专题03 光学（期中复习专项训练）高二物理下学期粤教版

专题03 光学 考点1 光的折射 考点2 光的全反射 考点3 光的衍射 考点4 光的干涉 考点5 光的偏振 题型一 光的折射 1．(25-26高三上·湖南长沙雅礼中学·月考)小雅同学在家中发现小时候玩的玻璃半球镇纸，于是取出玻璃半球镇纸并利用所学的光学知识来探究该玻璃半球的光学性质。他将玻璃半球放在透明薄玻璃板（厚度不计）上，用铅笔画出其底面圆的轮廓并记录了圆心和半径，然后将玻璃半球重新放于所画的圆内。玻璃半球面最高点为，光速在真空中的传播速度为。实验一：用激光笔（可发出细光束）从图中截面圆上任一方向正对点发射光线，发现光线与直线成角时，底面刚好无光线射出。实验二：用激光笔在底面从距离点的点向半球面上任意一点发射光线。不考虑光线在玻璃球中的多次反射，下列说法正确的是（　　） A．光线在玻璃球中的速度为 B．该玻璃半球的折射率为2 C．实验一中，在截面圆上看到所有亮度最大的光点所占的弧长为 D．实验二的所有光线中，在玻璃半球中传播的最长时间为 2．(25-26高三下·江苏泰州·)如图所示，半球形玻璃砖过球心的截面为垂直底面。由红、蓝两种单色光组成的一束细光束从点以角入射，折射光线分为、两束光。下列说法正确的是（　　） A．光为蓝色 B．光在玻璃中传播的速度大于光 C．光在玻璃中折射率大于光 D．两束光在底面有可能会发生全反射 3．巴西科学家莫泽将漂白剂滴入装满水的透明水瓶里，制成可用于白天室内照明的莫泽灯，原理图如图（a）。为方便研究，将水瓶简化成高、直径为的圆柱体，如图（b）所示，、、、为通过中轴线纵截面图的四个顶点，有一束红光从点射入，若经瓶身侧边折射后从中点射出。已知红光与边的夹角为，光在空气中的速度为，忽略塑料瓶对光的折射。下列说法正确的是（　　） A．红光通过瓶子的时间为 B．由题目条件可以求出瓶内溶液对红光的折射率 C．根据对称性，红光射出水瓶时与的夹角为 D．若仅将红光换成紫光，可能在AB边发生全反射 4．(25-26高二上·黑龙江齐齐哈尔建华区·期末)如图所示，半圆柱形玻璃砖的截面如图所示，截面的半径为，点为截面的圆心，与水平直径垂直，玻璃砖的左侧紧靠于垂直的光屏。一束单色光与截面平行且与成的入射光在点反射、折射后，在光屏上形成两个光斑、，且反射光线与折射光线垂直，已知光在真空中传播速度为，，。 (1)求玻璃砖对单色光的折射率； (2)若增大光束与的夹角为时，光斑恰好消失，求和光在玻璃砖中传播时间。 5．小明想用“插针法”测定激光控制装置中一个长方体玻璃砖的折射率。 （1）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示，从图线可知玻璃砖的折射率是___________。 （2）该同学在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向下平移了一些，之后才画上界面b，则所测得的折射率将___________。（填“A．偏大”、“B．偏小”或“C．不变”） 题型二 光的全反射 1．光导纤维作为光传导工具，已广泛应用于通信、互联网等领域。一段光导纤维由折射率不同的内芯和包层构成，如图所示。AB和CD为光导纤维横截面的直径，AB与CD平行，AD和BC长度均为d，一束单色光经AB的中点与过AB的横截面成角从空气入射到光导纤维中，折射光线与AD的夹角为，光在真空中传播的速度大小为c，则下列说法中正确的是（　　） A．光导纤维对该单色光的折射率为 B．光导纤维内芯的折射率小于包层的折射率 C．如果增大入射光线与AB横截面的夹角，光线可能在AB的横截面上发生全反射 D．若外部包层的折射率与空气的折射率相同，则光从AB传播到CD所用的最长时间为 2．如图所示，半径的轻质圆形薄木板漂浮在液体表面，一单色光点光源从薄木板圆心下方液面处竖直向下做匀速直线运动。速度大小，人在液面正上方任意位置均看不见点光源的最长时间为0.5s，则液体对该单色光的折射率为（　　） A． B． C． D． 3．(25-26高二下·河南名校大联考·)“道威棱镜”是一种被广泛用于光学图像翻转的仪器。如图所示，某个“道威棱镜”的横截面是底角为45°的等腰梯形，一与边平行的单色光从边上的一点E射入，折射光线与边的夹角为15°，已知边长为L，则（    ） A．光线将从面上的F点射出棱镜 B．棱镜的折射率为 C．光线在棱镜中经过的路程为 D．光线在棱镜中经过的路程为 4．(25-26高二上·江苏宿迁中学·期中)如图所示，在等边三棱镜截面ABC内，有一束单色光从空气射向其边界上的E点，已知该单色光入射方向与三棱镜边界AB的夹角为，该三棱镜对该单色光的折射率为，则下列说法中正确的是（　　） A．该单色光在AB边界发生全反射 B．该单色光在AC边界发生全反射 C．从E点射入三棱镜的光线与底边BC不平行 D．该单色光从空气进入棱镜，波长变短 5．(24-25高二下·河南九师联盟·期中)下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（　　） A．图甲是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射 B．图乙是泊松亮斑，产生明暗相间的条纹是光的干涉现象 C．图丙是光的偏振现象，横波和纵波均可发生偏振 D．图丁雷达测速利用了光的衍射原理 6．如图1所示，三块同质有机玻璃板甲、乙、丙，拼接形成两层同心圆弧空气膜。现让一束激光从P点射入，并在空气膜Q处注入一滴油，呈现图2所示的光路（其中、为相应光线的入射角）。已知空气折射率为1，光在空气中的传播速度为c。下列说法正确的是（   ） A．有机玻璃的折射率 B．光在有机玻璃中的传播速度 C．有机玻璃的折射率可能大于油的折射率 D．若在R处注入同种油滴，光线不会从R处进入乙 7．(25-26高二上·安徽临泉田家炳实验中学（临泉县教师进修学校）·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 8．(25-26高二上·河北邯郸九校联考·期中)某透明容器中存在三层平行分层介质，界面水平，光从空气（折射率可近似为1）中以入射角斜向下传播（忽略反射和吸收，不发生全反射）。若从上到下各层介质折射率分别为、、，对应的折射角分别为（上层）、（中层）、（下层），下列说法中可能正确的是（　　） A．若、、，则 B．若、、，则 C．若、、，则 D．若，则 9．(25-26高二上·江苏宿迁中学·期中)如图，某液体池里，一灯光光源S到液面的距离为，其发出的光照射到P点处恰好发生全反射，S到P的距离为，真空中光速，求： (1)此液体的折射率n； (2)光在此液体中的传播速度v； (3)光在液面的最大面积（可用π表示） 10．(25-26高二上·江苏扬州中学·期中)距湖水表面深度处有可向各个方向发射光线的黄色点光源，湖水对黄光的折射率n=，已知湖面的面积足够大，光在真空中的传播速度c。求： (1)照亮湖水的面积； (2)从湖水表面出射的光线在水中传播的最长时间。 11．(25-26高二上·湖北部分级示范高中·期中)中国空间站上有一个水球处于微重力环境下，如果向水球中心注入空气，并形成球形气泡，使得水球内外两球面球心均在点，如图所示。一束单色光从外球面上的点以与连线成角度射入球中。已知水的折射率为，内球面半径为，外球面半径为，光在空气中的速度为。求： (1)光在水中的传播速度； (2)能使光在内球表面上刚好发生全反射时的入射角？ 12．为了增强鱼缸的视觉效果，可以在缸内安装LED灯带，灯带工作时，缸内的光线分布会发生变化，使整个鱼缸呈现出绚丽多彩的光影效果。一个长方体玻璃鱼缸的棱AB、和AD的长度分别为30cm、50cm和100cm，在鱼缸内紧贴棱BC安装一灯带PQ，灯带可发出某种单色光，灯带左端点P距B点的距离为40cm，右端点Q恰好位于C点，将该鱼缸内装满某种透明液体，液面正好与鱼缸上表面相平。打开灯带后，灯带上左端点P发出的光恰好在A点发生全反射，鱼缸玻璃的厚度可以忽略不计，灯带可看作一线光源，，，求： (1)该液体的折射率n； (2)从鱼缸上面观察液体表面上能被光带照亮的面积S（π取3）。 题型三 光的衍射 1．(25-26高三上·山东潍坊·期末)光学现象在生活和实验中随处可见，下列相关说法正确的是（   ） A．单缝衍射实验中，单缝变窄，衍射条纹的宽度变窄，亮度降低 B．用肥皂膜做薄膜干涉实验，两列相干光来自薄膜前后表面的折射光 C．拍摄玻璃橱窗内物品时，相机镜头前装一片偏振滤光片可以使景象更清晰 D．玻璃中的气泡看起来特别明亮，是因为光从气泡射向玻璃时发生了全反射 2．(24-25高二下·北京日坛中学·期中)下列说法中正确的是（　　） A．电磁波从真空传入水中时，频率将变大 B．“泊松亮斑”是衍射现象 C．汽车前窗玻璃使用偏振片是为了增加透射光的强度 D．医院中用于检查病情的“彩超”利用了电磁波的反射原理 3．(25-26高三上·湖北楚天协作体·)光学现象在生活中有着十分重要的应用。下列说法正确的是（　　） A．图甲为某单色光的单缝衍射图样，对同一单缝装置色光波长越长，中央亮条纹宽度越宽 B．图乙为双缝干涉的实验装置示意图，双缝间距越窄，条纹间距越小 C．若图丙中的薄片厚度变薄，条纹间距将变大 D．图丁中能通过特制眼镜看到立体电影，利用了光的干涉原理 4．以下四幅图片：图甲是单色光的衍射图样，图乙是双缝干涉示意图，图丙是两束单色光a，b射向水面A点，经折射后组成一束复色光，图丁是自然光通过偏振片M、N的实验结果，右边是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏上的光亮度将明暗交替变化。下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，中央条纹特别宽特别亮，两侧的亮纹比较窄比较暗 B．图乙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小 C．图丙中，以水下某一点为光源向水面发射复色光，b光更容易发生全反射 D．图丁中，这种现象表明光是纵波 5．(24-25高二下·福建福州高级中学·)对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，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，可以得到间距相等的明暗相间的同心圆环 B．图乙中，两个界面aa'和bb'不平行，仍可以测定玻璃砖的折射率 C．图丙中，劈尖在右侧，干涉图样中弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 D．图丁中，增加单缝的宽度，则屏上的中央亮条纹宽度变窄 题型四 光的干涉 1．关于下列四幅图所涉及物理知识的分析，下列说法正确的是（　　） A．甲图中，真空炉中产生涡流，对金属加热使金属自身熔化 B．乙图中，将两平板玻璃中间的纸片再加上一张后，条纹间距变宽 C．丙图中，两导线通反向电流，两导线间存在相互引力 D．丁图中，观看立体电影时佩戴的眼镜利用了光的偏振原理 2．断层成像是重要的医学成像方法。如图，光源发出的光，被分光器分成甲、乙两束光。甲经过参考臂反射，乙经过样品某一深度反射，两束反射光在分光器下表面发生叠加后，射入探测器，测出其光强变化，即可构建断层图像。两束反射光叠加发生的是（　　） A．干涉现象 B．衍射现象 C．偏振现象 D．色散现象 3．(25-26高二上·湖北武汉第六中学·月考)工厂技术人员用图1所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。分别用、两种单色光从标准样板上方入射后，从上往下看到的部分明暗相间的条纹如图2中的甲、乙所示。下列判断正确的是（　　） A．图2中条纹弯曲处对应着被检查平面处凸起 B．光的频率大于光的频率 C．若将图1中的标准样板竖直向上平移，图2中条纹间距变宽 D．照射同一单缝时，光能够发生衍射现象，光不能发生衍射现象 4．(25-26高二上·湖北部分级示范高中·期中)下列四幅图的描述正确的是（　　） A．图1是一束单色光进入平行玻璃砖，随入射角的增大，将在面发生全反射 B．图2表示声源（急速行驶的汽车）远离观察者时，观察者接收到的声音频率增大 C．图3中，若将薄片向左移动，条纹间距将变小 D．图4中，当固定不动，将从图示位置开始顺时针绕水平轴在竖直面内缓慢转动的过程中，光屏上的光亮度逐渐减小 5．(25-26高二上·湖北华中师范大学第一附属中学·期中)光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度，图乙和图丙是图甲的装置中看到的条纹。下列说法正确的是（    ） A．图甲中下板是待检查的光学元件，上板是标准样板 B．若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了凸起 C．若换用频率更大的单色光，其他条件不变，则图乙中的条纹间距变宽 D．若将图甲中的薄片厚度增大，其他条件不变，则图乙中的条纹间距变窄 6．(24-25高二下·浙江杭州西湖区杭师大附中·期中)某物理兴趣小组的同学利用如图（a）所示的干涉仪做“用双缝干涉测量光的波长”实验，图（b）是红光产生的干涉条纹，图（c）是通过目镜观测到测量头上的A、B两条纹的位置刻度。 (1)下列说法正确的是_____（填标号）. 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 (2)已知双缝到光屏的距离，双缝间距，相邻两亮条纹中心间距为，则所测红光波长约为________ . 7．1834年，物理学家劳埃德设计了一种简单的观察干涉现象的装置，其原理如图所示。单色光源S发出的光，一部分直接投射到光屏上，另一部分经与光屏垂直的平面镜反射到光屏上，并在光屏上形成干涉条纹。某次实验测得光屏上相邻两条亮条纹中心间距为，光源S到平面镜和光屏的垂直距离分别为d和L，则单色光的波长为_______；若将光源S下移少许，光屏上的条纹中心间距将______（填“变大”“不变”或“变小”）。 题型五 光的偏振 1．(25-26高二下·河南·)下列关于四幅图片的说法中，正确的是（　　） A．如图甲所示，阳光下肥皂膜表面出现彩色的条纹，是光的衍射导致的 B．如图乙所示，玻璃砖中的气泡看起来更亮，是光的全反射导致的 C．如图丙所示，泊松亮斑是由光的干涉导致的 D．如图丁所示，经过两个偏振方向互相垂直的偏振片后，光的强度变弱，说明光是一种纵波 2．(23-24高二下·辽宁名校联盟·)能说明光是横波的是（　　） A．水中气泡因全反射显得明亮 B．肥皂膜因干涉呈现彩色条纹 C．利用光的偏振呈现立体影像 D．单色光因单缝衍射产生条纹 3．(24-25高二下·四川成都四川师范大学附属中学·期中)下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（　　） A．图（a）是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的衍射 B．图（b）是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应水平放置 C．图（c）是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样 D．图（d）是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波 4．(25-26高三上·山东济南·开学考)如图所示，透过两块偏振片P、Q观察灯光。初始状态下，两个偏振片的透振方向平行。保持偏振片P不动，使偏振片Q以角速度按照图示方向匀速旋转，能观察到连续两次光强最大的时间间隔为（　　） A． B． C． D． 5．(24-25高二下·宁夏石嘴山平罗中学·期中)下列有关光现象的说法正确的是（　　） A．拍摄水面下的物体时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度 B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象 C．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 D．光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的衍射原理来传递信息的 6．(24-25高二下·天津滨海新区塘沽第一中学·期中)用a，b两种单色光分别照射处于基态的一群氢原子，用a照射时，氢原子辐射出6种不同频率的光子，用b照射时，氢原子辐射出3种不同频率的光子，则a、b两种单色光的特性下列说法正确的是（　　） A．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大 B．a，b两种单色光分别照射同一光电管，且都产生了光电效应，则b光的遏止电压大 C．a，b两种单色光相遇能产生干涉现象 D．a，b两种单色光都能产生多普勒和偏振现象 7．(24-25高二下·辽宁重点中学协作校·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 8．(24-25高二下·福建莆田第一中学·期中)光学技术作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法正确的是（　　） A．图甲激光束沿液流传播，此原理与光导纤维相似 B．图甲激光束沿液流传播，减小瓶内液体折射率，则实验现象更明显 C．图乙是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度 D．图丙中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动，缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将不会发生变化，此现象表明光波是纵波 9．(24-25高二下·辽宁·期中)关于光的性质与应用，下列说法正确的是（　　） A．观众在看立体电影时要戴上特制的眼镜，这是应用了光的偏振 B．内窥镜利用了多普勒效应 C．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理 D．照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的反射现象引起的 3 / 23 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 光学 考点1 光的折射 考点2 光的全反射 考点3 光的衍射 考点4 光的干涉 考点5 光的偏振 题型一 光的折射 1．(25-26高三上·湖南长沙雅礼中学·月考)小雅同学在家中发现小时候玩的玻璃半球镇纸，于是取出玻璃半球镇纸并利用所学的光学知识来探究该玻璃半球的光学性质。他将玻璃半球放在透明薄玻璃板（厚度不计）上，用铅笔画出其底面圆的轮廓并记录了圆心和半径，然后将玻璃半球重新放于所画的圆内。玻璃半球面最高点为，光速在真空中的传播速度为。实验一：用激光笔（可发出细光束）从图中截面圆上任一方向正对点发射光线，发现光线与直线成角时，底面刚好无光线射出。实验二：用激光笔在底面从距离点的点向半球面上任意一点发射光线。不考虑光线在玻璃球中的多次反射，下列说法正确的是（　　） A．光线在玻璃球中的速度为 B．该玻璃半球的折射率为2 C．实验一中，在截面圆上看到所有亮度最大的光点所占的弧长为 D．实验二的所有光线中，在玻璃半球中传播的最长时间为 【答案】B 【详解】B．在实验一中，光线正对入射，方向不变，到达底面点时恰好发生全反射，此时入射角等于临界角 根据全反射临界角公式 解得，故B错误； A．光线在玻璃球中的速度为，故A错误； C．只有当入射角时，才会发生全反射，光线反射回半球面形成亮斑，亮斑对应的圆心角为： 弧长，故C错误； D．实验二中，入射角刚好等于临界角时发生全反射，由正弦定理，得 解得 如图所示 实验二的所有光线中发生全反射后再从玻璃球底端射出的传播距离最长，即传播时间最长，最长时间为，故D错误。 故选B。 2．(25-26高三下·江苏泰州·)如图所示，半球形玻璃砖过球心的截面为垂直底面。由红、蓝两种单色光组成的一束细光束从点以角入射，折射光线分为、两束光。下列说法正确的是（　　） A．光为蓝色 B．光在玻璃中传播的速度大于光 C．光在玻璃中折射率大于光 D．两束光在底面有可能会发生全反射 【答案】B 【详解】AC．根据折射定律，由题图可知，入射角相同，光的折射角大于光的折射角，则玻璃对光的折射率小于对光的折射率，光的频率小于光的频率，所以光为红色，光为蓝色，故AC错误； B．根据，由于玻璃对光的折射率小于对光的折射率，所以光在玻璃中传播的速度大于光在玻璃中传播的速度，故B正确； D．由图中几何关系可知，两束光在底面的入射角均等于在点的折射角，则两束光在底面的入射角一定小于全反射临界角，所以两束光在底面不可能会发生全反射，故D错误。 故选B。 3．巴西科学家莫泽将漂白剂滴入装满水的透明水瓶里，制成可用于白天室内照明的莫泽灯，原理图如图（a）。为方便研究，将水瓶简化成高、直径为的圆柱体，如图（b）所示，、、、为通过中轴线纵截面图的四个顶点，有一束红光从点射入，若经瓶身侧边折射后从中点射出。已知红光与边的夹角为，光在空气中的速度为，忽略塑料瓶对光的折射。下列说法正确的是（　　） A．红光通过瓶子的时间为 B．由题目条件可以求出瓶内溶液对红光的折射率 C．根据对称性，红光射出水瓶时与的夹角为 D．若仅将红光换成紫光，可能在AB边发生全反射 【答案】B 【详解】A．光在瓶内传播路径为到AB中点，距离 传播时间（瓶内光速），而非，故A错误； B．光路图示意图如下 已知入射角和折射角（），由折射定律可求折射率，故B正确； C．在AB边折射后，法线垂直于AB边，折射角是折射光线与法线的夹角，根据对称性折射角为，因此红光射出水瓶时与的夹角为，故C错误； D．在当前条件下，红光第二次折射没有发生全反射，因此第二次折射入射角小于临界角，又，因此第一次折射的入射角，当换成紫光后，第一次折射的入射角，第一次折射角小于临界角，因此第二次折射入射角小于临界角，不会发生全反射，故D错误。 故选B。 4．(25-26高二上·黑龙江齐齐哈尔建华区·期末)如图所示，半圆柱形玻璃砖的截面如图所示，截面的半径为，点为截面的圆心，与水平直径垂直，玻璃砖的左侧紧靠于垂直的光屏。一束单色光与截面平行且与成的入射光在点反射、折射后，在光屏上形成两个光斑、，且反射光线与折射光线垂直，已知光在真空中传播速度为，，。 (1)求玻璃砖对单色光的折射率； (2)若增大光束与的夹角为时，光斑恰好消失，求和光在玻璃砖中传播时间。 【答案】(1) (2)   【详解】（1）根据题意作出光路图如图所示。 由于反射光线与折射光线垂直，根据几何关系可知折射角为 根据折射定律可得，此玻璃砖的折射率为。 （2）增大光束与的夹角为时，光斑恰好消失，为临界角，则有 光在玻璃砖内传播的距离为 根据折射率为 光在玻璃砖内的传播时间 联立解得。 题型二 光的全反射 1．光导纤维作为光传导工具，已广泛应用于通信、互联网等领域。一段光导纤维由折射率不同的内芯和包层构成，如图所示。AB和CD为光导纤维横截面的直径，AB与CD平行，AD和BC长度均为d，一束单色光经AB的中点与过AB的横截面成角从空气入射到光导纤维中，折射光线与AD的夹角为，光在真空中传播的速度大小为c，则下列说法中正确的是（　　） A．光导纤维对该单色光的折射率为 B．光导纤维内芯的折射率小于包层的折射率 C．如果增大入射光线与AB横截面的夹角，光线可能在AB的横截面上发生全反射 D．若外部包层的折射率与空气的折射率相同，则光从AB传播到CD所用的最长时间为 【答案】D 【详解】A．根据题意，由折射定律和几何关系可得，光导纤维对该单色光的折射率为 由几何关系得， 代入数据得，故A错误； BC．发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，入射角达到临界角，则光线在内芯和包层的界面上发生全反射，光导纤维内芯的折射率大于包层的折射率，无论入射光线与AB横截面的夹角多大，光线不可能在AB的横截面上发生全反射，故BC错误； D．若外部包层的折射率与空气的折射率相同，设光在AD面的入射角为，则光在光导纤维内芯中的传播距离为 可知，当角最小，等于临界角C时，光从AB传播到CD所用的时间最长，最长时间为 由几何关系得 由临界角公式得 光在光导纤维中的速度为 联立解得，故D正确。 故选D。 2．如图所示，半径的轻质圆形薄木板漂浮在液体表面，一单色光点光源从薄木板圆心下方液面处竖直向下做匀速直线运动。速度大小，人在液面正上方任意位置均看不见点光源的最长时间为0.5s，则液体对该单色光的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】1.5s光源运动距离 此时入射角为临界角，根据几何关系 解得 故选D。 3．(25-26高二下·河南名校大联考·)“道威棱镜”是一种被广泛用于光学图像翻转的仪器。如图所示，某个“道威棱镜”的横截面是底角为45°的等腰梯形，一与边平行的单色光从边上的一点E射入，折射光线与边的夹角为15°，已知边长为L，则（    ） A．光线将从面上的F点射出棱镜 B．棱镜的折射率为 C．光线在棱镜中经过的路程为 D．光线在棱镜中经过的路程为 【答案】C 【详解】B．由几何关系可知，光线在E点的入射角为i=45°，折射角r=30°，则棱镜的折射率为，则B错误； A．因临界角，可知C=45° 而光线在F点的入射角为75°>C，可知光线在F点发生全反射，不会从F点射出棱镜，A错误；     CD．由几何关系可知，光线射到DC边时的入射角仍为30°；对∆BFE由正弦定理 可得 同理 则光线在棱镜中经过的路程为，C正确，D错误。 故选C。 4．(25-26高二上·江苏宿迁中学·期中)如图所示，在等边三棱镜截面ABC内，有一束单色光从空气射向其边界上的E点，已知该单色光入射方向与三棱镜边界AB的夹角为，该三棱镜对该单色光的折射率为，则下列说法中正确的是（　　） A．该单色光在AB边界发生全反射 B．该单色光在AC边界发生全反射 C．从E点射入三棱镜的光线与底边BC不平行 D．该单色光从空气进入棱镜，波长变短 【答案】D 【详解】AC．画出光路图如图 在E点，入射角为，设折射角为，由 解得，可知在AB边界不发生全反射，根据几何关系知，该单色光在三棱镜中的传播光线与底边BC平行，故AC错误； B．根据对称性可知，光线射到AC边时的入射角等于AB边时的折射角，根据光路可逆性原理知，该单色光在AC边界不会发生全反射，故B错误； D．因介质对光的阻碍作用，光速由真空光速变为（为介质折射率） 光传播速度变小，根据波速公式 频率由光源决定，进入介质后不变。因光传播速度减小，波长 波长也减小，故D正确。 故选D。 5．(24-25高二下·河南九师联盟·期中)下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（　　） A．图甲是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射 B．图乙是泊松亮斑，产生明暗相间的条纹是光的干涉现象 C．图丙是光的偏振现象，横波和纵波均可发生偏振 D．图丁雷达测速利用了光的衍射原理 【答案】A 【详解】A．光在光导纤维内部传播时发生全反射，所以内窥镜利用了光的全反射原理，A正确； B．光照射很小的圆板，在黑影中心有一个亮点叫做泊松亮斑。泊松亮斑是光的衍射现象，B错误； C．只有横波才能发生偏振，纵波不能发生偏振，C错误； D．雷达测速利用了多普勒效应原理，D错误。 故选A。 6．如图1所示，三块同质有机玻璃板甲、乙、丙，拼接形成两层同心圆弧空气膜。现让一束激光从P点射入，并在空气膜Q处注入一滴油，呈现图2所示的光路（其中、为相应光线的入射角）。已知空气折射率为1，光在空气中的传播速度为c。下列说法正确的是（   ） A．有机玻璃的折射率 B．光在有机玻璃中的传播速度 C．有机玻璃的折射率可能大于油的折射率 D．若在R处注入同种油滴，光线不会从R处进入乙 【答案】AC 【详解】A．光线在外层空气膜发生全反射，则，即有机玻璃的折射率，A正确； B．光线在内层空气膜发生全反射，则，，可得光在有机玻璃中的传播速度，B错误； CD．在空气膜Q处注入一滴油后，光线能通过油膜界面，不再发生全反射，则此时临界角，则此时有机玻璃的折射率可能大于油的折射率，若在R处注入同种油滴，光线同样可沿直线通过油膜界面，光线会从R处进入乙，C正确，D错误。 故选AC。 7．(25-26高二上·安徽临泉田家炳实验中学（临泉县教师进修学校）·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。 8．(25-26高二上·河北邯郸九校联考·期中)某透明容器中存在三层平行分层介质，界面水平，光从空气（折射率可近似为1）中以入射角斜向下传播（忽略反射和吸收，不发生全反射）。若从上到下各层介质折射率分别为、、，对应的折射角分别为（上层）、（中层）、（下层），下列说法中可能正确的是（　　） A．若、、，则 B．若、、，则 C．若、、，则 D．若，则 【答案】AB 【详解】ABC．光在分界面上发生折射时，根据折射定律有、、 由此可得若，则，所以折射率越大，折射角越小，故AB正确，C错误； D．若，则 由于，所以，故D错误。 故选AB。 9．(25-26高二上·江苏宿迁中学·期中)如图，某液体池里，一灯光光源S到液面的距离为，其发出的光照射到P点处恰好发生全反射，S到P的距离为，真空中光速，求： (1)此液体的折射率n； (2)光在此液体中的传播速度v； (3)光在液面的最大面积（可用π表示） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）设发生全反射临界角为C，则有 根据图中几何关系有 则折射率为 （2）光在水中的传播速度为 （3）由几何关系可知，光在水面形成圆形的最大半径为 则光在水面的最大面积为 10．(25-26高二上·江苏扬州中学·期中)距湖水表面深度处有可向各个方向发射光线的黄色点光源，湖水对黄光的折射率n=，已知湖面的面积足够大，光在真空中的传播速度c。求： (1)照亮湖水的面积； (2)从湖水表面出射的光线在水中传播的最长时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）假设O点处的黄色点光源发出的光照射到水面O1处恰好发生全反射，光路图如图所示 湖水表面被照亮的区域为圆形，设半径为r，由此可知 又 根据可得 （2）彩灯发出的黄光射出水面的最长距离为 黄光在水中的传播速度为 则彩灯发出的黄光射出水面的最长时间为 联立解得 11．(25-26高二上·湖北部分级示范高中·期中)中国空间站上有一个水球处于微重力环境下，如果向水球中心注入空气，并形成球形气泡，使得水球内外两球面球心均在点，如图所示。一束单色光从外球面上的点以与连线成角度射入球中。已知水的折射率为，内球面半径为，外球面半径为，光在空气中的速度为。求： (1)光在水中的传播速度； (2)能使光在内球表面上刚好发生全反射时的入射角？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据公式 可得 （2）光在内球面上恰好发生全反射时的光路如图所示 因为 所以 对，由正弦定理可得 解得 光在外球面折射有 所以 解得 12．为了增强鱼缸的视觉效果，可以在缸内安装LED灯带，灯带工作时，缸内的光线分布会发生变化，使整个鱼缸呈现出绚丽多彩的光影效果。一个长方体玻璃鱼缸的棱AB、和AD的长度分别为30cm、50cm和100cm，在鱼缸内紧贴棱BC安装一灯带PQ，灯带可发出某种单色光，灯带左端点P距B点的距离为40cm，右端点Q恰好位于C点，将该鱼缸内装满某种透明液体，液面正好与鱼缸上表面相平。打开灯带后，灯带上左端点P发出的光恰好在A点发生全反射，鱼缸玻璃的厚度可以忽略不计，灯带可看作一线光源，，，求： (1)该液体的折射率n； (2)从鱼缸上面观察液体表面上能被光带照亮的面积S（π取3）。 【答案】(1)1.25 (2)3600cm2 【详解】（1）作出P点发出的过A点的光线，光路图如图1所示，P点发出的光恰好在A点发生全反射，则此时入射角为临界角C，根据几何关系可得 解得 由全反射临界角满足 解得 （2）当入射到液体上表面的光线入射角大于或等于临界角时会发生全反射，光线将不能射出液面，即不能照亮液面，如果液面足够大，P点发出的光能照亮的范围为一圆形 根据几何关系可知圆的半径为 因为光带紧贴棱BC，又因为棱的长度为50cm，大于圆的半径R，则P点能照亮的形状为如图2所示的半圆形灯带PQ可看作多个点光源，右端点Q恰好在C点，则整个灯带能照亮的形状如图3所示 照亮部分扇形AM面积为 矩形MNDE面积为 照亮的总面积为 题型三 光的衍射 1．(25-26高三上·山东潍坊·期末)光学现象在生活和实验中随处可见，下列相关说法正确的是（   ） A．单缝衍射实验中，单缝变窄，衍射条纹的宽度变窄，亮度降低 B．用肥皂膜做薄膜干涉实验，两列相干光来自薄膜前后表面的折射光 C．拍摄玻璃橱窗内物品时，相机镜头前装一片偏振滤光片可以使景象更清晰 D．玻璃中的气泡看起来特别明亮，是因为光从气泡射向玻璃时发生了全反射 【答案】C 【详解】A．在单缝衍射实验中，衍射条纹的宽度（即条纹间距）与单缝宽度成反比，即 其中 为波长， 为缝宽，单缝变窄时，条纹宽度增大，同时亮度降低，A错误； B．肥皂膜薄膜干涉实验中，相干光来自薄膜前后表面的反射光（反射光发生干涉），而非折射光，折射光不满足相干条件，B错误； C．拍摄玻璃橱窗时，玻璃表面反射光会产生眩光，而偏振滤光片可滤除反射光（因反射光为部分偏振光），增强透射光强度，使景象更清晰，这符合偏振原理，C正确； D．玻璃中气泡明亮是因光从玻璃（光密介质）射向气泡（空气，光疏介质）时，在界面发生全反射（需满足入射角大于临界角），D错误。 故选C。 2．(24-25高二下·北京日坛中学·期中)下列说法中正确的是（　　） A．电磁波从真空传入水中时，频率将变大 B．“泊松亮斑”是衍射现象 C．汽车前窗玻璃使用偏振片是为了增加透射光的强度 D．医院中用于检查病情的“彩超”利用了电磁波的反射原理 【答案】B 【详解】A．电磁波的频率由波源决定，不随介质改变，故A错误； B．泊松亮斑是光绕过障碍物形成的衍射现象，故B正确； C．汽车偏振片用于过滤特定方向偏振光以减少眩光，而非增加透射强度，故C错误； D．彩超利用超声波的多普勒效应，属于机械波，与电磁波无关，故D错误。 故选B。 3．(25-26高三上·湖北楚天协作体·)光学现象在生活中有着十分重要的应用。下列说法正确的是（　　） A．图甲为某单色光的单缝衍射图样，对同一单缝装置色光波长越长，中央亮条纹宽度越宽 B．图乙为双缝干涉的实验装置示意图，双缝间距越窄，条纹间距越小 C．若图丙中的薄片厚度变薄，条纹间距将变大 D．图丁中能通过特制眼镜看到立体电影，利用了光的干涉原理 【答案】AC 【详解】A．图甲为某单色光的单缝衍射图样，对同一单缝装置色光波长越长，中央亮条纹宽度越宽，故A正确； B．图乙为双缝干涉的实验装置示意图，根据可知，双缝间距越窄，条纹间距越大，故B错误； C．图丙中，设斜劈倾角为，根据几何关系可得 可得条纹间距 若图丙中的薄片厚度变薄，则变小，条纹间距将变大，故C正确； D．图丁中能通过特制眼镜看到立体电影，利用了光的偏振原理，故D错误。 故选AC。 4．以下四幅图片：图甲是单色光的衍射图样，图乙是双缝干涉示意图，图丙是两束单色光a，b射向水面A点，经折射后组成一束复色光，图丁是自然光通过偏振片M、N的实验结果，右边是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏上的光亮度将明暗交替变化。下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，中央条纹特别宽特别亮，两侧的亮纹比较窄比较暗 B．图乙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小 C．图丙中，以水下某一点为光源向水面发射复色光，b光更容易发生全反射 D．图丁中，这种现象表明光是纵波 【答案】AC 【详解】A．光通过单缝发生衍射时，衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央条纹最亮、最宽，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越小，亮度越低，故A正确； B．图乙是双缝干涉示意图，由双缝干涉条纹间距公式 可知，若只增大屏到挡板间距离L，两相邻亮条纹间距离将增大，故B错误； C．图丙中，根据折射定律可知，折射角相同，但b光入射角更大，所以b光折射率大，根据可知，b光临界角更小，以水下某一点为光源向水面发射复色光，b光更容易发生全反射，故C正确； D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D错误。 故选AC。 5．(24-25高二下·福建福州高级中学·)对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，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，可以得到间距相等的明暗相间的同心圆环 B．图乙中，两个界面aa'和bb'不平行，仍可以测定玻璃砖的折射率 C．图丙中，劈尖在右侧，干涉图样中弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 D．图丁中，增加单缝的宽度，则屏上的中央亮条纹宽度变窄 【答案】BD 【详解】A．牛顿环是由曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触构成，用单色光垂直照射图甲中的透镜与玻璃板，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环，圆心附近处明暗相间同心圆环的条纹较宽，随离中心点的距离增加条纹的宽度逐渐变窄，故A错误； B．图乙中，两个界面aa'和bb'不平行，只要能准确测定出入射角和折射角，根据折射定律仍可以测定玻璃砖的折射率，故B正确； C．由干涉条纹的特点可知，同一级条纹上的光程差相等，条纹向空气薄膜较薄处弯曲，说明此处空气薄膜变厚，由此可知弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的，故C错误； D．光在通过单缝时会发生衍射现象，而发生明显的衍射现象的条件是缝的宽度或孔径的尺寸、障碍物的大小跟光的波长接近或比光的波长更小，图丁中，增加单缝的宽度，则屏上的中央亮条纹宽度变窄，即衍射现象变的不明显，故D正确。 故选BD。 题型四 光的干涉 1．关于下列四幅图所涉及物理知识的分析，下列说法正确的是（　　） A．甲图中，真空炉中产生涡流，对金属加热使金属自身熔化 B．乙图中，将两平板玻璃中间的纸片再加上一张后，条纹间距变宽 C．丙图中，两导线通反向电流，两导线间存在相互引力 D．丁图中，观看立体电影时佩戴的眼镜利用了光的偏振原理 【答案】D 【详解】A．真空炉内通入高频电流后，则待冶炼的金属中产生涡流，使金属自身熔化，A错误； B．乙图是空气劈尖干涉，条纹间距公式为，加一张纸片后，劈尖倾角θ变大，条纹间距变窄，故B错误； C．丙图中两导线通反向电流，根据安培定则（右手螺旋定则）和左手定则，可知反向电流相互排斥，故C错误； D．丁图中观看立体电影的眼镜利用了光的偏振原理，左右眼看到不同偏振方向的图像，从而产生立体感。故D正确。 故选D。 2．断层成像是重要的医学成像方法。如图，光源发出的光，被分光器分成甲、乙两束光。甲经过参考臂反射，乙经过样品某一深度反射，两束反射光在分光器下表面发生叠加后，射入探测器，测出其光强变化，即可构建断层图像。两束反射光叠加发生的是（　　） A．干涉现象 B．衍射现象 C．偏振现象 D．色散现象 【答案】A 【详解】甲、乙两束光由同一光源发出，故为相干光，由于甲经过参考臂反射，乙经过样品某一深度反射，甲、乙两束光存在相位差，相遇时会形成明条纹或暗条纹，故两束反射光叠加发生的是干涉现象，A正确，BCD错误。 故选A。 3．(25-26高二上·湖北武汉第六中学·月考)工厂技术人员用图1所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。分别用、两种单色光从标准样板上方入射后，从上往下看到的部分明暗相间的条纹如图2中的甲、乙所示。下列判断正确的是（　　） A．图2中条纹弯曲处对应着被检查平面处凸起 B．光的频率大于光的频率 C．若将图1中的标准样板竖直向上平移，图2中条纹间距变宽 D．照射同一单缝时，光能够发生衍射现象，光不能发生衍射现象 【答案】A 【详解】A．根据薄膜干涉的规律可知，同一条纹对应的空气薄膜的厚度相同，当条纹向薄片一侧弯曲，可知弯曲处对应着被检查平面处凸起，故A正确； B．图2中a的条纹间距宽，说明a的波长大于的波长，根据 可知a的频率小于的频率，故B错误； C．将图1中的标准样板竖直向上平移，没有改变光的波长和劈尖的角度，所以条纹间距不变，故C错误； D．衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异，故照射同一单缝时、b光均能发生衍射现象，故D错误。 故选A。 4．(25-26高二上·湖北部分级示范高中·期中)下列四幅图的描述正确的是（　　） A．图1是一束单色光进入平行玻璃砖，随入射角的增大，将在面发生全反射 B．图2表示声源（急速行驶的汽车）远离观察者时，观察者接收到的声音频率增大 C．图3中，若将薄片向左移动，条纹间距将变小 D．图4中，当固定不动，将从图示位置开始顺时针绕水平轴在竖直面内缓慢转动的过程中，光屏上的光亮度逐渐减小 【答案】D 【详解】A．当入射角逐渐增大，根据折射定律，折射角也逐渐增大，由于折射角小于入射角，且因光在上表面的折射角等于下表面的入射角，则不论入射角如何增大，肯定有光线从bb'面射出，故A错误； B．图2表示声源（急速行驶的汽车）远离观察者时，观察者接收到的声音频率变小，故B错误； C．图3中，若将薄片向左移动，即减小空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会变大，故C错误； D．图4中，当固定不动，此时两偏振片的透振方向平行，屏上的光最亮；将从图示位置开始顺时针绕水平轴在竖直面内缓慢转动的过程中，光屏上的光亮度逐渐减小，故D正确。 故选D。 5．(25-26高二上·湖北华中师范大学第一附属中学·期中)光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度，图乙和图丙是图甲的装置中看到的条纹。下列说法正确的是（    ） A．图甲中下板是待检查的光学元件，上板是标准样板 B．若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了凸起 C．若换用频率更大的单色光，其他条件不变，则图乙中的条纹间距变宽 D．若将图甲中的薄片厚度增大，其他条件不变，则图乙中的条纹间距变窄 【答案】AD 【详解】A．图甲中下板是待检查的光学元件，上板是标准样板（通过样板与待检平面的空气膜产生干涉条纹），A 正确； B．干涉条纹的弯曲反映了空气膜厚度的变化：若条纹向薄膜厚度减小的方向弯曲，说明此处空气膜厚度与原本较厚处对应，意味着待检平面此处是凹陷，B 错误； C．频率更大的单色光，波长更短，条纹间距变窄，C 错误； D．薄片厚度增大时，空气膜的倾角变大，空气膜的斜率变大，条纹间距应变窄，D正确。 故选AD。 6．(24-25高二下·浙江杭州西湖区杭师大附中·期中)某物理兴趣小组的同学利用如图（a）所示的干涉仪做“用双缝干涉测量光的波长”实验，图（b）是红光产生的干涉条纹，图（c）是通过目镜观测到测量头上的A、B两条纹的位置刻度。 (1)下列说法正确的是_____（填标号）. 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 (2)已知双缝到光屏的距离，双缝间距，相邻两亮条纹中心间距为，则所测红光波长约为________ . 【答案】(1)AD (2)1008nm 【详解】（1）A．实验中，单缝和双缝必须平行，故A正确； B．由 可知，不需要测定单缝到光屏的距离，故B错误； C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距不变，故C错误； D．滤光片允许对应颜色的光透过，绿光比红光的波长短，因此换用绿色滤光片时，相邻两亮条纹中心的距离将减小，故D正确。 故选AD。 （2）由 解得 根据螺旋测微器的读数规则可知A条纹位置刻度为，B条纹位置刻度为，则条纹间距 代入数据，可得红光的波长 7．1834年，物理学家劳埃德设计了一种简单的观察干涉现象的装置，其原理如图所示。单色光源S发出的光，一部分直接投射到光屏上，另一部分经与光屏垂直的平面镜反射到光屏上，并在光屏上形成干涉条纹。某次实验测得光屏上相邻两条亮条纹中心间距为，光源S到平面镜和光屏的垂直距离分别为d和L，则单色光的波长为_______；若将光源S下移少许，光屏上的条纹中心间距将______（填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】 变大 【详解】[1]根据条纹间距表达式 可得 [2]若将光源S下移少许，则d减小，根据可知，光屏上的条纹中心间距将变大。 题型五 光的偏振 1．(25-26高二下·河南·)下列关于四幅图片的说法中，正确的是（　　） A．如图甲所示，阳光下肥皂膜表面出现彩色的条纹，是光的衍射导致的 B．如图乙所示，玻璃砖中的气泡看起来更亮，是光的全反射导致的 C．如图丙所示，泊松亮斑是由光的干涉导致的 D．如图丁所示，经过两个偏振方向互相垂直的偏振片后，光的强度变弱，说明光是一种纵波 【答案】B 【详解】A．如图甲所示，阳光下肥皂膜表面出现彩色的条纹，是由于光的干涉产生的，故A错误； B．如图乙所示，玻璃砖中的气泡看起来更亮，是光的全反射导致的，故B正确； C．如图丙所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的，故C错误； D．如图丁所示，经过两个偏振方向互相垂直的偏振片后，光的强度变弱，说明光是一种横波，故D错误。 故选B。 2．(23-24高二下·辽宁名校联盟·)能说明光是横波的是（　　） A．水中气泡因全反射显得明亮 B．肥皂膜因干涉呈现彩色条纹 C．利用光的偏振呈现立体影像 D．单色光因单缝衍射产生条纹 【答案】C 【详解】光的全反射现象、干涉现象、衍射现象均不能说明光是横波，只有偏振现象才能说明光是横波。 故选C。 3．(24-25高二下·四川成都四川师范大学附属中学·期中)下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是（　　） A．图（a）是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的衍射 B．图（b）是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应水平放置 C．图（c）是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样 D．图（d）是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波 【答案】D 【详解】A．图（a）是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射，A错误； B．图（b）是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是肥皂膜两个表面反射的两列光相遇时的干涉现象，实验时肥皂膜应竖直放置，B错误； C．图（c）是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样，C错误； D．图（d）是用偏振眼镜观看立体电影，光的偏振现象说明光是一种横波，D正确。 故选D。 4．(25-26高三上·山东济南·开学考)如图所示，透过两块偏振片P、Q观察灯光。初始状态下，两个偏振片的透振方向平行。保持偏振片P不动，使偏振片Q以角速度按照图示方向匀速旋转，能观察到连续两次光强最大的时间间隔为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】当偏振片Q再次转到与偏振片P的透振方向平行时，能再次观察到最大光强，故能观察到连续两次光强最大的时间间隔。 故选B。 5．(24-25高二下·宁夏石嘴山平罗中学·期中)下列有关光现象的说法正确的是（　　） A．拍摄水面下的物体时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度 B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象 C．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 D．光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的衍射原理来传递信息的 【答案】C 【详解】A．拍摄水面下的物体时，往往在镜头前加装一个偏振片以减少反射光（如水面反光），而非增加透射光强度，故A错误； B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，故B错误； C．增透膜通过光的干涉使反射光相消，增加透射光，故C正确； D．光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的，故D错误。 故选C。 6．(24-25高二下·天津滨海新区塘沽第一中学·期中)用a，b两种单色光分别照射处于基态的一群氢原子，用a照射时，氢原子辐射出6种不同频率的光子，用b照射时，氢原子辐射出3种不同频率的光子，则a、b两种单色光的特性下列说法正确的是（　　） A．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大 B．a，b两种单色光分别照射同一光电管，且都产生了光电效应，则b光的遏止电压大 C．a，b两种单色光相遇能产生干涉现象 D．a，b两种单色光都能产生多普勒和偏振现象 【答案】D 【详解】A．根据题意可知，用a光照射氢原子时可使氢原子跃迁到更高能级，说明a光的频率比b光的频率大，同一介质对a光的折射率大于对b光的折射率，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面的光路图如图所示 由图可知，a光的侧移量大，故A错误； B．因， 得 因a光的频率比b光的频率大，所以a光的遏止电压大,故B错误； C．a，b两种单色光的频率不同，相遇时不能产生干涉现象，故C错误； D．a，b两种单色光都是横波，都能产生多普勒和偏振现象，故D正确。 故选D。 7．(24-25高二下·辽宁重点中学协作校·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。 8．(24-25高二下·福建莆田第一中学·期中)光学技术作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法正确的是（　　） A．图甲激光束沿液流传播，此原理与光导纤维相似 B．图甲激光束沿液流传播，减小瓶内液体折射率，则实验现象更明显 C．图乙是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度 D．图丙中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动，缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将不会发生变化，此现象表明光波是纵波 【答案】AC 【详解】A．图甲激光束沿液流传播，其原理为光的全反射，故原理与光导纤维相似，故A正确； B．图甲激光束沿液流传播，因为，减小瓶内液体折射率，临界角将增大，则实验现象更不明显，故B错误； C．图乙是一束复色光进入水珠后传播的示意图，可知a束光的折射率大，由于，故其中a束光在水珠中传播的速度一定小于b束光在水珠中传播的速度，故C正确； D．图丙中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动，缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波，故D错误。 故选AC。 9．(24-25高二下·辽宁·期中)关于光的性质与应用，下列说法正确的是（　　） A．观众在看立体电影时要戴上特制的眼镜，这是应用了光的偏振 B．内窥镜利用了多普勒效应 C．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理 D．照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的反射现象引起的 【答案】AC 【详解】A．在观看立体电影时，观众要戴上一副特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片，这样，从银幕上看到的景象才有立体感，如果不戴这副眼镜看，银幕上的图像就模糊不清，这是应用了光的偏振，故A正确； B．内窥镜利用了光的全反射原理，故B错误； C．全息照片拍摄的原理是利用激光的干涉性来记录物体的干涉图样，将它记录在一个感光介质上，并利用显影等工艺制成全息照片，可知，全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，故C正确； D．照相机镜头上呈现的淡紫色是薄膜干涉现象，即照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的干涉现象引起的，故D错误。 故选AC。 3 / 23 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 光学 考点1 光的折射 考点2 光的全反射 考点3 光的衍射 考点4 光的干涉 考点5 光的偏振 题型一 光的折射 1．B 2．B 3．B 4．【答案】(1) (2)   【详解】（1）根据题意作出光路图如图所示。 由于反射光线与折射光线垂直，根据几何关系可知折射角为 根据折射定律可得，此玻璃砖的折射率为。 （2）增大光束与的夹角为时，光斑恰好消失，为临界角，则有 光在玻璃砖内传播的距离为 根据折射率为 光在玻璃砖内的传播时间 联立解得。 题型二 光的全反射 1．D 2．D 3．C 4．D 5．A 6．AC 7．AC 8．AB 9．【答案】(1) (2) (3) 【来源】江苏省宿迁中学2025-2026学年高二上学期期中物理试卷 【详解】（1）设发生全反射临界角为C，则有 根据图中几何关系有 则折射率为 （2）光在水中的传播速度为 （3）由几何关系可知，光在水面形成圆形的最大半径为 则光在水面的最大面积为 10．【答案】(1) (2) 【详解】（1）假设O点处的黄色点光源发出的光照射到水面O1处恰好发生全反射，光路图如图所示 湖水表面被照亮的区域为圆形，设半径为r，由此可知 又 根据可得 （2）彩灯发出的黄光射出水面的最长距离为 黄光在水中的传播速度为 则彩灯发出的黄光射出水面的最长时间为 联立解得 11．【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据公式 可得 （2）光在内球面上恰好发生全反射时的光路如图所示 因为 所以 对，由正弦定理可得 解得 光在外球面折射有 所以 解得 12．【答案】(1)1.25 (2)3600cm2 【详解】（1）作出P点发出的过A点的光线，光路图如图1所示，P点发出的光恰好在A点发生全反射，则此时入射角为临界角C，根据几何关系可得 解得 由全反射临界角满足 解得 （2）当入射到液体上表面的光线入射角大于或等于临界角时会发生全反射，光线将不能射出液面，即不能照亮液面，如果液面足够大，P点发出的光能照亮的范围为一圆形 根据几何关系可知圆的半径为 因为光带紧贴棱BC，又因为棱的长度为50cm，大于圆的半径R，则P点能照亮的形状为如图2所示的半圆形灯带PQ可看作多个点光源，右端点Q恰好在C点，则整个灯带能照亮的形状如图3所示 照亮部分扇形AM面积为 矩形MNDE面积为 照亮的总面积为 题型三 光的衍射 1．C 2．B 3．AC 4．AC 5．BD 题型四 光的干涉 1．D 2．A 3．A 4．D 5．AD 6．【答案】(1)AD (2)1008nm 【详解】（1）A．实验中，单缝和双缝必须平行，故A正确； B．由 可知，不需要测定单缝到光屏的距离，故B错误； C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距不变，故C错误； D．滤光片允许对应颜色的光透过，绿光比红光的波长短，因此换用绿色滤光片时，相邻两亮条纹中心的距离将减小，故D正确。 故选AD。 （2）由 解得 根据螺旋测微器的读数规则可知A条纹位置刻度为，B条纹位置刻度为，则条纹间距 代入数据，可得红光的波长 7．【答案】 变大 【详解】[1]根据条纹间距表达式 可得 [2]若将光源S下移少许，则d减小，根据可知，光屏上的条纹中心间距将变大。 题型五 光的偏振 1．B 2．C 3．D 4．B 5．C 6．D 7．A 8．AC 9．AC 3 / 23 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $