2025届高考物理二轮专题讲义：光学

2025高考物理二轮专题讲义 光学 课前学习任务 构建知识 1.知识体系 2.光的波动性 (1)光形成稳定干涉的条件：两光源频率相等，相位差恒定。 (2)两列光波发生稳定干涉现象时，光的频率相等，相位差恒定，条纹间距Δx＝λ。 (3)发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小。 3.光的折射和全反射题型的分析思路 (1)确定要研究的光线，有时需根据题意，分析、寻找临界光线、边界光线为研究对象。 (2)找入射点，确认界面，并画出法线。 (3)明确两介质折射率的大小关系。 ①若光疏→光密：一定有反射光线和折射光线。 ②若光密→光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射。 (4)根据反射定律、折射定律列出关系式，结合几何关系，联立求解。 课堂学习任务 练考点 题型1　光的折射 例1.(2023·新课标全国卷)如图，一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形△ABC，AB＝AC＝l，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A，求M点到A点的距离。 【答案】　l 【解析】　由题意做出光路图如图所示，光线垂直于BC方向射入，根据几何关系可知入射角为45°；由于棱镜折射率为，根据n＝，有sin r＝，则折射角为30°；∠BMO＝60°，因为∠B＝45°，所以光在BC面的入射角为θ＝90°－(180°－60°－45°)＝15°，根据反射定律可知∠MOA＝2θ＝30°，根据几何关系可知∠BAO＝30°，即△MAO为等腰三角形，则＝，又因为△BOM与△CAO相似，故有＝，由题知AB＝AC＝l，联立可得BM＝AC＝l，所以M到A点的距离为x＝MA＝l－BM＝l。 对点训练 1.(2024·重庆卷)某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16 cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略器壁厚度，由该方案可知(　　) A．若h＝4 cm，则n＝ B．若h＝6 cm，则n＝ C．若n＝，则h＝10 cm D．若n＝，则h＝5 cm 【答案】　B 【解析】　根据几何关系画出光路图，如图所示，标注入射角θ1，折射角θ2，根据折射定律可得n＝＝＝，若h＝4 cm，则n＝2，故A错误；若h＝6 cm，则n＝，故B正确；若n＝，则h＝ cm，故C错误；若n＝，则h＝ cm，故D错误。 题型2　光的全反射 例2.(2024·全国甲卷)一玻璃柱的折射率n＝，其横截面为四分之一圆，圆的半径为R，如图所示。截面所在平面内，一束与AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时h与R的比值。 【答案】　 【解析】　如图，画出光路图，可知＝n＝，设临界角为C，得sin C＝＝，cos C＝，根据α＝β＋C可得＝，解得tan β＝，故可得sin β＝，故可知＝sin α＝sin β＝。 对点训练 2. (2024·海南卷)一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直OP射入，恰好在PQ界面发生全反射，则玻璃砖的折射率(　　) A． B． C． D．2 【答案】　C 【解析】　如图所示，根据几何关系可知光线在PQ界面的入射角为C＝60°，根据全反射的临界条件可得sin C＝，解得n＝，故选C。 3. 光导纤维(可简化为长玻璃丝)示意图如图所示，其折射率为n，AB代表端面，为使光能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，光在端面AB上的入射角θ应满足的条件是(　　) A．sin θ> B．sin θ< C．sin θ> D．sin θ< 【答案】　B 【解析】　为使光能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，则光在光导纤维内发生全反射，光路图如图所示，根据折射定律有n＝，n＝，C＋r＝90°，联立可得sin θ＝，入射角θ越小，则在上下表面越容易发生全反射，所以应该满足sin θ<，故选B。 题型3　光的干涉、衍射和偏振现象 例3.(2024·山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是(　　) A．滚珠b、c均合格 B．滚珠b、c均不合格 C．滚珠b合格，滚珠c不合格 D．滚珠b不合格，滚珠c合格 【答案】　C 【解析】　单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的波程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的直径相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠c不合格。故选C。 例4. (多选)(2024·广西卷)如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，a≪l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ。下列说法正确的是(　　) A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为λ B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为λ C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为nλ D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，则该液体的折射率为λ 【答案】　AD 【解析】　根据平面镜成像对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a，根据条纹间距公式可知Δx＝λ＝λ，故A正确，B错误；若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，光的频率不变，根据λf＝c，v＝λ1f＝，其中c为在真空中的光速，则λ1＝，故C错误；若将整套装置完全没入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，根据条纹间距公式有Δx＝λ2，可得λ2＝，结合C选项的分析可知λ2＝＝，所以n＝λ，故D正确。故选AD。 对点训练 4. (2024·江苏卷)用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到(　　) A．两镜片都变亮 B．两镜片都变暗 C．两镜片没有任何变化 D．左镜片变暗，右镜片变亮 【答案】　D 【解析】　立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，可知两镜片的透振方向相互垂直，因此将手机屏幕旋转90度后左镜片变暗，右镜片变亮。故选D。 5. (2024·甘肃武威模拟)用红光分别照射不同的单缝和双缝，所形成的图样分别如图甲、乙、丙所示。下列说法正确的是(　　) A．甲、乙图样中的单缝可能与亮条纹垂直 B．甲图中的单缝比乙图中的单缝窄 C．丙图中相邻两亮条纹的中心间距与相邻两暗条纹的中心间距可能不相等 D．若仅将丙图对应实验中的红光换为绿光，则相邻两亮条纹的中心间距将变大 【答案】　B 【解析】　甲、乙图样均为单缝衍射图样，单缝和条纹平行，故A错误；甲图中心的亮条纹更宽，可知其对应的单缝更窄，故B正确；丙图为双缝干涉实验图样，相邻两亮条纹的中心间距与相邻两暗条纹的中心间距相等，故C错误；绿光的波长比红光短，则相邻两亮条纹的中心间距小，故D错误。 题型4　几何光学与物理光学的综合应用 1.含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质，由于介质对不同色光的折射率不同，各种色光的偏折程度不同。 2.各种色光的比较 颜色 红橙黄绿蓝靛紫 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 例5.(多选)(2024·甘肃卷)如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当θ＝30°时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是(　　) A．该材料对红光的折射率为 B．若θ＝45°，光线c消失 C．若入射光a变为白光，光线b为白光 D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直 【答案】　ABC 【解析】　根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为60°，故折射率为n＝＝，故A正确；设临界角为C，得sin C＝＝<，故C<45°，故若θ＝45°，会发生全反射，光线c消失，故B正确；由于光线b为反射光线，反射角等于入射角，故当入射光a变为白光，光线b为白光，故C正确；对同种介质，紫光的折射率比红光大，故若入射光a变为紫光，折射角将变大，光线b和c不会垂直，故D错误。故选ABC。 对点训练 6.如图所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的，如图所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是(　　) A．在冰晶中，b光的传播速度较小 B．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较小 C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小 D．