专题14 光学-2026高考物理三轮题型解法技巧

专题14 光学 核心考点 考向1 光的折射、全反射 12 考向2 光的干涉 17 考向3 光的衍射和偏振 20 核心知识 一、光的折射与全反射 1.常用的三个公式及使用场景： (1)=n，发生折射时； (2)sin C=，恰好发生全反射时；判断是否发生全反射时； (3)n=，求光在介质中传播的时间。 2.对折射率的理解 (1)折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关。 (2)光密介质指折射率较大的介质，而不是指密度大的介质。 (3)同一种介质中，频率越高的光折射率越大，传播速度越小。 3.求解光的折射和全反射问题的思路 (1)根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线。 (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系。 (3)利用折射定律等公式求解。 (4)注意折射现象中光路的可逆性。 二、光的干涉 1.定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。 2.条件：两束光的频率相同、相位差恒定。 3.双缝干涉 图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹。 (1)条纹间距：Δx＝λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大。 (2)明暗条纹的判断方法： 如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P'点的路程差为 Δr＝r2－r1。 当Δr＝nλ(n＝0，1，2…)时，光屏上P'处出现明条纹。 当Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2…)时，光屏上P'处出现暗条纹。 4.薄膜干涉 (1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，从膜的前表面AA'和后表面BB'分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。 (2)明暗条纹的判断方法： 两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波长为λ。 在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出现明条纹。 在Q处，Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出现暗条纹。 (3)应用：增透膜、检查平面的平整度。 三、光的衍射和偏振 1.光的衍射 发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物或狭缝的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。 2.光的偏振 (1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。 (2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。 (3)偏振光的形成 ①让自然光通过偏振片形成偏振光。 ②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。 (4)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。 (5)光的偏振现象说明光是一种横波。 四、几何光学与物理光学的综合应用 1.光从一种介质进入另一种介质时，频率不变，由v＝λf知，当f改变时，波长改变，光速改变。 2.同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，由n＝知，n越大，传播速度越小。 3.光的频率、折射率、波速、波长的对应关系 颜色 红橙黄绿蓝靛紫 频率f 低→高 同一介质中折射率n 小→大 同一介质中速度v 大→小 波长λ 大→小 临界角 大→小 通过棱镜的偏折角 小→大 领悟真题 1．（2026·浙江·高考真题）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 2．（2025·天津·高考真题）在进行双缝干涉实验时，用光传感器测量干涉区域不同位置的光照强度，可以方便地展示干涉条纹分布。a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置后，其光照强度与位置的关系如图所示，图中光照强度极大值位置对应亮条纹中心，极小值位置对应暗条纹中心，上下两图中相同横坐标代表相同位置，则（　　） A．a、b的光子动量大小相同 B．a的光子能量小于b的光子能量 C．在真空中，a的波长大于b的波长 D．通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄 3．（2025·重庆·高考真题）杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为l，波长为的激光垂直入射到双缝上，在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a，则（　　） A．相邻两亮条纹间距为 B．相邻两暗条纹间距为 C．双缝之间的距离为 D．双缝之间的距离为 4．（2025·四川·高考真题）某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平行（）的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。则（    ） A．可以选用折射率为1.4的光学玻璃 B．