重难专题12 光学（抢分专练）（上海专用）2026年高考物理终极冲刺讲练测

重难专题12 光学 重难解读 1. 折射定律： 入射角的正弦与折射角的正弦成正比。即＝n12，式中n12是比例常数。 折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫这种介质的折射率． 定义式：n＝. 折射率是相对于真空的，所以真空n=1 折射率决定式：n＝ 2. 全反射临界角与折射率的关系：光由介质射入空气(或真空)时，sin C＝ 应用：光导纤维 3. 干涉图样：亮暗条纹的条件。 a．光的路程差Δr＝ kλ（k＝0，1，2…），光屏上出现亮条纹。 b．光的路程差Δr＝（2k＋1）（k＝0，1，2…），光屏上出现暗条纹。 条纹间距公式：Δx＝ λ 4. 明显衍射的条件：障碍物或孔径的尺寸与光波的波长相近或更小，即，则会发生明显的衍射现象。 衍射的种类：单缝衍射，圆孔衍射，泊松亮斑 5. 单缝衍射与双缝干涉的比较   单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 产生条件 只要狭缝足够窄，任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮，两边最暗 条纹清晰，亮度基本相等 相同点 成因 都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果 意义 都是波特有的现象，表明光是一种波 6. 光的偏振：光是横波，振动方向与传播方向垂直。 命题预测 1. 注重基础知识考查：光学部分的基础知识，如光的折射、干涉、衍射、偏振等，是高考命题的重点。这些知识点不仅要求学生理解其基本原理，还要求能够应用这些原理解释实际现象和解决实际问题。 2. 强调情境化命题：随着高考改革的深入，情境化命题成为趋势。光学部分的命题将更多地结合生活实际和科技前沿，如光纤通信、光学仪器、激光技术等，考查学生在真实情境中运用光学知识解决问题的能力。 3. 突出实验能力考查：实验是物理学科的重要组成部分。高考光学命题将加大对实验能力的考查，包括实验设计、实验操作、实验数据处理和实验误差分析等。 4. 增加创新题型：为了激发学生的创新能力和综合素质，高考光学命题可能会增加一些创新题型，如实验设计题、综合分析题、论述题等。这类题型旨在考查学生的实际能力和学科素养，而不仅仅是知识记忆。 题型01 几何光学 1．如图所示，将激光对准瓶上的喷水口水平照射，在偏下位置形成光斑。激光束沿水流方向发生了弯曲，光被完全限制在水流内，出现了“水流导光”现象。为更容易发生“水流导光”现象，可以（　　） A．减小喷出的水流速度 B．增大喷出的水流速度 C．改用折射率小的液体 D．改用折射率大的液体 【答案】BD 【详解】为了更容易发生“水流导光”现象，需要增大入射角，可以通过增大喷出的水流速度，水流射程增大，即增大了激光射出水流时的入射角。也可以减小液体的临界角，根据可得，可以改用折射率大的液体。故选BD。 2．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。 3．光线由空气射向某介质，当入射角为i时，折射光线与反射光线正好垂直。已知真空中的光速为c，那么这种介质的折射率和光在该介质中的速度分别为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由于折射光线与反射光线正好垂直，可得折射角满足 折射率满足 根据速度公式，可得 故选C。 4．光纤通信有传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点。如图甲是光纤的示意图，图乙是光纤简化示意图（内芯简化为长直玻璃丝，外套简化为真空），玻璃丝长，折射率为，、代表端面，光从端面以某一入射角进入玻璃丝，在玻璃丝内部恰好发生全反射，已知光在真空中的传播速度为，下列选项正确的是（　　） A． B．内芯相对于外套是光疏介质 C．光在玻璃丝中传播的速度为 D．光在玻璃丝中从端面传播到端面所用的时间为 【答案】AD 【详解】A．根据光的折射规律可得 由几何知识可得 结合题意可得 联立解得，故A正确； B．发生全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质，结合题意可知，内芯相对于外套是光密介质，B错误； C．根据， 联立解得，故C错误； D．作出光的折射光路图，如图所示 由几何关系 传播时间 结合题意可知， 解得，故D正确。 故选AD。 5．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LED光源S，如图所示（侧视图）。某同学观察到由于光从水中射入空气时会发生全反射，水面上只有部分区域有光射出，该区域为半径为r的圆形，水对红光的折射率为n，在真空中的速度为c，该光源大小忽略不计，求： (1)红光在水中的速度v； (2)池中水的深度h； (3)光从S到射出水面的传播过程中所需的最长时间t。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由光的速度与折射率之间的关系得 （2）发生全反射，有 根据几何关系，可得 （3）恰好发生全反射时，传播距离最长，为 故最长时间 题型02 波动光学 1．两圆形偏振片M、N平行共轴放置，一束自然光沿图示方向穿过两偏振片，a、b为光路上两点。N保持静止，M缓慢绕轴OO'转动，可观察到a、b两处中______处光强发生变化（选“a”或“b”），这种现象发生是因为光______。 A．具有粒子性 B．具有波粒二象性 C．是横波 D．是纵波 【答案】 b C 【详解】[1]两偏振片M、N平行共轴放置,一束自然光沿图示MN方向穿过两偏振片，自然光经过偏振片M后变为偏振光，偏振光的振动方向与偏振片N的透振方向一致时，偏振光能通过偏振片N，此时偏振光的光强最大，当偏振光的振动方向与偏振片N的透振方向垂直时，偏振光不能通过偏振片N，此时偏振光的光强为零，所以可观察到b处光强发生变化。 [2]这种偏振现象的发生是因为光是横波。 故选C。 2．双缝干涉实验的装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹，屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹的中心。如果将入射光换成其它色光，则下列说法中正确的是（　　） A．若将入射光换成红光，则在O点将出现红颜色 B．若将入射光换成紫光，则在O点不可能出现紫颜色 C．若将入射光换成红光，则红光的第一条亮条纹的中心在P点的上方 D．若将入射光换成紫光，则紫光的第一条亮条纹的中心在P点的上方 【答案】AC 【详解】AB．因为O点与双缝间的路程差等于0，知该点出现明条纹，故A正确，B错误； CD．根据双缝干涉条纹的间距公式知，因为红光的波长大于绿光，紫光的波长小于绿光，则红光的条纹间距大于绿光，紫光的条纹的间距小于绿光，所用红光的第一条亮纹在P点的上方，紫光的第一条亮纹在P点的下方，故C正确，D错误。 故选AC。 3．在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为a，双缝到光强分布传感器距离为b。 (1)实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为 。 A． B． C． D． (2)在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距和亮度与不加偏振片时相比 A．变化、不变化 B．不变化、不变化 C．不变化、变化 (3)移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有 。 A．减小缝宽 B．使单缝靠近传感器 C．增大缝宽 D．使单缝远离传感器 【答案】(1)B (2)C (3)AD 【详解】（1）N条暗条纹间距为D，则条纹间距 结合，解得 故选B。 （2）加偏振片不会改变光的波长，因此条纹间距不变化；光经过偏振片后光的强度会减弱，所以干涉条纹亮度要发生变化。 故选C。 （3）移去偏振片，将双缝换成单缝，则会发生单缝衍射现象，根据单缝衍射规律，减小缝的宽度、增加单缝到光屏的距离可以增大中央亮纹宽度。故选AD。 光的干涉和衍射是光具有波动性的关键证据，它们不仅证明了光是一种波，也在现代光学仪器中有着重要应用，是波动光学的核心内容。 4．（多选）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，单色光从上方射入，俯视可以看到图乙的条纹，利用此装置可以检查工件的平整度，下列说法正确的是（　　） A．干涉条纹是由于标准样板下表面反射光和待测表面反射光叠加形成的 B．干涉现象是由于标准样板上表面反射光和待测表面反射光叠加形成的 C．图乙中条纹弯曲处表明待测表面在该处是凸的 D．干涉条纹等间距是因为空气膜厚度均匀变化 5．某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，得到如图所示的衍射图样，据此可以判断出（　　） A．甲图是光线射到圆孔后的衍射图样 B．乙图是光线射到圆孔后的衍射图样 C．甲、乙图都是光线射到圆孔后的衍射图样 D．甲、乙图都是光线射到圆板后的衍射图样 6．（多选）在做单缝衍射的实验中，若适当减小缝宽，可以观察到的现象是（　　） A．中央亮纹变宽 B．中央亮纹变窄 C．衍射现象更明显 D．衍射现象消失 7．如图所示，一束自然光通过偏振片照射到光屏上，则图中光屏上没有发亮的是（偏振片上的箭头表示其透振方向）（　　） A． B． C． D． 8．一双缝距屏幕为1m，双缝间距等于0.25mm，用波长为589.3nm的单色光垂直照射双缝，屏幕上中央最大两侧可观察到干涉条纹，则两相邻明纹中心间距等于________mm。 9．双缝干涉实验中，光的波长越长，干涉条纹的间距______（A．越大；B．越小；C．不变）。如图所示，用波长为的单色光垂直照射双缝、，点P出现第2条暗条纹，则P到、的路程差______。（A．0； B．； C．； D） 10．增透膜是利用光的干涉原理，使膜前后表面的反射光叠加后相互抵消，提高成像清晰度。如图所示，某单色光从厚度均匀的增透膜前表面垂直入射，反射光恰好被抵消。已知增透膜对该单色光的折射率为n，单色光在真空中的波长为、波速为c。该单色光在增透膜中传播时的波长为________，当增透膜厚度最小时，该单色光穿过增透膜的时间为_________。 【答案】4．AD 5．A 6．AC 7．C 8．2.36mm 9． A D 10． 【解析】4．AB．劈尖干涉的相干光是标准样板下表面的反射光和待测工件表面的反射光，故A正确，B错误； C．同一干涉条纹对应相同空气膜厚度，图乙条纹向左弯曲，则该处空气膜厚度与左侧某点相同，说明该处待测表面下凹，故C错误； D．劈尖空气膜厚度沿水平方向均匀变化，因此干涉条纹等间距，故D正确。 故选AD。 5．甲图中心是大亮斑，环绕同心亮环，是圆孔衍射图样；乙图中心阴影内有小亮斑（泊松亮斑），是不透明圆板的衍射图样，因此只有A正确。 故选A。 6．单缝衍射中，缝宽越小，衍射现象越明显，中央亮纹宽度越大，因此减小缝宽后，中央亮纹变宽，衍射更明显。 故选AC。 7．自然光包含各个方向的光，单个偏振片总会有光透过，因此A、B的光屏都发亮；两个偏振片透振方向平行时，光可以透过，D的光屏发亮；两个偏振片透振方向垂直时，没有光可以透过，因此C的光屏不发亮。 故选C。 8．双缝干涉相邻明纹间距公式 代入，， 得 9．[1]根据 波长越长，干涉条纹间距越大，故选A； [2]暗纹满足路程差 对应第一条暗纹，对应第二条暗纹，因此 故选D。 10．[1]光频率不变，介质中光速 因此介质波长 [2]增透膜反射光抵消，最小厚度 光穿过膜的时间 人类所需的能源大部分来自太阳，太阳通过光将能量传至地表，这是地球生物起源与繁荣的一个条件。利用光的折射与反射现象，人们发明了眼镜、望远镜、显微镜、相机等。同时也形成了激光切割、激光测距、激光雷达、全息摄影等技术。把激光限制在光纤内部，由此发展出的光纤通信如今也十分常见。 1．如图所示是一条光导纤维的一段，光纤总长为L，它的玻璃芯的折射率为，外层材料的折射率为。若光在真空中传播速度为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程中，下列判断中正确的是（　　） A． B． C．光通过光缆的时间等于 D．光通过光缆的时间大于 2．2003年全美物理学家的一项调查中评选出“十大最美物理实验”，图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示，下列说法正确的是（　　） A．屏上亮条纹处到双缝的距离一定相等 B．丙图样比乙图样中光的频率小 C．若只增大挡板与屏间的距离l，相邻亮条纹间的距离Δx将增大 D．若挡住挡板上其中一个狭缝，屏上将无亮暗条纹呈现 3．如图所示，S为一点光源，P、Q是偏振片，R是一光敏电阻，、是定值电阻，电流表和电压表均为理想电表，电源电动势为E，内阻为r。则当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，电流表和电压表的示数变化情况为（　　） A．电流表的示数变大，电压表的示数变小 B．电流表的示数变大，电压表的示数变大 C．电流表的示数变小，电压表的示数变大 D．电流表的示数变小，电压表的示数变小 【答案】1．BD 2．BC 3．B 【解析】1．AB．从光密介质到光疏介质，是全反射的必要条件，因此有，故A错误，B正确； CD．光在介质中的传播速度为，光沿直线传播，则最短时间为，故C错误，D正确。 故选BD。 2．A．屏上亮条纹处到双缝的距离与光的波长、双缝之间的距离有关，故A错误； B．根据图乙和图丙可知，丙图的亮条纹间距更大，根据公式，可知丙图样的光波长更长，则频率更小，故B正确； C．若只增大挡板与屏间的距离l，根据公式，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增大，故C正确； D．在双缝干涉实验中，把其中一缝挡住，则发生单缝衍射，仍出现亮暗条纹，但亮暗条纹之间的间距不相等，故D错误。 故选BC。 3．光照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，则当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，光屏上光的亮度从亮到暗，因此导致光敏电阻的阻值从小到大，则电路中总电阻增大，总电流减小，根据闭合电路欧姆定律，可得外电压增大，电压表示数变大，而R1两端的电压变小，所以R2两端的电压在增大，根据欧姆定律可得电流表示数变大，故选B。 光学的应用 4．一复色光a沿如图所示方向从空气射向玻璃球，在球内分为b、c两束单色光，O为球心。b光在球中折射率________c光在球中折射率；b光频率________c光频率；不考虑球内光线两次及以上反射，b光在球中传播时间________c光在球中传播时间。（均选填“大于”、“小于”或“等于”） 5．如图为一半圆形玻璃砖，圆心为O，半径为R，直线垂直于竖直放置的屏幕。现将一束绿光由空气从P点垂直AB射入玻璃砖，在Q点发生折射后恰好在屏幕上点出现光斑。已知，，光在空气中的速度为c，则玻璃砖对绿光的临界角为________，绿光从P传至Q经历的时间为________。 【答案】4． 大于 大于 大于 5． 【解析】4．[1]如图做法线可知，b光的折射角小于c光的折射角，根据折射定律 可知，b光在球中折射率大于c光在球中折射率。 [2]折射率越大，光的频率越大，所以b光频率大于c光频率。 [3]根据可知，b光在球中速度小于c光在球中速度，而b光在球中通过的距离大于c光在球中通过的距离，根据可知，b光在球中的运动时间大于c光在球中的运动时间。 5．[1]根据几何关系有 可得 由于，根据几何关系 可得折射角为 根据折射定律 玻璃砖对绿光的临界角满足 玻璃砖对绿光的临界角为 [2]绿光在玻璃砖中的速度为 根据几何关系有 绿光从P传至Q经历的时间为 医院经常使用超声波、激光进行病灶探测与微创治疗。 6．B超体检：探头发射的超声波在人体内传播，遇到界面产生回波（在空气层表面反射会更强烈），经计算机处理，在屏幕上呈现人体内部结构图，帮助医生诊断。 （1）B超检查时，医生常在皮肤上涂抹凝胶剂，目的是( ) A．对皮肤表面进行消毒和清洁 B．降低超声波在皮肤表面的频率，减少伤害 C．排除空气，减少超声波在皮肤表面大量反射 （2）图示为血管内沿x轴正方向传播的简谐超声波图像，波的频率。时刻超声波恰好传到M点，则( ) A．超声波的波长为8m B．质点M即将向y轴正方向运动 C．超声波在血液中的传播速度为800m/s D．超声波遇到直径约5mm的结石块能明显衍射 7．激光微创治疗：通过选择特定波长的激光，并控制其能量和作用时间，使其精准聚焦在病变组织，通过光热效应去除病灶，减少对周围正常组织的损伤。 （1）激光治疗，主要利用其( )特性。 A．高单色性    B．高方向性    C．易衍射    D．易干涉 （2）激光通过光导纤维被精准引导至病灶部位，其截面如图所示，内、外层介质的折射率分别为、。一束单色激光沿与中心轴线的夹角为（）的方向，从空气射向光纤左侧的O点，无泄漏地从右侧到达病灶。已知光纤长度为L（L远大于内层半径r），空气中光速为c。 ①下列说法正确的是( ) A． B．激光进入光纤后波长增大 C．外层越厚，越容易发生全反射 D．增大，激光可能在光纤左侧界面发生全反射 ②激光在光导纤维中传播的时间为（ ） A．   B．   C．   D． 【答案】6．C BC 7． AB A C 【解析】6．[1]B超检查时涂抹凝胶剂，是为了排除皮肤与探头之间的空气（空气层会使超声波大量反射，无法有效传入人体），从而减少反射、增强超声穿透性。 故选C。 [2]A．图像可知超声波的波长为，故A错误； B．波沿x轴正方向传播，同侧法可知质点M即将向y轴正方向运动，故B正确； C．超声波在血液中的传播速度为，故C正确； D．因为5mm远大于波长，故不会发生明显衍射，故D错误。 故选BC。 7．[1]激光用于微创治疗的核心特性是高方向性（能精准聚焦到病变组织，减少对周围组织的损伤）和高单色性（特定波长的光能选择性作用于目标色素或组织提升治疗针对性）。‌ 故选AB。 [2]A．光导纤维利用全反射原理，需内层折射率大于外层折射率，即，故A正确； B．激光进入光纤后，频率不变，波速 由于折射率大于1，故波速减小，因为波长，可知波长减小，故B错误； C．外层厚度与全反射条件无关，故C错误； D．激光从空气射向光纤左侧O点，是从光疏介质到光密介质，不会发生全反射，故D错误。 故选A。 [3]当入射角为时，设光的折射角为r，根据折射定律有 由数学知识可知 根据几何关系可知，光的传播距离为 因为光在内层传播速度 传播的时间为 联立解得 故选C。 数字测量技术 随着科技的发展，数字测量技术越来越多地应用于各类物理实验中。 8．如图（a），轻质直杆底端固定一个摆锤，顶端和传感器相连，杆长为60.0cm。将直杆拉至处静止释放，传感器测量摆锤在竖直平面内下摆过程中各位置直杆受到沿杆方向的拉力大小及相应的直杆与竖直方向的夹角，得到图（b）的图线。 （1）由图线可得，摆锤质量______kg，摆锤在最低点的动能______J（均保留3位有效数字）； （2）若控制摆长不变，用密度较小、体积不变的另一种形状相同的摆锤，则机械能损失的比例( ) A．变小     B．变大     C．不变 9．如图（a），有一强磁体M，其圆形端面分别为极和极，磁体的对称中心置于水平方向的轴原点。现有一圆形金属线圈从轴负方向较远处开始沿轴正方向做直线运动，圆形线圈的中心轴始终与轴重合，且其圆面始终与轴垂直。用传感器测得通过圆形线圈的磁通量随线圈位置的变化图像，如图（b）。 （1）若圆形线圈做匀速直线运动，则线圈内感应电流最大时线圈的位置______cm； （2）为使圆形线圈在cm这段距离的运动过程中线圈内的感应电流不变，圆形线圈的速度（ ） A．不断减小    B．不断增大    C．先减小后增大    D．先增大后减小 10．如图（a），激光器发出的红光通过双缝到达光强分布传感器，小墨同学在显示屏上观察到如图（b）的该红光的双缝干涉图样。 他测量了相关物理量并进行实验数据的记录，如下表所示。 激光器到双缝的距离 双缝到光强传感器接收面的距离 双缝间距 条条纹间距 （1）从表中数据可得，相邻条纹间距_______mm，该单色光的波长_______nm；（均保留3位有效数字） （2）改用绿色激光源进行实验，若要仍在图（b）标出的相同的间距内观察到同样数量的绿色条纹，小墨同学需减小( ) A．双缝间距 B．激光器到双缝的距离 C．双缝到光强传感器接收面的距离 11．人眼可简化为折射率相同、半径不同的两个球体共轴的模型。如图，当入射光线平行于轴线从A点射入半径为r的小球，经折射后被放置在大球与轴线的交点B处的光强传感器（图中未画出）接收。已知入射光线到轴线的距离，，求球体的折射率n。（保留3位有效数字） 【答案】8．0.1 0.276 B 9． C 10． 1.53 A 11．1.36 【解析】8．[1] 由图线可得夹角为时拉力为1.900N，则 将直杆拉至处静止释放，则 解得 [2] 摆锤在最低点的动能 [3] 若控制摆长不变，用密度较小、体积不变的另一种形状相同的摆锤，重力减小，则阻力的影响增大，故机械能损失的比例增大。 故选B。 9．（1）[1]由图可知斜率最大的地方感应电流最大，则根据图像可知在处感应电流最大； （2）[2]若要保持感应电流恒定，需根据斜率变化调整线圈速度，斜率大时减速，斜率小时加速， 故在cm这段距离的运动过程中先减速后加速。 故选C。 10．（1）[1]由图可知 [2] 根据 解得 （2）[3] 根据 将红光改变为绿光，绿光的波长短，则相同的间距内观察到同样数量的绿色条纹，同学需减小d或者增大。 故选A。 11．根据 可得 根据折射定律可得 由几何关系可知， 则 1 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难专题12 光学 重难解读 1. 折射定律： 入射角的正弦与折射角的正弦成正比。即＝n12，式中n12是比例常数。 折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫这种介质的折射率． 定义式：n＝. 折射率是相对于真空的，所以真空n=1 折射率决定式：n＝ 2. 全反射临界角与折射率的关系：光由介质射入空气(或真空)时，sin C＝ 应用：光导纤维 3. 干涉图样：亮暗条纹的条件。 a．光的路程差Δr＝ kλ（k＝0，1，2…），光屏上出现亮条纹。 b．光的路程差Δr＝（2k＋1）（k＝0，1，2…），光屏上出现暗条纹。 条纹间距公式：Δx＝ λ 4. 明显衍射的条件：障碍物或孔径的尺寸与光波的波长相近或更小，即，则会发生明显的衍射现象。 衍射的种类：单缝衍射，圆孔衍射，泊松亮斑 5. 单缝衍射与双缝干涉的比较   单缝衍射 双缝干涉 不 同 点 产生条件 只要狭缝足够窄，任何光都能发生 频率相同的两列光波相遇叠加 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度 中央条纹最亮，两边最暗 条纹清晰，亮度基本相等 相同点 成因 都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果 意义 都是波特有的现象，表明光是一种波 6. 光的偏振：光是横波，振动方向与传播方向垂直。 命题预测 1. 注重基础知识考查：光学部分的基础知识，如光的折射、干涉、衍射、偏振等，是高考命题的重点。这些知识点不仅要求学生理解其基本原理，还要求能够应用这些原理解释实际现象和解决实际问题。 2. 强调情境化命题：随着高考改革的深入，情境化命题成为趋势。光学部分的命题将更多地结合生活实际和科技前沿，如光纤通信、光学仪器、激光技术等，考查学生在真实情境中运用光学知识解决问题的能力。 3. 突出实验能力考查：实验是物理学科的重要组成部分。高考光学命题将加大对实验能力的考查，包括实验设计、实验操作、实验数据处理和实验误差分析等。 4. 增加创新题型：为了激发学生的创新能力和综合素质，高考光学命题可能会增加一些创新题型，如实验设计题、综合分析题、论述题等。这类题型旨在考查学生的实际能力和学科素养，而不仅仅是知识记忆。 题型01 几何光学 1．如图所示，将激光对准瓶上的喷水口水平照射，在偏下位置形成光斑。激光束沿水流方向发生了弯曲，光被完全限制在水流内，出现了“水流导光”现象。为更容易发生“水流导光”现象，可以（　　） A．减小喷出的水流速度 B．增大喷出的水流速度 C．改用折射率小的液体 D．改用折射率大的液体 2．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 3．光线由空气射向某介质，当入射角为i时，折射光线与反射光线正好垂直。已知真空中的光速为c，那么这种介质的折射率和光在该介质中的速度分别为（　　） A． B． C． D． 4．光纤通信有传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点。如图甲是光纤的示意图，图乙是光纤简化示意图（内芯简化为长直玻璃丝，外套简化为真空），玻璃丝长，折射率为，、代表端面，光从端面以某一入射角进入玻璃丝，在玻璃丝内部恰好发生全反射，已知光在真空中的传播速度为，下列选项正确的是（　　） A． B．内芯相对于外套是光疏介质 C．光在玻璃丝中传播的速度为 D．光在玻璃丝中从端面传播到端面所用的时间为 5．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LED光源S，如图所示（侧视图）。某同学观察到由于光从水中射入空气时会发生全反射，水面上只有部分区域有光射出，该区域为半径为r的圆形，水对红光的折射率为n，在真空中的速度为c，该光源大小忽略不计，求： (1)红光在水中的速度v； (2)池中水的深度h； (3)光从S到射出水面的传播过程中所需的最长时间t。 题型02 波动光学 1．两圆形偏振片M、N平行共轴放置，一束自然光沿图示方向穿过两偏振片，a、b为光路上两点。N保持静止，M缓慢绕轴OO'转动，可观察到a、b两处中______处光强发生变化（选“a”或“b”），这种现象发生是因为光______。 A．具有粒子性 B．具有波粒二象性 C．是横波 D．是纵波 2．双缝干涉实验的装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹，屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹的中心。如果将入射光换成其它色光，则下列说法中正确的是（　　） A．若将入射光换成红光，则在O点将出现红颜色 B．若将入射光换成紫光，则在O点不可能出现紫颜色 C．若将入射光换成红光，则红光的第一条亮条纹的中心在P点的上方 D．若将入射光换成紫光，则紫光的第一条亮条纹的中心在P点的上方 3．在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为a，双缝到光强分布传感器距离为b。 (1)实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为 。 A． B． C． D． (2)在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距和亮度与不加偏振片时相比 A．变化、不变化 B．不变化、不变化 C．不变化、变化 (3)移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有 。 A．减小缝宽 B．使单缝靠近传感器 C．增大缝宽 D．使单缝远离传感器 光的干涉和衍射是光具有波动性的关键证据，它们不仅证明了光是一种波，也在现代光学仪器中有着重要应用，是波动光学的核心内容。 4．（多选）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，单色光从上方射入，俯视可以看到图乙的条纹，利用此装置可以检查工件的平整度，下列说法正确的是（　　） A．干涉条纹是由于标准样板下表面反射光和待测表面反射光叠加形成的 B．干涉现象是由于标准样板上表面反射光和待测表面反射光叠加形成的 C．图乙中条纹弯曲处表明待测表面在该处是凸的 D．干涉条纹等间距是因为空气膜厚度均匀变化 5．某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，得到如图所示的衍射图样，据此可以判断出（　　） A．甲图是光线射到圆孔后的衍射图样 B．乙图是光线射到圆孔后的衍射图样 C．甲、乙图都是光线射到圆孔后的衍射图样 D．甲、乙图都是光线射到圆板后的衍射图样 6．（多选）在做单缝衍射的实验中，若适当减小缝宽，可以观察到的现象是（　　） A．中央亮纹变宽 B．中央亮纹变窄 C．衍射现象更明显 D．衍射现象消失 7．如图所示，一束自然光通过偏振片照射到光屏上，则图中光屏上没有发亮的是（偏振片上的箭头表示其透振方向）（　　） A． B． C． D． 8．一双缝距屏幕为1m，双缝间距等于0.25mm，用波长为589.3nm的单色光垂直照射双缝，屏幕上中央最大两侧可观察到干涉条纹，则两相邻明纹中心间距等于________mm。 9．双缝干涉实验中，光的波长越长，干涉条纹的间距______（A．越大；B．越小；C．不变）。如图所示，用波长为的单色光垂直照射双缝、，点P出现第2条暗条纹，则P到、的路程差______。（A．0； B．； C．； D） 10．增透膜是利用光的干涉原理，使膜前后表面的反射光叠加后相互抵消，提高成像清晰度。如图所示，某单色光从厚度均匀的增透膜前表面垂直入射，反射光恰好被抵消。已知增透膜对该单色光的折射率为n，单色光在真空中的波长为、波速为c。该单色光在增透膜中传播时的波长为________，当增透膜厚度最小时，该单色光穿过增透膜的时间为_________。 人类所需的能源大部分来自太阳，太阳通过光将能量传至地表，这是地球生物起源与繁荣的一个条件。利用光的折射与反射现象，人们发明了眼镜、望远镜、显微镜、相机等。同时也形成了激光切割、激光测距、激光雷达、全息摄影等技术。把激光限制在光纤内部，由此发展出的光纤通信如今也十分常见。 1．如图所示是一条光导纤维的一段，光纤总长为L，它的玻璃芯的折射率为，外层材料的折射率为。若光在真空中传播速度为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程中，下列判断中正确的是（　　） A． B． C．光通过光缆的时间等于 D．光通过光缆的时间大于 2．2003年全美物理学家的一项调查中评选出“十大最美物理实验”，图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示，下列说法正确的是（　　） A．屏上亮条纹处到双缝的距离一定相等 B．丙图样比乙图样中光的频率小 C．若只增大挡板与屏间的距离l，相邻亮条纹间的距离Δx将增大 D．若挡住挡板上其中一个狭缝，屏上将无亮暗条纹呈现 3．如图所示，S为一点光源，P、Q是偏振片，R是一光敏电阻，、是定值电阻，电流表和电压表均为理想电表，电源电动势为E，内阻为r。则当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，电流表和电压表的示数变化情况为（　　） A．电流表的示数变大，电压表的示数变小 B．电流表的示数变大，电压表的示数变大 C．电流表的示数变小，电压表的示数变大 D．电流表的示数变小，电压表的示数变小 光学的应用 4．一复色光a沿如图所示方向从空气射向玻璃球，在球内分为b、c两束单色光，O为球心。b光在球中折射率________c光在球中折射率；b光频率________c光频率；不考虑球内光线两次及以上反射，b光在球中传播时间________c光在球中传播时间。（均选填“大于”、“小于”或“等于”） 5．如图为一半圆形玻璃砖，圆心为O，半径为R，直线垂直于竖直放置的屏幕。现将一束绿光由空气从P点垂直AB射入玻璃砖，在Q点发生折射后恰好在屏幕上点出现光斑。已知，，光在空气中的速度为c，则玻璃砖对绿光的临界角为________，绿光从P传至Q经历的时间为________。 医院经常使用超声波、激光进行病灶探测与微创治疗。 6．B超体检：探头发射的超声波在人体内传播，遇到界面产生回波（在空气层表面反射会更强烈），经计算机处理，在屏幕上呈现人体内部结构图，帮助医生诊断。 （1）B超检查时，医生常在皮肤上涂抹凝胶剂，目的是( ) A．对皮肤表面进行消毒和清洁 B．降低超声波在皮肤表面的频率，减少伤害 C．排除空气，减少超声波在皮肤表面大量反射 （2）图示为血管内沿x轴正方向传播的简谐超声波图像，波的频率。时刻超声波恰好传到M点，则( ) A．超声波的波长为8m B．质点M即将向y轴正方向运动 C．超声波在血液中的传播速度为800m/s D．超声波遇到直径约5mm的结石块能明显衍射 7．激光微创治疗：通过选择特定波长的激光，并控制其能量和作用时间，使其精准聚焦在病变组织，通过光热效应去除病灶，减少对周围正常组织的损伤。 （1）激光治疗，主要利用其( )特性。 A．高单色性    B．高方向性    C．易衍射    D．易干涉 （2）激光通过光导纤维被精准引导至病灶部位，其截面如图所示，内、外层介质的折射率分别为、。一束单色激光沿与中心轴线的夹角为（）的方向，从空气射向光纤左侧的O点，无泄漏地从右侧到达病灶。已知光纤长度为L（L远大于内层半径r），空气中光速为c。 ①下列说法正确的是( ) A． B．激光进入光纤后波长增大 C．外层越厚，越容易发生全反射 D．增大，激光可能在光纤左侧界面发生全反射 ②激光在光导纤维中传播的时间为（ ） A．   B．   C．   D． 数字测量技术 随着科技的发展，数字测量技术越来越多地应用于各类物理实验中。 8．如图（a），轻质直杆底端固定一个摆锤，顶端和传感器相连，杆长为60.0cm。将直杆拉至处静止释放，传感器测量摆锤在竖直平面内下摆过程中各位置直杆受到沿杆方向的拉力大小及相应的直杆与竖直方向的夹角，得到图（b）的图线。 （1）由图线可得，摆锤质量______kg，摆锤在最低点的动能______J（均保留3位有效数字）； （2）若控制摆长不变，用密度较小、体积不变的另一种形状相同的摆锤，则机械能损失的比例( ) A．变小     B．变大     C．不变 9．如图（a），有一强磁体M，其圆形端面分别为极和极，磁体的对称中心置于水平方向的轴原点。现有一圆形金属线圈从轴负方向较远处开始沿轴正方向做直线运动，圆形线圈的中心轴始终与轴重合，且其圆面始终与轴垂直。用传感器测得通过圆形线圈的磁通量随线圈位置的变化图像，如图（b）。 （1）若圆形线圈做匀速直线运动，则线圈内感应电流最大时线圈的位置______cm； （2）为使圆形线圈在cm这段距离的运动过程中线圈内的感应电流不变，圆形线圈的速度（ ） A．不断减小    B．不断增大    C．先减小后增大    D．先增大后减小 10．如图（a），激光器发出的红光通过双缝到达光强分布传感器，小墨同学在显示屏上观察到如图（b）的该红光的双缝干涉图样。 他测量了相关物理量并进行实验数据的记录，如下表所示。 激光器到双缝的距离 双缝到光强传感器接收面的距离 双缝间距 条条纹间距 （1）从表中数据可得，相邻条纹间距_______mm，该单色光的波长_______nm；（均保留3位有效数字） （2）改用绿色激光源进行实验，若要仍在图（b）标出的相同的间距内观察到同样数量的绿色条纹，小墨同学需减小( ) A．双缝间距 B．激光器到双缝的距离 C．双缝到光强传感器接收面的距离 11．人眼可简化为折射率相同、半径不同的两个球体共轴的模型。如图，当入射光线平行于轴线从A点射入半径为r的小球，经折射后被放置在大球与轴线的交点B处的光强传感器（图中未画出）接收。已知入射光线到轴线的距离，，求球体的折射率n。（保留3位有效数字） 1 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $