专题03 光学（四川专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理下学期期末真题分类汇编

专题03 光学 核心归纳 一、折射定律和折射率的理解与应用 1．对折射率的理解 (1)公式的理解 公式n＝中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空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)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。 ①同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小。 ②同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。 2．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 横截面为三角形的三棱镜 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 3．视深和视高问题 (1)视深：在岸上看水中的物体，由于折射产生虚像的深度(视深)h，h＝(H：物体在水中的实际深度，n为水的折射率)。 (2)视高：从折射率为n的透明介质中，观察正上方距界面高为L处的物体，看到物体像点的高度，即视高h＝nL(L：物体距离岸边的实际高度)。 二、光的折射、全反射的综合应用 1．解答全反射问题的技巧 (1)解答全反射问题时，要抓住发生全反射的两个条件； ①光必须从光密介质射入光疏介质。 ②入射角大于或等于临界角。 (2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符。 2．全反射规律的应用 (1)全反射棱镜 截面是等腰直角三角形的棱镜(通常是玻璃做成的)叫全反射棱镜。它的特殊作用一般有如图所示的四种情况 (2)光导纤维 光导纤维简称“光纤”，它是非常细的特制玻璃丝(直径在几微米到一百微米之间)，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大。 三、双缝干涉 1．对公式Δx＝λ的理解 l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是入射光波的波长。 2．亮、暗条纹的判断方法 对于两个振动步调一致的光源，如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差： (1)r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现亮条纹； (2)r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现暗条纹。 注意：对于两个振动步调反相的光源，产生亮、暗条纹的条件与上面的正好相反。 四、薄膜干涉 1．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。 注意：式中λ为光在薄膜中的波长。 2．薄膜干涉现象的应用 (1)增透膜：增透膜的厚度为透射光在薄膜中波长的四分之一，使薄膜前后两面的反射光的路程差为薄膜中波长的一半，故反射光叠加后减弱，透射光的强度增强。 (2)利用薄膜干涉检测平滑度：如图甲所示，两板之间形成一个空气薄层，用单色光从上向下照射，如果被检测表面是平滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凹下，则对应亮纹(或暗纹)向左弯曲，如图乙所示；如果某处凸起来，则对应亮条纹(或暗条纹)向右弯曲，如图丙所示。 (3)楔形薄膜的干涉条纹间距：根据明暗条纹的形成条件可推知，光在薄膜中的波长为λ时，倾角为θ的楔形薄膜的条纹间距Δx＝。 光的折射 全反射 1．(23-24高二下·四川广安·期末)如图所示，矩形水槽ABCD高，宽。槽内没有装任何物质时，一束散光从槽的上边缘A射向槽底底角C；当槽内装满某种液体时，这束散光经折射后射到水槽底部的P点。已知P点到水槽的底部B点的距离，则该液体对激光的折射率为（    ） A． B． C． D． 2．(23-24高二下·四川宜宾·期末)如图所示，等腰三角形为一棱镜的横截面，；一平行于边的细光束从边射入棱镜，在边反射后从边射出，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，不考虑多次反射。下列说法正确的是（　　） A．甲光的频率比乙光的高 B．在真空中的传播速度，甲光比乙光的大 C．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率 D．在棱镜内边反射时的入射角，甲光比乙光的大 3．(23-24高二下·四川成都七中（高新校区）·模拟)在河中用鱼叉捕鱼时，渔民们都知道不能直接朝看到鱼的方向掷出鱼叉。若河流中有一条到水面垂直距离1.6m的鱼，渔民的眼睛到河面的垂直距离为1.8m，渔民视线与水面成37°的方向时看到该鱼。水的折射率为，sin37°=0.6，cos37°=0.8。请帮该渔民估算： （1）鱼距离他的实际水平距离多远； （2）假设鱼叉掷出后做直线运动，为使鱼叉命中目标，他应该瞄准与水面成α角的方向掷出鱼叉，求tanα。 4．(23-24高二下·四川眉山东坡区·期末)如图，两种颜色的光从真空中沿同一光路由圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，半圆形的半径为R，其透射光线分别为a和b。已知入射角，a光束与玻璃砖左侧平面的夹角，真空中光速为c，下列说法正确的是（    ） A．a光的折射率大于b光的折射率 B．a光在该玻璃柱体中传播的速度比b光小 C．玻璃对a光的折射率为 D．a光在玻璃砖中运动的时间为 5．(23-24高二下·四川成都蓉城名校·期末)真空玻璃是将两片平板玻璃四周密闭起来，将其间隙抽成真空并密封排气孔而成的一种玻璃制品。它的隔热隔音效果很好，目前在市面上应用广泛。如图，真空玻璃每片平板玻璃的厚度均为，中间真空隔层的厚度为d，一束光射到外层玻璃上，与外层玻璃的夹角为，第一次折射后折射光偏折了，光在真空中的传播速度为c。求： （1）单片平板玻璃的折射率； （2）忽略反射光，这束光在整个真空玻璃中的传播时间。    6．(22-23高二下·四川德阳高中·期末)光学镊子是靠激光束“夹起”细胞、病毒等极其微小粒子的工具，将激光束看作粒子流，其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动，从而对细胞产生作用力。简化模型是一个半径为R、折射率均匀的圆柱形玻璃砖的横截面，若两束光线从A点与横截面中轴线（图中虚线）成角射入玻璃砖后从B、C点射出，出射光与中轴线平行，如图所示。已知真空中的光速为c，，求： （1）玻璃砖的折射率； （2）光在玻璃砖内运动的时间。    7．(22-23高二下·四川达州·期末)如图所示，是半径为的扇形玻璃砖，一单色细光束从弧面某一点射入玻璃砖，在玻璃砖中的折射光线平行于边，最后从C点射出，且出射光线与夹角为，C点到面的距离为，光在空气中的传播速度为，求： （1）玻璃砖的折射率； （2）光在玻璃砖中传播的时间。    8．(22-23高二下·四川三台中学校·期末)“道威棱镜”广泛地应用在光学仪器当中。如图所示，将一等腰直角玻璃棱镜截去棱角，使其上表面平行于底面，就制成一“道威棱镜”，这样可减小棱镜的重量和杂散的内部反射，一细束平行于底边CD的单色光从AC边上的点射入，已知，，真空中光速为，玻璃棱镜的折射率。（可能用到的数学公式：）求： （1）光线进入“道威棱镜”时的折射角； （2）折射光从点第一次传播到边的时间。    9．(23-24高二下·四川广安·期末)在平静的水面下有一红色点光源发出的红光，在水面上形成一个面积为S的圆形光斑。则在同一位置，将红色点光源换成紫色点光源后（　　） A．紫光在水面上形成的圆形光斑面积大于S B．紫光在水面上形成的圆形光斑面积小于S C．要使紫光在水面形成的圆形光斑面积等于S，应将点光源适当上移 D．要使紫光在水面形成的圆形光斑面积等于S，应将点光源适当下移 10．(23-24高二下·四川攀枝花·期末)如图所示，某透明棱镜的横截面ABC为直角三角形，其中∠A=30°、∠B=60°，棱镜外部为真空，一束单色光从AB边的中点P沿平行于AC方向射入棱镜，恰好经过△ABC的顶点C；保持该光束入射方向不变，将入射点沿AB边分别向上、下移动到M、N点（图中未画出）后光束都能恰好经过BC边的中点Q。