的上方 D．若将入射光换成紫光，则紫光的第一条亮条纹的中心在P点的上方 11．（23-24高二下·上海嘉定·期末）彩虹的形成可以简化为如图所示的模型。球O是空中的球形雨滴，太阳光（复色光）从M点射入，在雨滴内经反射和折射后射出并进入地面上人的眼中，因光的折射率不同，从而形成了彩虹，其中光线a和光线b是彩虹最外侧的两束光线，则（　　） A．光线a为紫光，光线b为红光 B．两种光在P点和Q点可以发生全反射 C．人看到空中的彩虹红光在顶端，紫光在底端 D．光线a在雨滴中传播的速度小于光线b在雨滴中传播的速度 12．（23-24高二下·上海·期中）光纤通信有传输容量大、传输衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点。如图甲是光纤的示意图，图乙是光纤简化示意图（内芯简化为长直玻璃丝，外套简化为真空），玻璃丝长为，折射率为n，AB、CD代表端面，光从AB端面以某一入射角进入玻璃丝，在玻璃丝内部恰好发生全反射，已知光在真空中传播速度为c，下列选项正确的（    ） A．内芯相对于外套是光疏介质 B． C．光在玻璃丝中传播的速度为 D．光在玻璃丝中从AB端面传播到CD端面所用的时间为 13．如图，两单色光Ⅰ、Ⅱ分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光Ⅲ，已知单色光Ⅰ、Ⅱ与法线间的夹角分别为和，则关于单色光Ⅰ与Ⅱ下列说法正确的是（　　） A．在玻璃砖中的折射率之比为 B．在玻璃砖中的传播时间之比为 C．在玻璃砖中的波长之比为 D．由该玻璃砖射向真空时临界角之比为 14．（22-23高二下·上海杨浦·期中）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 B．OP之间的距离为 C．光在玻璃砖内的传播速度为 D．光从玻璃到空气的临界角为 三、实验题 15．（24-25高二上·上海·阶段练习）用激光测玻璃砖折射率的实验中，长方体玻璃砖的长边ad与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处，回答下列问题： (1)已经测出AB = 8 cm，OA = 6 cm，S1S2 = 3.5 cm，则折射率n = 。 (2)若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会 （填“变大”、“变小”或“不变”）。 16．（23-24高二下·上海·期末）在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为a，双缝到光强分布传感器距离为b。 (1)实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为 。 A． B． C． D． (2)在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距和亮度与不加偏振片时相比 。 A．变化、不变化 B．不变化、不变化 C．不变化、变化 (3)移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有 。 A．减小缝宽 B．使单缝靠近传感器 C．增大缝宽 D．使单缝远离传感器 17．（23-24高三下·上海杨浦·开学考试）手机防窥屏 如图，某手机防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列可实现对像素单元可视角度的控制（可视角度定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍）。透明介质的折射率，屏障间隙，屏障高度。发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间且发光像素单元的宽度不能忽略。不考虑光的衍射。 1． 当光从 介质射入 介质时，可能会发生全反射现象。 2． 若要增加防窥效果，则应 A．增大屏障间隙L     B．减小透明介质折射率n C． 减小屏障高度d    D．增大发光像素的亮度 3． 求像素单元宽度x最小为多少时，其可视角度刚好被扩为180° （只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素单元）。 四、填空题 18．（23-24高三下·上海嘉定·阶段练习）一复色光a沿如图所示方向从空气射向玻璃球，在球内分为b、c两束单色光，O为球心。b光在球中折射率 c光在球中折射率；b光频率 c光频率；不考虑球内光线两次及以上反射，b光在球中传播时间 c光在球中传播时间。（均选填“大于”、“小于”或“等于”） 19．（23-24高二下·上海·期末）图甲所示为一个质量分布均匀的透明“水晶球”。球直径为d，图中标记了一条水平直径对应的两端点为P、Q，球外某光源发出的一细束单色光从球上P点射向球内，当折射光线与水平直径PQ成θ角时，出射光线与PQ平行，如图乙所示。已知光在真空中的传播速度为c，则该“水晶球”的折射率为 ，光在“水晶球”中的传播时间为 。 20．（23-24高三上·上海普陀·阶段练习）如图为一半圆形玻璃砖，圆心为O，半径为R，直线垂直于竖直放置的屏幕。现将一束绿光由空气从P点垂直AB射入玻璃砖，在Q点发生折射后恰好在屏幕上点出现光斑。已知，，光在空气中的速度为c，则玻璃砖对绿光的临界角为 ，绿光从P传至Q经历的时间为 。 22．（23-24高二下·上海·期中）如图甲所示，水面下深度为h处有一点光源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，其半径为r，周边环状区域为b光，半径为R，则水对a光的折射率为 ；若增加水的深度，则水面上b光的环状区域宽度将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 23．（23-24高二上·上海黄浦·期中）如图所示，真空中一条直径、长的圆柱形棒用折射率为的透光材料制成。一细束激光由其左端的中心点以的入射角斜射入棒中。分析该束激光在棒中能否发生全反射： （填“能”或“不能”）；该激光在棒中传输所经历的时间约为 s。 24．（23-24高二下·上海·期中）图甲是用光的干涉法检测物体表面平整程度的装置，其中M为标准板，N为水平放置的待检测物体，入射光竖直向下照射，图乙为观察到的干涉条纹。则P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是 （选填“凸起”或“下凹”）的。若增加M、N间垫高物的厚度，观察到的干涉条纹的间距将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 25．（23-24高三上·上海徐汇·期中）（1）全息照相是利用激光 的特点，做手术切除肿瘤是利用激光 的特点，精确地测量距离是利用了激光 的特点。（A．单色性好；B．方向性好；C．相干性好；D．高亮度） （2）如图所示是通过用两个刀片组成的宽度可以调节的狭缝观察日光灯光源时所看到的四个现象，当狭缝宽度从0.8mm逐渐变小时，所看到的四个图像的顺序是 。 26．（23-24高二下·上海嘉定·期末）偏振光通过糖溶液后，迎着光看，偏振方向以传播方向为轴，旋转角θ称“旋光角”，θ与糖溶液浓度有关，θ测量值与标准值比较能确定含糖量，如图自然光源 S，偏振片 A、B，转动B使O处光最强，然后将被测样品P置于A、B间， 则O处光强 （选填“减弱”、“增强”、“不变”、“可能增强也可能减弱”）。若保持A不动，将B朝某一方向转过角度θ后发现O处光强最大；若保持B不动，将A朝 （选填“相同方向”、“相反方向”、“任意方向”）转过角度θ后O处光强也一定最大。 五、解答题 （23-24高二下·上海杨浦·期中）光 可见光为我们呈现了色彩斑斓的世界和各种有趣的现象，其本质是一种电磁波，他们不仅能够产生反射、折射，还能产生干涉和衍射，能够传递能量，携带信息。 27．下面关于光的现象和原理说法不正确的是（　　） A．原本透明的肥皂泡在阳光的照射下变得五彩斑斓主要是因为光的折射 B．激光防伪标识上的彩色图案是因为光的衍射 C．用“偏振片”可以检验并得到：光是横波 D．光波和超声波属于不同性质的波 28．某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则（　　） A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大 B．在空气中传播时，a光的频率比b光的小 C．在水中传播时，a光的速度比b光的大 D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小 29．用单色光做双缝干涉实验，屏上出现了明暗相间的条纹，则（　　） A．中间的亮条纹宽，两侧的亮条纹越来越窄 B．中间的亮条纹窄，两侧的亮条纹越来越宽 C．遮住一条缝后，屏上仍有明暗相间的条纹 D．若改用白光做实验，不能获得干涉条纹 30．在单缝衍射实验中，仅减小缝宽，光屏上演示条纹的（　　） A．间距变宽，光强增强 B．间距变窄，光强增强 C．间距变宽，光强减弱 D．间距变窄，光强减弱 31．某些特殊的人工材料，入射角i与折射角r依然满足=n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧，因此其折射率为负值（n<0），称为负折射率材料。空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n=-1.2，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（　　） A． B． C． D． 32．左图为在暗室中观察肥皂薄膜干涉的实验装置，灯芯上洒有食盐的酒精灯发出黄色火焰，在图示的情况下，从肥皂薄膜的 （选填“右面”或“左面”）观察时，可看到黄黑相间的 （选填“水平”、“竖直”或“倾斜”）干涉条纹，当用白光照射肥皂薄膜时，可观察到 （选填“黑白”或“彩色”）的干涉条纹。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$