若选用折射率为1.6的光学玻璃，可以设定为 C．若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为 D．若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动 5．（2025·北京·高考真题）“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。”除了夜深人静的原因，从波传播的角度分析，特定的空气温度分布也可能使声波传播清明致远。声波传播规律与光波在介质中传播规律类似。类比光线，用“声线”来描述声波的传播路径。地面上方一定高度S处有一个声源，发出的声波在空气中向周围传播，声线示意如图（不考虑地面的反射）。已知气温越高的地方，声波传播速度越大。下列说法正确的是（　　） A．从M点到N点声波波长变长 B．S点气温低于地面 C．忽略传播过程中空气对声波的吸收，则从M点到N点声音不减弱 D．若将同一声源移至N点，发出的声波传播到S点一定沿图中声线 6．（2025·广东·高考真题）如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为，该折射率为（    ） A． B． C． D． 7．（2025·湖南·高考真题）如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为ABC的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是（　　） A．入射角θ小于45° B．该介质折射率大于 C．增大入射角，该单色光在BC上可能发生全反射 D．减小入射角，该单色光在AB上可能发生全反射 8．（2025·河北·高考真题）光纤光谱仪的部分工作原理如图所示。待测光在光纤内经多次全反射从另一端射出，再经棱镜偏转，然后通过狭缝进入光电探测器。 (1)若将光纤简化为真空中的长玻璃丝，设玻璃丝的折射率为，求光在玻璃丝内发生全反射时的最小入射角。 (2)若探测器光阴极材料的逸出功为，求该材料的截止频率。（普朗克常量） 9．（2025·山东·高考真题）由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示，器件下表面圆弧以O点为圆心，上表面圆弧以点为圆心，两圆弧的半径及O、两点间距离均为R，点A、B、C在下表面圆弧上。左界面AF和右界面CH与平行，到的距离均为。 (1)B点与的距离为，单色光线从B点平行于射入介质，射出后恰好经过点，求介质对该单色光的折射率n； (2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质，并垂直CH射出，出射点在GE的延长线上，E点在上，、E两点间的距离为，空气中的光速为c，求该光在介质中的传播时间t。 10．（2025·云南·高考真题）用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5，盖玻片厚度，盖玻片与物镜的间距，不考虑光在盖玻片中的多次反射，取真空中光速。 (1)求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积（结果保留2位有效数字）； (2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为，求（结果保留2位有效数字）。 考向1 光的折射、全反射 11．（2026·河北石家庄·一模）高空中悬浮的六角形冰晶是形成“日晕”等大气光学现象的关键因素。如图所示，一束太阳光入射至一六角形冰晶的表面，经折射后从侧面射出，已知图中为红光，为紫光。下列光路示意图可能正确的是（　　） A． B． C． D． 12．（2026·山西太原·一模）在某精密光学仪器中，有一横截面为四分之一圆的透明介质棱镜，其折射率。为棱镜的某一横截面，一束激光从圆弧上的某点射入棱镜，当入射角为时，其折射光线恰好能在边上发生全反射。激光束进入棱镜前与所在直线的夹角为（　　） A． B． C． D． 13．（2026·河北保定·一模）一透明材料的截面如图所示，其中AOC为四分之一圆，AOB为等腰直角三角形，AB长为l。一束宽度为l的平行光从AB边垂直射入，若此材料对该光的折射率，真空中光速为c。下列说法正确的是（　　） A．光线在透明材料中发生全反射时的临界角 B．射向O点的光线在透明材料中传播的时间为 C．从圆弧面AC出射的光线其传播方向一致 D．若改用形状相同折射率更小的材料，则从圆弧面AC出射的光束范围会增大 14．（2026·江苏·模拟预测）某同学探究某种液体对绿光的折射率，准备一个半径为R的半球形容器，在容器底部安装一个体积大小可以忽略的绿色光源，然后往容器内注满该种液体，他发现从光源正上方俯视，液面上的最大发光区域是一个半径为的圆，忽略反射光，真空中光速为c，求： (1)液体对该绿光的折射率n； (2)射出液面的光在该液体中传播的最大时间差。 15．（2026·河北邢台·一模）某公司按照市政要求设计防浸水型灯具，为夜晚的喷泉灯光秀做准备。为保证效果和夜间照明需求，该公司先将一点光源放置在水下不同深度，发现光源的深度与水面有光射出区域的半径相等。给该光源安装一个灯罩，由透明半球壳CED和不透明圆柱壳ABDC组成，内部充满透明介质，其纵截面如图所示，AC=AO=R，光源位于圆柱壳底面圆心O点，灯在水下时光刚好都从半球体表面射出。不考虑光的反射，光在真空中传播速度为c，忽略灯罩的厚度，求： (1)水对该光源发射的光的折射率； (2)光在透明介质中的最长传播时间。 考向2 光的干涉 16．（2026·江西九江·二模）1834年洛埃镜实验进一步验证了光具有波动性，其装置如图所示。单色光源S发出的光，一部分直接照射到光屏上，另一部分经平面镜反射后到达光屏。S到平面镜的垂直距离为a，到光屏的垂直距离为，单色光的波长为，下列说法正确的是（　　） A．光屏上出现等间距的明暗相间条纹 B．将平面镜沿垂直光屏方向向右移动一小段距离后，光屏上相邻亮条纹的中心间距将变大 C．若将平面镜稍微向上移动，相邻亮条纹的中心间距变小 D．若将整套装置完全浸入透明溶液中，条纹将变得更密集 17．（2026·江苏·模拟预测）如图，烛光（黄光）下的肥皂泡常呈现出明暗相间的条纹，是因为肥皂泡薄膜前后表面的反射光发生干涉，假设一肥皂薄膜竖直放置，在重力的作用下，薄膜呈现出“上薄下厚”的特点，竖直距离每增加，薄膜厚度增加。已知黄光波长为，则相邻明暗条纹间距的表达式为（　　） A． B． C． D． 18．（2025·江苏南京·模拟预测）半圆形玻璃砖放置在转盘上，由单色光组成的光线从左侧沿着玻璃砖半径方向入射，玻璃砖右侧有一足够大的光屏。转盘从图示位置逆时针转动，开始光屏上无亮点。随着继续转动，光屏上先出现单色光的亮点，根据实验现象下列推断正确的是（　　） A．光的频率大于光 B．光在玻璃砖内的传播速度大于光 C．同一装置双缝干涉实验光相邻亮条纹间距大 D．使同一金属发生光电效应时光产生的光电子最大初动能大 19．（2026·山东·模拟预测）如图所示，将一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，中间存在空气薄膜，从凸透镜上方可观察到以O为圆心、亮暗相间的环形条纹，其中图示P点为亮条纹，不考虑半波损失。下列说法正确的是（　　） A．从O到P环形条纹间距越来越大 B．从O到P环形条纹间距越来越小 C．将该装置放入水中，P点亮条纹可能变为暗条纹 D．仅更换凸透镜的材质，P点亮条纹可能变为暗条纹 20．（2026·湖南·三模）张家界大峡谷玻璃桥在建造时，工程人员需检测桥面玻璃的均匀性，如图，他们用某单色平行激光垂直照射两块玻璃所形成的空气劈尖，工程人员通过显微镜观测到干涉条纹，下列说法正确的是（　　） A．该工程人员是从上面玻璃的上方观测到了干涉条纹 B．干涉条纹是由上面玻璃的上、下表面的反射光形成的 C．相邻的两条干涉条纹的宽度不相等 D．该入射单色激光在玻璃中的波长大于在真空中的波长 考向3 光的衍射和偏振 21．（2026·广东梅州·一模）霓是大气中经常跟虹同时出现的一种光学现象，由太阳光经过水珠的折射和反射形成。如图所示为其简化示意图，自然光（白光）进入水珠后被散射为各种色光，其中、是两种不同频率的单色光，下列说法正确的是（　　） A．霓是由光线经过2次折射和1次全反射形成 B．光的频率小于光的频率 C．遇到障碍物时，光更容易产生明显的衍射现象 D．若光能使某金属发生光电效应，则光也能使该金属发生光电效应 22．（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图所示，半球形均匀玻璃砖过球心的截面为，与底面垂直。由红、蓝两种单色光组成的一束细光束从点以45°入射，折射光分为、两束光。下列说法正确的是（　　） A．光为红色光 B．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压 C．、两束光从点到底面所用的时间关系为 D．光与光遇到尺寸较小的障碍物时，光衍射现象更明显 23．（2026·广东深圳·模拟预测）如图（a）所示为单缝衍射示意图，如图（b）所示为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样。下列说法正确的是（　　） A．在同种均匀介质中，乙光的波长较长 B．在同种均匀介质中，甲光的传播速度较小 C．用同一装置做双缝干涉实验时，在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多 D．当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射 24．（25-26高三上·广东湛江·开学考试）如图，某实验小组将一个曲率半径很大的球冠状凸透镜的凸面置于一平面玻璃之上，凸透镜上表面水平，在暗室内用单色光垂直照射凸透镜上表面时，从上向下看，观察到的图像是（　　） A． B． C． D． 25．（25-26高三上·云南楚雄·期末）某实验小组使用图甲的装置测量某颜色激光的波长，用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝中心的距离。 (1)实验时，激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，由刻度尺读出A、B两亮条纹中心间的距离________。通过激光测距仪测量出双缝到光屏间的距离，由此可以计算该激光的波长________（结果保留三位有效数字）。 (2)若实验过程中，不小心用不透明物体遮住了一条狭缝，则在光屏上出现________（填“亮度较弱的干涉条纹”“衍射条纹”或“全屏入射光”）。 26．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）如图，将偏振片和太阳镜的镜片平行共轴放置，让太阳光平行中心轴线照射偏振片，当绕中心轴旋转偏振片时观察到亮度发生明显变化。此现象说明（　　） A．光具有粒子性 B．该太阳镜镜片为偏振片 C．光是机械波 D．光通过偏振片前后频率发生变化 27．（2026·辽宁沈阳·二模）如图，一束单色光入射到方解石晶体的一个平面上发生双折射现象，在晶体中分成振动方向相互垂直的寻常光（o光）和非常光（e光），两束光射出晶体（上下表面平行），通过偏振片后射到光屏上，则（　　） A．该现象体现了方解石晶体的各向同性 B．旋转偏振片，光屏上两光斑的明暗变化同步 C．若已知偏振片的透振方向，可确定两束光的偏振方向 D．若增大入射角，o光有可能在晶体下表面发生全反射 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题14 光学 核心考点 考向1 光的折射、全反射 12 考向2 光的干涉 17 考向3 光的衍射和偏振 20 核心知识 一、光的折射与全反射 1.常用的三个公式及使用场景： (1)=n，发生折射时； (2)sin C=，恰好发生全反射时；判断是否发生全反射时； (3)n=，求光在介质中传播的时间。 2.对折射率的理解 (1)折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关。 (2)光密介质指折射率较大的介质，而不是指密度大的介质。 (3)同一种介质中，频率越高的光折射率越大，传播速度越小。 3.求解光的折射和全反射问题的思路 (1)根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线。 (2)利用几何关系确定光路中的边、角关系。 (3)利用折射定律等公式求解。 (4)注意折射现象中光路的可逆性。 二、光的干涉 1.定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。 2.条件：两束光的频率相同、相位差恒定。 3.双缝干涉 图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹。 (1)条纹间距：Δx＝λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大。 (2)明暗条纹的判断方法： 如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P'点的路程差为 Δr＝r2－r1。 当Δr＝nλ(n＝0，1，2…)时，光屏上P'处出现明条纹。 当Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2…)时，光屏上P'处出现暗条纹。 4.薄膜干涉 (1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，从膜的前表面AA'和后表面BB'分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。 (2)明暗条纹的判断方法： 两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波长为λ。 在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出现明条纹。 在Q处，Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出现暗条纹。 (3)应用：增透膜、检查平面的平整度。 三、光的衍射和偏振 1.光的衍射 发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物或狭缝的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。 2.光的偏振 (1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。 (2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。 (3)偏振光的形成 ①让自然光通过偏振片形成偏振光。 ②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。 (4)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。 (5)光的偏振现象说明光是一种横波。 四、几何光学与物理光学的综合应用 1.光从一种介质进入另一种介质时，频率不变，由v＝λf知，当f改变时，波长改变，光速改变。 2.同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，由n＝知，n越大，传播速度越小。 3.光的频率、折射率、波速、波长的对应关系 颜色 红橙黄绿蓝靛紫 频率f 低→高 同一介质中折射率n 小→大 同一介质中速度v 大→小 波长λ 大→小 临界角 大→小 通过棱镜的偏折角 小→大 领悟真题 1．（2026·浙江·高考真题）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。 2．（2025·天津·高考真题）在进行双缝干涉实验时，用光传感器测量干涉区域不同位置的光照强度，可以方便地展示干涉条纹分布。a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置后，其光照强度与位置的关系如图所示，图中光照强度极大值位置对应亮条纹中心，极小值位置对应暗条纹中心，上下两图中相同横坐标代表相同位置，则（　　） A．a、b的光子动量大小相同 B．a的光子能量小于b的光子能量 C．在真空中，a的波长大于b的波长 D．通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄 【答案】D 【详解】C．由图可知，光干涉条纹间距小于光干涉条纹间距，根据条纹间距公式可知光的波长小于光的波长，故C错误： A．根据光子动量公式可知光光子动量大于光光子动量，故A错误； B．根据可知a光光子能量大于b光光子能量，故B错误； D．波长越长，通过单缝衍射装置，中央亮条纹越宽，则通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄，故D正确。 故选D。 3．（2025·重庆·高考真题）杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为l，波长为的激光垂直入射到双缝上，在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a，则（　　） A．相邻两亮条纹间距为 B．相邻两暗条纹间距为 C．双缝之间的距离为 D．双缝之间的距离为 【答案】C 【详解】AB．根据题意，由图可知，相邻两亮条纹（暗条纹）间距为，故AB错误； CD．由公式可得，双缝之间的距离为，故C正确，D错误。 故选C。 4．（2025·四川·高考真题）某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平行（）的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。