已知BC=a，光在真空中的速率为c，只计一次反射，求： （1）该棱镜对该束光的折射率n； （2）分别从M、N点入射后的光在棱镜中传播的时间差。 11．(23-24高二下·四川攀枝花·期末)一根实际的光导纤维从内到外一般由纤芯、包层、涂层和护套四部分组成，光信号在纤芯中传播。如图所示，一束复色光以入射角i从空气射入一段圆柱状光纤的纤芯后分成了a、b两束单色光，已知i=45°，下列说法中正确的是（　　） A．纤芯的折射率小于包层的折射率 B．a光在光纤内的传播速度大于b光的传播速度 C．a光在光纤中传播的时间比b光短 D．入射角i越小，a、b光各自在光纤中传播的时间越长 12．(23-24高二下·四川乐山·期末)如图所示，三角形ABC为三棱镜的横截面，真空中一细束单色光从ABC的侧面AC上中点D点入射，改变入射角i，当AC侧面的折射光线与BC边平行时，恰好没有光线从AB侧面边射出棱镜，已知，且，，真空中的光速为c，结果可以使用分数表示，求： （1）该棱镜对该单色光的折射率； （2）该单色光从D点入射到第一次从棱镜中射出传播的时间。 13．(23-24高二下·四川乐山·期末)如图，一束光从真空中沿半径射入半球形玻璃砖，在O点分为两束单色光a、b。单色光a、b在真空中的波长分别为、，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为、，O为玻璃砖球心。则下列说法正确的是（    ） A．， B．， C．， D．， 14．(23-24高二下·四川泸州·期末)如图所示为一个长为，宽为L的长方形和半径为L的四分之一圆弧组成的玻璃砖ABCD，一束单色光从BC圆弧上E点沿平行AB边的方向射入玻璃砖，折射光线恰好经过F点，已知，，光在真空中的传播速度为c，求： （1）玻璃砖对该光的折射率； （2）光在玻璃中传播的时间。 15．(23-24高二下·四川德阳·期末)如图为一透明介质的横截面，由直角三角形和半圆组成，连线为半圆的直径，点为圆心。一束单色光从空气中沿半径方向射入半圆形透明介质，与直径的夹角为，在边刚好发生全反射，并垂直于边射出，已知半圆的半径为，真空中的光速为，求： （1）透明介质的折射率； （2）该束光线从射入介质到射出介质所用时间。 16．如图所示，有一束平行于等边三棱镜横截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则下列说法正确的是（　　） A．光从空气进入棱镜，波长变长 B．光从空气进入棱镜，光速不变 C．该棱镜的折射率为 D．光在F点会发生全反射 17．(23-24高二下·四川凉山州安宁河联盟·期末)凉山南红玛瑙是近年新发现的南红玛瑙矿石，产于四川凉山美姑县，又称为美姑玛瑙。近几年由于凉山南红玛瑙的高品质，凉山南红玛瑙成了奇石玩家们追逐的对象，保值收藏的奇货。如图是一块加工后的南红玛瑙，虚线AO 右侧是半径为R 的 圆弧AB，左侧是等腰直角三角形，弧PB长度是弧PA长度的2倍。一束单色光平行OB边从 P点射入玛瑙，折射光线与OA所成锐角为60°。已知光在真空中的传播速度为c，求： （1）玛瑙的折射率； （2）通过计算说明该单色光能否从Q点射出玛瑙。 18．(23-24高二下·四川成都蓉城名校·期末)一景点美化工程，在水面下h处安装了一组彩灯，它可以在水下同时发出红、黄、绿、蓝四种彩色光线，从而在水面上形成红、黄、绿、蓝四种颜色的透光圆，这不仅能在夜晚照亮所在区域的水域，而且能使水域的景物更加丰富多彩。已知红光在水中的折射率为，蓝光在水中的折射率为。下列说法正确的是（　　） A．以上四种颜色的光在水中的传播速度大小顺序依次为 B．以上四种颜色的光从水中进入空气中发生全反射的临界角大小顺序依次为 C．水面上透光圆的面积大小顺序依次为 D．红色透光圆面积与蓝色透光圆面积差的绝对值为 19．(23-24高二下·四川成都蓉城名校·期末)如图为用折射率为的材料制作的三棱镜，其横截面为直角三角形ABC，，，。一平行于BC边的细光束从AB边上的P点射入棱镜，，从N点（图中未画出）第一次射出棱镜。不计光束在棱镜内的多次反射，已知光在真空中的速度为c。求： （1）光束在AB界面的折射角并判断光束在BC边是否发生全反射（说明理由）； （2）光束在棱镜中的传播时间。 20．(23-24高二上·四川南充·期末)如图，用某种材料制成的半径为R的四分之一圆弧形薄透明介质，O为圆心，C点为圆弧AB的中点。一束平行光垂直射向介质的下表面AO，第一次到达弧形表面后只有BC间的光线才能从弧形表面射出，已知光在真空中的传播速度为c，不考虑多次反射。求： （1）透明介质的折射率； （2）从介质的下表面AO且距O点为处射入介质的光束，经弧形表面折射后的折射角及光在介质中传播的时间。 21．(23-24高二上·四川眉山·期末)某透明玻璃砖的横截面由等腰直角三角形AOB和圆构成，一束光从AO边的中点P垂直入射，经AB边反射后的光再从圆弧BD边射出，射出后与AD延长线交于Q点（未画出）。已知玻璃砖折射率，OB＝R，光在真空中的速度为c，求： （1）通过计算判断光能否从AB边射出； （2）光在圆弧BD边射出时的折射角； （3）光从P点传播到Q点的时间。 22．(23-24高二上·四川绵阳·期末)如图所示为一等腰直角棱镜截面图，一束单色光从直角边AB上的D点以入射角θ=60°入射，已知棱镜折射率为，AB边长为L，AD距离为，光在真空中的传播速度为c。不考虑被AC、BC内表面第二次反射后的光线。求： （1）单色光从D点到AC面的传播时间； （2）单色光射到BC面时的入射角。 23．(23-24高二上·四川达州·期末)如图所示为三棱镜ABC的横截面，，，一单色光垂直于AC面入射，已知玻璃对该光全反射的临界角为，光在真空中的传播速度为c，求： （1）该单色光在三棱镜中传播的速度v； （2）光线最后从三棱镜射入空气时的折射角。 24．(22-23高二下·四川凉山州·期末)如图，直角三角形ABN是一棱镜的截面，，。棱镜材料的折射率为。一条光线以的入射角从AN边的中点M射入棱镜。不考虑光的多次反射。求： （1）画出这条光线从AN进入至NB射出的光路图； （2）这条光线能否在AB边发生全反射； （3）这条光线从棱镜中的出射点到B点的距离x。    25．(22-23高二下·四川内江·期末)如图，玻璃球用两个折射率不同、半径均为R的半球拼合在一起，拼合面为MN，球心为O，Q为MO的中点，PQ垂直MN交左半球于P点。一束单色光从P点以跟PQ反向延长线成方向射入。该单色光在左、右半球的折射率分别为和，真空中的光速为c。则： （1）通过计算说明此单色光能否从右半球射出？ （2）此单色光在玻璃球中传播第一次到达右半球与空气交界面所用时间是多少？    26．(22-23高二下·四川宜宾·期末)如图所示为一透明介质，横截面为直角三角形ABC，一细束单色光PD从AC边上中点D射入介质，经AC折射后的光线照到BC边的中点时恰好发生全反射。若，，光在真空中传播的速度大小为c，求： （1）介质对该单色光的折射率多大； （2）单色光从D点开始到第一次离开介质时所用的时间多长。    27．(22-23高二下·四川雅安·期末)高锟是著名的华裔物理学家，因为在光纤通信方面的研究获得诺贝尔物理学奖，被人们尊称为光纤之父。光纤通信中信号传播的主要载体是光纤，它的结构如图甲所示。一束激光由光纤左端的点O以的入射角射入一直线光纤内，恰好在光纤的侧面（侧面与过O的法线平行）发生全反射，如图乙所示。则（　　）    A．光纤内芯的折射率比外套的小 B．光从左端进入光纤内芯后，其频率不变 C．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 D．内芯对这种激光的折射率 28．(22-23高二下·四川绵阳高中·期末)如图所示，一玻璃球半径为R，O为球心，AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一条光线BN恰好在N点发生全反射。已知，光在真空中的速度为c。求： （1）玻璃的折射率n； （2）光由B点传播到N点的时间t。    29．(22-23高二下·四川自贡·期末)如图所示为半圆形玻璃砖的横截面，直径MN与水平面平行。由红、绿两种单色光组成的细光束沿aM从MN边射入玻璃砖，细光束进入玻璃砖后分成两束光分别打到玻璃砖截面的b、c两点处，b、c两点分别位于玻璃砖截面最低点的左右两侧。下列说法正确的是（　　）    A．b、c两点处分别对应红光、绿光 B．在玻璃中，绿光的波长比红光短 C．射到c点的光在c点没有发生全反射 D．光从M点到c点的传播时间比从M点到b点的传播时间长 波动光学 30．(22-23高二下·四川成都·期末)一束复色光以入射角i从空气射入足够长的平行玻璃砖ABCD，经玻璃砖折射后分解为a和b两束单色光，部分光路图如下图所示，下列说法正确的是（　　）    A．a光与b光相比，a光在玻璃中的折射率更大 B．a光与b光相比，a光在玻璃中的传播速度更快 C．a光与b光分别进行双缝干涉实验，a光的条纹间距更窄 D．从CD界面射出的a光与b光相互平行 31．(23-24高二下·四川广元旺苍东城中学·期末)如图所示，横截面为等边三角形的棱镜ABC，一束平行于截面的复色光从空气射向AB边的D点，BD长为AB长的四分之一，入射方向与AB边的夹角为，进入三棱镜折射后分为a、b两束单色光，a光偏折到BC边的E点，b光偏折到F点，已知，则下列判断正确的是（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．a光在棱镜中传播速度较大 C．入射方向与边AB垂直时，a光不能从BC边出射 D．分别将a、b两束光通过同一双缝干涉装置，a光的条纹间距较大 32．(23-24高二下·四川广元旺苍东城中学·期末)如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知，下列说法中正确的是（　　） A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 B．用a、b光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是不均匀的 C．两束光在水中的传播过程中，a光的速度较小 D．若两束光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角的过程中水面上首先消失的是a光 33．(23-24高二下·四川遂宁射洪中学校·期末)雨后天空中出现的弧形彩带，色彩鲜明的叫虹，色彩比虹暗淡的叫霓。如图所示为形成的光路图，一束太阳光射入水滴后，射出彩色光，其中a和b是两种单色光，下列说法正确的是（　　） A．在真空中，a光的波长大于b光的波长 B．水滴对a光的折射率大于对b光的折射率 C．在水滴中，a光的传播速度小于b光的传播速度 D．在完全相同的条件下做双缝干涉实验，a光对应的干涉条纹间距较宽 34．(23-24高二下·四川成都石室中学·模拟)如图所示为某种透明介质做成的等腰直角三棱镜的截面示意图。由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于BC边射入棱镜，经两次反射后光束垂直于BC边射出，反射点分别在AB、AC边的中点，且在反射点只有b光射出，光路图如图所示，已知AB=AC=2L, a光的折射率为n，真空中的光速为c。下列说法错误的是（　　） A．该三棱镜对a光的折射率n≥ B．在三棱镜中b光的传播速度大于a光的传播速度 C．a光在三棱镜中的传播时间为 D．分别用a、b两种单色光做双缝干涉实验，a光相邻的干涉条纹间距更大 35．(23-24高二下·四川成都蓉城名校·期末)如图，一束由红、紫两种单色光组成的复色光从水中斜射向上方的空气中，并分成a、b两束折射光线。下列说法正确的是（　　） A．a光为紫光 B．分别用a光、b光通过同一双缝干涉装置，a光的相邻条纹间距比b光的相邻条纹间距宽 C．b光在水中传播的速度大于a光在水中传播的速度 D．若增大水中复色光的入射角，则a光先发生全反射 36．(22-23高二下·四川绵阳三台县三台中学·期末)由红光和蓝光组成的复色光以相同的入射角射到介质I和II的界面，折射后分为两束光。下列说法正确的是（　　） A．为红光，为蓝光 B．在介质II中传播相同距离，光所用时间短 C．增大复色光的入射角，光先发生全反射 D．用同一双缝干涉仪做实验，光条纹间距较小 37．(22-23高二下·四川乐山·期末)如图所示，一束复色光通过三棱镜后形成a、b两束单色光，下列说法正确的是（　　）    A．在三棱镜中a光的速度小 B．三棱镜对a光的折射率较小 C．a光频率小于b光频率 D．通过同一双缝干涉装置a光产生的干涉条纹间距大于b光 38．(23-24高二下·四川遂宁蓬溪中学·期末)如图所示，两束单色光a、b同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面，进入玻璃砖中后形成复合光束c则下列说法中正确的是（　　） A．a光的频率较大 B．在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度 C．在相同的条件下，a光更容易发生衍射 D．a光从玻璃到空气的全反射临界角小于b光从玻璃到空气的全反射临界角 39．(23-24高二下·四川成都蓉城名校·期末)关于光的干涉和衍射，下列说法正确的是（　　） A．双缝干涉时，双缝间距越小，波长越小，相邻干涉条纹间距也一定越小 B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的现象 C．照相机镜头镀有增透膜，其作用是让各种色光都发生干涉相消，增强透射光 D．泊松亮斑是光的衍射现象，证明了光是一种波 40．(22-23高二下·四川雅安·期末)如图甲所示是2022年4月28日中午时分，市民在成都拍到的日晕照片。日晕是日光通过卷云层时受到冰晶的折射或反射形成。如图乙所示，当一束太阳光射到正六角形冰晶上时，经过两次折射得到a、b两束单色光。则（　　）    A．冰晶中，b光传播速度较大 B．用同一装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更窄 C．用同一装置做单缝衍射实验，a光中央亮条纹更宽 D．两束光从水中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小 41．(22-23高二下·四川绵阳高中·期末)光照射不透明的小圆板时，在圆板的中心出现泊松亮斑。泊松亮斑的形成，是由于（    ） A．光的干涉 B．光的衍射 C．光的折射 D．光的偏振 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题03 光学 核心归纳 一、折射定律和折射率的理解与应用 1．对折射率的理解 (1)公式的理解 公式n＝中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，θ1总是真空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)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。 ①同一种介质中，频率越大的光折射率越大，传播速度越小。 ②同一种光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。 2．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 横截面为三角形的三棱镜 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 3．视深和视高问题 (1)视深：在岸上看水中的物体，由于折射产生虚像的深度(视深)h，h＝(H：物体在水中的实际深度，n为水的折射率)。 (2)视高：从折射率为n的透明介质中，观察正上方距界面高为L处的物体，看到物体像点的高度，即视高h＝nL(L：物体距离岸边的实际高度)。 二、光的折射、全反射的综合应用 1．解答全反射问题的技巧 (1)解答全反射问题时，要抓住发生全反射的两个条件； ①光必须从光密介质射入光疏介质。 ②入射角大于或等于临界角。 (2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符。 2．全反射规律的应用 (1)全反射棱镜 截面是等腰直角三角形的棱镜(通常是玻璃做成的)叫全反射棱镜。它的特殊作用一般有如图所示的四种情况 (2)光导纤维 光导纤维简称“光纤”，它是非常细的特制玻璃丝(直径在几微米到一百微米之间)，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大。 三、双缝干涉 1．对公式Δx＝λ的理解 l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是入射光波的波长。 2．亮、暗条纹的判断方法 对于两个振动步调一致的光源，如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差： (1)r2－r1＝kλ(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现亮条纹； (2)r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2，…)时，光屏上出现暗条纹。 注意：对于两个振动步调反相的光源，产生亮、暗条纹的条件与上面的正好相反。 四、薄膜干涉 1．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。 注意：式中λ为光在薄膜中的波长。 2．薄膜干涉现象的应用 (1)增透膜：增透膜的厚度为透射光在薄膜中波长的四分之一，使薄膜前后两面的反射光的路程差为薄膜中波长的一半，故反射光叠加后减弱，透射光的强度增强。 (2)利用薄膜干涉检测平滑度：如图甲所示，两板之间形成一个空气薄层，用单色光从上向下照射，如果被检测表面是平滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凹下，则对应亮纹(或暗纹)向左弯曲，如图乙所示；如果某处凸起来，则对应亮条纹(或暗条纹)向右弯曲，如图丙所示。 (3)楔形薄膜的干涉条纹间距：根据明暗条纹的形成条件可推知，光在薄膜中的波长为λ时，倾角为θ的楔形薄膜的条纹间距Δx＝。 光的折射 全反射 1．(23-24高二下·四川广安·期末)如图所示，矩形水槽ABCD高，宽。槽内没有装任何物质时，一束散光从槽的上边缘A射向槽底底角C；当槽内装满某种液体时，这束散光经折射后射到水槽底部的P点。已知P点到水槽的底部B点的距离，则该液体对激光的折射率为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【来源】四川省广安市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】根据折射定律可知 由几何关系有 联立解得 故选A。 2．(23-24高二下·四川宜宾·期末)如图所示，等腰三角形为一棱镜的横截面，；一平行于边的细光束从边射入棱镜，在边反射后从边射出，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，不考虑多次反射。下列说法正确的是（　　） A．甲光的频率比乙光的高 B．在真空中的传播速度，甲光比乙光的大 C．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率 D．在棱镜内边反射时的入射角，甲光比乙光的大 【答案】D 【来源】四川省宜宾市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】AC．根据折射定律和反射定律作出光路图如图所示 由图可知，乙光在棱镜中偏转得的折射角较小，根据折射定律可知乙光的折射率大于甲光的折射率，则乙光的频率高于甲光的频率，根据 可知乙光的波长短，故AC错误； B．不同频率的光在真空中的传播速度是一样的，在真空中甲光和乙光的传播速度相同，故B错误； D．根据几何关系可知光在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大，故D正确。 故选D。 3．(23-24高二下·四川成都七中（高新校区）·模拟)在河中用鱼叉捕鱼时，渔民们都知道不能直接朝看到鱼的方向掷出鱼叉。若河流中有一条到水面垂直距离1.6m的鱼，渔民的眼睛到河面的垂直距离为1.8m，渔民视线与水面成37°的方向时看到该鱼。水的折射率为，sin37°=0.6，cos37°=0.8。请帮该渔民估算： （1）鱼距离他的实际水平距离多远； （2）假设鱼叉掷出后做直线运动，为使鱼叉命中目标，他应该瞄准与水面成α角的方向掷出鱼叉，求tanα。 【答案】（1）；（2） 【来源】四川省成都七中（高新校区）2023-2024学年高二下学期零诊模拟测试物理试题 【详解】（1）光路如图所示 根据 解得 根据几何关系 则鱼距离他的实际水平距离 （2）因为 4．(23-24高二下·四川眉山东坡区·期末)如图，两种颜色的光从真空中沿同一光路由圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，半圆形的半径为R，其透射光线分别为a和b。已知入射角，a光束与玻璃砖左侧平面的夹角，真空中光速为c，下列说法正确的是（    ） A．a光的折射率大于b光的折射率 B．a光在该玻璃柱体中传播的速度比b光小 C．玻璃对a光的折射率为 D．a光在玻璃砖中运动的时间为 【答案】C 【来源】四川省眉山市东坡区2023-2024学年高二下学期6月期末联合考试物理试题 【详解】．由光路图可知，a光、b光射入玻璃柱体时，入射角相同，a光的折射角大于b光的折射角，根据折射定律可知，a光的折射率小于b光的折射率，A错误； B．根据，由于a光的折射率小于b光的折射率，可知a光在该玻璃柱体中传播的速度比b光大，B错误； C．根据折射定律，玻璃对a光的折射率为 C正确； D．a光在玻璃中的速度为 a光在玻璃砖中运动的时间为 解得 D错误。 故选C。 5．(23-24高二下·四川成都蓉城名校·期末)真空玻璃是将两片平板玻璃四周密闭起来，将其间隙抽成真空并密封排气孔而成的一种玻璃制品。它的隔热隔音效果很好，目前在市面上应用广泛。如图，真空玻璃每片平板玻璃的厚度均为，中间真空隔层的厚度为d，一束光射到外层玻璃上，与外层玻璃的夹角为，第一次折射后折射光偏折了，光在真空中的传播速度为c。求： （1）单片平板玻璃的折射率； （2）忽略反射光，这束光在整个真空玻璃中的传播时间。    【答案】（1）；（2） 【来源】四川省成都市蓉城名校2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【详解】（1）由几何关系可知：折射角，由折射定律有 可得 （2）光在玻璃中传播的速度 如图所示，由几何关系可知    光束的传播时间 解得 6．(22-23高二下·四川德阳高中·期末)光学镊子是靠激光束“夹起”细胞、病毒等极其微小粒子的工具，将激光束看作粒子流，其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动，从而对细胞产生作用力。简化模型是一个半径为R、折射率均匀的圆柱形玻璃砖的横截面，若两束光线从A点与横截面中轴线（图中虚线）成角射入玻璃砖后从B、C点射出，出射光与中轴线平行，如图所示。已知真空中的光速为c，，求： （1）玻璃砖的折射率； （2）光在玻璃砖内运动的时间。    【答案】（1）1.6；（2） 【来源】四川省德阳市高中2022-2023学年高二下学期期末教学质量检测物理试题 【详解】（1）两束光的光路图如图所示    第一次进入玻璃砖，设折射角为，有几何关系 解得 玻璃砖的折射率 （2）光在玻璃砖内运动的时间为 又 解得 7．(22-23高二下·四川达州·期末)如图所示，是半径为的扇形玻璃砖，一单色细光束从弧面某一点射入玻璃砖，在玻璃砖中的折射光线平行于边，最后从C点射出，且出射光线与夹角为，C点到面的距离为，光在空气中的传播速度为，求： （1）玻璃砖的折射率； （2）光在玻璃砖中传播的时间。    【答案】（1）；（2） 【来源】四川省达州市2022-2023学年高二下学期期末监测理综物理试题 【详解】（1）光束从弧面某E点射入玻璃砖，光路如图所示 由几何知识可知，在AO面上光线的入射角为，所以玻璃砖的折射率 （2）由于折射光线CE平行于BO，光线在圆弧面上的入射点E到BO的距离也为 ，即 所以满足 解得 由几何关系得 又光在玻璃种的速度 故光在玻璃砖砖的传播时间 8．(22-23高二下·四川三台中学校·期末)“道威棱镜”广泛地应用在光学仪器当中。如图所示，将一等腰直角玻璃棱镜截去棱角，使其上表面平行于底面，就制成一“道威棱镜”，这样可减小棱镜的重量和杂散的内部反射，一细束平行于底边CD的单色光从AC边上的点射入，已知，，真空中光速为，玻璃棱镜的折射率。（可能用到的数学公式：）求： （1）光线进入“道威棱镜”时的折射角； （2）折射光从点第一次传播到边的时间。    【答案】（1）；（2） 【来源】四川省三台中学校2022-2023学年高二下学期期末复习训练物理试题（一） 【详解】（1）如图，由几何关系知，入射角    据折射定律 解得光线进入“道威棱镜”时的折射角 （2）由几何关系知 设，由正弦定理有 由数学知识有 解得 光在玻璃棱镜中的传播速度 折射光从点第一次传播到边的时间 9．(23-24高二下·四川广安·期末)在平静的水面下有一红色点光源发出的红光，在水面上形成一个面积为S的圆形光斑。则在同一位置，将红色点光源换成紫色点光源后（　　） A．紫光在水面上形成的圆形光斑面积大于S B．紫光在水面上形成的圆形光斑面积小于S C．要使紫光在水面形成的圆形光斑面积等于S，应将点光源适当上移 D．要使紫光在水面形成的圆形光斑面积等于S，应将点光源适当下移 【答案】BD 【来源】四川省广安市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】AB．设光在水中发生全反射的临界角为C，在水面形成的光斑半径为R，光源到水面的高度距离为h，由几何关系可知 且 可得 再根据 解得 由于红光的折射率小于紫光的折射率，所以紫光在水面上形成的圆心光斑的面积小于红光的，即小于S，故B正确，A错误； CD．为了增大紫光形成的光斑面积使其等于S，则需要增大光源到水面的距离h，故将点光源适当下移，故D正确，C错误。 故选BD。 10．(23-24高二下·四川攀枝花·期末)如图所示，某透明棱镜的横截面ABC为直角三角形，其中∠A=30°、∠B=60°，棱镜外部为真空，一束单色光从AB边的中点P沿平行于AC方向射入棱镜，恰好经过△ABC的顶点C；保持该光束入射方向不变，将入射点沿AB边分别向上、下移动到M、N点（图中未画出）后光束都能恰好经过BC边的中点Q。已知BC=a，光在真空中的速率为c，只计一次反射，求： （1）该棱镜对该束光的折射率n； （2）分别从M、N点入射后的光在棱镜中传播的时间差。 【答案】（1）；（2） 【来源】四川省攀枝花市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】（1）单色光从AB边的中点P沿平行于AC方向射入棱镜，光路图如图所示 有几何关系可知 所以，该棱镜对该束光的折射率为 （2）将入射点沿AB边分别向上移动到M点后光路图如图所示 由几何关系可知，与平行，其中 所以光的路程为 光速为 传播时间为 将入射点沿AB边分别向下移动到N点后光路图如图所示 由几何关系可知，光的路程为 传播时间为 分别从M、N点入射后的光在棱镜中传播的时间差为 11．(23-24高二下·四川攀枝花·期末)一根实际的光导纤维从内到外一般由纤芯、包层、涂层和护套四部分组成，光信号在纤芯中传播。如图所示，一束复色光以入射角i从空气射入一段圆柱状光纤的纤芯后分成了a、b两束单色光，已知i=45°，下列说法中正确的是（　　） A．纤芯的折射率小于包层的折射率 B．a光在光纤内的传播速度大于b光的传播速度 C．a光在光纤中传播的时间比b光短 D．入射角i越小，a、b光各自在光纤中传播的时间越长 【答案】BC 【来源】四川省攀枝花市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】A．因在纤芯发生全反射，可知纤芯的折射率大于包层的折射率，故A错误； B．由图可知，在光导纤维内，a光的折射程度较小，则a光的折射率较小，根据可知，a光的传播速度大于b光的传播速度，故B正确； C．设光射入纤芯的折射角为，光纤长度为L，则光的路程为 又 可知光在光纤中传播的时间为 由题意可知 因为a光的折射角大于b光的折射角，所以a光在光纤中传播的时间比b光短，故C正确； D．在发生全反射的条件下，i越小，则光在端面上的折射角越小，射到纤芯和包层的交界面上的入射角越大（设为α），则a、b光在纤芯中的传播时间 则t越小，故D错误。 故选BC。 12．(23-24高二下·四川乐山·期末)如图所示，三角形ABC为三棱镜的横截面，真空中一细束单色光从ABC的侧面AC上中点D点入射，改变入射角i，当AC侧面的折射光线与BC边平行时，恰好没有光线从AB侧面边射出棱镜，已知，且，，真空中的光速为c，结果可以使用分数表示，求： （1）该棱镜对该单色光的折射率； （2）该单色光从D点入射到第一次从棱镜中射出传播的时间。 【答案】（1）；（2） 【来源】四川省乐山市2023-2024学年高二下学期期末教学质量检测物理试题 【详解】（1）根据题意画出该单色光在三棱镜中的光路图 单色光在AB边恰好发生全反射，由几何关系可得 又 可得 （2）由几何关系可得单色光的三棱镜中的传播距离为 已知可得，单色光的三棱镜中的传播速度为 单色光的三棱镜中的传播时间为 13．(23-24高二下·四川乐山·期末)如图，一束光从真空中沿半径射入半球形玻璃砖，在O点分为两束单色光a、b。单色光a、b在真空中的波长分别为、，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为、，O为玻璃砖球心。则下列说法正确的是（    ） A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【来源】四川省乐山市2023-2024学年高二下学期期末教学质量检测物理试题 【详解】根据全反射临界角公式 由图可知单色光a的临界角较小，则有 由于玻璃砖对单色光a的折射率较大，则单色光a的频率大于单色光b的频率，则单色光a的波长小于单色光b的波长，即。 故选C。 14．(23-24高二下·四川泸州·期末)如图所示为一个长为，宽为L的长方形和半径为L的四分之一圆弧组成的玻璃砖ABCD，一束单色光从BC圆弧上E点沿平行AB边的方向射入玻璃砖，折射光线恰好经过F点，已知，，光在真空中的传播速度为c，求： （1）玻璃砖对该光的折射率； （2）光在玻璃中传播的时间。 【答案】（1）；（2） 【来源】四川省泸州市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】（1）根据题意，画出光路图，如图所示 由几何关系可知，光线在点入射角为，由于，则 由折射定律可得，玻璃砖对该光的折射率 （2）根据题意可知，光在玻璃中的临界角满足 光线在点入射角的正弦为 发生全反射，光路图如图所示 可知，光线从点射出玻璃，由几何关系可得 ， 由公式可得，光线在玻璃中的传播速度为 则光在玻璃中传播的时间 15．(23-24高二下·四川德阳·期末)如图为一透明介质的横截面，由直角三角形和半圆组成，连线为半圆的直径，点为圆心。一束单色光从空气中沿半径方向射入半圆形透明介质，与直径的夹角为，在边刚好发生全反射，并垂直于边射出，已知半圆的半径为，真空中的光速为，求： （1）透明介质的折射率； （2）该束光线从射入介质到射出介质所用时间。 【答案】（1）2；（2） 【来源】四川省德阳市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题 【详解】（1）如图 AB与DE平行，则 则光在BC边上的入射角 由于刚好发生全反射，所以临界角 透明介质的折射率 （2）如图 由于 则 由于 所以是等边三角形 光在介质中传播的距离 光在介质中的速度 该束光线从射入介质到射出介质所用时间 16．如图所示，有一束平行于等边三棱镜横截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则下列说法正确的是（　　） A．光从空气进入棱镜，波长变长 B．光从空气进入棱镜，光速不变 C．该棱镜的折射率为 D．光在F点会发生全反射 【答案】C 【来源】2024届四川省成都市金牛区成都外国语学校模拟预测物理试题 【详解】AB．光从空气进入棱镜，光速减小，波长减小，故AB错误； C．由几何关系可得入射光线在AB面上入射角为 折射角为 则棱镜的折射率为 故C正确； D．光线在F点的入射角等于AB面上的折射角，根据光路可逆性原理知，光在F点不可能发生全反射，故D错误。 故选C。 17．(23-24高二下·四川凉山州安宁河联盟·期末)凉山南红玛瑙是近年新发现的南红玛瑙矿石，产于四川凉山美姑县，又称为美姑玛瑙。近几年由于凉山南红玛瑙的高品质，凉山南红玛瑙成了奇石玩家们追逐的对象，保值收藏的奇货。如图是一块加工后的南红玛瑙，虚线AO 右侧是半径为R 的 圆弧AB，左侧是等腰直角三角形，弧PB长度是弧PA长度的2倍。一束单色光平行OB边从 P点射入玛瑙，折射光线与OA所成锐角为60°。已知光在真空中的传播速度为c，求： （1）玛瑙的折射率； （2）通过计算说明该单色光能否从Q点射出玛瑙。 【答案】（1） ；（2） 不能 【来源】四川省凉山州安宁河联盟2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【详解】（1）作出过P点的法线，如图，弧PB长度是弧PA长度的2倍      由几何关系， 可得 =i=60° 根据折射率的定义式 可得 （2）由几何关系，可知 作出过Q点的法线，AQ界面的入射角θ为75°，根据 可得 即 C < 60°< 75° 故光线会在Q点发生全反射，不会从Q点出射。 18．(23-24高二下·四川成都蓉城名校·期末)一景点美化工程，在水面下h处安装了一组彩灯，它可以在水下同时发出红、黄、绿、蓝四种彩色光线，从而在水面上形成红、黄、绿、蓝四种颜色的透光圆，这不仅能在夜晚照亮所在区域的水域，而且能使水域的景物更加丰富多彩。已知红光在水中的折射率为，蓝光在水中的折射率为。下列说法正确的是（　　） A．以上四种颜色的光在水中的传播速度大小顺序依次为 B．以上四种颜色的光从水中进入空气中发生全反射的临界角大小顺序依次为 C．水面上透光圆的面积大小顺序依次为 D．红色透光圆面积与蓝色透光圆面积差的绝对值为 【答案】D 【来源】四川省成都市蓉城名校2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【详解】A．光在水中的传播速度满足 光的折射率大小顺序依次为 则 故A错误； B．光从水中进入空气中发生全反射的临界角满足 则光的折射率越小，临界角越大，则 故B错误； C．临界角越大，水面上透光圆的面积越大，则 故C错误； D．透光圆的面积 则红色透光圆面积与蓝色透光圆面积差的绝对值为 故D正确。 故选D。 19．(23-24高二下·四川成都蓉城名校·期末)如图为用折射率为的材料制作的三棱镜，其横截面为直角三角形ABC，，，。一平行于BC边的细光束从AB边上的P点射入棱镜，，从N点（图中未画出）第一次射出棱镜。不计光束在棱镜内的多次反射，已知光在真空中的速度为c。求： （1）光束在AB界面的折射角并判断光束在BC边是否发生全反射（说明理由）； （2）光束在棱镜中的传播时间。 【答案】（1），发生全反射，理由见解析；（2） 【来源】四川省成都市蓉城名校2023-2024学年高二下学期期末联考物理试题 【详解】（1）光束在棱镜内的光路图如图所示 根据折射定理 其中 解得 由几何关系可知 根据 解得 所以 即，光在BC边的入射角大于临界角，发生全反射； （2）由几何关系可知，光束最终垂直AC边射出，光在棱镜中传播的路程为 光在棱镜中的速度为 所以，光束在棱镜中的传播时间为 20．(23-24高二上·四川南充·期末)如图，用某种材料制成的半径为R的四分之一圆弧形薄透明介质，O为圆心，C点为圆弧AB的中点。一束平行光垂直射向介质的下表面AO，第一次到达弧形表面后只有BC间的光线才能从弧形表面射出，已知光在真空中的传播速度为c，不考虑多次反射。求： （1）透明介质的折射率； （2）从介质的下表面AO且距O点为处射入介质的光束，经弧形表面折射后的折射角及光在介质中传播的时间。 【答案】（1）；（2）， 【来源】四川省南充市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题 【详解】（1）从下表面垂直射入透明介质的光线以原方向射向弧形表面，根据题意“只有BC间的光线才能射出”可知，到达C点的光线刚好发生全反射；由几何关系可得，发生全反射的临界角为，则折射率为 解得透明介质的折射率 （2）从介质的下表面AO且距O点为处射入介质的光束，在M点发生折射； 根据折射定律 解得 光在介质中传播的路程为 光在介质中传播的速度为 则在介质中传播的时间为 解得 21．(23-24高二上·四川眉山·期末)某透明玻璃砖的横截面由等腰直角三角形AOB和圆构成，一束光从AO边的中点P垂直入射，经AB边反射后的光再从圆弧BD边射出，射出后与AD延长线交于Q点（未画出）。已知玻璃砖折射率，OB＝R，光在真空中的速度为c，求： （1）通过计算判断光能否从AB边射出； （2）光在圆弧BD边射出时的折射角； （3）光从P点传播到Q点的时间。 【答案】（1）不能；（2）；（3） 【来源】四川省眉山市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题 【详解】（1）如图所示 根据全反射临界角公式可得 可知发生全反射的临界角满足 则光在AB边发生全反射，不能从AB边射出。 （2）设光在圆弧BD边出射时的入射角为，折射角为，根据折射定律可得 根据几何关系可得 联立可得 ， （3）光在玻璃砖的传播速度为 光在玻璃砖的传播距离为 则光在玻璃砖的传播时间为 根据几何关系可知，光从F点传播到Q点的距离为 光从F点传播到Q点的时间为 则光从P点传播到Q点的时间为 22．(23-24高二上·四川绵阳·期末)如图所示为一等腰直角棱镜截面图，一束单色光从直角边AB上的D点以入射角θ=60°入射，已知棱镜折射率为，AB边长为L，AD距离为，光在真空中的传播速度为c。不考虑被AC、BC内表面第二次反射后的光线。求： （1）单色光从D点到AC面的传播时间； （2）单色光射到BC面时的入射角。 【答案】（1）；（2） 【来源】四川省绵阳市2023-2024学年高二上学期期末教学质量测试物理试卷 【详解】（1）光在D点折射过程有 解得 根据几何关系，由于 可知，折射光与AC交点到A的间距为，作出光路图如图所示 单色光从D点到AC面的传播距离为 根据折射率与光传播速度的关系式有 则单色光从D点到AC面的传播时间 解得 （2）由于 解得 由于 则光到达AC界面发生全反射，如上图所示，单色光射到BC面时的入射角为，根据几何关系有 ， 解得 23．(23-24高二上·四川达州·期末)如图所示为三棱镜ABC的横截面，，，一单色光垂直于AC面入射，已知玻璃对该光全反射的临界角为，光在真空中的传播速度为c，求： （1）该单色光在三棱镜中传播的速度v； （2）光线最后从三棱镜射入空气时的折射角。 【答案】（1）；（2） 【来源】四川省达州市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题 【详解】（1）根据题意可知玻璃对该光全反射的临界角为，由 解得玻璃的折射率为 由 解得该单色光在三棱镜中传播的速度为 （2）光线在三棱镜中的传播路径如下图所示 光线先射到面，图中入射角，大于全反射临界角，光线在面发生了全反射；在面，由几何关系知入射角，小于全反射临界角，光线在BC面折射入空气。则根据 解得 即 24．(22-23高二下·四川凉山州·期末)如图，直角三角形ABN是一棱镜的截面，，。棱镜材料的折射率为。一条光线以的入射角从AN边的中点M射入棱镜。不考虑光的多次反射。求： （1）画出这条光线从AN进入至NB射出的光路图； （2）这条光线能否在AB边发生全反射； （3）这条光线从棱镜中的出射点到B点的距离x。    【答案】（1）见解析；（2）能；（3） 【来源】四川省凉山州2022-2023学年高二下学期期末物理试题 【详解】（1）作出光路图如图所示    （2）由折射定律可知 解得 由几何关系可知 而全反射临界角的正弦值 故 因为，所以光线能在AB边发生全反射； （3）根据光路可知，光线垂直BN边射出可得 由图可知 所以光线从棱镜中的出射点到B点的距离为 25．(22-23高二下·四川内江·期末)如图，玻璃球用两个折射率不同、半径均为R的半球拼合在一起，拼合面为MN，球心为O，Q为MO的中点，PQ垂直MN交左半球于P点。一束单色光从P点以跟PQ反向延长线成方向射入。该单色光在左、右半球的折射率分别为和，真空中的光速为c。则： （1）通过计算说明此单色光能否从右半球射出？ （2）此单色光在玻璃球中传播第一次到达右半球与空气交界面所用时间是多少？    【答案】（1）能够从右半球射出；（2） 【来源】四川省内江市2022-2023学年高二下学期期末检测理综物理试题 【详解】（1）如图，根据几何关系可知单色光在P点的入射角为    设单色光在P点的折射角为，根据折射定律有 解得 即折射光线沿PQ方向，由几何关系可知单色光在右半球与空气交界面的入射角为，单色光在右交界面发生全反射时的射临界角C满足 解得 则，即单色光在右交界面不会发生全反射，能够从右半球射出。 （2）单色光在左、右半球的传播速度分别为 根据几何关系可知单色光在左、右半球的传播距离相等，均为 单色光在玻璃球中传播所用时间 26．(22-23高二下·四川宜宾·期末)如图所示为一透明介质，横截面为直角三角形ABC，一细束单色光PD从AC边上中点D射入介质，经AC折射后的光线照到BC边的中点时恰好发生全反射。若，，光在真空中传播的速度大小为c，求： （1）介质对该单色光的折射率多大； （2）单色光从D点开始到第一次离开介质时所用的时间多长。    【答案】（1）；（2） 【来源】四川省宜宾市2022-2023学年高二下学期阶段学业质量检测（期末）物理试题 【详解】（1）作出光路如图所示    因为D为AC边的中点，E为BC边的中点，则DE∥AB，由几何关系可知 光线在E点恰好发生全反射，则有 （2）由 可得 由几何关系可知，该光线在介质中传播的路程为 该光线在介质中的传播速度大小为 色光从点开始到第一次离开介质时所用的时间为 27．(22-23高二下·四川雅安·期末)高锟是著名的华裔物理学家，因为在光纤通信方面的研究获得诺贝尔物理学奖，被人们尊称为光纤之父。光纤通信中信号传播的主要载体是光纤，它的结构如图甲所示。一束激光由光纤左端的点O以的入射角射入一直线光纤内，恰好在光纤的侧面（侧面与过O的法线平行）发生全反射，如图乙所示。则（　　）    A．光纤内芯的折射率比外套的小 B．光从左端进入光纤内芯后，其频率不变 C．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 D．内芯对这种激光的折射率 【答案】BD 【来源】四川省雅安市2022-2023学年高二下学期期末检测物理试题 【详解】A．激光在内芯和外套的界面上发生全反射，所以内芯是光密介质，外套是光疏介质，即光纤内芯的折射率比外套的大，故A错误； B．光从左端空中进入光纤内芯后，波长和波速会发生变化，但频率和周期不变，故B正确； C．频率越大的光，介质对它的折射率越大，由，可知频率越大的光光在光纤中传播的速度越小，故C错误； D．根据折射定律 根据全反射公式 解得 故D正确； 故选BD。 28．(22-23高二下·四川绵阳高中·期末)如图所示，一玻璃球半径为R，O为球心，AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一条光线BN恰好在N点发生全反射。已知，光在真空中的速度为c。求： （1）玻璃的折射率n； （2）光由B点传播到N点的时间t。    【答案】（1）；（2） 【来源】四川省绵阳市高中2022-2023学年高二下学期期末教学质量测试物理试题 【详解】（1）已知，由几何关系可得入射角，折射角，则有 （2）由题意可知临界角，则 球心O到BN的距离为 光在玻璃中传播的速度为 由几何关系可得 光由B点传播到N点的时间为 联立解得 29．(22-23高二下·四川自贡·期末)如图所示为半圆形玻璃砖的横截面，直径MN与水平面平行。由红、绿两种单色光组成的细光束沿aM从MN边射入玻璃砖，细光束进入玻璃砖后分成两束光分别打到玻璃砖截面的b、c两点处，b、c两点分别位于玻璃砖截面最低点的左右两侧。下列说法正确的是（　　）    A．b、c两点处分别对应红光、绿光 B．在玻璃中，绿光的波长比红光短 C．射到c点的光在c点没有发生全反射 D．光从M点到c点的传播时间比从M点到b点的传播时间长 【答案】BC 【来源】四川省自贡市2022-2023学年高二下学期期末物理试题 【详解】A．根据折射点可判断，折射到b点的光折射角小于折射到c点的光，则可知折射率 根据相同介质中频率大的折射率大可知折射到b点的光的频率大于折射到c点的光的频率，而红光的波长最长、频率最小，因此可以确定，b、c两点处分别对应红绿光、红光，故A错误； B．绿光的频率大于红光的频率，在玻璃中，根据 可知 而 由 可知 即在玻璃中绿光的波长比红光的短，故B正确； C．由图    根据几何关系可知射到c点的光从玻璃出射时的入射角，小于从空气射入玻璃时的折射角，因此射到c点的光从玻璃出射时的入射角小于全反射的临界角，则可知射到c点的光在c点没有发生全反射，故C正确； D．假设截面半圆半径为R，以射到b点的光分析为例，如图    可知，在玻璃中的光程为 而 则可得 同理可得设到c点的光所用时间 所以光从M点到c点的传播时间和从M点到b点的传播时间长相等，故D错误。 故选BC。 波动光学 30．(22-23高二下·四川成都·期末)一束复色光以入射角i从空气射入足够长的平行玻璃砖ABCD，经玻璃砖折射后分解为a和b两束单色光，部分光路图如下图所示，下列说法正确的是（　　）    A．a光与b光相比，a光在玻璃中的折射率更大 B．a光与b光相比，a光在玻璃中的传播速度更快 C．a光与b光分别进行双缝干涉实验，a光的条纹间距更窄 D．从CD界面射出的a光与b光相互平行 【答案】ACD 【来源】四川省成都市2022-2023学年高二下学期期末零诊测试物理试题 【详解】A．a光在玻璃中的折射角小，根据折射定律 可知a光在玻璃中的折射率更大，故A正确； B．根据 可知b光在玻璃中的传播速度更快，故B错误； C．根据 ， 可知a光与b光分别进行双缝干涉实验，a光的条纹间距更窄，故C正确； D．设a和b光从AB界面射出时的折射角为、，设a和b光从CD界面射出时的折射角为、，根据折射定律有 ， ， 可得 故从CD界面射出的a光与b光相互平行，故D正确； 故选ACD。 31．(23-24高二下·四川广元旺苍东城中学·期末)如图所示，横截面为等边三角形的棱镜ABC，一束平行于截面的复色光从空气射向AB边的D点，BD长为AB长的四分之一，入射方向与AB边的夹角为，进入三棱镜折射后分为a、b两束单色光，a光偏折到BC边的E点，b光偏折到F点，已知，则下列判断正确的是（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．a光在棱镜中传播速度较大 C．入射方向与边AB垂直时，a光不能从BC边出射 D．分别将a、b两束光通过同一双缝干涉装置，a光的条纹间距较大 【答案】AC 【来源】四川省广元市旺苍东城中学2023-2024学年高二下学期期末物理模拟试题（四） 【详解】A．根据折射定律，由图可知，入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，则a光的折射率大于b光的折射率，a光的频率大于b光的频率，A正确； B．根据， 由于a光的折射率大于b光的折射率，可知a光在棱镜中传播速度较小，B错误； D．根据，分别将a、b两束光通过同一双缝干涉装置，由于a光的频率大于b光的频率，则a光的波长小于b光的波长，a光的条纹间距较小，D错误； C．设棱镜对a光的折射率为n，根据折射定律得 则a光从棱镜射出空气发生全反射的临界角满足 入射方向与边AB垂直时，a光在BC边的入射角为60°，由于 所以 可知a光在BC边发生全反射，a光不能从BC边出射，C正确。 故选C。 32．(23-24高二下·四川广元旺苍东城中学·期末)如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知，下列说法中正确的是（　　） A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 B．用a、b光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是不均匀的 C．两束光在水中的传播过程中，a光的速度较小 D．若两束光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角的过程中水面上首先消失的是a光 【答案】A 【来源】四川省广元市旺苍东城中学2023-2024学年高二下学期期末物理模拟试题（二） 【详解】A．由图中也可以看出，光线a偏折的程度小一些，故a的折射率小，根据折射率与光的频率的关系可知，a光的频率小，根据可知，a的波长大；根据双缝干涉的公式可知，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，A正确； B．根据双缝干涉的特点可知，用a、b光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是均匀的，B错误； C．根据可知，折射率小的a光在水中的速度大，C错误； D．根据全反射临界角公式可知，若两束光以相同入射角从水射向空气，a光的折射率小，临界角大，在不断增大入射角的过程中水面上首先消失的是b光，D错误。 故选A。 33．(23-24高二下·四川遂宁射洪中学校·期末)雨后天空中出现的弧形彩带，色彩鲜明的叫虹，色彩比虹暗淡的叫霓。如图所示为形成的光路图，一束太阳光射入水滴后，射出彩色光，其中a和b是两种单色光，下列说法正确的是（　　） A．在真空中，a光的波长大于b光的波长 B．水滴对a光的折射率大于对b光的折射率 C．在水滴中，a光的传播速度小于b光的传播速度 D．在完全相同的条件下做双缝干涉实验，a光对应的干涉条纹间距较宽 【答案】AD 【来源】四川省遂宁市射洪中学校2023-2024学年高二下学期6月期末物理试题 【详解】B．根据光路图可知，两束光的入射角相等，在介质中a光的折射角大，b光的折射角小，根据折射定律可知，水滴对a光的折射率小于对b光的折射率，故B错误； A．a光的折射率较小，则a光的频率小于b光的频率，由可知，在真空中，a光的波长大于b光的波长，故A正确； C．由可知，在该介质中a光的传播速度大于b光的传播速度，故C错误； D．根据可知，在相同的条件下，a光的波长大于b光的波长，所以a光对应的干涉条纹间距较宽，故D正确。 故选AD。 34．(23-24高二下·四川成都石室中学·模拟)如图所示为某种透明介质做成的等腰直角三棱镜的截面示意图。由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于BC边射入棱镜，经两次反射后光束垂直于BC边射出，反射点分别在AB、AC边的中点，且在反射点只有b光射出，光路图如图所示，已知AB=AC=2L, a光的折射率为n，真空中的光速为c。下列说法错误的是（　　） A．该三棱镜对a光的折射率n≥ B．在三棱镜中b光的传播速度大于a光的传播速度 C．a光在三棱镜中的传播时间为 D．分别用a、b两种单色光做双缝干涉实验，a光相邻的干涉条纹间距更大 【答案】CD 【来源】四川省成都市石室中学2023-2024学年高二下学期零诊模拟考试物理试卷 【详解】A．因a光在AB、AC边外侧均无出射光线，故发生了全反射，则临界角 由折射定律得 可得 故A正确，不符合题意； B．由 可知b光在三棱镜中的传播速度大于a光在三棱镜中的传播速度，故B正确，不符合题意； C.根据题意光束从空气垂直于BC边射入棱镜，经两次反射后光束垂直于BC边射出，反射点分别在AB、AC边的中点，由几何知识可知a光在玻璃砖中的传播路程为 传播速度v满足 故传播时间为 故C错误，符合题意。 D．由a光的波长短，由 可知做双缝干涉实验，a光相邻的干涉条纹间距更小，故D错误，符合题意。 故选CD。 35．(23-24高二下·四川成都蓉城名校·期末)如图，一束由红、紫两种单色光组成的复色光从水中斜射向上方的空气中，并分成a、b两束折射光线。下列说法正确的是（　　） A．a光为紫光 B．分别用a光、b光通过同一双缝干涉装置，a光的相邻条纹间距比b光的相邻条纹间距宽 C．b光在水中传播的速度大于a光在水中传播的速度 D．若增大水中复色光的入射角，则a光先发生全反射 【答案】B 【来源】四川省成都市蓉城名校2023-2024学年高二下学期期末联考物理试题 【详解】A．两束光在水中的入射角相等，a光在空气中的折射角小于b光在空气中的折射角，根据折射率的定义可知，a光的折射率小于b光的折射率，则a光为红光，b光为紫光，故A错误； B．由于a光为红光，b光为紫光，则a光的波长大于b光的波长，根据 可知，a光的相邻条纹间距比b光的相邻条纹间距宽，故B正确； C．根据折射率与光速的关系有 由于a光的折射率小于b光的折射率，则b光在水中的小于a光在水中传播的速度，故C错误； D．根据 由于a光的折射率小于b光的折射率，则b光在水中的临界角小于a光在水中的临界角，可知，若增大水中复色光的入射角，则b光先发生全反射，故D错误。 故选B。 36．(22-23高二下·四川绵阳三台县三台中学·期末)由红光和蓝光组成的复色光以相同的入射角射到介质I和II的界面，折射后分为两束光。下列说法正确的是（　　） A．为红光，为蓝光 B．在介质II中传播相同距离，光所用时间短 C．增大复色光的入射角，光先发生全反射 D．用同一双缝干涉仪做实验，光条纹间距较小 【答案】D 【来源】四川省绵阳市三台县三台中学2022-2023学年高二下学期期末热身测试物理试题 【详解】A．根据题意，由图可知，光的偏折程度大，则光的折射率大，则为蓝光，为红光，故A错误； B．由公式可知，由于光的折射率大，则光的传播速度小，则在介质II中传播相同距离，光所用时间长，故B错误； C．由公式可知，由于光的折射率大，则光的临界角小，光先发生全反射，故C错误； D．由公式可知，由于光的折射率大，则光的波长短，光条纹间距较小，故D正确。 故选D。 37．(22-23高二下·四川乐山·期末)如图所示，一束复色光通过三棱镜后形成a、b两束单色光，下列说法正确的是（　　）    A．在三棱镜中a光的速度小 B．三棱镜对a光的折射率较小 C．a光频率小于b光频率 D．通过同一双缝干涉装置a光产生的干涉条纹间距大于b光 【答案】A 【来源】四川省乐山市2022-2023学年高二下学期期末教学质量检测物理试题 【详解】B C．由图可知，光束a的折射率大于光束b的折射率，则光束a的频率大于光束b的频率，故BC错误； A．根据 在三棱镜中光束a的传播速度小于光束b的传播速度。故A正确； D．根据 在真空中光束a的波长小于光束b的波长，又根据 通过同一双缝干涉装置a光产生的干涉条纹间距小于b光。故D错误。 故选A。 38．(23-24高二下·四川遂宁蓬溪中学·期末)如图所示，两束单色光a、b同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面，进入玻璃砖中后形成复合光束c则下列说法中正确的是（　　） A．a光的频率较大 B．在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度 C．在相同的条件下，a光更容易发生衍射 D．a光从玻璃到空气的全反射临界角小于b光从玻璃到空气的全反射临界角 【答案】C 【来源】四川省遂宁市蓬溪中学2023-2024学年高二下学期期末复习物理试卷 【详解】A．由题图可知，a光的入射角小于b光的入射角，在玻璃砖中的折射角相同，由折射定律可知，玻璃砖对b光的折射率大于a光的折射率，因此b光的频率大于a光的频率，Ａ错误； B．由可知，由于在玻璃中a光的折射率小于b光的折射率，因此在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度，B错误； C．光的折射率越大，则光的频率越大，波长越小，由于在玻璃中a光的折射率小于b光的折射率，因此a光的波长大于b光的波长，由产生明显衍射现象的条件可知，因此a光更容易发生衍射，C正确； D．由临界角公式可知，在玻璃中a光的折射率小于b光的折射率，因此a光从玻璃到空气的全反射临界角大于b光从玻璃到空气的全反射临界角，D错误。 故选C。 39．(23-24高二下·四川成都蓉城名校·期末)关于光的干涉和衍射，下列说法正确的是（　　） A．双缝干涉时，双缝间距越小，波长越小，相邻干涉条纹间距也一定越小 B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的现象 C．照相机镜头镀有增透膜，其作用是让各种色光都发生干涉相消，增强透射光 D．泊松亮斑是光的衍射现象，证明了光是一种波 【答案】BD 【来源】四川省成都市蓉城名校2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【详解】A．双缝干涉时，根据形成的干涉条纹间距公式 双缝间距越小，波长越小，干涉条纹间距变化情况无法判断，故A错误； B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是光的干涉现象，属于薄膜干涉，故B正确； C．当入射光照到镜头时，如果从薄膜前后两表面反射来的两列光波其路程差恰好等于膜中光的半波长的奇数倍，两列波便产生相消干涉，振动减弱，于是大大地增强了透射光的强度，达到增透的目的，不能让各种色光都发生干涉相消，故C错误； D．衍射现象是波特有的一种现象，泊松亮斑是光的衍射现象，证明了光是一种波，故D正确。 故选BD。 40．(22-23高二下·四川雅安·期末)如图甲所示是2022年4月28日中午时分，市民在成都拍到的日晕照片。日晕是日光通过卷云层时受到冰晶的折射或反射形成。如图乙所示，当一束太阳光射到正六角形冰晶上时，经过两次折射得到a、b两束单色光。则（　　）    A．冰晶中，b光传播速度较大 B．用同一装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更窄 C．用同一装置做单缝衍射实验，a光中央亮条纹更宽 D．两束光从水中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小 【答案】C 【来源】四川省雅安市2022-2023学年高二下学期期末检测物理试题 【详解】A．由图乙可知，b光的偏折大于a光的偏折，所以b光的折射率大于a光的，根据 可知冰晶中，a光传播速度较大。故A错误； B．根据 可知a光的波长大于b光的波长，用同一装置做双缝干涉实验，根据 可知a光条纹间距更宽。故B错误； C．根据上面选项分析，可知a光的波长大于b光的波长，可知用同一装置做单缝衍射实验，a光中央亮条纹更宽。故C正确； D．两束光从水中射入空气发生全反射时，根据 可知a光的临界角较大。故D错误。 故选C。 41．(22-23高二下·四川绵阳高中·期末)光照射不透明的小圆板时，在圆板的中心出现泊松亮斑。泊松亮斑的形成，是由于（    ） A．光的干涉 B．光的衍射 C．光的折射 D．光的偏振 【答案】B 【来源】四川省绵阳市高中2022-2023学年高二下学期期末教学质量测试物理试题 【详解】用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，这就是泊松亮斑，是单色光绕过不透光的圆盘发生衍射形成的。 故选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$