用同一装置做单缝衍射实验，b光中央亮条纹更宽 【答案】　A 【解析】　由题图可知，太阳光射入六角形冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律可知，六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，由v＝，知b光的传播速度较小，故A正确；由a光的折射率小于b光的折射率，可知a光的频率小于b光的频率，所以a光的波长大于b光的波长，根据Δx＝λ可知，a光相邻条纹间距较大，故B错误；a光的折射率较小，由临界角公式sin C＝可知，a光的临界角较大，故C错误；光的衍射中，波长越长，中央亮条纹越宽，故a光的中央亮条纹更宽，故D错误。故选A。 课后学习任务 2025年1月20日高中物理作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．折射率是衡量材料光学性能的重要指标，下表是几种介质的折射率（λ=589.3nm   t=20℃）。下列说法正确的是（　　） 介质 金刚石 二硫化碳 玻璃 水晶 折射率 2.42 1.63 1.5~1.8 1.55 A．同一种光在水晶中的频率大于在金刚石中的频率 B．一束单色光从水晶射入二硫化碳中，其传播速度将减小 C．光从金刚石射向玻璃，在分界面上一定会发生全反射现象 D．不同频率的光以相同的入射角从空气射入水晶，其折射角相同 【答案】B 【详解】A．频率是光波的一个基本属性，与介质无关，只与光源有关，故A错误； B．由表中数据可知，光在水晶中的折射率小于在二硫化碳中的折射率，由公式可知，光在水晶中的传播速度大于在二硫化碳中传播的速度，即一束单色光从水晶射入二硫化碳中，其传播速度将减小，故B正确； C．全反射的条件一是‌光必须从光密介质射入光疏介质‌，二是入射角必须大于或等于临界角，光从金刚石射向玻璃，满足光从光密介质射入光疏介质，但是还必须满足入射角必须大于或等于临界角，所以在分界面上不一定会发生全反射现象，故C错误； D．同一介质（允许光在其中通过的各向同性的物质）的折射率是不变的，指的是对同一频率的光而言的，而介质对于光的折射率会随着光的频率的提高而提高，所以折射率是个动态的数据，所以不同频率的光以相同的入射角从空气射入水晶，其折射角不相同，故D错误。 故选B。 2．如图所示，ABCDE是某种透明物质截面的边界，若一束蓝光从O点入射（入射光线未画出），在P点和Q点均发生了全反射，最后垂直于BC面射出。在该种物质对紫光折射率n的猜测值“1.7”“2.0”“2.3”“2.4”中，可能的值有（　　） A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【答案】B 【详解】根据题意可得，蓝光若在P点恰好发生全反射时，则有 若在Q点恰好发生全反射时，则有 由于紫光的折射率应大于蓝光的折射率，故该物质对紫光的折射率应大于2。 故选B。 3．如图所示，光束沿方向从空气射向某种介质，折射光线沿方向，已知θ1>θ2。下列说法正确的是（　　） A．这束光从空气进入介质后频率会减小 B．这束光从空气进入介质后速度会减小 C．这束光从空气进入介质后波长不变 D．适当增大入射角θ1，可能会在界面发生全反射现象 【答案】B 【详解】A．这束光从空气进入介质后频率不变，故A错误； BC．根据可知，这束光在该介质中的传播速度小于在空气中的传播速度，这束光从空气进入介质后速度减小，根据可知，这束光从空气进入介质后波长会减小，故B正确，C错误； D．光束由光密介质射向光疏介质才会发生全反射现象，故D错误。 故选B。 4．如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束由两种单色光组成的复色光从真空沿半径方向入射到圆心，当时，单色光恰好发生全反射，单色光的折射光线恰好与的反射光线垂直。则透明材料对两种单色光的折射率之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】作出光路图如图所示 对光有 对光有 所以 故选B。 5．如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，在透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的狭缝层。单色光从上方垂直凸透镜的上表面射向凸透镜，沿光的入射方向看到明暗相间的干涉条纹，这些条纹叫作牛顿环。下列说法正确的是（    ） A．牛顿环是凸透镜上、下表面的反射光叠加形成的 B．距离中心越远，相邻亮条纹间距越小 C．同一条纹下，狭缝层的厚度不同 D．若换成波长更长的光，条纹分布更加密集 【答案】B 【详解】A．干涉条纹是由凸透镜下表面与平面玻璃间空气隙上、下表面的反射光叠加形成的，故A错误； B．圆环状条纹的间距不相等，从中心向外条纹越来越密集，条纹间距越小，故B正确； C．同一条纹上，凸透镜下表面与平面玻璃间空气隙上、下表面反射光的光程差相同，空气隙的厚度相同，故C错误； D．若换成波长更长的光，相邻明条纹或相邻的暗条纹条纹间距变大，故条纹分布更加稀疏，故D错误。 故选B。 6．如图，一棱镜的横截面为等腰三角形，其中边长PM与PN相等，，PM边紧贴墙壁放置，现有一束单色光垂直于MN边入射，从PN边出射后恰好与墙面垂直（不考虑光线在棱镜内的多次反射），则该棱镜的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据题意画出光路图如图所示 根据几何关系可得 ， 根据折射定律可得 故选D。 7．增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图，入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片，反射光2和3在P处相干减弱，则2和3在P处的光振动图像可能为（　　）    A．   B．   C．   D．   【答案】C 【详解】由图可知2和3两束光传播方向相反，在P处相干减弱，所以两束光在P处振动方向相反，根据同侧法可知C正确。 故选C。 8．如图所示，a、b两束单色光分别沿半径方向射向圆柱形的玻璃砖，出射光线均沿方向。下列说法正确的是（    ） A．玻璃砖对a的折射率小于对b的折射率 B．相同仪器做双缝干涉实验，b的条纹间距大 C．在真空中传播时a的波长大于b的波长 D．在玻璃砖中传播时a的波速大于b的波速 【答案】B 【详解】A．根据折射定律可得 并结合图像可知 则玻璃砖对a的折射率大于对b的折射率，故A错误； C．由 知 根据 可知 则在真空中传播时a的波长小于b的波长，故C错误； B．根据干涉条纹间距公式且 可知b光干涉条纹间距较大，故B正确； D．由且 可知 则在玻璃砖中传播时a的波速小于b的波速，故D错误。 故选B。 二、多选题 9．为起到更好的隔音效果，阳台窗户使用双层玻璃，双层平行玻璃中间是氙气，两块玻璃的厚度相同均为h。用一支激光笔，让激光从窗户一侧与玻璃成60°角入射并记录入射点A，同时记录A点在对面玻璃外面的投影点A′，如图所示。然后在窗户另一侧记录激光出射点的位置B。测量A′B的距离为d。已知玻璃对该激光的折射率为1.5，可认为氙气对该激光的折射率为1。该激光在真空中的传播速度为c，不考虑多次反射，则下列说法正确的是（　　） A．激光在氙气中的传播速度比在玻璃中的慢 B．双层玻璃中间氙气的厚度为 C．激光从A到B在玻璃中的传播时间为 D．激光从A到B的传播时间为 【答案】BC 【详解】A．根据折射率公式 可知，折射率越大，光在介质中的传播速度越慢，所以激光在氙气中的传播速度比在玻璃中的快，故A错误； B．作出激光的传播路线图如图所示 光在玻璃中的折射角为θ，根据公式，有 所以 由几何关系可得 解得双层玻璃中间氙气的厚度为 故B正确； C．激光在玻璃中传播的路程 所以激光在玻璃中的传播时间 故C正确； D．激光在氙气中的传播时间为 所以激光从A到B的传播时间为 故D错误。 故选BC。 10．为起到更好的隔音效果，阳台窗户使用双层玻璃，双层平行玻璃中间是氙气，两块玻璃的厚度相同均为h。用一支激光笔，让激光从窗户一侧与玻璃成60°角入射并记录入射点A，同时记录A点在对面玻璃外面的投影点A′，如图所示。然后在窗户另一侧记录激光出射点的位置B。测量A′B的距离为d。已知玻璃对该激光的折射率为1.5，可认为氙气对该激光的折射率为1。该激光在真空中的传播速度为c，不考虑多次反射，则下列说法正确的是（　　） A．激光在氙气中的传播速度比在玻璃中的慢 B．双层玻璃中间氙气的厚度为 C．激光从A到B在玻璃中的传播时间为 D．激光从A到B的传播时间为 【答案】BC 【详解】A．由题意，根据折射率的公式可知，折射率越大，光在介质中的传播速度越慢，所以激光在氙气中的传播速度比在玻璃中的快，故A错误； B．作出激光的传播路线图如图所示 光在玻璃中的折射角为θ，有 所以 由几何关系可得 解得双层玻璃中间氙气的厚度为 故B正确； C．激光在玻璃中传播的路程 所以激光在玻璃中的传播时间 故C正确； D．激光在氙气中的传播时间为 所以激光从A到B的传播时间为 故D错误。 故选BC。 11．如图甲所示，在平静的水面下深，处有一个点光源S，它发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）。设b光的折射率为nb，则下列说法正确的是（　　） A．水对a光的折射率比b光小 B．在水中，a光的传播速度比b光小 C．复色光圆形区域的面积为 D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光宽 【答案】ACD 【详解】A．a光在水面上形成的圆形亮斑面积较大，可知a光的全反射临界角较大，根据 可知a光的折射率较小，故A正确； B．根据 可知，在水中a光的传播速度比b光大，a光的波长比b光长，故B错误； C．设复色光圆形区域的半径为r，根据 结合几何关系可知 解得 复色光圆形区域的面积为 故C正确； D．a光的波长比b光的长，根据双缝干涉条纹宽度与波长的关系 可知相同条件下a光的干涉条纹比b光宽，故D正确。 故选ACD。 12．三棱镜底面镀有反射膜，其截面图如图所示，。一束单色光由边上的点射入棱镜，入射角为，光线折射后射向边，反射后垂直于射出。下列说法正确的是（　　） A．三棱镜对该光的折射率为 B．三棱镜对该光的折射率为 C．与空气中相比，单色光在棱镜中的波长更短 D．与空气中相比，单色光在棱镜中光子能量更大 【答案】AC 【详解】AB．作出相关的光路图，根据已知条件和几何知识可得 又因为MK与EF平行，故有 因此，三棱镜对该光的折射率为 A正确，B错误； CD．单色光在空气或三棱镜中传播时，频率不变，光子的能量 不变；单色光从空气进入到三棱镜中，传播速度减小，根据 可知，单色光的波长变短，故C正确，D错误。 故选AC。 三、解答题 13．如图，一个储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没油时，从某点A恰好能看到桶侧面的E点，当桶中装满油时，仍沿AE方向看去，恰好看到桶底边缘的B点，已知B、E两点相距，光在真空中传播的速度为c，不考虑桶壁的反射，求： (1)油的折射率； (2)B点发出的光在油中传播的最长时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）光路图如图所示 由光的折射定律可知 解得折射率 （2）设从B点发出的光在油中运动的最大位移为L，则 光在油中的传播速度为v，则 光在油中传播的最长时间为t，则 代入数据解得 14．淄博琉璃享誉天下，某同学测定一块环形琉璃手镯的折射率。他将手镯平放在水平桌面上，过环心的横截面如图所示（俯视图），内环的半径为r，外环的半径为R。图中AB是过环心O的一条直线，该同学用激光笔发出一细光束平行于AB射入手镯，当入射点为P1时，该光束经手镯第一次折射后折射光线恰与内环相切，测得P1点距AB的距离为d。 (1)求手镯的折射率n； (2)若细光束从P2点平行于AB射入手镯时，经一次折射后，恰好在内环上发生全发射，且从外环上第一次的射出点为Q（图中未画出），并测得圆心角P2OQ为2θ，已知光在真空中的传播速度为c，求光在手镯中由P2点入射到Q点出射所用的时间t。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意可知光线经P1进入手镯，如图甲所示。 设入射角度为，折射角为，由几何关系 折射率 得 （2）光路如图乙所示 在三角形OP2M中，根据正弦定理 光在手镯中传播 解得 15．如图所示，某种均匀介质制成的圆柱形透明物体，其上表面为水平圆，圆心为，半径为；下底面为倾斜椭圆，椭圆的中心，MN为长轴，长，短轴方向平行于上表面。圆柱体左侧侧线PM的长度最长。在正下方处放置一点光源。从上表面射出的光形成一半径为的圆形亮斑，A为直径PQ与亮斑边缘的交点。已知光在真空中的传播速度为c。 (1)求该介质的折射率； (2)光线SA经圆柱体侧面反射后到达椭圆中心，求其从S发出至到达的时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设该介质的临界角为，则 由几何关系 解得 （2）根据题意，画出光路图，如图所示 折射率与速度的关系 又有 其中 ，， 解得 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025高考物理二轮专题讲义 光学 课前学习任务 构建知识 1.知识体系 2.光的波动性 (1)光形成稳定干涉的条件：两光源频率相等，相位差恒定。 (2)两列光波发生稳定干涉现象时，光的频率相等，相位差恒定，条纹间距Δx＝λ。 (3)发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小。 3.光的折射和全反射题型的分析思路 (1)确定要研究的光线，有时需根据题意，分析、寻找临界光线、边界光线为研究对象。 (2)找入射点，确认界面，并画出法线。 (3)明确两介质折射率的大小关系。 ①若光疏→光密：一定有反射光线和折射光线。 ②若光密→光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射。 (4)根据反射定律、折射定律列出关系式，结合几何关系，联立求解。 课堂学习任务 练考点 题型1　光的折射 例1.(2023·新课标全国卷)如图，一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形△ABC，AB＝AC＝l，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A，求M点到A点的距离。 对点训练 1.(2024·重庆卷)某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16 cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略器壁厚度，由该方案可知(　　) A．若h＝4 cm，则n＝ B．若h＝6 cm，则n＝ C．若n＝，则h＝10 cm D．若n＝，则h＝5 cm 题型2　光的全反射 例2.(2024·全国甲卷)一玻璃柱的折射率n＝，其横截面为四分之一圆，圆的半径为R，如图所示。截面所在平面内，一束与AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时h与R的比值。 对点训练 2. (2024·海南卷)一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直OP射入，恰好在PQ界面发生全反射，则玻璃砖的折射率(　　) A． B． C． D．2 3. 光导纤维(可简化为长玻璃丝)示意图如图所示，其折射率为n，AB代表端面，为使光能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，光在端面AB上的入射角θ应满足的条件是(　　) A．sin θ> B．sin θ< C．sin θ> D．sin θ< 题型3　光的干涉、衍射和偏振现象 例3.(2024·山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是(　　) A．滚珠b、c均合格 B．滚珠b、c均不合格 C．滚珠b合格，滚珠c不合格 D．滚珠b不合格，滚珠c合格 例4. (多选)(2024·广西卷)如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，a≪l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ。下列说法正确的是(　　) A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为λ B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为λ C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为nλ D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，则该液体的折射率为λ 对点训练 4. (2024·江苏卷)用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到(　　) A．两镜片都变亮 B．两镜片都变暗 C．两镜片没有任何变化 D．左镜片变暗，右镜片变亮 5. (2024·甘肃武威模拟)用红光分别照射不同的单缝和双缝，所形成的图样分别如图甲、乙、丙所示。下列说法正确的是(　　) A．甲、乙图样中的单缝可能与亮条纹垂直 B．甲图中的单缝比乙图中的单缝窄 C．丙图中相邻两亮条纹的中心间距与相邻两暗条纹的中心间距可能不相等 D．若仅将丙图对应实验中的红光换为绿光，则相邻两亮条纹的中心间距将变大 题型4　几何光学与物理光学的综合应用 1.含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质，由于介质对不同色光的折射率不同，各种色光的偏折程度不同。 2.各种色光的比较 颜色 红橙黄绿蓝靛紫 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 例5.(多选)(2024·甘肃卷)如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当θ＝30°时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是(　　) A．该材料对红光的折射率为 B．若θ＝45°，光线c消失 C．若入射光a变为白光，光线b为白光 D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直 对点训练 6.如图所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的，如图所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是(　　) A．在冰晶中，b光的传播速度较小 B．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较小 C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小 D．用同一装置做单缝衍射实验，b光中央亮条纹更宽 课后学习任务 2025年1月20日高中物理作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．折射率是衡量材料光学性能的重要指标，下表是几种介质的折射率（λ=589.3nm   t=20℃）。下列说法正确的是（　　） 介质 金刚石 二硫化碳 玻璃 水晶 折射率 2.42 1.63 1.5~1.8 1.55 A．同一种光在水晶中的频率大于在金刚石中的频率 B．一束单色光从水晶射入二硫化碳中，其传播速度将减小 C．光从金刚石射向玻璃，在分界面上一定会发生全反射现象 D．不同频率的光以相同的入射角从空气射入水晶，其折射角相同 2．如图所示，ABCDE是某种透明物质截面的边界，若一束蓝光从O点入射（入射光线未画出），在P点和Q点均发生了全反射，最后垂直于BC面射出。在该种物质对紫光折射率n的猜测值“1.7”“2.0”“2.3”“2.4”中，可能的值有（　　） A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 3．如图所示，光束沿方向从空气射向某种介质，折射光线沿方向，已知θ1>θ2。下列说法正确的是（　　） A．这束光从空气进入介质后频率会减小 B．这束光从空气进入介质后速度会减小 C．这束光从空气进入介质后波长不变 D．适当增大入射角θ1，可能会在界面发生全反射现象 4．如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束由两种单色光组成的复色光从真空沿半径方向入射到圆心，当时，单色光恰好发生全反射，单色光的折射光线恰好与的反射光线垂直。则透明材料对两种单色光的折射率之比为（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，在透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的狭缝层。单色光从上方垂直凸透镜的上表面射向凸透镜，沿光的入射方向看到明暗相间的干涉条纹，这些条纹叫作牛顿环。下列说法正确的是（    ） A．牛顿环是凸透镜上、下表面的反射光叠加形成的 B．距离中心越远，相邻亮条纹间距越小 C．同一条纹下，狭缝层的厚度不同 D．若换成波长更长的光，条纹分布更加密集 6．如图，一棱镜的横截面为等腰三角形，其中边长PM与PN相等，，PM边紧贴墙壁放置，现有一束单色光垂直于MN边入射，从PN边出射后恰好与墙面垂直（不考虑光线在棱镜内的多次反射），则该棱镜的折射率为（　　） A． B． C． D． 7．增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图，入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片，反射光2和3在P处相干减弱，则2和3在P处的光振动图像可能为（　　）    A．   B．   C．   D．   8．如图所示，a、b两束单色光分别沿半径方向射向圆柱形的玻璃砖，出射光线均沿方向。下列说法正确的是（    ） A．玻璃砖对a的折射率小于对b的折射率 B．相同仪器做双缝干涉实验，b的条纹间距大 C．在真空中传播时a的波长大于b的波长 D．在玻璃砖中传播时a的波速大于b的波速 二、多选题 9．为起到更好的隔音效果，阳台窗户使用双层玻璃，双层平行玻璃中间是氙气，两块玻璃的厚度相同均为h。用一支激光笔，让激光从窗户一侧与玻璃成60°角入射并记录入射点A，同时记录A点在对面玻璃外面的投影点A′，如图所示。然后在窗户另一侧记录激光出射点的位置B。测量A′B的距离为d。已知玻璃对该激光的折射率为1.5，可认为氙气对该激光的折射率为1。该激光在真空中的传播速度为c，不考虑多次反射，则下列说法正确的是（　　） A．激光在氙气中的传播速度比在玻璃中的慢 B．双层玻璃中间氙气的厚度为 C．激光从A到B在玻璃中的传播时间为 D．激光从A到B的传播时间为 10．为起到更好的隔音效果，阳台窗户使用双层玻璃，双层平行玻璃中间是氙气，两块玻璃的厚度相同均为h。用一支激光笔，让激光从窗户一侧与玻璃成60°角入射并记录入射点A，同时记录A点在对面玻璃外面的投影点A′，如图所示。然后在窗户另一侧记录激光出射点的位置B。测量A′B的距离为d。已知玻璃对该激光的折射率为1.5，可认为氙气对该激光的折射率为1。该激光在真空中的传播速度为c，不考虑多次反射，则下列说法正确的是（　　） A．激光在氙气中的传播速度比在玻璃中的慢 B．双层玻璃中间氙气的厚度为 C．激光从A到B在玻璃中的传播时间为 D．激光从A到B的传播时间为 11．如图甲所示，在平静的水面下深，处有一个点光源S，它发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）。设b光的折射率为nb，则下列说法正确的是（　　） A．水对a光的折射率比b光小 B．在水中，a光的传播速度比b光小 C．复色光圆形区域的面积为 D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光宽 12．三棱镜底面镀有反射膜，其截面图如图所示，。一束单色光由边上的点射入棱镜，入射角为，光线折射后射向边，反射后垂直于射出。下列说法正确的是（　　） A．三棱镜对该光的折射率为 B．三棱镜对该光的折射率为 C．与空气中相比，单色光在棱镜中的波长更短 D．与空气中相比，单色光在棱镜中光子能量更大 三、解答题 13．如图，一个储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没油时，从某点A恰好能看到桶侧面的E点，当桶中装满油时，仍沿AE方向看去，恰好看到桶底边缘的B点，已知B、E两点相距，光在真空中传播的速度为c，不考虑桶壁的反射，求： (1)油的折射率； (2)B点发出的光在油中传播的最长时间。 14．淄博琉璃享誉天下，某同学测定一块环形琉璃手镯的折射率。他将手镯平放在水平桌面上，过环心的横截面如图所示（俯视图），内环的半径为r，外环的半径为R。图中AB是过环心O的一条直线，该同学用激光笔发出一细光束平行于AB射入手镯，当入射点为P1时，该光束经手镯第一次折射后折射光线恰与内环相切，测得P1点距AB的距离为d。 (1)求手镯的折射率n； (2)若细光束从P2点平行于AB射入手镯时，经一次折射后，恰好在内环上发生全发射，且从外环上第一次的射出点为Q（图中未画出），并测得圆心角P2OQ为2θ，已知光在真空中的传播速度为c，求光在手镯中由P2点入射到Q点出射所用的时间t。 15．如图所示，某种均匀介质制成的圆柱形透明物体，其上表面为水平圆，圆心为，半径为；下底面为倾斜椭圆，椭圆的中心，MN为长轴，长，短轴方向平行于上表面。圆柱体左侧侧线PM的长度最长。在正下方处放置一点光源。从上表面射出的光形成一半径为的圆形亮斑，A为直径PQ与亮斑边缘的交点。已知光在真空中的传播速度为c。 (1)求该介质的折射率； (2)光线SA经圆柱体侧面反射后到达椭圆中心，求其从S发出至到达的时间。 学科网（北京）股份有限公司 $$