则（    ） A．可以选用折射率为1.4的光学玻璃 B．若选用折射率为1.6的光学玻璃，可以设定为 C．若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为 D．若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动 【答案】CD 【详解】A．因为，故当选用折射率为1.4的光学玻璃时，根据 可知，即 根据几何知识可知光线第一次发生全反射时的入射角为，故选用折射率为1.4的光学玻璃时此时不会发生全反射，故A错误； B．当时，此时入射角为，选用折射率为1.6的光学玻璃时，此时的临界角为 故，故此时不会发生全反射，故B错误； C．若选用折射率为2的光学玻璃，此时临界角为 即，此时光线第一次要发生全反射，入射角一定大于，即第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角一定大于，根据几何关系可知第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角等于第二次全反射入射角，故可能为，故C正确； D．若入射光线向左移动，可知第一次全反射时的反射光线向左移动，第二次全反射时的反射光线向左移动，同理，第三次全反射时的反射光线向左移动，即出射光线向左移动，故D正确。 故选CD。 5．（2025·北京·高考真题）“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。”除了夜深人静的原因，从波传播的角度分析，特定的空气温度分布也可能使声波传播清明致远。声波传播规律与光波在介质中传播规律类似。类比光线，用“声线”来描述声波的传播路径。地面上方一定高度S处有一个声源，发出的声波在空气中向周围传播，声线示意如图（不考虑地面的反射）。已知气温越高的地方，声波传播速度越大。下列说法正确的是（　　） A．从M点到N点声波波长变长 B．S点气温低于地面 C．忽略传播过程中空气对声波的吸收，则从M点到N点声音不减弱 D．若将同一声源移至N点，发出的声波传播到S点一定沿图中声线 【答案】D 【详解】声音的传播类比光线传播，即类比光线的折射率；若空气中的温度均匀，从S发出的光线应该向四周沿直线传播，题目中“声线”向地面传播的过程中，越来越靠近法线，即，因此越靠近地面空气对声音的折射率越大，类比光在介质中传播的速度可知折射率越大，光速越小，因此声音越靠近地面，声速越小，温度越低。 A．从M点到N点靠近地面，声音频率不变，声速减小，根据可知波长变短，A错误； B．声源S处在地面上方，温度高于地面，B错误； C．声音在传播过程中受到介质的阻碍和向四周分散，声音强度会减弱，C错误； D．将声源移至N点，类比光路的可逆性可知发出的声波传播到S点一定沿图中声线，D正确。 故选D。 6．（2025·广东·高考真题）如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为，该折射率为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】光路图如图所示 则有折射定律可得 故选A。 7．（2025·湖南·高考真题）如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为ABC的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是（　　） A．入射角θ小于45° B．该介质折射率大于 C．增大入射角，该单色光在BC上可能发生全反射 D．减小入射角，该单色光在AB上可能发生全反射 【答案】D 【详解】AB．根据题意，画出光路图，如图所示 由几何关系可知，折射角为45°，则由折射定律有 则有， 解得 故AB错误； C．根据题意，由 可知 即 增大入射角，光路图如图所示 由几何关系可知，光在BC上的入射角小于45°，则该单色光在BC上不可能发生全反射，故C错误； D．减小入射角，光路图如图所示 由几何关系可知，光在AB上的入射角大于45°，可能大于临界角，则该单色光在AB上可能发生全反射，故D正确。 故选D。 8．（2025·河北·高考真题）光纤光谱仪的部分工作原理如图所示。待测光在光纤内经多次全反射从另一端射出，再经棱镜偏转，然后通过狭缝进入光电探测器。 (1)若将光纤简化为真空中的长玻璃丝，设玻璃丝的折射率为，求光在玻璃丝内发生全反射时的最小入射角。 (2)若探测器光阴极材料的逸出功为，求该材料的截止频率。（普朗克常量） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）光在玻璃丝内发生全反射的最小入射角满足 可得 （2）根据爱因斯坦光电方程 可得 9．（2025·山东·高考真题）由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示，器件下表面圆弧以O点为圆心，上表面圆弧以点为圆心，两圆弧的半径及O、两点间距离均为R，点A、B、C在下表面圆弧上。左界面AF和右界面CH与平行，到的距离均为。 (1)B点与的距离为，单色光线从B点平行于射入介质，射出后恰好经过点，求介质对该单色光的折射率n； (2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质，并垂直CH射出，出射点在GE的延长线上，E点在上，、E两点间的距离为，空气中的光速为c，求该光在介质中的传播时间t。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）如图 根据题意可知B点与的距离为，，所以 可得 又因为出后恰好经过点，点为该光学器件上表面圆弧的圆心，则该单色光在上表面垂直入射，光路不变；因为，所以根据几何关系可知 介质对该单色光的折射率 （2）若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质，第一次射出介质的点为D，且，可知 由于 所以光线在上表面D点发生全反射，轨迹如图 根据几何关系有则光在介质中传播的距离为 光在介质中传播的速度为 所以光在介质中的传播时间 10．（2025·云南·高考真题）用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5，盖玻片厚度，盖玻片与物镜的间距，不考虑光在盖玻片中的多次反射，取真空中光速。 (1)求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积（结果保留2位有效数字）； (2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为，求（结果保留2位有效数字）。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由折射定律可知，全反射的临界角满足 设未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光圆的半径为r，由几何关系 代入数据解得 根据 所以未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积为 （2）当光从O点垂直于盖玻片的上表面入射时，传播的时间最短，则未滴油滴时，光从O点传播到物镜的最短时间为 滴油滴时，光从O点传播到物镜的最短时间为 故 考向1 光的折射、全反射 11．（2026·河北石家庄·一模）高空中悬浮的六角形冰晶是形成“日晕”等大气光学现象的关键因素。如图所示，一束太阳光入射至一六角形冰晶的表面，经折射后从侧面射出，已知图中为红光，为紫光。下列光路示意图可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】同种介质对不同色光的折射率不同，紫光频率大于红光，因此冰晶对紫光（）的折射率大于对红光（）的折射率，即 ，紫光偏折程度更大、侧移量更大。 光从空气进入冰晶时，折射率越大，折射角越小，越靠近法线，因此冰晶内部紫光（）比红光（）更靠上。 光从冰晶射出到空气时，折射率越大侧移量越大，因此最终出射后，红光（）偏折小、位置靠下，紫光（）偏折大、位置靠上。 故选B。 12．（2026·山西太原·一模）在某精密光学仪器中，有一横截面为四分之一圆的透明介质棱镜，其折射率。为棱镜的某一横截面，一束激光从圆弧上的某点射入棱镜，当入射角为时，其折射光线恰好能在边上发生全反射。激光束进入棱镜前与所在直线的夹角为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】当入射角为时，其折射光线恰好能在边上发生全反射，可知折射光线在边的入射角满足 解得 光线在边入射时，根据折射定律可得 解得折射角为 解得 画出对应的光路图如图所示 根据图中几何关系可得， 则激光束进入棱镜前与所在直线的夹角为 故选B。 13．（2026·河北保定·一模）一透明材料的截面如图所示，其中AOC为四分之一圆，AOB为等腰直角三角形，AB长为l。一束宽度为l的平行光从AB边垂直射入，若此材料对该光的折射率，真空中光速为c。下列说法正确的是（　　） A．光线在透明材料中发生全反射时的临界角 B．射向O点的光线在透明材料中传播的时间为 C．从圆弧面AC出射的光线其传播方向一致 D．若改用形状相同折射率更小的材料，则从圆弧面AC出射的光束范围会增大 【答案】BD 【详解】A．根据可得，光线在透明材料中发生全反射时的临界角，故A错误； BC．射向O点的光线在透明材料中传播光路图如图所示 由几何关系可知 所以，该光在边发生全反射，光在透明材料中传播的路程为 光在透明材料中传播的速度为 则射向O点的光线在透明材料中传播的时间为 由图可知，从圆弧面AC出射的光线其传播方向垂直，故B正确，C错误； D．该光恰好可以从圆弧面AC出射的光线如图所示 其中圆弧为光线可以出射的部分。根据可知，若改用形状相同折射率更小的材料，则临界角增大，即临界点上移，下移，即圆弧变大，则从圆弧面AC出射的光束范围会增大，故D正确。 故选BD。 14．（2026·江苏·模拟预测）某同学探究某种液体对绿光的折射率，准备一个半径为R的半球形容器，在容器底部安装一个体积大小可以忽略的绿色光源，然后往容器内注满该种液体，他发现从光源正上方俯视，液面上的最大发光区域是一个半径为的圆，忽略反射光，真空中光速为c，求： (1)液体对该绿光的折射率n； (2)射出液面的光在该液体中传播的最大时间差。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意，液面上发光区域的边缘恰好发生全反射，如图所示 对临界光线做几何分析，光源在半球底部，液面中心为， 发光圆半径 临界光线满足直角三角形关系 设全反射临界角为，临界角是入射光线与液面法线（竖直方向）的夹角，因此 结合全反射公式有 解得 （2）光在液体中速度 能射出液面的光中，最短路程为竖直向上到液面中心，则 最短时间 最长路程为临界光线到发光边缘，则 最长时间 故最大时间差 解得 15．（2026·河北邢台·一模）某公司按照市政要求设计防浸水型灯具，为夜晚的喷泉灯光秀做准备。为保证效果和夜间照明需求，该公司先将一点光源放置在水下不同深度，发现光源的深度与水面有光射出区域的半径相等。给该光源安装一个灯罩，由透明半球壳CED和不透明圆柱壳ABDC组成，内部充满透明介质，其纵截面如图所示，AC=AO=R，光源位于圆柱壳底面圆心O点，灯在水下时光刚好都从半球体表面射出。不考虑光的反射，光在真空中传播速度为c，忽略灯罩的厚度，求： (1)水对该光源发射的光的折射率； (2)光在透明介质中的最长传播时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由于光源的深度与水面有光射出区域的半径相等，由几何关系可知光在水面发生全反射的临界角为 根据全反射临界角与折射率的关系 解得水对该光源发出的光的折射率为 （2）设透明介质对该光源发出的光的折射率为n1，由题意可知，光源发出的光线在D点恰发生全反射，设光线在该点的入射角为θ，则由几何关系可知 由全反射规律知 解得 光在透明介质中的最长传播路径为 传播速度 最长传播时间为 考向2 光的干涉 16．（2026·江西九江·二模）1834年洛埃镜实验进一步验证了光具有波动性，其装置如图所示。单色光源S发出的光，一部分直接照射到光屏上，另一部分经平面镜反射后到达光屏。S到平面镜的垂直距离为a，到光屏的垂直距离为，单色光的波长为，下列说法正确的是（　　） A．光屏上出现等间距的明暗相间条纹 B．将平面镜沿垂直光屏方向向右移动一小段距离后，光屏上相邻亮条纹的中心间距将变大 C．若将平面镜稍微向上移动，相邻亮条纹的中心间距变小 D．若将整套装置完全浸入透明溶液中，条纹将变得更密集 【答案】AD 【详解】A．洛埃镜的干涉和杨氏双缝干涉本质相同，在的近轴条件下，光屏上出现等间距的亮暗相间条纹，只是由于反射光存在半波损失，明暗位置反转，A正确； B．S发出的光经平面镜反射后，相当于从S关于平面镜的对称点发出的，两个光源是相干光源，两个光源的距离为2a，利用双缝干涉条纹间距公式可知，光屏上相邻亮条纹的距离为 平面镜沿垂直光屏方向向右移动一小段距离后，位置不变，和都不变，可知相邻亮条纹间距不变，B错误； C．平面镜稍微向上移动，到平面镜的竖直距离减小，由 可知减小，则增大，C错误； D．整套装置浸入透明溶液中，根据 可知光的波长变短，由 可知减小，条纹间距变小，条纹变得更密集，D正确。 故选AD。 17．（2026·江苏·模拟预测）如图，烛光（黄光）下的肥皂泡常呈现出明暗相间的条纹，是因为肥皂泡薄膜前后表面的反射光发生干涉，假设一肥皂薄膜竖直放置，在重力的作用下，薄膜呈现出“上薄下厚”的特点，竖直距离每增加，薄膜厚度增加。已知黄光波长为，则相邻明暗条纹间距的表达式为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】肥皂薄膜的干涉是前后表面反射光的叠加，光在薄膜中往返，因此两束反射光的光程差为薄膜厚度的2倍，相邻亮条纹（或暗条纹）的光程差相差一个波长，即满足 得相邻条纹对应的薄膜厚度差 根据题意，薄膜厚度随竖直距离的变化率为，设相邻条纹间距（竖直方向）为，则有 代入，得 解得 故选B。 18．（2025·江苏南京·模拟预测）半圆形玻璃砖放置在转盘上，由单色光组成的光线从左侧沿着玻璃砖半径方向入射，玻璃砖右侧有一足够大的光屏。转盘从图示位置逆时针转动，开始光屏上无亮点。随着继续转动，光屏上先出现单色光的亮点，根据实验现象下列推断正确的是（　　） A．光的频率大于光 B．光在玻璃砖内的传播速度大于光 C．同一装置双缝干涉实验光相邻亮条纹间距大 D．使同一金属发生光电效应时光产生的光电子最大初动能大 【答案】B 【详解】光线沿半径方向入射，在圆弧面不发生折射，直接到达平面界面。开始光屏上无亮点，说明光线在平面界面发生了全反射，入射角大于临界角。转盘逆时针转动，法线逆时针转动，入射角减小。光屏上先出现亮点，说明该种光的临界角较大，先满足从而不再发生全反射。先出现亮点的光为光，后出现的为光，则 根据 可知。 A．折射率越小，光的频率越小，故光频率小于光频率，故A错误； B．根据 可知，折射率越小，光在介质中的传播速度越大，故光速度大于光速度，故B正确； C．频率越小，波长越长，故。根据双缝干涉条纹间距公式 可知，光相邻亮条纹间距大，故C错误； D．根据光电效应方程 可知，频率越小，光电子最大初动能越小，故光产生的光电子最大初动能小，故D错误。 故选B。 19．（2026·山东·模拟预测）如图所示，将一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，中间存在空气薄膜，从凸透镜上方可观察到以O为圆心、亮暗相间的环形条纹，其中图示P点为亮条纹，不考虑半波损失。下列说法正确的是（　　） A．从O到P环形条纹间距越来越大 B．从O到P环形条纹间距越来越小 C．将该装置放入水中，P点亮条纹可能变为暗条纹 D．仅更换凸透镜的材质，P点亮条纹可能变为暗条纹 【答案】BC 【详解】AB．牛顿环条纹外密内疏，从O到P间距越来越小，故A错误，B正确； C．放入水中，光波长变短，光程差不变，P点光程差有可能变为半波长的奇数倍，则亮条纹可能变暗，故C正确。 D．仅更换凸透镜的材质，两反射相干光光程差仍为空气中的，故仍为亮条纹，故D错误。 故选BC。 20．（2026·湖南·三模）张家界大峡谷玻璃桥在建造时，工程人员需检测桥面玻璃的均匀性，如图，他们用某单色平行激光垂直照射两块玻璃所形成的空气劈尖，工程人员通过显微镜观测到干涉条纹，下列说法正确的是（　　） A．该工程人员是从上面玻璃的上方观测到了干涉条纹 B．干涉条纹是由上面玻璃的上、下表面的反射光形成的 C．相邻的两条干涉条纹的宽度不相等 D．该入射单色激光在玻璃中的波长大于在真空中的波长 【答案】A 【详解】A．该工程人员是从上面玻璃的上方观察到干涉条纹，故A正确； BC．干涉条纹是上面玻璃的下表面和下面玻璃的上表面处的反射光形成的，相邻的两条干涉条纹一样宽，故B、C错误； D．因为光在玻璃中的波长为 光在真空中的波长为 该入射单色激光在玻璃中的波长小于在真空中的波长，故D错误。 故选A。 考向3 光的衍射和偏振 21．（2026·广东梅州·一模）霓是大气中经常跟虹同时出现的一种光学现象，由太阳光经过水珠的折射和反射形成。如图所示为其简化示意图，自然光（白光）进入水珠后被散射为各种色光，其中、是两种不同频率的单色光，下列说法正确的是（　　） A．霓是由光线经过2次折射和1次全反射形成 B．光的频率小于光的频率 C．遇到障碍物时，光更容易产生明显的衍射现象 D．若光能使某金属发生光电效应，则光也能使该金属发生光电效应 【答案】CD 【详解】A．由图可知，霓是经过2次折射和2次全反射形成的现象，故A错误； B．根据题意，做出白光第一次折射的法线，如图所示 由图可知，当入射角相同时，a光的折射角小于b光的折射角，由折射定律可知，a光的折射率较大，频率较大，波长较短，故B错误； C．b光的波长较长，遇到障碍物时，光更容易产生明显的衍射现象，故C正确； D．由于a光的频率大，光子的能量大，若光能使某金属发生光电效应，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光也能使该金属发生光电效应，故D正确。 故选CD。 22．（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图所示，半球形均匀玻璃砖过球心的截面为，与底面垂直。由红、蓝两种单色光组成的一束细光束从点以45°入射，折射光分为、两束光。下列说法正确的是（　　） A．光为红色光 B．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压 C．、两束光从点到底面所用的时间关系为 D．光与光遇到尺寸较小的障碍物时，光衍射现象更明显 【答案】AC 【详解】A．由光路可知，光偏折程度较小，则a光折射率较小，频率较小，即a光为红色光，A正确； B．这两束光都能使某种金属发生光电效应，根据 因，则遏止电压，B错误； C．设两束光的折射角为，则，，， 联立解得 由于，可知、两束光从点到底面所用的时间关系为，C正确； D．因a光频率较小，则波长较大，则光与光遇到尺寸较小的障碍物时，a光衍射现象更明显，D错误。 故选AC。 23．（2026·广东深圳·模拟预测）如图（a）所示为单缝衍射示意图，如图（b）所示为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样。下列说法正确的是（　　） A．在同种均匀介质中，乙光的波长较长 B．在同种均匀介质中，甲光的传播速度较小 C．用同一装置做双缝干涉实验时，在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多 D．当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射 【答案】C 【详解】A．经过同一单缝，波长越长的光产生的衍射图样中央亮纹越宽，条纹间距越大，由图可知甲光的中央亮纹宽，则甲光的波长较长，故A错误； B．由于甲光的波长较长，则甲光的频率较小，甲光的折射率较小，根据知，在同种均匀介质中甲光的传播速度比乙光的大，故B错误； C．根据条纹间距公式可知，甲光的干涉条纹间距大，则在同一光屏上亮条纹的条数少，乙光的亮条纹总数更多，故C正确； D．由于甲光的折射率较小，根据可知，甲光的全反射临界角较大，不容易发生全反射，故D错误。 故选C。 24．（25-26高三上·广东湛江·开学考试）如图，某实验小组将一个曲率半径很大的球冠状凸透镜的凸面置于一平面玻璃之上，凸透镜上表面水平，在暗室内用单色光垂直照射凸透镜上表面时，从上向下看，观察到的图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A图为圆屏衍射形成的泊松亮斑，B图为圆孔衍射，亮纹间距逐渐增大，C图为单缝衍射图样，D图为牛顿环，亮纹间距逐渐减小，D项正确。 故选D。 25．（25-26高三上·云南楚雄·期末）某实验小组使用图甲的装置测量某颜色激光的波长，用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝中心的距离。 (1)实验时，激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，由刻度尺读出A、B两亮条纹中心间的距离________。通过激光测距仪测量出双缝到光屏间的距离，由此可以计算该激光的波长________（结果保留三位有效数字）。 (2)若实验过程中，不小心用不透明物体遮住了一条狭缝，则在光屏上出现________（填“亮度较弱的干涉条纹”“衍射条纹”或“全屏入射光”）。 【答案】(1) 78.0 (2)衍射条纹 【详解】（1）[1] 刻度尺的最小刻度值为，应估读到毫米的下一位，即0.1mm。 由题图乙刻度尺读出A、B两亮条纹间的距离。 [2] 由题图乙可知相邻两亮条纹间的距离 根据公式，可得。 （2）若实验过程中，不小心用不透明物体遮住了一条狭缝，则在光屏上出现衍射条纹。 26．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）如图，将偏振片和太阳镜的镜片平行共轴放置，让太阳光平行中心轴线照射偏振片，当绕中心轴旋转偏振片时观察到亮度发生明显变化。此现象说明（　　） A．光具有粒子性 B．该太阳镜镜片为偏振片 C．光是机械波 D．光通过偏振片前后频率发生变化 【答案】B 【详解】AC．偏振是横波特有的现象，该现象证明了光的波动性，不能说明光具有粒子性，且光本质是电磁波，不是机械波，故AC错误； B．太阳光为自然光，包含各个方向的振动；若太阳镜镜片不是偏振片，旋转前方偏振片时，透过光的亮度不会发生明显变化；只有太阳镜镜片本身也是偏振片时，两个偏振片透振方向的夹角改变，透过光的强度会随之变化，因此会观察到明显亮度变化，故B正确； D．光的频率由光源决定，光通过偏振片后频率不发生改变，故D错误。 故选B。 27．（2026·辽宁沈阳·二模）如图，一束单色光入射到方解石晶体的一个平面上发生双折射现象，在晶体中分成振动方向相互垂直的寻常光（o光）和非常光（e光），两束光射出晶体（上下表面平行），通过偏振片后射到光屏上，则（　　） A．该现象体现了方解石晶体的各向同性 B．旋转偏振片，光屏上两光斑的明暗变化同步 C．若已知偏振片的透振方向，可确定两束光的偏振方向 D．若增大入射角，o光有可能在晶体下表面发生全反射 【答案】C 【详解】A．该现象体现了方解石晶体在不同方向的透光性质不同，即各向异性，A错误； B．因为寻常光（o光）和非常光（e光）振动方向相互垂直，可知旋转偏振片，光屏上两光斑的明暗变化不同步，B错误； C．因当偏振片的透振方向与光束的偏振方向平行时透光强度最大，垂直时透光强度最小，可知若已知偏振片的透振方向，可确定两束光的偏振方向，C正确； D．因光线在上表面的折射角等于在下表面的入射角，则若增大入射角，o光不可能在晶体下表面发生全反射，D错误。 故选C。 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $