专题卷17 几何光学和物理光学-【衡水金卷·先享题】2026年新高考物理二轮复习专题卷

高三二轮复习专题卷十七/物理 几何光学和物理光学 (考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共7小题，每小题6分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符 合题目要求的) 1.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，这种雪花内部因夹有空气 薄冰层，使其呈现彩色花纹。下列情境中与雪花呈彩色花纹原理相同的是 A.利用光导纤维传递信息 B.阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹 C.观看3D电影 D.泊松亮斑 2.用平行单色光垂直底面照射一透明薄膜，形成的干涉图样如图所示，则该透明薄膜截面的形状可 能是 B D 3.家用穿衣镜是在玻璃板的一面涂上银制成的。如图所示，一穿衣镜水平放置，一束复色光以45°的 入射角照射到底面有银涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射后从玻璃砖上表面折射出两条单 色光a、b(图中b光线只有出射点而出射光线未画出)，关于a、b两 459 b光出射点 束单色光，下列说法正确的是 空气 玻璃 A.玻璃砖对a光的折射率比对b光的折射率小 B.b光的频率比a光的频率大 C.a光在玻璃砖中的传播速度比b光快 77777777777777777777 银涂层 D.b光从玻璃砖上表面射出时，与a光平行 4.某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉现象。狭缝S,、S2之间的距离为d,狭缝到屏的距 离为L。用同一单色光垂直照射狭缝，在屏上得到了图乙所示的图样。下列说法正确的是 A.若在光屏与双缝间充满水，则光屏上的条纹间距 会变大 B.若将光屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹 不再清晰 甲 C.若将光屏向右平移一小段距离，则图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D.若将狭缝S,挡住，则光屏上不再呈现明暗相间的条纹 物理第1页（共4页） 衡水金卷·先享题·高 5.有一种光导纤维沿径向折射率的变化是连续的，称为连续型光导纤维。其折射率中心最大，沿径 向逐渐减小，外表面附近的折射率最小。关于光在连续型光导纤维中的传播，下列四个图中能正 确表示其传播路径的是 B D 6.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。如图所示，a处光源发出沿αb方向的光在b点恰好发生全反射，被c处的潜 水员观察到。若水的折射率为，光线与水面的夹角为，下列说法正确的是 A.sin 0=1 外界水面 坑洞水面 ------ ------- B.sin 0=n 2------3----- C.cos 0=1 a n 水底77 D.cos 0=n 7.如图所示为利用光学干涉原理测量滚珠K直径的装置。将标准立方体玻璃块G放在平板H2 上，上面盖一块标准平面玻璃板H1,使中间空气层形成尖劈，尖劈开口间距（未知）远小于G的 边长。用单色光从上方垂直照射玻璃板H,在玻璃板H1与G之间的尖劈处得到了等距干涉条 纹。滚珠K与H1接触点为M,滚珠K和G接触。已知相邻亮条纹的间距为△x,再结合下列哪 个选项中的数据可以求解滚珠K的直径 A.玻璃板H1的厚度h1、平板H2的厚度h2 B.M点与玻璃板H1右端的距离 H.C C.单色光的波长入、玻璃板H的厚度h, G D.单色光的波长入、标准立方体玻璃块G的边长α H, 二、多项选择题（本题共3小题，每小题8分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题 目要求，全部选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 8.下列说法正确的是 复色光 水珠 甲 A.图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中α光在水珠中传播的速度一定小于b光在 水珠中传播的速度 B.图乙是一束复色光由空气射向一块足够长的平行玻璃砖（玻璃较厚）折射后分成两种单色光Q、 b的示意图，无论入射角i增大到多少，单色光b也不可能先消失 三二轮复习专题卷十七 物理第2页（共4页） C.图丙是表面有一层很薄的碳颗粒层的被熏黑铁球，放入水中后，碳颗粒层与水之间形成了一层 空气层，看上去变得锃亮。这属于光的全反射现象 D.图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平 面在此处一定是凸起的 9.洛埃镜实验的装置如图所示，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。其光线自空气射向平面镜并在平面镜上反射后有了量值为π的相位突变，相当于光程差突变 了半个波长，我们称之为平面镜反射存在半波损失。已知S到平面镜和到光屏的距离分别为α和 l,a《l,平面镜与光屏垂直。下列说法正确的是 A.若a减小，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距减小 光 B.若将光屏稍微水平向右移动，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距增大 C.若将平面镜稍微水平向右移动，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距减小 平面镜 D.若用波长为λ的单色光，在光屏上某点得到暗条纹，改用波长为1.5入的单色 光，该点不一定是亮条纹 10.如图所示，半径为R的球冠形透明介质，中心厚度BC为0.5R,EF处于竖直平面内。一束单色 激光自透明介质的右侧球面的A处沿半径AO方向入射，通过透明介质后，光线与水平中心轴 0C交于P点，PB间的距离为餐，∠A0C=30,光在真空中的传播速度为c,下列说法正确的是 A.该光线从透明介质的左侧平面出射时的折射角为53° B.该光线在透明介质中的折射率为 R C.该光线在透明介质中传播的时间为5-1)R D.若该光线从透明介质的左侧平面内任意一点水平向右入射，均可从右侧球面 出射 三、非选择题（本题共2小题，共34分。请按要求完成下列各题） 11.(16分)在“测量玻璃砖的折射率”的实验中，某实验小组做了如下操作： M ---N 甲 丙 (1)如图甲所示，先将方格纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在方格纸上，然后在 方格纸中画出玻璃砖与空气的两个界面MM和NN'。在相应位置插上P1、P2两枚大头针，然 物理第3页（共4页） 衡水金卷·先享题·高三 后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。某学生在插P:时，在视线中看到 P,、Pz“断”成了a、b、c、d四节，如图乙所示。正确的做法是让P,同时挡住 (填正确答 案标号)。 A.a、b B.c、d C.a、c D.b、d (2)请根据实验原理在图甲中补全光路图，并标注出在界面MM的人射角i和折射角r,通过分 析实验数据可得玻璃砖的折射率= (结果保留两位有效数字)。 (3)如图丙所示，在实验过程中画出界面MM后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面 NN'到图中虚线位置，而在作光路图时界面MM仍为开始所画的，则所测得的折射率将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。 12.(18分)如图所示，手机防窥膜的原理可以解释为“超微细百叶窗技术”，某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，可实现对每一个像素单元的可视角 度0的控制。发光像素单元紧贴手机屏幕，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。若屏障的 高度为v3d,相邻屏障的间隙为2d。求： (1)点光源在透明介质中对应的最大入射角； (2)若要使最大入射角的光线能从透明介质射入空气中，透明介质的折射率应该满足什么条件？ 空气 防眩硬涂层 PC层、 总厚度 透明介质 防 细百叶窗膜纸 屏 胶黏层 PET层 视角 -2d 发光像素单元 长 百叶窗间距 二轮复习专题卷十七 物理第4页（共4页）】高三二轮复习 ·物理· 高三二轮复习专题卷十七 物理 9 命题要素一览表 注： 1.能力要求： I,理解能力Ⅱ.推理论证能力 Ⅲ，模型建构能力V.创新能力V,实验探究能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究 ④科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) W ① ②③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 6 光的全反射、干涉、衍射、偏振 易 0.85 2 单项选择题 6 薄膜干涉 易 0.80 3 单项选择题 6 光的折射 中 0.75 4 单项选择题 6 双缝干涉 中 0.75 单项选择题 6 光的折射、全反射 中 0.70 6 单项选择题 6 光的折射、全反射 中 0.70 单项选择题 6 薄膜干涉 中 0.65 多项选择题 几何光学、物理光学综合 易 0.80 9 多项选择题 双缝干涉 中 0.70 10 多项选择题 8 光的折射、全反射 难 0.55 11 非选择题 16 测定玻璃砖的折射率 中 0.75 12 非选择题 18 光的折射、全反射 难 0.55 春考答案及解析 一、单项选择题 同，C项错误；泊松亮斑是光的衍射，原理与该现象不 1.B【解析】雪花内部夹有空气薄冰层，呈彩色条纹， 相同，D项错误。 属于薄膜干涉。利用光导纤维传递信息，实现光纤通 2.C【解析】薄膜干涉是光照射到薄膜上时，薄膜前后 信，是全反射现象，原理与该现象不相同，A项错误； 表面反射的两列光相互叠加，发生干涉现象，同一条 阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉，原理与该 亮条纹或暗条纹对应的薄膜厚度相等，干涉条纹的宽 现象相同，B项正确；电影院放映3D影片，佩戴立体 度越宽说明薄膜厚度变化越小，由图可知，相邻两条 眼镜，形成立体效果，是光的偏振，原理与该现象不相 亮条纹之间的距离变大，干涉条纹越来越宽，故薄膜 ·59· ·物理· 参考答案及解析 厚度变化越来越小，C项正确。 中的折射角，不满足要求，B、C项错误；由于折射率中 3.D【解析】作出光路图如图所示： 心最大，沿径向逐渐减小，外表面附近的折射率最小， /b 可知光在光导纤维中沿半径方向传播时，在每一个平 59 空气 4545y 行于中心轴线的界面均发生折射，当光沿半径方向向 玻璃 外侧传播时，光由光密介质进入光疏介质，对应的入 射角小于折射角，导致光向中心轴线方向偏折，在满 77777777 足临界角条件时发生全反射，当光沿半径方向向内侧 银涂层 传播时，光由光疏介质进入光密介质，对应的入射角 根据折射定律可知，两束单色光的折射率分别为n 大于折射角，导致光向垂直中心轴线方向偏折，可知 sin日，n。=sin45 =sin 45 sna,由图可知a>0,则有n,>, 光在光导纤维内部传播的路径为一条曲线，A项正 即玻璃砖对a光的折射率比对b光的折射率大，由于 确，D项错误。 折射率越大，光的频率越大，则α光的频率比b光的 6.C【解析】由光的折射定律可得sinC=元，由儿何 频率大，A,B项错误：根据v=号可知，折射率越大， 关系可得C=受一0，联立解得cos0=】 ，C项正确。 光在介质中的传播速度越小，即a光在玻璃砖中的传 7.D【解析】对于空气劈尖干涉，相邻亮条纹（或暗条 播速度比b光慢，C项错误；不管光的折射率多大，根 纹)对应空气层厚度差为令，设相邻亮条纹间距为 据对称性可知，出射光线与入射光线必然关于在银涂 层上的法线对称，所以从玻璃砖上表面射出时，两束 光线平行，D项正确。 x,空气跨尖的夹角为0，则有sm0=豆=六，又 4.C【解析】若在光屏与双缝间充满水，根据v=λ∫，。 0很小，则有sin0≈tan0= 六设滚珠K的直径为 =￡可知，该单色光经过双缝后在水中的波长变小， D,G的边长为a,由几何关系可得tang=a二D- D 根据干涉公式△x=可知，光屏上的条纹间距会变 2 2a 4a△x 小，A项错误；双缝干涉并不只在光屏处有干涉图样， 2(aD联立解得D三2十an4A十可知要 D 而是在双缝右侧的空间中；只要光通过双缝后，在两 测量滚珠K的直径D,则需要知道单色光的波长入、 列光相遇的地方，由于光的叠加，就能发生干涉现象， 标准立方体玻璃块G的边长a,D项正确。 并且在新位置干涉条纹仍很清晰，B项错误；若将光 二、多项选择题 屏向右平移一小段距离，L变大，根据干涉公式△x三 8.BC【解析】由题图可知，复色光进入水珠后a光的 学可知，干涉条纹的巾心间距增大，C项正确：若将狭 偏折程度小于b光的偏折程度，则水珠对a光的折射 率小于对6光的折射率，根据=子，可知a光在水 缝S,挡住，则该单色光经过狭缝S衍射后仍能形成 珠中传播的速度一定大于b光在水珠中传播的速度， 明暗相间的条纹，D项错误。 A项错误；由于光线在玻璃砖下表面的入射角等于在 5,A【解析】光从空气进入光导纤维左侧界面时，令入 上表面的折射角，根据光路可逆性可知，两种单色光 射角折射角分别为a,0根据-温号由于折射率 a、b在下表面不可能发生全反射，故单色光b不可能 大于1，则有α>日，空气中的入射角均小于光导纤维 先消失，B项正确：碳颗粒层与水之间又形成了一层 ·60· 高三二轮复习 ·物理· 空气层，光由空气进入水会发生折射现象，但是光线 =√3，A项错误，B项正确；该光线在透明介质中的 由水射向空气时，由于角度问题大部分光线发生了全 传播速度=C,根据几何关系可知AD=R 反射，一般要经过2次或者更多次全反射之后才折射 出来，即光线经过多条路径传播出来，由于这些光路 R-BC=3一5R,光线在透明介质中传播的时间t c0s30 3 重叠交织在一起，所以看起来会比较亮，这是光的全 反射现象，C项正确；由于不知道被检测工件表面的 =AD 联立解得=5-1山R,C项正确：若该光线 放置方向，故不能判断此处是凸起还是凹陷的，D项 从透明介质的左侧平面内任意一点水平向右入射， 错误。 当在透明介质的左侧平面的E点或F点入射时，入 9.BD【解析】单色光源S到光屏的距离可以视为双 射角最大，设为B,如图所示，由几何关系可知 缝到光屏的距离l,设S在平面镜中虚像为S',S到 S'的间距视为双缝的间距d,则有d=2a,根据双缝干 ∠BF0=30°，则g=60,因sing=sin60=5> 2 涉条纹间距公式可得△x=会，故若a减小，光屏上 smC=】-号，放C,可知该光线在右梅球面会 相邻两条亮条纹的中心间距增大，A项错误；若将光 发生全反射，故不能均从右侧球面出射，D项错误。 屏稍微水平向右移动，则（增大，光屏上相邻两条亮 三、非选择题 条纹的中心间距增大，B项正确；若将平面镜稍微水 11.(1)B(4分) 平向右移动，双缝到光屏的距离1和双缝的间距d不 (2)如图所示(4分) 变，则光屏上相邻两条亮条纹的中心间距不变，C项 错误：若用波长为λ的单色光，在光屏上某点得到暗 条纹，由于平面镜反射存在半波损失，则在屏上该点 到S、S的波程差为波长λ的整数倍，改用波长为 1.5λ的单色光，由于该点到S、S的波程差不一定为 :的奇数倍，该点不一定是充条纹，D项正确。 1.5(4分) 10.BC【解析】根据题意，画出光路图如图所示： (3)偏大(4分) 【解析】(1)在本实验中P应挡住P、P2透过玻璃 砖的像而不是P1、P2,图中a、b为P、P2,c、d为 P1、P2透过玻璃砖的像，即应让P同时挡住c、d,B 项正确。 (2)光路图如答案图所示，由折射定律可得玻璃砖的 设该光线从透明介质的左侧平面出射时的折射角为 3 0,根据几何关系可知a=30°，且DB=（R 折射率n=sini=√3+2 2 =1.5。 sin r B0am380-9R.则an0-5-,则0=0，放 √2+3 6 (3)在实验过程中，实际光线如图中的OQ所示，而 该光线从透明介质的左侧平面出射时的折射角为 作图光线如图中OQ所示，导致折射角偏小，所测得 60,该光线在透明介质中的折射率日一品8解得n 的折射率偏大。 ·61· ·物理· 参考答案及解析 P 由几何关系可得，入射角满足an9=L-臣 √3d3 P2 o' (3分) M -M 故最大入射角0=30° (4分) N.-- ---W" (2)当光线在透明介质与空气的分界面发生全反射 12.(1)30°(2)1<n<2 时，有n=sin30 1 (2分) (3分) 【解析】(1)当光线沿着屏障上边缘射向透明介质与 解得n6=2 若要使最大入射角的光线能出射到空气中，则透明 空气的分界面时入射角最大 (2分) 介质的折射率的取值范围为1<2 (4分) 空气 下透明介质 屏 >窥 障 -2d 发光像素单元 ·62·