专题04 光学（期中真题汇编）（全国通用）高二物理下学期

专题04 光学 3大高频考点概览 考点01 光的折射定律与折射率计算 考点02 全反射条件、临界角计算及实际应用 考点03 光的干涉、衍射与偏振现象及规律 地 城 考点01 光的折射定律与折射率计算 一、单选题 1．（24-25高二下·河南·期中）如图所示，一足够高的长方体玻璃砖和光屏均竖直放置在水平地面上，光屏与左右侧面平行。用激光笔从侧的点以入射角照射，激光射到屏上点，仅移走玻璃砖后，激光射到屏上点（图上未标出、两点）。已知玻璃砖折射率为，厚度为，，，不考虑光的反射。则、间距离为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】光线的传播路径如图所示。 根据光的折射定律有 代入数据解得 由光线经矩形玻璃砖折射后与原光路平行可知，为平行四边形， 由几何关系可知 代入数据解得 故选B。 2．（24-25高二下·广东·期中）如图，一潜水员在清澈的满水泳池潜水，当他离泳池岸边x=1.2m时，恰能看到岸边安全员的头顶。已知安全员高h=1.8m，距泳池边缘L=1.35m，泳池水的折射率n=1.2，则潜水员的视角下安全员的身高为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】光路图如图    入射角 由折射定律 解得 潜水员逆着光路看过去，安全员的身高满足 故选A。 3．（24-25高二下·云南红河·期中）如图所示，ABC为直角三棱镜，，一束单色光从AC边射入棱镜，光与AC边的夹角为，光经AB边反射后垂直BC边射出，不考虑光在BC边的反射，。则三棱镜对光的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】光路如图所示 根据几何关系可知 在D点根据折射定律可得三棱镜对光的折射率为 故选B。 4．（24-25高二下·上海·期中）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OP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．在玻璃砖中传播时a的频率大于b的频率 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】AB．将光路逆过来看，则a和b入射角相等，a的偏折程度大，故玻璃砖对a的折射率大于对b的折射率，a的频率大于b的频率，又因光在真空中的频率等于在介质中的频率，故在玻璃砖中传播时a的频率大于b的频率，故A错误，B正确； C．根据可知，在真空中传播时a的波长小于b的波长，故C错误； D．根据可知，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。 5．（24-25高二下·江苏常州·期中）如图所示，一均质的冰块中含有一长方体空气柱。现有一束红、绿复合激光在冰块中从空气柱左边射入，从右边射出。则下列选项中光路图正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】冰相对于空气来说是光密介质，光从冰射入空气折射时，折射角大于入射角，所以光线向上偏折，光路向上平移；又因为绿光比红光的折射率大，因此绿光比红光偏折的更厉害。 故选B。 6．（24-25高二下·陕西渭南·期中）光照射到水雾上的光路图如图所示，已知a光与界面的夹角为30°。b光的折射率为，b光与法线的夹角为45°，光在空气中的传播速度为c，水雾半球的半径为R。则下列说法正确的是（　　） A．a光在水雾半球中的传播时间为 B．a光在水雾半球中的传播时间为 C．b光从水雾半球进入空气速度变快，波长变短 D．在水雾半球中a光的速度比b光的速度大 【答案】A 【详解】AB．设光在水雾半球中的入射角，根据光的折射定律可知 代入数据解得 故a光的折射率 解得 a光在水雾半球中的速度，A正确，B错误； a光在水雾半球中的传播时间为 C．根据波长、频率、波速的关系可知，b光从水雾半球进入空气速度变快，频率不变，波长变长，故C错误； D．根据折射率与波速的关系 可知，在水雾半球中a光的速度为 在水雾半球中b光的速度为 显然，故D错误。 故选A。 7．（24-25高二下·四川德阳·期中）如图所示，等腰三角形 abc为一棱镜的横截面，，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，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．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的小 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 bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大 【答案】D 【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，故AC错误； B．根据折射率与速度的关系式 变形得 由于，所以在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，故B错误； D．根据上面图象的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。 8．（24-25高二下·湖北宜昌·期中）如图甲在光盘边缘时观察到的现象，光路图如图乙，MN为外圆的直径，从A点入射的光线延长后过N点，折射光AB与MN垂直，测得内圆的半径为r，外圆半径与内圆半径之比为，OH的距离为2r，光在真空中的速度为c，则光盘的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】如图所示 设外圆半径为，入射角为，折射角为，由几何知识可知， 折射角满足 在中，有 在中，有 则有 联立可得 则光盘的折射率为 故选C。 9．（24-25高二下·安徽·期中）如图所示，矩形ABCD为某透明介质的截面，AB边长为L，O为AB边的中点，一束单色光斜射到O点，入射光线与AB边的夹角为37°，反射光线与折射光线垂直，折射光线照射到C点。已知光在真空中的传播速度为c，sin37°=0.6，则光从O点传播到C点的时间为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据题意可知，光在点的入射角为，折射角为，则折射率为 则 光从点传播到点所用时间为 其中 联立，解得 故选A。 10．（24-25高二下·重庆·期中）如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面图。为直径，点为圆心。一束由红光和紫光组成的复色光沿方向射入玻璃砖，分成两束单色光后各自传播到、两点。已知，，。则（　　） A．玻璃对从点射出的单色光折射率更大 B．传播到点的光是红光 C．红光和紫光在玻璃砖内的速度之比为 D．红光和紫光从点射入到第一次射出玻璃砖所经过的时间之比为 【答案】D 【详解】A．图像可知到达B点的光偏折较大，故玻璃对从B点射出的单色光折射率更大，故A错误； B．红光折射率小于紫光，故传播到B点的是紫光，故B错误； C．几何关系可知红光的折射率 几何关系可知紫光的折射率 因为 则红光和紫光在玻璃砖内的速度之比为 故C错误； D．红光在C点时有 可知红光在C点未发生全发射，红光在C点射出，其在玻璃砖中的路程 紫光在B点时有 可知紫光在B点发生全发射，对称性可知，最终紫光将从N点射出，其在玻璃砖中的路程 红光和紫光在玻璃砖内传播路程之比 联立以上，解得红光和紫光从点射入到第一次射出玻璃砖所经过的时间之比为 故D正确。 故选D。 11．（24-25高二下·甘肃张掖·期中）单色光a、b组成的复合光从空气射入介质，光路图如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．单色光a的折射率小于单色光b的折射率 B．单色光a的折射率大于单色光b的折射率 C．单色光a的频率小于单色光b的频率 D．单色光a的频率等于单色光b的频率 【答案】B 【详解】由题图可知，单色光a的偏折程度大于b的偏折程度，则单色光a的折射率大于单色光b的折射率；单色光a的频率大于单色光b的频率。 故选B。 12．（24-25高二下·江西赣州·期中）一个圆环翡翠的横截面如图所示，为内圆和外圆的圆心，内圆的半径为，外圆的半径为。现让一细束单色光从点以的入射角射入翡翠，折射光线恰好与内圆相切，后从点射出。则翡翠的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设折射角为r，根据几何关系有 根据折射定律有 代入题中数据，解得 故选C。 二、多选题 13．（24-25高二下·安徽阜阳·期中）如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中。古人不明白产生这种景象的原因，对它做了不科学的解释，认为是海中蛟龙（蜃）吐出的气结成的，因而叫作“海市蜃楼”，也叫蜃景。下列有关蜃景的说法正确的是（　　） A．海面上层空气的折射率比下层空气的折射率小 B．海面上层空气的折射率比下层空气的折射率大 C．A是蜃景，B是景物 D．B是蜃景，A是景物 【答案】AC 【详解】AB．海面上，下层空气的温度比上层的低，则下层空气的密度比上层的大，故下层空气的折射率比上层空气的折射率大，故A正确，B错误； CD．由于人眼认为光是沿直线传播的，故A是蜃景，B是景物，故C正确，D错误。 故选AC。 14．（24-25高二下·北京海淀·期中）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、两束单色光。以下说法正确的是（　　） A．玻璃砖对光的折射率为 B．光的频率比光的大 C．光的波长比光的大 D．光在玻璃中的传播速度比光的小 【答案】BD 【详解】A．根据折射率可得，玻璃砖对光的折射率为 故A错误； BC．由题图可知，光的偏折程度大于光的偏折程度，则玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率，光的频率比光的大，根据可知，光的波长比光的小，故B正确，C错误； D．根据，由于玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率，则光在玻璃中的传播速度比光的小，故D正确。 故选BD。 15．（24-25高二下·天津红桥·期中）如图所示，OBCD是半圆柱玻璃体的横截面，OD为直径。一束光沿AO方向从真空射入玻璃后分成两束光分别射到玻璃砖的B、C两点，射到B点的为b光，射到C点的为c光，下列说法正确的是（　　） A．b光的频率大于c光 B．在真空中b光的传播速率小于c光 C．在真空中b光的波长小于c光的波长 D．b光从O到B的时间小于c光从O到C的时间 【答案】AC 【详解】A．因b光的偏折程度较大，可知b光的折射率较大，则b光的频率大于c光，选项A正确； B．在真空中各种光的传播速度都相同，可知b光的传播速率等于c光，选项B错误； C．根据 可知，在真空中b光的波长小于c光的波长，选项C正确； D．设光的入射角为i，折射角为r，则， 光在玻璃中的传播时间 可知b光从O到B的时间等于c光从O到C的时间，选项D错误。 故选AC。 16．（24-25高二下·云南昭通·期中）如图所示为半径为的球形透明介质，为球的一条直径，为球心，一细光束由点斜射入透明介质，从点射出，为折射光线。已知点到的距离为，出射光线相对入射光线的偏折角为，光在真空中的传播速度为。则下列说法正确的是（　　） A．光线从点射出介质的折射角为 B．透明介质的折射率为 C．光束在透明介质中的传播时间为 D．入射光绕点逆时针转动，光在介质中一定不会发生全反射 【答案】BCD 【详解】AB．作出光路图，如图所示 由几何关系可知 则 由图可知， 解得 由折射定律 所以有 由题意可知出射光线相对入射光线的偏折角为30°，所以 透明介质的折射率为 故B正确，A错误； C．光束在透明介质中的传播速度为 由几何关系可知 则光在介质中传播的时间为 解得 故C正确； D．光在该透明介质中的临界角为C，则 解得 入射光绕A点逆时针转动，光束在A点的折射角一定小于临界角C，由几何关系可知光射到透明介质出射点时的入射角一定小于临界角，所以光不可能在介质中发生全反射，故D正确。 故选BCD。 17．（24-25高二下·内蒙古包头·期中）一乘客在候车室座椅上看手机，手机屏幕处于水平面内，此手机屏幕用防窥屏制作成。这种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所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，屏障高度，屏障间隙，发光像素单元紧贴屏下并位于相邻屏障正中央，下列说法正确的是（　　） A．防窥屏实现防窥效果是因为光发生了全反射 B．此防窥屏的可视角度 C．若减小透明介质的折射率，则可增强防窥效果 D．若增大，则可视角度减小 【答案】BCD 【详解】A．防窥屏实现防窥效果是因为有吸光屏障，故A错误。 BCD．如图所示 根据几何关系得 根据光的折射率 联立得r1=60° 则可视角度为120°，若减小透明介质的折射率，则r1减小，可视角度减小，可增强防窥效果；若增大，则i1减小，则r1减小，可视角度减小，故BCD正确。 故选BCD。 三、实验题 18．（24-25高二下·湖南·期中）某同学利用等腰直角玻璃砖测玻璃的折射率。主要步骤如下： ①将白纸平铺在木板上，在白纸上画直线MN，将玻璃砖底边与MN重合，在纸上标记玻璃砖顶点a； ②将大头针竖直插在合适的位置，再移动大头针，用视线观察，在挡住和玻璃砖顶点a处竖直插入； ③移走玻璃砖和大头针，过作直线交MN于O点，用圆规以O为圆心、以Oa为半径画圆，交于b点，如图。 请接着完成后续实验步骤，算出玻璃的折射率n。 (1)在图中画出所需的辅助线，并标注相应的字母。 (2)玻璃折射率的计算公式为：___________。（用相应字母符号表示） (3)请提出一条减少实验误差的方案：______________________。 【答案】(1)(2)(3)改变插针位置，重复实验，多次测量取平均值 【详解】（1）如图所示，过作的垂线，过作的垂线，垂足为，过作的垂线，垂足为。 （2）玻璃折射率 计算公式为 （3）减少实验误差的方案：改变插针位置，重复实验，多次测量取平均值。 四、解答题 19．（24-25高二下·广东佛山·期中）如图所示，等边三角形ABC为玻璃砖的截面，边长均为L。现有一细束单色光从AC边中点D射入，折射光线恰好与底边BC平行，单色光射入时与AC边的夹角，光在真空中的传播速度为c，取。求： (1)玻璃砖对单色光的折射率n； (2)单色光通过玻璃砖所用的时间t。 【答案】(1)n=1.6(2) 【详解】（1）单色光在玻璃砖中的光路如图所示，根据几何关系可知，单色光从AC边射入时的入射角 折射角 根据光的折射定律有 解得n=1.6 （2）单色光在玻璃砖中传播的距离 光在玻璃砖中的传播速度 单色光通过玻璃砖所用的时间 20．（24-25高二下·河南周口·期中）水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球形物品。如图甲所示为一个质量分布均匀的透明水晶球，半径为，过球心的截面如图乙所示，为直径，一单色细光束从点射入球内，折射光线与夹角为，出射光线与平行。已知光在真空中的传播速度为，，。求 (1)光束在点的入射角及“水晶球”的折射率； (2)光在“水晶球”中的传播时间。 【答案】(1)，(2) 【详解】（1）根据题意作出光路图如图 由几何关系可知，光线射出时的折射角为，由图可知 根据折射率公式 解得 （2）光在“水晶球”中的传播速度为 光在“水晶球”中传播的距离 传播的时间为 代入数据联立解得 21．（24-25高二下·陕西咸阳·期中）如图甲所示，倒挂的彩虹被叫做“天空的微笑”，实际上它不是彩虹，而是日晕，又称“环天顶弧”，是由薄而均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶（如图乙）折射形成，因为大量六角片状冰晶的随机旋转而形成“环天顶弧”。如图丙所示，从O点与上表面成（α=30°角入射的一束绿光从M点射出，已知O点到侧面的距离为L=5cm，冰晶厚度为。。已知光在真空中传播的速度为c=3.0×108m/s。求： (1)该冰晶对绿光的折射率n0； (2)该绿光在冰晶里的运动的时间t。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）由几何关系可知，折射角的正弦值 入射角 折射率 （2）绿光在冰晶中的传播速度 运动时间 22．（24-25高二下·广东·期中）如图所示，将半径为R的透明介质球固定在水平面上，一束单色光水平入射到介质球上，单色光进入介质球后恰好能照射到和圆心等高的点。已知球心到入射光束的竖直距离，光在真空中的传播速率为c，不考虑反射，求： (1)单色光在该介质球中的折射率； (2)单色光在该介质球中的传播时间。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）设入射角为θ，折射角为α，光路如图所示 由数学知识，有 解得 由几何关系，有 解得 则单色光在该介质球中的折射率为 （2）单色光在介质球中的传播速率为 单色光在介质球中的传播路程 则单色光在介质球中的传播时间 五、填空题 23．（24-25高二下·福建福州·期中）为帮助图（a）所示在井底正中央“坐井观天”的青蛙拓宽视野，某同学设计了图（b）所示的方案，在的圆柱形井中注满透明液体。将青蛙视为质点，该方案中：注入液体的折射率___________（填“较大”或“较小”）时，观察范围较大；当注入液体的折射率大于___________时，观察范围不再增大。 【答案】 较大 【详解】[1][2]光线由空气射入液体中，由几何关系可知折射角，根据 折射角一定时，折射率n越大，则入射角i越大，则观察范围越大，当入射角为时可得 地 城 考点02 全反射条件、临界角计算及实际应用 一、单选题 1．（24-25高二下·浙江·期中）如图所示，棱长为的正方体“人工超材料砖”，底面中心有一圆形红光发光面S，俯视观察，砖上表面全部被照亮。已知砖对红光的折射率为2，不考虑光的反射，则圆形发光面的面积至少为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设圆形发光面的半径至少为r，则r须满足由发光面边缘射向正方体上表面四个顶点的光恰好发生全发射，该光线的入射角恰好等于临界角C，根据几何关系有 则， 求得 圆形发光面的面积至少为 故选C。 2．（24-25高二下·山东济南·期中）潜水员在潜水时偶然会观察到上方坑洞里存在着明亮的“反光”，这是因为坑洞里存在空气，光在水面发生了全反射。如图，处光源发出沿方向的光在点恰好发生全反射，被处的潜水员观察到。若光线与水面的夹角为，则水的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由几何关系可得全反射角为 根据全反射条件有 解得 故选A。 3．（24-25高二下·海南·期中）如图所示，某种均匀、透明材料制成的棱镜的截面为长方形，由两种单色光复合而成的细光束从左侧沿截面斜射入棱镜，从右侧射出时细光束分成a、b两束光，下列说法正确的是（　　） A．a、b两束光不平行 B．棱镜对b光的折射率较大 C．a光在棱镜中发生全反射的临界角较小 D．b光在棱镜中的传播速度较大 【答案】B 【详解】A．由于光线射到棱镜下表面时的入射角等于上表面的折射角，根据光路的可逆性可知光线射出棱镜时的折射角等于上表面的入射角，则出线光线与入射光线平行，所以a、b两束单色光都与入射光线平行，故A错误； B．b光偏折较大，a光偏折较小。所以此棱镜对b光的折射率大于对a光的折射率，故B正确； C．根据可知，棱镜对b光的折射率较大，则b光在棱镜中发生全反射的临界角较小，故C错误； D．根据可知，棱镜对b光的折射率较大，则b光在棱镜中的传播速度较小，故D错误。 故选B。 4．（24-25高二下·浙江·期中）某中学的一个研究小组在探究材料和折射率的关系，一绿色点光源紧贴在一个半径为R的半圆形透明介质直径上的E点，射到D点的光线恰好不能从圆弧面射出，此时，已知，不考虑光在介质内的二次反射，则（　　） A．沿EB方向的光线可以从半球面射出 B．能从圆弧边界有光线射出的长度为 C．为使圆弧面均有光射出，OE长度至少为 D．若发光装置改为红色，则圆弧边界有光线射出的长变短 【答案】B 【详解】 A． 射到D点的光线恰好不能从圆弧面射出，此时为临界角，由数学知识，得临界角 沿EB方向的光线，沿EB方向的光线发生全反射，不会射出，故A错误； B．左边射到D点的光线恰好不能从圆弧面射出，设右边射到F点的光线恰好不能从圆弧面射出。 由数学知识，，，能从圆弧边界有光线射出的长度为，故B正确； C．为使圆弧面均有光射出，OE长度至少为0，故C错误； D． 若改用红光光源，红光的频率低，该材料对红光的折射率小，则临界角较大，结合图象可知。有光射出的边界总长度将变长，故D错误。 故选B。 5．（24-25高二下·河南·期中）如图所示，平静的湖面上漂浮着一块半径为1m的圆形软木片（忽略浸入水中的厚度），木片的正下方有一条小鱼（视为质点），鱼到木片的距离为，若岸上的人无论从任何角度都恰好看不到鱼，则湖水的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】鱼（反射外界）的光线射到木片边缘处恰好发生全反射，根据几何关系可知，临界角的正弦值 解得 故选A。 6．（24-25高二下·山东青岛·期中）昏暗路段一般会安装反光道钉用于指引道路，其内部由多个反光单元组成。如图所示，当来车的一束灯光以某一角度射向反光单元时，其中一条光线在P、Q处先后发生两次反射，下列说法正确的是（　　） A．不同颜色的光在反光单元中传播速度相同 B．反光单元材料的折射率越小，反光效果越好 C．经反光单元反射后的出射光线与入射光线会相交 D．若光线在P点发生全反射，则在Q点也可能发生全反射 【答案】D 【详解】A．不同颜色的光在反光单元中的折射率不同，折射后光路不会重合，根据 可知不同颜色的光在反光单元中的传播速度不同，故A错误； B．反光单元的材料折射率越小，光发生全反射的临界角越大，光在反光单元内越不容易发生全反射，有部分光将在反光单元的直角边界处发生折射，故最后从斜边折射出去的光越少，反光效果越差，故B错误； C．补充光路图，如图所示 设反光单元内发生两次反射的反射角分别为和，根据几何知识可知 故有 结合光路的可逆性可知从反光单元反射的出射光线与入射光线方向也平行，故C错误； D．设发生全反射时的临界角为，若光线在点发生全反射，即，结合 可知不一定小于临界角，故在点也可能发生全反射，故D正确。 故选D。 7．（24-25高二下·天津和平·期中）如图甲所示为“水下世界国际摄影大赛”的获奖作品，摄影师在水下对水上的景物进行拍摄，获得了美轮美奂、令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，光的传播路径如图乙所示，已知水的折射率为 ，空气中光速，，，下列说法正确的是（　　） A．光线从空气射入水中，频率改变 B．光进入水中速度变为 C．摄影师看到的水上景物比实际位置偏低 D．进入镜头的光线与竖直方向的夹角θ最大为37° 【答案】B 【详解】A．光在不同介质中传播时，速度变化而频率不变，故A错误； B．由折射率与光速的关系，可得光在水中速度为 故B正确； C．反向延长折射光线，可知摄影师看到的水上景物比实际位置偏高，故C错误； D．当入射角为时，有 则θ最大为，故D错误。 故选B。 8．（24-25高二下·安徽宿州·期中）如图所示，甲图是2024年5月15日上午在恩施地区观看到的“日晕”图片。民间有“日晕三更雨，月晕午时风”、“看到日晕都会带来好运”等说法。“日晕”又叫“圆虹”，是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示，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，a光的传播速度较小 B．冰晶对a光的折射率大于对b光的折射率 C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，b光的临界角较小 D．用同一装置做双缝干涉实验，b光的条纹间距比a光的宽 【答案】C 【详解】AB．由题图可知a光偏折角小于b光的偏折角，因此a光的折射率小于b光的折射率，根据 可知b光传播速度较小，AB错误； C．根据全反射临界角公式 可知b光临界角较小，C正确； D．根据上述分析可知，a光的折射率小于b光的折射率，故a光的波长比b光的波长大，根据条纹间距公式 可知，用同一装置做双缝干涉实验，b光的条纹间距比a光的窄，D错误。 故选C。 9．（24-25高二下·浙江·期中）如图所示，水平桌面上放有一半球形玻璃砖，半径为R，玻璃砖对红光的折射率为2，O为其圆心，AB为其一条直径。现有一个红色点光源从O点开始缓慢向B点移动，下列说法正确的是（　　） A．当点光源在O点时，从圆弧的正上方往O点看，看到的像比光源更靠近圆弧 B．当点光源往B移动时，将有光不能从圆弧上射出 C．当点光源往B移动时，与AB直径共面竖直圆弧上有弧长区域不能有光射出 D．当点光源往B移动时，与AB直径共面竖直圆弧上有弧长区域不能有光射出 【答案】C 【详解】A．当点光源在O点时，光源发出的光都沿半径方向射出，光的传播方向不变，根据光路可逆性可知，光源的像依然在圆心O处，故看到的像和光源距离圆弧的距离都一样，故A错误； B．已知玻璃砖对红光的折射率n=2，根据全反射临界角公式 可得 当点光源往B移动时，设此时光线射到圆弧面上的入射角为θ，则有 可知光不会发生全反射，光都能从圆弧上射出，故B错误； CD．当点光源往B移动时，设此时光线射到圆弧面上的入射角为，则有 可知光会发生全反射，由几何关系可知，在与AB直径共面竖直圆弧上，以光源位置关于圆心O对称的点为中心，左右各范围内发生全反射，对应的圆心角为，而整个圆弧对应的圆心角是，所以不能有光射出的弧长区域占整个与AB直径共面竖直圆弧长的 故C正确，D错误。 故选C。 10．（24-25高二下·浙江·期中）夏天的雨后经常可以看到美丽的彩虹，古人对此有深刻认识，唐代词人张志和在《玄真子涛之灵》中写道：  “雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹和霓是两束平行太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，人们在地面上逆着光线看过去就可看到霓虹现象。如图甲所示，一束白光水平射入空中一球形的水滴，经过两次折射和一次反射后射出形成光带MN，出射光线与水平面的夹角称为彩虹角。如图乙所示，半径OC与竖直方向成 从球心O的右下方的C点射出的某单色光的入射角 则下列说法正确的是 （　　） A．水滴对该单色光的折射率约为1.42 B．该单色光的彩虹角 C．该单色光在水滴内部B点处发生全反射 D．图甲中M、N所对应的两种光，M为紫光，在水滴中传播时间较短 【答案】B 【详解】A．设光线第一次在图乙中的A点射入，折射角为，并标出各角度，如图所示 由几何关系可知 解得 根据折射定律可得 故A错误； B．由光路的可逆性可知，光在C点的折射角依然为，故该单色光的彩虹角为 故B正确； C．该单色光在水滴内发生全反射的临界角C满足 因 故该单色光在水滴内部B点不可能发生全反射，故C错误； D．根据题图甲可知水滴对M所对应的光的折射率大于对N所对应的光的折射率，则M、N所对应的光分别为紫光和红光；在A项画出的光路图中，根据几何关系和对称性可知，光线在球形雨滴内传播的距离为 传播速度为 则光线在水滴中传播时间为 由图甲可知，两束光进入水滴的入射角相同，但M光的折射较小，故较大，且M光的折射率更大，故M光在水滴中传播时间较长，故D错误。 故选B。 11．（24-25高二下·湖北·期中）如图所示，将一个半圆形线状光源水平放在水池水面下，通过支架（图中未画出）可以调节光源距离水面的深度H，随着H不同，人们在水面上会看到不同形状的发光区域。已知半圆形线光源的半径为R，水的折射率为，下列说法中正确的有（　　） A．当时，水面上的发光区域面积为 B．当时，水面上的发光区域类似“爱心”形状 C．当时，水面上的发光区域面积为 D．当时，水面上的发光区域为“半圆”形状 【答案】A 【详解】取线光源上某一点作为点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形，设此圆形的半径为r，点光源发出的光线在水面恰好发生全反射的光路图如图所示 根据 可得 根据几何关系可得 BD．当，即时，水面上的发光区域类似“月牙”形状；当，即时，水面上的发光区域类似“爱心”形状，故BD错误； A．当时，，水面上的发光区域面积 故A正确； C．当时，，水面上的发光区域面积 故C错误。 故选A。 12．（24-25高二下·四川遂宁·期中）如图所示，光导纤维由折射率为n的玻璃制作，长为L，光信号从其左端面射入，要保证射进左端面的所有光信号都能被有效传输（全反射）到右端，折射率n须满足一定的条件。已知真空中光速为c。当n取满足条件的最小值时，光信号在光导纤维中的最长传输时间为：（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】若光线以趋近90°的入射角射入光纤时，恰好能在光纤侧面恰好发生全反射，光路图如图所示． 据题意可得 由几何知识得r+C=90° 由临界角公式 得 n= 故折射率应满足 n≥ 根据数学知识可得从左端射入到右端射出光线通过的路程为 光在光纤中的传播速度为 则所需要的时间为 故选B。 二、多选题 13．（24-25高二下·云南玉溪·期中）为了装点城市夜景，常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，在平静的水面下深1.2m处有一个点光源S。同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了如图乙所示的被照亮的区域，内圆半径为0.9m，外圆半径为1.6m，以下说法中正确的是（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．a光的折射率大于b光的折射率 C．a光在水中的传播速度大于b光在水中的传播速度 D．a光在空气中的波长大于水中的波长 【答案】CD 【详解】AB．由于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，故a光的折射率较小，a光的频率小，A错误，B错误； C．根据可知，a、b光在水中的传播速度之比为4:3，C正确； D．光在空气中与水中的周期不变，根据可知 a光在空气中与水中的速度之比为 故a光在空气中与水中的波长之比为5:4，D正确。 故选CD。 14．（24-25高二下·湖南·期中）在哈尔滨冰雪大世界，有一座精美的冰雕城堡，城堡中有一块边长为2 m的立方体冰块，冰块内上下底面中心连线为，在立方体底面内处安装了一盏很小的灯，灯向各个方向均到发光，已知冰块的折射率为，光照到立方体冰块表面上，若发生全发射，冰块表面上有些位置会没有光射出，不考虑二次反射，则 A．冰块的ABCD面上任何位置都能有光从表面射出 B．冰块的ABCD面上有些位置没有光射出 C．冰块的ABEF面上任何位置都能有光从表面射出 D．冰块的ABEF面上有些位置没有光射出 【答案】AD 【详解】根据全反射临界角公式有 解得 如图所示 在直角三角形中，由几何关系有， 则有， 所以由灯直接发出的光照到冰块上表面时全部能从上表面射出，而光照到冰块四个侧面时都只能从侧面某些部分射出。 故选AD。 15．（24-25高二下·山东青岛·期中）如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，直径OD=d。一束由a光和b光组成的复色光，沿AO方向从上表面射入玻璃砖，入射角为θ，a光和b光折射后分别射到B、C点，a光在B点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 B．b光在C点一定不会发生全反射 C．玻璃砖对a光的折射率为 D．a光由O传播到B所需时间为 【答案】BCD 【详解】A．题图可知a光的偏转角度比b光大，所以对玻璃的折射率a光大于b光，故A错误； B．补全光路如图 根据全反射条件有 因为 可知 几何关系可知a光在B点的入射角大于b光在C的入射角，因为a光在B点恰好发生全反射，则入射光OC的入射角小于临界角，所以b光在C点一定不能发生全反射，故B正确； C．在O点根据折射定律得 在B点发生全反射 因为 联立解得 故C正确； D．a光由O传播到B所需时间为 因为， 联立解得 故D正确。 故选BCD。 16．（24-25高二下·湖南·期中）如图所示，为一半径为R的圆弧，O为圆弧的圆心，OABC构成正方形，图中阴影部分ABC为某种透明材料的横截面。在圆心O处放一激光发射器，发射器能够发出细光束OD垂直照射在圆弧上，并且光束能够以一定的角速度从OA开始逆时针转过，激光在真空中的波长，在材料中的波长，光在真空中的速度大小为c，不考虑光线的多次反射。若透明材料对该激光的折射率为n，光束在旋转过程中，AB、BC截面上没有光线直接射出部分的总长度为x，则（　　） A． B． C． D． 【答案】AC 【详解】AB．设激光在材料中的传播速度为v，频率为f，由波长、频率和传播速度之间的关系有0f，f 联立解得 故 A正确，B错误； CD．设激光发生全反射时的临界角为C，则有 解得临界角 刚好不从AB、BC直接射出的光线如图所示 AB、BC截面上没有光线直接射出部分的总长度 解得 故C正确，D错误。 故选AC。 17．（24-25高二下·浙江·期中）在冰雕展上有一块边长为2m的立方体冰块，冰块内上下底面中心连线为，在立方体底面内安装了一盏可视为圆形平面的面光源灯，面光源灯半径为0.5m，圆心在处，光源为单色光源，冰块的折射率取，不考虑反射光线的影响，由于全发射，在立方体冰面上有些位置没有光射出，下列四幅图表示对应的表面有光射出的情况，阴影部分表示有光射出的部分，下列正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】BD 【详解】AB．根据全反射临界角公式有 在ABCD表面上A点处，从面光源上G点发出的光照射到A点时有最小入射角，如图中光线GA所示 由几何关系得， 则 所以由灯直接发出的光着到冰块上表面时全部能从上表面射出，故A错误，B正确； 在ABFE表面上A点处，从面光源上与EF相距最远的点发出的光照射到A点时有最小入射角，由几何关系可得， 则 所以由灯直接发出的光照到冰块四个侧面都只能从部分侧面射出（靠近A和B点处无光可以射出），故C错误，D正确。 故选BD。 三、实验题 18．（24-25高二下·山东青岛·期中）“感光镜片”在生活中处处可见。某实验小组为测一圆形“感光玻璃”折射率，利用身边的器材设计如下实验。实验步骤如下： ①利用测量工具测出圆形玻璃的直径d=5.00cm； ②在水平桌面上铺一张白纸，将圆形玻璃放在纸面上； ③取一红色激光笔，让其沿桌面向下照射圆形玻璃。水平左右移动激光笔，当观察到射出圆形玻璃的光线不发生偏转时，说明光线经过圆形玻璃的圆心O，并在光线入射和出射位置处分别标记点M、N，（如图甲）； ④继续水平向右激光笔并保证激光笔在桌面上沿直径方向向下照射，当光线恰好再次从N点射出介质时，测出激光笔在其运动过程中的距离L=2.00cm，标记入射点A。回答下列问题： (1)圆形玻璃的折射率n=______（可用根式表示）； (2)若将激光笔保持原方向继续向右移动，______（填“能”或“不能”）看到光在圆形玻璃内发生全反射； (3)若用紫色激光仍在桌面上沿直径方向向下在A点入射，则出射点在N点的______（填“右侧”或“左侧”）； (4)为使出射光照度维持在某一定值，“感光玻璃”可以自动调整透明度。经查阅入射光照度和透明度的关系如图乙所示。当透明度为50%时，入射光照度为______Lx。 【答案】(1)(2)不能(3)左侧(4)120 【详解】（1）由几何关系可知，入射角的正弦 解得 则折射角的正弦 可得折射率 （2）若将激光笔保持原方向继续向右移动，由几何关系可知，光线射到玻璃表面时的折射角总等于从另一面出射时的入射角，可知该角度不可能大于临界角，即不能看到光在圆形玻璃内发生全反射； （3）紫光的折射率大于红光，则若用紫色激光仍在桌面上沿直径方向向下在A点入射，紫光偏折程度较大，则在A点的折射角较小，则出射点在N点的左侧。 （4）由图可知，当透明度为50%时，入射光照度为120Lx。 四、解答题 19．（24-25高二下·北京西城·期中）如图所示，AB为空气与某介质的界面，直线MN垂直于界面AB。已知，该介质的折射率，光在空气中的传播速度约为3×108m/s。求： (1)光以i=45°入射角由空气射入该介质时的折射角r； (2)光在该介质中的传播速度v； (3)光由该介质射向空气，发生全反射的临界角C。 【答案】(1)r=30°(2)(3)C=45° 【详解】（1）根据题意，由折射定律有 解得 则折射角 （2）根据题意，由公式可得，光在该介质中的传播速度 （3）根据题意，由公式可得 解得全反射的临界角 20．（24-25高二下·河南南阳·期中）如图1为我国研制的月壤打砖机原理样机。其光学模块的原理是通过一个抛物面反射镜实现太阳能的高倍会聚，并通过光导纤维进行能量传输。图2为其简化原理图，以反射镜的顶点O为坐标原点，建立Oxyz坐标系，Oy为抛物面反射镜的主轴，反射镜关于主轴对称，平行于主轴的太阳光经反射后会聚于抛物面的焦点P上，P恰为光导纤维左端面的中心，光导纤维可简化为中轴线与y轴重合的长圆柱体。已知抛物面的最大横截面是半径为R的圆，其圆心为；光导纤维的长度为l，折射率为n，光在真空中的传播速度为c。若从Q点反射的光线恰能在光纤内发生全反射，求： (1)P点到点的距离； (2)从Q点反射的光线在光导纤维中传播的时间。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）如图，设经点反射的光线以入射角从点射入光纤，折射角为 且恰好发生全反射则有， 由几何知识可得 联立解得 由勾股定理得 （2）由几何关系可知，光线的传播距离 由（1）可知 光在光导纤维中传播的速度 光线在光导纤维中传播所用时间 21．（24-25高二下·四川遂宁·期中）如图所示，有一放在真空中半径R=10cm的玻璃球，已知玻璃球的折射率n=2，在玻璃球内有一与球心O距离为d=6cm的点光源S向各个方向发出单色光，在球面上形成一圈不透光区。已知θ=0.985rad时，，π=3.14。求： (1)光源发出的光线在玻璃球与真空分界面入射角的最大值； (2)不透光区沿球面的纵向长度。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）作光路图如图所示， 当时，有最大值，由正弦定理可得 解得 （2）根据，解得 依题意，恰好发生全反射时，两条临界光线的光路图如图所示， 有，解得，则或 不透光区沿球面的纵向长度 22．（24-25高二下·江西赣州·期中）某学校有一个景观水池，水池底部中央安装有一个可向整个水面各个方向发射红光的光源（视为质点），同学们观察到水面上有光射出的区域是圆形，水池的横截面如图所示。已知光源到水面的距离为，圆形区域的半径，光在真空中的传播速度为，不考虑多次反射。求： (1)水对红光的折射率； (2)能够射出水面的红光中，在水中传播的最短时间。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）红光恰好发生全反射处为圆形区域的边缘，光路图如图所示 红光发生全反射的临界角满足 根据几何关系有 代入题中数据，解得 （2）红光在水中传播的最短距离 红光在水中的传播速度 红光在水中传播的最短时间 解得 23．（24-25高二下·广西玉林·期中）如图所示，一个横截面为四分之一圆的特殊玻璃柱体OAB水平放置，O点为圆心，半径为2R。一单色光束从AO面垂直AO水平入射，当光束在距离O点R处入射时，恰好在圆弧面上发生全反射，光在真空中的传播速度为c。求： (1)玻璃柱体的折射率； (2)距离O点处水平入射的光束在玻璃中的传播时间。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）根据题意，画出光路图，如图所示 由几何关系有 有 解得玻璃柱体的折射率 （2）根据题意，画出光路图，如图所示 由几何关系可得 可得， 有 则光束在玻璃中的传播时间 24．（24-25高二下·山东济南·期中）某透明均匀介质的横截面由四分之一圆CBD和一个直角三角形ABC构成，如图所示，其折射率，四分之一圆的半径为R，CD面为黑色吸光板，。一束单色平行光从AC界面上不同位置均匀射入透明介质，入射角，已知光在真空中的传播速度为c。求： (1)截面内圆弧BD有光线射出的长度。 (2)从圆弧BD射出光线在介质中的最长传播时间。 (3)所有光线在介质中传播的最长时间。 【答案】(1)(2)(3) 【详解】（1）设光经折射后折射角为，则 解得 圆弧面上全反射临界角为，则有 解得 如图所示 截面内圆弧有光线射出的长度为区域，其长度 （2）做圆弧的切线且与平行，切点为时，光线在介质中的路径最长，如图所示 由几何关系可得，路径长为 有 传播时间 （3）考虑所有光线，当光线在介质中经过多次全反射，且传播路径最长时，传播时间最长。 经几何分析，最长路径为光线在介质中沿AB方向传播一段距离后，在圆弧上多次全反射，最后从D点附近射出。如图所示 传播路径长度为 传播时间为 25．（24-25高二下·北京·期中）如图所示，一条长L＝180m的光导纤维用折射率为的材料制成。一细束激光由其左端的中心点以i＝45º的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出。 (1)求该激光在光导纤维中的速度v是多大？ (2)要想让从端面射入的激光在光导纤维中发生全反射，求该激光入射角的范围。 (3)求该激光在光导纤维中传输所经历的时间t。 【答案】(1)(2)任意角度(3) 【详解】（1）该激光在光导纤维中的速度 （2）由，解得激光发生全反射的临界角 如图所示 当时，从端面射入的激光在光导纤维中发生全反射，则 由，解得 所以让从端面射入的激光在光导纤维中发生全反射，该激光入射角可以是任意值。 （3）一细束激光由其左端的中心点以i＝45º的入射角射入光导纤维内，由 解得 经过一系列全反射后从右端射出的路程 该激光在光导纤维中传输所经历的时间 地 城 考点03 光的干涉、衍射与偏振现象及规律 一、单选题 1．（24-25高二下·辽宁大连·期中）劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图甲所示，将一块标准平板玻璃放置在另一待测平板玻璃上，一端用两张纸片垫起，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当单色光从上方入射后，从上往下可以看到明暗相间的条纹。下列关于条纹的说法正确的是（　　） A．干涉条纹是光在标准样板的上下两表面反射形成的两列光叠加的结果 B．将该单色光换成频率更大的单色光则条纹间距变稀疏 C．若观察到的干涉条纹如图乙，则待测平面有凹坑 D．若抽去一张纸片，观察到的条纹将变密集 【答案】C 【详解】A．干涉条纹的产生是光在空气劈尖膜的前、后两表面反射形成的两列光波叠加的结果。故A错误； B．将该单色光换成频率更大的单色光，即单色光的波长变小，条纹间距变小，条纹间距变密集，故B错误； C．由图乙可知，条纹向左弯曲，说明此处空气膜厚度与右边正常条纹处空气膜厚度相同，即待测平面有凹坑，故C正确； D．从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为 即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为，显然抽去一张纸片后空气层的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大。故观察到的条纹将变稀疏，故D错误； 故选C。 2．（24-25高二下·广东清远·期中）如图是双缝干涉实验装置的示意图，为单缝，双缝、之间的距离是0.2mm，P为光屏，A为光屏的中央处，双缝到屏的距离为1.2m。用绿色光照射单缝时，可在光屏P上观察到第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为1.500cm。若相邻两条亮条纹中心间距为，则下列说法正确的是（　　） A．为0.250cm B．增大双缝到屏的距离，将变大 C．改用间距为0.3mm的双缝，将变大 D．换用紫光照射，光屏的中央处可能出现暗纹 【答案】B 【详解】A．由于第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为1.500cm，则有，故A错误； B．根据双缝干涉公式有 可知，增大双缝到屏的距离，将变大，故B正确； C．改用间距为0.3mm的双缝，即增大双缝的间距，结合上述可知，将变小，故C错误； D．屏的中央位置到双缝间距相等，光程差为0，可知，换用紫光照射，光屏的中央处仍然出现明条纹，故D错误。 故选B。 3．（24-25高二下·河南·期中）、为放在水平面上的高度略有差别的两个长方体，为了检查这两个长方体的上表面是否相互平行，检测员用一块标准的平行透明平板压在、的上方，与、之间分别形成尖劈形空气层，如图所示。、的上表面与平板之间的夹角分别为和，为平板上表面上的一点。用单色光从上方照射平板，、的上方都能观察到明显的干涉条纹，下列说法正确的是（　　） A．若，则上方的干涉条纹间距大于上方的干涉条纹间距 B．若，则上方的干涉条纹间距小于上方的干涉条纹间距 C．若将、的间距缩短些，则上方的干涉条纹分布变得更稀疏 D．若在处用较小的力下压平板，则上方的干涉条纹分布变密 【答案】B 【详解】根据题意，设长方体上表面与平板夹角为，相邻亮条纹间距为，根据空气薄膜干涉条件有 则 A．若，则有 即上方的干涉条纹间距等于上方的干涉条纹间距，故A错误； B．若，则有 即上方的干涉条纹间距小于上方的干涉条纹间距，故B正确； C．若将、的间距缩短些，则增大，则减小，可知上方的干涉条纹变得更密，故C错误； D．若在处用较小的力下压平板，则减小，则增大，可知上方的干涉条纹分布变稀疏，故D错误。 故选B。 4．（24-25高二下·河南洛阳·期中）镀膜技术就是在镜头的表面覆盖一层或多层非常薄的透明物质，主要目的是为了减少镜头上的反射率，提高透过率，从而达到一些特殊的效果。某摄影爱好者发现相机镜头的颜色呈现蓝紫色，经上网查询，了解到镜头上涂了一层很薄的薄膜，利用薄膜干涉原理，使反射光中缺失了薄膜中波长为λ的绿光部分，才使镜头呈现蓝紫色，下列关于薄膜最小厚度d的计算数值正确的是（　　） A． B． C． D．λ 【答案】B 【详解】当薄膜的两个表面反射的绿光的路程差等于半波长整数倍时，相互抵消，反射光中就缺少绿光，增加了绿光的透射率。薄膜最小厚度时，薄膜的两个表面反射的绿光的路程差等于半波长，即 解得故选B。 5．（24-25高二下·四川南充·期中）用图甲所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。A为标准平板玻璃，B为被检查平板玻璃，在A、B右端夹入薄纸片，C为入射的蓝光，图乙是俯视图甲观察到的干涉条纹。下列选项正确的是（　　） A．当把C换为红光时，条纹间距变小 B．图乙中条纹弯曲处对应着被检查平面处凸起 C．将薄纸片向右移动少许，从上往下可以观察到干涉条纹向着劈尖移动 D．将薄纸片向左移动少许，从上往下可以观察到干涉条纹变密 【答案】D 【详解】A．当把C换为红光时，蓝光的波长小于红光，可知条纹间距变大，故A错误； B．图乙中弯曲的条纹对应的被检查平面右边的空气膜厚度与末弯处平面的空气膜厚度相同，可知，对应的位置是凹陷的，故B错误； C．相邻亮条纹之间空气膜的厚度差等于半个波长，将薄纸片向右移动少许，空气膜的劈角变小，空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变大，从上往下可以观察到干涉条纹向着薄纸片方向移动，故C错误； D．将薄纸片向左移动少许，空气膜的劈角变大，空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变小，所以相邻亮条纹间距应变小，从上往下可以观察到干涉条纹变密，故D正确。 故选D。 6．（24-25高二下·陕西安康·期中）下列四幅图是光学中的常见现象，说法正确的是（　　） A．图甲是白光通过狭小的双缝发生的干涉现象 B．图乙是激光射向不透明圆盘产生的衍射图样 C．图丙是红光通过单缝发生的衍射现象 D．图丁是通过3D眼镜看电脑显示器的照片，是由于两侧镜片为透振方向不同的偏振片造成的 【答案】D 【详解】A．图甲是中间宽两边对称变窄的单缝衍射图样，故A错误； B．根据衍射条纹的特点可知，图乙属于圆孔衍射，故B错误； C．图丙是等间距的明暗相间的条纹，这是双缝干涉形成的，故C错误； D．3D眼镜的两个镜片是两个透振方向互相垂直的偏振片，图中电脑显示屏发出的偏振光的透振方向与左侧镜片垂直，没有光穿过左侧镜片，通过左侧镜片看不见电脑显示屏，电脑显示屏发出的偏振光的透振方向与右侧镜片平行，有光穿过右侧镜片，通过右侧镜片能看见电脑显示屏，故D正确。 故选D。 7．（24-25高二下·云南昭通·期中）下列有关如图所示光学现象的说法，正确的是（　　） A．甲图中，将双缝干涉实验中的双缝间距调小，则干涉条纹间距变小 B．乙图中，观看立体电影时，需配戴特制眼镜利用了光的衍射现象 C．图丙为光照射不透明圆盘后的衍射图样 D．从图丁检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出为凸处、为凹处 【答案】C 【详解】A．根据 将双缝干涉实验中的双缝间距d调小，则干涉条纹间距变大，故A错误； B．观看立体电影时，需配戴特制眼镜利用了光的偏振现象，故B错误； C．图丙为光照射不透明圆盘后的衍射图样，故C正确； D．图丙检验工件平整度的操作中，明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，则P为凹处，同理可知Q为凸处，故D错误。 故选C。 8．（24-25高二下·辽宁·期中）实验表明光具有波动性，关于光的干涉、衍射现象下列说法正确的是（　　） A．白光经过狭窄的单缝得到彩色图样是光的干涉现象 B．光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑是光的衍射现象 C．对于单色光衍射条纹，中央条纹最窄最亮，离中央越远，条纹越宽越暗 D．分别用单色红光和单色绿光通过同一双缝干涉装置，后者条纹间距较宽 【答案】B 【详解】A．白光经过狭窄的单缝得到彩色图样是光的衍射现象，不是干涉现象，故A错误； B．光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑，即泊松亮斑，是光绕过障碍物继续传播的现象，属于光的衍射现象，故B正确； C．对于单色光衍射条纹，中央条纹最宽最亮，离中央越远，条纹越窄越暗，故C错误； D．根据双缝干涉条纹间距公式 红光波长大于绿光波长，所以分别用单色红光和单色绿光通过同一双缝干涉装置，红光的条纹间距较宽，故D错误。 故选B。 9．（24-25高二下·北京·期中）片片雪花洋洋洒洒从天而降，摄影师透过微距镜头，将雪花美丽而梦幻的瞬间留存下来。如图所示，利用微距相机可以拍摄到形状各异的雪花图像，图像中有一种彩色雪花，该雪花内部有一夹着空气的薄冰层，使其呈彩色花纹。下列情景中与雪花呈彩色花纹原理相同的是（　　） A．雨后的彩虹 B．阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹 C．通过两支铅笔夹成的一条狭缝观察日光灯，可以看到彩色条纹 D．泊松亮斑 【答案】B 【详解】A．图像中有一种彩色雪花，该雪花内部有一夹着空气的薄冰层，使其呈彩色花纹，这属于光的干涉现象，雨后的彩虹是光的折射现象，原理与该现象不相同，故A错误； B．阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象，原理与该现象相同，故B正确； C．通过两支铅笔夹成的一条狭缝观察日光灯，可以看到彩色条纹，属于光的衍射现象，原理与该现象不相同，故C错误； D．泊松亮斑是光的衍射，原理与该现象不相同，故D错误。 故选B。 10．（24-25高二下·山东青岛·期中）如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，P点与S1和S2距离之差为。现分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验。已知A光在折射率为n=1.4的介质中波长为5×10-7m，B光在某种介质中波长为2.8×10-7m，当B光从这种介质射向空气发生全反射时，临界角为30°。下列说法正确的是（　　） A．用A光在空气中做双缝干涉实验时，P点是亮条纹 B．用B光在空气中做双缝干涉实验时，P点是亮条纹 C．用A、B光在空气中做双缝干涉实验时，P点都是暗条纹 D．遮住一条缝，再用光照射时，光屏上不会出现明暗相间的条纹 【答案】A 【详解】A．对A光，由 代入题中数据，解得A光在真空中波长 因为 光程差是A光波长整数倍，P点时亮条纹，故A正确； BC．对B光，由 代入题中数据，解得B光在介质中的折射率 则B光在真空中波长 因为 光程差是B光波长奇数倍，P点时暗条纹，故BC错误； D．遮住一条缝，再用光照射时，为单缝衍射，光屏上会出现明暗相间的条纹，故D错误。 故选A。 11．（24-25高二下·辽宁·期中）现代生产生活，光学仪器有着广泛的应用，下列关于光的应用说法正确的是（　　） A．激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性 B．自然光通过相互垂直的偏振片后没有光说明光是纵波 C．光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，原理是光的衍射 D．照相机的增透膜可以减少光透过透镜时的能量损失，原理是光的折射 【答案】A 【详解】A．激光是一种人工产生的光，激光在时间和空间上具有高度的一致性，这意味着激光的光波，它们的频率、相位和振幅都高度一致，因此能够形成高度相干的光，A正确； B．自然光通过相互垂直的偏振片后没有光说明光是横波，B错误； C．光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，原理是光的全反射，C错误； D．照相机的增透膜可以减少光透过透镜时的能量损失，原理是光的干涉，D错误。 故选A。 12．（24-25高二下·河北·期中）2025年春节期间3D电影《哪吒2》热播，开启了中国动画电影文化输出新纪元。观众在观看3D电影时需要佩戴用偏振镜片特制的眼镜，屏幕上显示左眼图像时，左眼镜片为透光状态，而右眼镜片为不透光状态，屏幕上显示右眼图像时，右眼镜片为透光状态，而左眼镜片为不透光状态，这样通过两只眼镜就看到了不同的电影画面，形成了立体效果。关于观看3D电影，下列说法正确的是（　　） A．从屏幕上发出的光为偏振光，且左眼图像和右眼图像发出的光偏振方向不相同 B．从屏幕上发出的光为自然光 C．佩戴的眼镜左眼镜片和右眼镜片的透振方向相同 D．如果将3D眼镜反着戴，左眼戴右眼镜片，右眼戴左眼镜片，则看不到电影画面 【答案】A 【详解】ABC．从屏幕上发出的光为偏振光，左眼图像和右眼图像发出的光偏振方向不相同，左眼镜片的透振方向与左眼图像的偏振方向相同，右眼镜片的透振方向与左眼图像的偏振方向不相同，这样左眼只能看到左眼图像，同理，右眼只能看到右眼图像，从而产生立体效果，故A正确，BC错误； D．如果将3D眼镜反着戴，左眼戴右眼镜片，右眼戴左眼镜片，这样右眼看到的是左眼图像，左眼看到的是右眼图像，仍可看到电影画面，故D错误。 故选A。 二、多选题 13．（24-25高二下·广东广州·期中）“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当轮船以设计的标准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力。下列现象的物理原理与之相同的是（　　） A．戴3D眼镜，可以看立体电影 B．阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹 C．驶近站台的火车，汽笛音调变高 D．振动音叉的周围，声音忽高忽低 【答案】BD 【详解】A．该现象属于波的叠加原理；看立体电影是利用光的偏振现象，与该问题的物理原理不相符，故A错； B．阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，是由于光从薄膜上下表面的反射光叠加造成的干涉现象，与该问题的物理原理相符，故B正确； C．驶近站台的火车汽笛音调变高是多普勒现象造成的，与该问题的物理原理不相符，故C错； D．振动音叉的周围声音忽高忽低，是声音的叠加造成的干涉现象，与该问题的物理原理相符，故D正确。 故选BD。 14．（24-25高二下·江西·期中）关于下图光学现象的说法正确的是（    ） A．图甲：光导纤维中内芯的折射率小于外套的折射率 B．图乙：再叠加一张纸片，劈尖干涉的条纹间距变大 C．图丙：太阳的反射光和折射光都是偏振光 D．图丁：用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越宽，观察到的中央衍射条纹越窄 【答案】CD 【详解】A．光导纤维利用全反射原理，所以内芯的折射率大于外套的折射率，选项A错误； B．再叠加一张纸片，即空气膜的夹角变大，根据薄膜干涉的原理可知，劈尖干涉的条纹间距变小，选项B错误； C．太阳的反射光和折射光都是偏振光，选项C正确； D．根据单缝衍射原理可知，用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越宽，观察到的中央衍射条纹越窄，选项D正确。 故选CD。 15．（24-25高二下·云南文山·期中）关于下面四幅图片所示的现象或解释，下列说法正确的是（　　） A．图甲中光学镜头上的增透膜利用的是光的薄膜干涉现象 B．图乙中所示的泊松亮斑是小孔衍射的图样 C．图丙中使摆球C先摆动，稳定后摆球A的振动周期等于摆球B的振动周期 D．图丁中游艇鸣笛减速向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低 【答案】AC 【详解】A．光学镜头上的增透膜是利用光的薄膜干涉现象，减弱光的反射，从而增加透射，故A正确； B．泊松亮斑是圆板衍射现象，故B错误； C．使摆球C先摆动，由C摆动从而带动球B和球A两个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，故A、B两摆振动周期跟C摆相同，故C正确； D．由多普勒效应可知，游艇鸣笛减速向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故D错误。 故选AC。 16．（24-25高二下·河南·期中）为了降低光通过照相机镜头等光学元件表面因反射造成的光能损失，人们在这些光学元件的表面镀上透明的薄膜，即增透膜（如图甲）。增透膜上下两个表面的反射光会因发生干涉而相互抵消，增加了透射光的能量。若将照相机镜头等光学元件简化为矩形元件，真空中波长为λ的单色光垂直增透膜的上表面入射，如图乙所示，其中增透膜的厚度为d，增透膜对该单色光的折射率为n，光在真空中速度为c。下列说法正确的是（　　） A．该单色光由空气进入增透膜，波长变短 B．该单色光通过增透膜的时间为（不考虑光的反射） C．增透膜的最小厚度为 D．增透膜的最小厚度为 【答案】AC 【详解】A．光在增透膜中的波长为 因为，所以该单色光由空气进入增透膜，波长变短，A正确； B．光通过增透膜的时间为 光在增透膜中的速度为 解得 ，B错误； CD．增透膜是膜前后反射光叠加减弱，波程差为， 解得，厚度d最小值为，C正确，D错误。 故选AC。 17．（24-25高二下·北京·期中）物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为和的无线电波。飞机降落过程中，当接收到和的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是（　　） A．天线发出的两种无线电波需要一样强 B．导航利用了与两种无线电波之间的干涉 C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D．两种无线电波各自在空间的强弱分布不完全重合 【答案】CD 【详解】由于两无线电波波源对称分布在跑道两侧，两种波长的无线电波各自发生干涉，在跑道处光程差为零，干涉均加强，两种无线电波各自在空间的强弱分布稳定，但不重合，当接收到的和的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。 A．干涉要求两波源的频率相同，而强度没有要求，故A错误； B．由于无线电波以光速传播，根据知，波长不同，频率不同，所以两种无线电波之间不会发生干涉，故B错误； CD．空间中某点加强与减弱取决于到两波源的距离差为半波长的奇、偶数倍。所以两种电波的波峰与波峰叠加最强分布是固定的，而且，所以无线电波各自在空间的强弱分布不重合，不过中垂线都是加强点，故CD正确。 故选CD。 三、实验题 18．（24-25高二下·四川成都·期中）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。 (1)手轮上示数如图乙，则此读数为________。 (2)下列说法正确的是________ A．实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，使单缝和双缝相互平行 B．实验中还需测出单缝到光屏的距离 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变大 D．若将红色滤光片换成绿色滤光片，则相邻两亮条纹中心的距离将减小 (3)某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，第1条暗条纹中心到第4条暗条纹中心之间的距离为。则所测单色光的波长为________（结果保留三位有效数字）。 【答案】(1)//(2)AD(3) 【详解】（1）手轮为螺旋测微器，固定刻度读数为，可动刻度读数为 所以总读数为 （2）A．实验中必须调整单缝和双缝相互平行，这样才能得到清晰的干涉条纹，A正确； B．根据双缝干涉条纹间距公式 实验中需测双缝到光屏的距离，不是单缝到光屏的距离，B错误； C．双缝干涉条纹间距与单缝到双缝的距离无关，将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距不变，C错误； D．绿色光的波长比红色光短，根据 将红色滤光片换成绿色滤光片，相邻两亮条纹中心的距离将减小，D正确。 故选AD。 （3）首先计算相邻暗条纹的间距 根据双缝干涉条纹间距公式 可得 代入数据得 四、解答题 19．（24-25高二下·山东济南·期中）利用干涉原理可测定液体的折射率。如图所示，屏上的点位于双缝和的中垂线上，当用红色激光平行照射双缝时，可在屏上得到等间距干涉条纹，定义点处为第0级亮条纹的中心，向两侧依次出现第1级、第2级、…、亮条纹。当双缝与屏之间为真空时，屏上点处是上方的第3级亮条纹的中心。已知红光在真空中的波长为，真空中的光速为 (1)求来自和的光传播到点处的时间差。 (2)当双缝与屏之间充满某种液体时，屏上点处是上方的第4条亮条纹的中心。求该液体的折射率。（结果可用分数表示） 【答案】(1)(2) 【详解】（1）屏上点处是上方的第3级亮条纹的中心，来自和的光传播到点处的路程差 来自和的光传播到点处的时间差 （2）当双缝与屏之间为真空时，屏上点处是上方的第3级亮条纹的中心，则 当双缝与屏之间充满某种液体时，屏上点处是上方的第4条亮条纹的中心，则 设红光在这种液体中的波长为，频率为f，则， 则液体的折射率 20．（24-25高二下·山东东营·期中）如图所示，截面为等腰直角三角形ABC的玻璃砖，折射率。一束频率的光线从AB中点垂直射入棱镜，从BC射出后，进入双缝干涉装置。已知AC长度，双缝间距，双缝到光屏的距离，光在真空中的传播速度。 （1）通过计算判断光线能否在AC面发生全反射； （2）求光线在玻璃砖中传播的时间t； （3）求光屏上两相邻亮条纹中心间的距离。 【答案】（1）能发生全反射；（2）；（3） 【详解】（1）由 可知全反射临界角 从AB中点垂直射入棱镜的入射光线恰好可以在等腰直角三角形的AC边发生全反射； （2）由题意可知，光线在棱镜中的传播距离 传播速度为 则传播时间 （3）光屏上两相邻亮条纹中心间的距离 五、填空题 21．（24-25高二下·广东清远·期中）在利用如图所示装置进行杨氏双缝干涉实验时，用波长的红色激光照射双缝和，若屏上点距双缝的路程差为，则点将出现_______（选填“亮条纹”或“暗条纹”） 【答案】暗条纹 【详解】点距双缝的路程差 故点将出现暗条纹。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 光学 3大高频考点概览 考点01 光的折射定律与折射率计算 考点02 全反射条件、临界角计算及实际应用 考点03 光的干涉、衍射与偏振现象及规律 地 城 考点01 光的折射定律与折射率计算 一、单选题 1．（24-25高二下·河南·期中）如图所示，一足够高的长方体玻璃砖和光屏均竖直放置在水平地面上，光屏与左右侧面平行。用激光笔从侧的点以入射角照射，激光射到屏上点，仅移走玻璃砖后，激光射到屏上点（图上未标出、两点）。已知玻璃砖折射率为，厚度为，，，不考虑光的反射。则、间距离为（　　） A． B． C． D． 2．（24-25高二下·广东·期中）如图，一潜水员在清澈的满水泳池潜水，当他离泳池岸边x=1.2m时，恰能看到岸边安全员的头顶。已知安全员高h=1.8m，距泳池边缘L=1.35m，泳池水的折射率n=1.2，则潜水员的视角下安全员的身高为（　　） A． B． C． D． 3．（24-25高二下·云南红河·期中）如图所示，ABC为直角三棱镜，，一束单色光从AC边射入棱镜，光与AC边的夹角为，光经AB边反射后垂直BC边射出，不考虑光在BC边的反射，。则三棱镜对光的折射率为（　　） A． B． C． D． 4．（24-25高二下·上海·期中）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OP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．在玻璃砖中传播时a的频率大于b的频率 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 5．（24-25高二下·江苏常州·期中）如图所示，一均质的冰块中含有一长方体空气柱。现有一束红、绿复合激光在冰块中从空气柱左边射入，从右边射出。则下列选项中光路图正确的是（　　） A． B． C． D． 6．（24-25高二下·陕西渭南·期中）光照射到水雾上的光路图如图所示，已知a光与界面的夹角为30°。b光的折射率为，b光与法线的夹角为45°，光在空气中的传播速度为c，水雾半球的半径为R。则下列说法正确的是（　　） A．a光在水雾半球中的传播时间为 B．a光在水雾半球中的传播时间为 C．b光从水雾半球进入空气速度变快，波长变短 D．在水雾半球中a光的速度比b光的速度大 7．（24-25高二下·四川德阳·期中）如图所示，等腰三角形 abc为一棱镜的横截面，，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，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．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的小 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 bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大 8．（24-25高二下·湖北宜昌·期中）如图甲在光盘边缘时观察到的现象，光路图如图乙，MN为外圆的直径，从A点入射的光线延长后过N点，折射光AB与MN垂直，测得内圆的半径为r，外圆半径与内圆半径之比为，OH的距离为2r，光在真空中的速度为c，则光盘的折射率为（　　） A． B． C． D． 9．（24-25高二下·安徽·期中）如图所示，矩形ABCD为某透明介质的截面，AB边长为L，O为AB边的中点，一束单色光斜射到O点，入射光线与AB边的夹角为37°，反射光线与折射光线垂直，折射光线照射到C点。已知光在真空中的传播速度为c，sin37°=0.6，则光从O点传播到C点的时间为（　　） A． B． C． D． 10．（24-25高二下·重庆·期中）如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面图。为直径，点为圆心。一束由红光和紫光组成的复色光沿方向射入玻璃砖，分成两束单色光后各自传播到、两点。已知，，。则（　　） A．玻璃对从点射出的单色光折射率更大 B．传播到点的光是红光 C．红光和紫光在玻璃砖内的速度之比为 D．红光和紫光从点射入到第一次射出玻璃砖所经过的时间之比为 11．（24-25高二下·甘肃张掖·期中）单色光a、b组成的复合光从空气射入介质，光路图如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．单色光a的折射率小于单色光b的折射率 B．单色光a的折射率大于单色光b的折射率 C．单色光a的频率小于单色光b的频率 D．单色光a的频率等于单色光b的频率 12．（24-25高二下·江西赣州·期中）一个圆环翡翠的横截面如图所示，为内圆和外圆的圆心，内圆的半径为，外圆的半径为。现让一细束单色光从点以的入射角射入翡翠，折射光线恰好与内圆相切，后从点射出。则翡翠的折射率为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 13．（24-25高二下·安徽阜阳·期中）如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中。古人不明白产生这种景象的原因，对它做了不科学的解释，认为是海中蛟龙（蜃）吐出的气结成的，因而叫作“海市蜃楼”，也叫蜃景。下列有关蜃景的说法正确的是（　　） A．海面上层空气的折射率比下层空气的折射率小 B．海面上层空气的折射率比下层空气的折射率大 C．A是蜃景，B是景物 D．B是蜃景，A是景物 14．（24-25高二下·北京海淀·期中）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、两束单色光。以下说法正确的是（　　） A．玻璃砖对光的折射率为 B．光的频率比光的大 C．光的波长比光的大 D．光在玻璃中的传播速度比光的小 15．（24-25高二下·天津红桥·期中）如图所示，OBCD是半圆柱玻璃体的横截面，OD为直径。一束光沿AO方向从真空射入玻璃后分成两束光分别射到玻璃砖的B、C两点，射到B点的为b光，射到C点的为c光，下列说法正确的是（　　） A．b光的频率大于c光 B．在真空中b光的传播速率小于c光 C．在真空中b光的波长小于c光的波长 D．b光从O到B的时间小于c光从O到C的时间 16．（24-25高二下·云南昭通·期中）如图所示为半径为的球形透明介质，为球的一条直径，为球心，一细光束由点斜射入透明介质，从点射出，为折射光线。已知点到的距离为，出射光线相对入射光线的偏折角为，光在真空中的传播速度为。则下列说法正确的是（　　） A．光线从点射出介质的折射角为 B．透明介质的折射率为 C．光束在透明介质中的传播时间为 D．入射光绕点逆时针转动，光在介质中一定不会发生全反射 17．（24-25高二下·内蒙古包头·期中）一乘客在候车室座椅上看手机，手机屏幕处于水平面内，此手机屏幕用防窥屏制作成。这种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所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，屏障高度，屏障间隙，发光像素单元紧贴屏下并位于相邻屏障正中央，下列说法正确的是（　　） A．防窥屏实现防窥效果是因为光发生了全反射 B．此防窥屏的可视角度 C．若减小透明介质的折射率，则可增强防窥效果 D．若增大，则可视角度减小 三、实验题 18．（24-25高二下·湖南·期中）某同学利用等腰直角玻璃砖测玻璃的折射率。主要步骤如下： ①将白纸平铺在木板上，在白纸上画直线MN，将玻璃砖底边与MN重合，在纸上标记玻璃砖顶点a； ②将大头针竖直插在合适的位置，再移动大头针，用视线观察，在挡住和玻璃砖顶点a处竖直插入； ③移走玻璃砖和大头针，过作直线交MN于O点，用圆规以O为圆心、以Oa为半径画圆，交于b点，如图。 请接着完成后续实验步骤，算出玻璃的折射率n。 (1)在图中画出所需的辅助线，并标注相应的字母。 (2)玻璃折射率的计算公式为：___________。（用相应字母符号表示） (3)请提出一条减少实验误差的方案：______________________。 四、解答题 19．（24-25高二下·广东佛山·期中）如图所示，等边三角形ABC为玻璃砖的截面，边长均为L。现有一细束单色光从AC边中点D射入，折射光线恰好与底边BC平行，单色光射入时与AC边的夹角，光在真空中的传播速度为c，取。求： (1)玻璃砖对单色光的折射率n； (2)单色光通过玻璃砖所用的时间t。 20．（24-25高二下·河南周口·期中）水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球形物品。如图甲所示为一个质量分布均匀的透明水晶球，半径为，过球心的截面如图乙所示，为直径，一单色细光束从点射入球内，折射光线与夹角为，出射光线与平行。已知光在真空中的传播速度为，，。求 (1)光束在点的入射角及“水晶球”的折射率； (2)光在“水晶球”中的传播时间。 21．（24-25高二下·陕西咸阳·期中）如图甲所示，倒挂的彩虹被叫做“天空的微笑”，实际上它不是彩虹，而是日晕，又称“环天顶弧”，是由薄而均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶（如图乙）折射形成，因为大量六角片状冰晶的随机旋转而形成“环天顶弧”。如图丙所示，从O点与上表面成（α=30°角入射的一束绿光从M点射出，已知O点到侧面的距离为L=5cm，冰晶厚度为。。已知光在真空中传播的速度为c=3.0×108m/s。求： (1)该冰晶对绿光的折射率n0； (2)该绿光在冰晶里的运动的时间t。 22．（24-25高二下·广东·期中）如图所示，将半径为R的透明介质球固定在水平面上，一束单色光水平入射到介质球上，单色光进入介质球后恰好能照射到和圆心等高的点。已知球心到入射光束的竖直距离，光在真空中的传播速率为c，不考虑反射，求： (1)单色光在该介质球中的折射率； (2)单色光在该介质球中的传播时间。 五、填空题 23．（24-25高二下·福建福州·期中）为帮助图（a）所示在井底正中央“坐井观天”的青蛙拓宽视野，某同学设计了图（b）所示的方案，在的圆柱形井中注满透明液体。将青蛙视为质点，该方案中：注入液体的折射率___________（填“较大”或“较小”）时，观察范围较大；当注入液体的折射率大于___________时，观察范围不再增大。 地 城 考点02 全反射条件、临界角计算及实际应用 一、单选题 1．（24-25高二下·浙江·期中）如图所示，棱长为的正方体“人工超材料砖”，底面中心有一圆形红光发光面S，俯视观察，砖上表面全部被照亮。已知砖对红光的折射率为2，不考虑光的反射，则圆形发光面的面积至少为（　　） A． B． C． D． 2．（24-25高二下·山东济南·期中）潜水员在潜水时偶然会观察到上方坑洞里存在着明亮的“反光”，这是因为坑洞里存在空气，光在水面发生了全反射。如图，处光源发出沿方向的光在点恰好发生全反射，被处的潜水员观察到。若光线与水面的夹角为，则水的折射率为（　　） A． B． C． D． 3．（24-25高二下·海南·期中）如图所示，某种均匀、透明材料制成的棱镜的截面为长方形，由两种单色光复合而成的细光束从左侧沿截面斜射入棱镜，从右侧射出时细光束分成a、b两束光，下列说法正确的是（　　） A．a、b两束光不平行 B．棱镜对b光的折射率较大 C．a光在棱镜中发生全反射的临界角较小 D．b光在棱镜中的传播速度较大 4．（24-25高二下·浙江·期中）某中学的一个研究小组在探究材料和折射率的关系，一绿色点光源紧贴在一个半径为R的半圆形透明介质直径上的E点，射到D点的光线恰好不能从圆弧面射出，此时，已知，不考虑光在介质内的二次反射，则（　　） A．沿EB方向的光线可以从半球面射出 B．能从圆弧边界有光线射出的长度为 C．为使圆弧面均有光射出，OE长度至少为 D．若发光装置改为红色，则圆弧边界有光线射出的长变短 5．（24-25高二下·河南·期中）如图所示，平静的湖面上漂浮着一块半径为1m的圆形软木片（忽略浸入水中的厚度），木片的正下方有一条小鱼（视为质点），鱼到木片的距离为，若岸上的人无论从任何角度都恰好看不到鱼，则湖水的折射率为（　　） A． B． C． D． 6．（24-25高二下·山东青岛·期中）昏暗路段一般会安装反光道钉用于指引道路，其内部由多个反光单元组成。如图所示，当来车的一束灯光以某一角度射向反光单元时，其中一条光线在P、Q处先后发生两次反射，下列说法正确的是（　　） A．不同颜色的光在反光单元中传播速度相同 B．反光单元材料的折射率越小，反光效果越好 C．经反光单元反射后的出射光线与入射光线会相交 D．若光线在P点发生全反射，则在Q点也可能发生全反射 7．（24-25高二下·天津和平·期中）如图甲所示为“水下世界国际摄影大赛”的获奖作品，摄影师在水下对水上的景物进行拍摄，获得了美轮美奂、令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，光的传播路径如图乙所示，已知水的折射率为 ，空气中光速，，，下列说法正确的是（　　） A．光线从空气射入水中，频率改变 B．光进入水中速度变为 C．摄影师看到的水上景物比实际位置偏低 D．进入镜头的光线与竖直方向的夹角θ最大为37° 8．（24-25高二下·安徽宿州·期中）如图所示，甲图是2024年5月15日上午在恩施地区观看到的“日晕”图片。民间有“日晕三更雨，月晕午时风”、“看到日晕都会带来好运”等说法。“日晕”又叫“圆虹”，是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示，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，a光的传播速度较小 B．冰晶对a光的折射率大于对b光的折射率 C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，b光的临界角较小 D．用同一装置做双缝干涉实验，b光的条纹间距比a光的宽 一半球形玻璃砖，半径为R，玻璃砖对红光的折射率为2，O为其圆心，AB为其一条直径。现有一个红色点光源从O点开始缓慢向B点移动，下列说法正确的是（　　） A．当点光源在O点时，从圆弧的正上方往O点看，看到的像比光源更靠近圆弧 B．当点光源往B移动时，将有光不能从圆弧上射出 C．当点光源往B移动时，与AB直径共面竖直圆弧上有弧长区域不能有光射出 D．当点光源往B移动时，与AB直径共面竖直圆弧上有弧长区域不能有光射出 10．（24-25高二下·浙江·期中）夏天的雨后经常可以看到美丽的彩虹，古人对此有深刻认识，唐代词人张志和在《玄真子涛之灵》中写道：  “雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹和霓是两束平行太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，人们在地面上逆着光线看过去就可看到霓虹现象。如图甲所示，一束白光水平射入空中一球形的水滴，经过两次折射和一次反射后射出形成光带MN，出射光线与水平面的夹角称为彩虹角。如图乙所示，半径OC与竖直方向成 从球心O的右下方的C点射出的某单色光的入射角 则下列说法正确的是 （　　） A．水滴对该单色光的折射率约为1.42 B．该单色光的彩虹角 C．该单色光在水滴内部B点处发生全反射 D．图甲中M、N所对应的两种光，M为紫光，在水滴中传播时间较短 11．（24-25高二下·湖北·期中）如图所示，将一个半圆形线状光源水平放在水池水面下，通过支架（图中未画出）可以调节光源距离水面的深度H，随着H不同，人们在水面上会看到不同形状的发光区域。已知半圆形线光源的半径为R，水的折射率为，下列说法中正确的有（　　） A．当时，水面上的发光区域面积为 B．当时，水面上的发光区域类似“爱心”形状 C．当时，水面上的发光区域面积为 D．当时，水面上的发光区域为“半圆”形状 12．（24-25高二下·四川遂宁·期中）如图所示，光导纤维由折射率为n的玻璃制作，长为L，光信号从其左端面射入，要保证射进左端面的所有光信号都能被有效传输（全反射）到右端，折射率n须满足一定的条件。已知真空中光速为c。当n取满足条件的最小值时，光信号在光导纤维中的最长传输时间为：（　　） A． B． C． D． 二、多选题 13．（24-25高二下·云南玉溪·期中）为了装点城市夜景，常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，在平静的水面下深1.2m处有一个点光源S。同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了如图乙所示的被照亮的区域，内圆半径为0.9m，外圆半径为1.6m，以下说法中正确的是（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．a光的折射率大于b光的折射率 C．a光在水中的传播速度大于b光在水中的传播速度 D．a光在空气中的波长大于水中的波长 14．（24-25高二下·湖南·期中）在哈尔滨冰雪大世界，有一座精美的冰雕城堡，城堡中有一块边长为2 m的立方体冰块，冰块内上下底面中心连线为，在立方体底面内处安装了一盏很小的灯，灯向各个方向均到发光，已知冰块的折射率为，光照到立方体冰块表面上，若发生全发射，冰块表面上有些位置会没有光射出，不考虑二次反射，则 A．冰块的ABCD面上任何位置都能有光从表面射出 B．冰块的ABCD面上有些位置没有光射出 C．冰块的ABEF面上任何位置都能有光从表面射出 D．冰块的ABEF面上有些位置没有光射出 15．（24-25高二下·山东青岛·期中）如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，直径OD=d。一束由a光和b光组成的复色光，沿AO方向从上表面射入玻璃砖，入射角为θ，a光和b光折射后分别射到B、C点，a光在B点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 B．b光在C点一定不会发生全反射 C．玻璃砖对a光的折射率为 D．a光由O传播到B所需时间为 16．（24-25高二下·湖南·期中）如图所示，为一半径为R的圆弧，O为圆弧的圆心，OABC构成正方形，图中阴影部分ABC为某种透明材料的横截面。在圆心O处放一激光发射器，发射器能够发出细光束OD垂直照射在圆弧上，并且光束能够以一定的角速度从OA开始逆时针转过，激光在真空中的波长，在材料中的波长，光在真空中的速度大小为c，不考虑光线的多次反射。若透明材料对该激光的折射率为n，光束在旋转过程中，AB、BC截面上没有光线直接射出部分的总长度为x，则（　　） A． B． C． D． 17．（24-25高二下·浙江·期中）在冰雕展上有一块边长为2m的立方体冰块，冰块内上下底面中心连线为，在立方体底面内安装了一盏可视为圆形平面的面光源灯，面光源灯半径为0.5m，圆心在处，光源为单色光源，冰块的折射率取，不考虑反射光线的影响，由于全发射，在立方体冰面上有些位置没有光射出，下列四幅图表示对应的表面有光射出的情况，阴影部分表示有光射出的部分，下列正确的是（　　） A． B． C． D． 三、实验题 18．（24-25高二下·山东青岛·期中）“感光镜片”在生活中处处可见。某实验小组为测一圆形“感光玻璃”折射率，利用身边的器材设计如下实验。实验步骤如下： ①利用测量工具测出圆形玻璃的直径d=5.00cm； ②在水平桌面上铺一张白纸，将圆形玻璃放在纸面上； ③取一红色激光笔，让其沿桌面向下照射圆形玻璃。水平左右移动激光笔，当观察到射出圆形玻璃的光线不发生偏转时，说明光线经过圆形玻璃的圆心O，并在光线入射和出射位置处分别标记点M、N，（如图甲）； ④继续水平向右激光笔并保证激光笔在桌面上沿直径方向向下照射，当光线恰好再次从N点射出介质时，测出激光笔在其运动过程中的距离L=2.00cm，标记入射点A。回答下列问题： (1)圆形玻璃的折射率n=______（可用根式表示）； (2)若将激光笔保持原方向继续向右移动，______（填“能”或“不能”）看到光在圆形玻璃内发生全反射； (3)若用紫色激光仍在桌面上沿直径方向向下在A点入射，则出射点在N点的______（填“右侧”或“左侧”）； (4)为使出射光照度维持在某一定值，“感光玻璃”可以自动调整透明度。经查阅入射光照度和透明度的关系如图乙所示。当透明度为50%时，入射光照度为______Lx。 四、解答题 19．（24-25高二下·北京西城·期中）如图所示，AB为空气与某介质的界面，直线MN垂直于界面AB。已知，该介质的折射率，光在空气中的传播速度约为3×108m/s。求： (1)光以i=45°入射角由空气射入该介质时的折射角r； (2)光在该介质中的传播速度v； (3)光由该介质射向空气，发生全反射的临界角C。 20．（24-25高二下·河南南阳·期中）如图1为我国研制的月壤打砖机原理样机。其光学模块的原理是通过一个抛物面反射镜实现太阳能的高倍会聚，并通过光导纤维进行能量传输。图2为其简化原理图，以反射镜的顶点O为坐标原点，建立Oxyz坐标系，Oy为抛物面反射镜的主轴，反射镜关于主轴对称，平行于主轴的太阳光经反射后会聚于抛物面的焦点P上，P恰为光导纤维左端面的中心，光导纤维可简化为中轴线与y轴重合的长圆柱体。已知抛物面的最大横截面是半径为R的圆，其圆心为；光导纤维的长度为l，折射率为n，光在真空中的传播速度为c。若从Q点反射的光线恰能在光纤内发生全反射，求： (1)P点到点的距离； (2)从Q点反射的光线在光导纤维中传播的时间。 21．（24-25高二下·四川遂宁·期中）如图所示，有一放在真空中半径R=10cm的玻璃球，已知玻璃球的折射率n=2，在玻璃球内有一与球心O距离为d=6cm的点光源S向各个方向发出单色光，在球面上形成一圈不透光区。已知θ=0.985rad时，，π=3.14。求： (1)光源发出的光线在玻璃球与真空分界面入射角的最大值； (2)不透光区沿球面的纵向长度。 22．（24-25高二下·江西赣州·期中）某学校有一个景观水池，水池底部中央安装有一个可向整个水面各个方向发射红光的光源（视为质点），同学们观察到水面上有光射出的区域是圆形，水池的横截面如图所示。已知光源到水面的距离为，圆形区域的半径，光在真空中的传播速度为，不考虑多次反射。求： (1)水对红光的折射率； (2)能够射出水面的红光中，在水中传播的最短时间。 23．（24-25高二下·广西玉林·期中）如图所示，一个横截面为四分之一圆的特殊玻璃柱体OAB水平放置，O点为圆心，半径为2R。一单色光束从AO面垂直AO水平入射，当光束在距离O点R处入射时，恰好在圆弧面上发生全反射，光在真空中的传播速度为c。求： (1)玻璃柱体的折射率； (2)距离O点处水平入射的光束在玻璃中的传播时间。 24．（24-25高二下·山东济南·期中）某透明均匀介质的横截面由四分之一圆CBD和一个直角三角形ABC构成，如图所示，其折射率，四分之一圆的半径为R，CD面为黑色吸光板，。一束单色平行光从AC界面上不同位置均匀射入透明介质，入射角，已知光在真空中的传播速度为c。求： (1)截面内圆弧BD有光线射出的长度。 (2)从圆弧BD射出光线在介质中的最长传播时间。 (3)所有光线在介质中传播的最长时间。 25．（24-25高二下·北京·期中）如图所示，一条长L＝180m的光导纤维用折射率为的材料制成。一细束激光由其左端的中心点以i＝45º的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出。 (1)求该激光在光导纤维中的速度v是多大？ (2)要想让从端面射入的激光在光导纤维中发生全反射，求该激光入射角的范围。 (3)求该激光在光导纤维中传输所经历的时间t。 地 城 考点03 光的干涉、衍射与偏振现象及规律 一、单选题 1．（24-25高二下·辽宁大连·期中）劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图甲所示，将一块标准平板玻璃放置在另一待测平板玻璃上，一端用两张纸片垫起，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当单色光从上方入射后，从上往下可以看到明暗相间的条纹。下列关于条纹的说法正确的是（　　） A．干涉条纹是光在标准样板的上下两表面反射形成的两列光叠加的结果 B．将该单色光换成频率更大的单色光则条纹间距变稀疏 C．若观察到的干涉条纹如图乙，则待测平面有凹坑 D．若抽去一张纸片，观察到的条纹将变密集 2．（24-25高二下·广东清远·期中）如图是双缝干涉实验装置的示意图，为单缝，双缝、之间的距离是0.2mm，P为光屏，A为光屏的中央处，双缝到屏的距离为1.2m。用绿色光照射单缝时，可在光屏P上观察到第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为1.500cm。若相邻两条亮条纹中心间距为，则下列说法正确的是（　　） A．为0.250cm B．增大双缝到屏的距离，将变大 C．改用间距为0.3mm的双缝，将变大 D．换用紫光照射，光屏的中央处可能出现暗纹 3．（24-25高二下·河南·期中）、为放在水平面上的高度略有差别的两个长方体，为了检查这两个长方体的上表面是否相互平行，检测员用一块标准的平行透明平板压在、的上方，与、之间分别形成尖劈形空气层，如图所示。、的上表面与平板之间的夹角分别为和，为平板上表面上的一点。用单色光从上方照射平板，、的上方都能观察到明显的干涉条纹，下列说法正确的是（　　） A．若，则上方的干涉条纹间距大于上方的干涉条纹间距 B．若，则上方的干涉条纹间距小于上方的干涉条纹间距 C．若将、的间距缩短些，则上方的干涉条纹分布变得更稀疏 D．若在处用较小的力下压平板，则上方的干涉条纹分布变密 4．（24-25高二下·河南洛阳·期中）镀膜技术就是在镜头的表面覆盖一层或多层非常薄的透明物质，主要目的是为了减少镜头上的反射率，提高透过率，从而达到一些特殊的效果。某摄影爱好者发现相机镜头的颜色呈现蓝紫色，经上网查询，了解到镜头上涂了一层很薄的薄膜，利用薄膜干涉原理，使反射光中缺失了薄膜中波长为λ的绿光部分，才使镜头呈现蓝紫色，下列关于薄膜最小厚度d的计算数值正确的是（　　） A． B． C． D．λ 5．（24-25高二下·四川南充·期中）用图甲所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。A为标准平板玻璃，B为被检查平板玻璃，在A、B右端夹入薄纸片，C为入射的蓝光，图乙是俯视图甲观察到的干涉条纹。下列选项正确的是（　　） A．当把C换为红光时，条纹间距变小 B．图乙中条纹弯曲处对应着被检查平面处凸起 C．将薄纸片向右移动少许，从上往下可以观察到干涉条纹向着劈尖移动 D．将薄纸片向左移动少许，从上往下可以观察到干涉条纹变密 6．（24-25高二下·陕西安康·期中）下列四幅图是光学中的常见现象，说法正确的是（　　） A．图甲是白光通过狭小的双缝发生的干涉现象 B．图乙是激光射向不透明圆盘产生的衍射图样 C．图丙是红光通过单缝发生的衍射现象 D．图丁是通过3D眼镜看电脑显示器的照片，是由于两侧镜片为透振方向不同的偏振片造成的 7．（24-25高二下·云南昭通·期中）下列有关如图所示光学现象的说法，正确的是（　　） A．甲图中，将双缝干涉实验中的双缝间距调小，则干涉条纹间距变小 B．乙图中，观看立体电影时，需配戴特制眼镜利用了光的衍射现象 C．图丙为光照射不透明圆盘后的衍射图样 D．从图丁检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出为凸处、为凹处 8．（24-25高二下·辽宁·期中）实验表明光具有波动性，关于光的干涉、衍射现象下列说法正确的是（　　） A．白光经过狭窄的单缝得到彩色图样是光的干涉现象 B．光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑是光的衍射现象 C．对于单色光衍射条纹，中央条纹最窄最亮，离中央越远，条纹越宽越暗 D．分别用单色红光和单色绿光通过同一双缝干涉装置，后者条纹间距较宽 9．（24-25高二下·北京·期中）片片雪花洋洋洒洒从天而降，摄影师透过微距镜头，将雪花美丽而梦幻的瞬间留存下来。如图所示，利用微距相机可以拍摄到形状各异的雪花图像，图像中有一种彩色雪花，该雪花内部有一夹着空气的薄冰层，使其呈彩色花纹。下列情景中与雪花呈彩色花纹原理相同的是（　　） A．雨后的彩虹 B．阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹 C．通过两支铅笔夹成的一条狭缝观察日光灯，可以看到彩色条纹 D．泊松亮斑 10．（24-25高二下·山东青岛·期中）如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，P点与S1和S2距离之差为。现分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验。已知A光在折射率为n=1.4的介质中波长为5×10-7m，B光在某种介质中波长为2.8×10-7m，当B光从这种介质射向空气发生全反射时，临界角为30°。下列说法正确的是（　　） A．用A光在空气中做双缝干涉实验时，P点是亮条纹 B．用B光在空气中做双缝干涉实验时，P点是亮条纹 C．用A、B光在空气中做双缝干涉实验时，P点都是暗条纹 D．遮住一条缝，再用光照射时，光屏上不会出现明暗相间的条纹 11．（24-25高二下·辽宁·期中）现代生产生活，光学仪器有着广泛的应用，下列关于光的应用说法正确的是（　　） A．激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性 B．自然光通过相互垂直的偏振片后没有光说明光是纵波 C．光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，原理是光的衍射 D．照相机的增透膜可以减少光透过透镜时的能量损失，原理是光的折射 12．（24-25高二下·河北·期中）2025年春节期间3D电影《哪吒2》热播，开启了中国动画电影文化输出新纪元。观众在观看3D电影时需要佩戴用偏振镜片特制的眼镜，屏幕上显示左眼图像时，左眼镜片为透光状态，而右眼镜片为不透光状态，屏幕上显示右眼图像时，右眼镜片为透光状态，而左眼镜片为不透光状态，这样通过两只眼镜就看到了不同的电影画面，形成了立体效果。关于观看3D电影，下列说法正确的是（　　） A．从屏幕上发出的光为偏振光，且左眼图像和右眼图像发出的光偏振方向不相同 B．从屏幕上发出的光为自然光 C．佩戴的眼镜左眼镜片和右眼镜片的透振方向相同 D．如果将3D眼镜反着戴，左眼戴右眼镜片，右眼戴左眼镜片，则看不到电影画面 二、多选题 13．（24-25高二下·广东广州·期中）“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当轮船以设计的标准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力。下列现象的物理原理与之相同的是（　　） A．戴3D眼镜，可以看立体电影 B．阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹 C．驶近站台的火车，汽笛音调变高 D．振动音叉的周围，声音忽高忽低 14．（24-25高二下·江西·期中）关于下图光学现象的说法正确的是（　　） A．图甲：光导纤维中内芯的折射率小于外套的折射率 B．图乙：再叠加一张纸片，劈尖干涉的条纹间距变大 C．图丙：太阳的反射光和折射光都是偏振光 D．图丁：用两根铅笔之间的缝隙观察衍射条纹，缝隙越宽，观察到的中央衍射条纹越窄 15．（24-25高二下·云南文山·期中）关于下面四幅图片所示的现象或解释，下列说法正确的是（　　） A．图甲中光学镜头上的增透膜利用的是光的薄膜干涉现象 B．图乙中所示的泊松亮斑是小孔衍射的图样 C．图丙中使摆球C先摆动，稳定后摆球A的振动周期等于摆球B的振动周期 D．图丁中游艇鸣笛减速向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低 16．（24-25高二下·河南·期中）为了降低光通过照相机镜头等光学元件表面因反射造成的光能损失，人们在这些光学元件的表面镀上透明的薄膜，即增透膜（如图甲）。增透膜上下两个表面的反射光会因发生干涉而相互抵消，增加了透射光的能量。若将照相机镜头等光学元件简化为矩形元件，真空中波长为λ的单色光垂直增透膜的上表面入射，如图乙所示，其中增透膜的厚度为d，增透膜对该单色光的折射率为n，光在真空中速度为c。下列说法正确的是（　　） A．该单色光由空气进入增透膜，波长变短 B．该单色光通过增透膜的时间为（不考虑光的反射） C．增透膜的最小厚度为 D．增透膜的最小厚度为 17．（24-25高二下·北京·期中）物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为和的无线电波。飞机降落过程中，当接收到和的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是（　　） A．天线发出的两种无线电波需要一样强 B．导航利用了与两种无线电波之间的干涉 C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D．两种无线电波各自在空间的强弱分布不完全重合 三、实验题 18．（24-25高二下·四川成都·期中）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。 (1)手轮上示数如图乙，则此读数为________。 (2)下列说法正确的是________ A．实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，使单缝和双缝相互平行 B．实验中还需测出单缝到光屏的距离 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变大 D．若将红色滤光片换成绿色滤光片，则相邻两亮条纹中心的距离将减小 (3)某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，第1条暗条纹中心到第4条暗条纹中心之间的距离为。则所测单色光的波长为________（结果保留三位有效数字）。 四、解答题 19．（24-25高二下·山东济南·期中）利用干涉原理可测定液体的折射率。如图所示，屏上的点位于双缝和的中垂线上，当用红色激光平行照射双缝时，可在屏上得到等间距干涉条纹，定义点处为第0级亮条纹的中心，向两侧依次出现第1级、第2级、…、亮条纹。当双缝与屏之间为真空时，屏上点处是上方的第3级亮条纹的中心。已知红光在真空中的波长为，真空中的光速为 (1)求来自和的光传播到点处的时间差。 (2)当双缝与屏之间充满某种液体时，屏上点处是上方的第4条亮条纹的中心。求该液体的折射率。（结果可用分数表示） 20．（24-25高二下·山东东营·期中）如图所示，截面为等腰直角三角形ABC的玻璃砖，折射率。一束频率的光线从AB中点垂直射入棱镜，从BC射出后，进入双缝干涉装置。已知AC长度，双缝间距，双缝到光屏的距离，光在真空中的传播速度。 （1）通过计算判断光线能否在AC面发生全反射； （2）求光线在玻璃砖中传播的时间t； （3）求光屏上两相邻亮条纹中心间的距离。 五、填空题 21．（24-25高二下·广东清远·期中）在利用如图所示装置进行杨氏双缝干涉实验时，用波长的红色激光照射双缝和，若屏上点距双缝的路程差为，则点将出现_______（选填“亮条纹”或“暗条纹”） 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 光学 参考答案 3大高频考点概览 考点01 光的折射定律与折射率计算 考点02 全反射条件、临界角计算及实际应用 考点03 光的干涉、衍射与偏振现象及规律 地 城 考点01 光的折射定律与折射率计算 一、单选题 1．【答案】B 2．【答案】A 3．【答案】B 4．【答案】B 5．【答案】B 6．【答案】A 7．【答案】D 8．【答案】C 9．【答案】A 10．【答案】D 11．【答案】B 12．【答案】C 二、多选题 13．【答案】AC 14．【答案】BD 15．【答案】AC 16．【答案】BCD 17．【答案】BCD 三、实验题 18．【答案】(1)(2)(3)改变插针位置，重复实验，多次测量取平均值 四、解答题 19．【答案】(1)n=1.6(2) 20．【答案】(1)，(2) 21．【答案】(1)(2) 22．【答案】(1)(2) 五、填空题 23．【答案】 较大 地 城 考点02 全反射条件、临界角计算及实际应用 一、单选题 1．【答案】C 2．【答案】A 3．【答案】B 4．【答案】B 5．【答案】A 6．【答案】D 7．【答案】B 8．【答案】C 9．【答案】C 10．【答案】B 11．【答案】A 12．【答案】B 二、多选题 13．【答案】CD 14．【答案】AD 15．【答案】BCD 16．【答案】AC 17．【答案】BD 三、实验题 18．【答案】(1)(2)不能(3)左侧(4)120 四、解答题 19．【答案】(1)r=30°(2)(3)C=45° 20．【答案】(1)(2) 21．【答案】(1)(2) 22．【答案】(1)(2) 23．【答案】(1)(2) 24．【答案】(1)(2)(3) 25．【答案】(1)(2)任意角度(3) 地 城 考点03 光的干涉、衍射与偏振现象及规律 一、单选题 1．【答案】C 2．【答案】B 3．【答案】B 4．【答案】B 5．【答案】D 6．【答案】D 7．【答案】C 8．【答案】B 9．【答案】B 10．【答案】A 11．【答案】A 12．【答案】A 二、多选题 13．【答案】BD 14．【答案】CD 15．【答案】AC 16．【答案】AC 17．【答案】CD 三、实验题 18．【答案】(1)//(2)AD(3) 四、解答题 19．【答案】(1)(2) 20．【答案】（1）能发生全反射；（2）；（3） 五、填空题 21．【答案】暗条纹 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $