专题04 光学（期末真题汇编，北京专用）高二物理下学期

**基本信息** 汇集北京多区高二下期末真题，聚焦光学三大核心考点，通过实验操作、现象分析与定量计算，系统考查光的折射、干涉、光电效应等知识，适配期末复习与能力评估。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选|23题|几何光学（折射定律、全反射）、波动光学（干涉、衍射）、粒子光学（光子动量、光电效应）|结合玻璃砖、肥皂膜等真实情境，考查折射率比较、临界角计算等| |多选|3题|双缝干涉条纹间距、光的偏振|通过复色光折射、干涉条件分析，区分不同色光特性| |实验题|10题|测量玻璃折射率、双缝干涉测波长|强调实验操作规范（插针法）与数据处理（条纹间距计算）| |解答题|6题|折射角计算、全反射条件、光子能量与动量|结合光导纤维、激光制冷等科技情境，综合应用公式推导与现象解释|

专题04 光学 43高频考点概览 考点01 几何光学 考点02 波动光学 考点03 粒子光学 地 城 考点01 几何光学 一、单项选择题 1．【答案】B 2．【答案】B 3．【答案】A 4．【答案】A 5．【答案】B 6．【答案】B 7．【答案】C 8．【答案】B 9．【答案】B 10．【答案】B 11．【答案】C 12．【答案】A 二、多项选择题 13．【答案】BD 三、实验题 14．【答案】 C 15．【答案】AB 16．【答案】(1) (2) 17．【答案】(1)AC (2) 四、解答题 18．【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 19．【答案】(1) (2) (3)不能，见解析 【详解】（1）根据折射率公式有 解得 （2）根据折射率与光速的关系有 解得 （3）不能，由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射。 20．【答案】(1) (2) (3)不能，理由见解析 【详解】（1）玻璃的折射率为 （2）光在玻璃中传播的路程为 光在玻璃中传播的速度大小为 则光在玻璃中传播的时间为 （3）若增大入射角i，光在玻璃砖下表面不会发生全反射。理由是：假设刚好可以发生全反射，入射角为，折射角为，由 又因为 得，，则当入射角时可以发生全反射，与事实不符。 地 城 考点02 波动光学 一、单项选择题 1．【答案】B 2．【答案】D 3．【答案】B 4．【答案】C 5．【答案】A 6．【答案】B 7．【答案】B 8．【答案】C 9．【答案】C 10．【答案】C 11．【答案】C 二、多项选择题 12．【答案】BD 三、实验题 13.【答案】 B A 14．【答案】(1)A (2)D (3) (4)C (5) 15．【答案】(1)平行 (2) (3)BC 16．【答案】(1)B (2) 17．【答案】(1) (2) 18．【答案】 地 城 考点03 粒子光学 一、单项选择题 1．【答案】C 2．【答案】C 二、多项选择题 3．【答案】BC 三、实验题 4． 【答案】(1) 左 (2)见解析， 【详解】（1）a．[1]滑片P从中间O点向右移动时，产生的正向电流变大，则正向电压变大，说明电源左端电势高，即左端为正极； b．[2]单位时间内逸出的光电子数最多时，光电流最大。设光子数为N，最大光电流为Im，根据 又 得 c．[3]根据图2可知，当光电流减为0时，对应的遏止电压为 当光电子从K极逸出后，在K、A间做减速运动，根据动能定理 得 （2）换用频率为v′的单色光再次进行实验时，测出光电流为0时，滑动变阻器滑片P的位置坐标x′。 根据图1的实验装置，当入射光频率为v′时，计算出 此时对应的遏止电压为 根据动能定理 得 根据爱因斯坦光电效应方程 又 联立以上各式得 四、解答题 5． 【答案】(1) (2)a．；b． (3)见解析 【详解】（1）由题可知， 结合波速、波长、频率的关系 解得 （2）a．设时间内，该激光器发出的光子数 单位时间内激光器发出的光子数 b．该激光作用在物体表面时，根据动量定理可得 根据题意可知 联立解得 （3）仅考虑光的折射，设时间内每束光穿过小球的粒子数为n，每个粒子动量的大小为p，这些粒子进入小球前的总动量为 从小球出射时的总动量为 p1、p2的方向均沿SO向右，根据动量定理 可知，小球对这些粒子的作用力F的方向沿SO向右，根据牛顿第三定律，两光束对小球的合力的方向沿SO向左。 试卷第1页，共3页 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 光学 43高频考点概览 考点01 几何光学 考点02 波动光学 考点03 粒子光学 地 城 考点01 几何光学 一、单项选择题 1．(24-25高二下·北京大兴区·期末)如图所示，玻璃砖的上表面与下表面平行，一束红光从上表面的点处射入玻璃砖，从下表面的点处射出玻璃砖，下列说法正确的是（　　） A．红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化 B．红光进入玻璃砖前后的速度会发生变化 C．若增大红光的入射角，则红光可能会在玻璃砖下表面的点左侧某处发生全反射 D．若紫光与红光都从点以相同的入射角入射，则紫光将从点左侧某处射出玻璃砖 【答案】B 【详解】B．光作为一种电磁波，对一种介质的折射率n是一定的，红光从空气进入玻璃介质后，光的频率不变，由折射定律 可得速度v会发生改变，所以红光进入玻璃砖前后的速度会发生变化，故B正确， A．由公式可得红光进入玻璃砖前后的波长会发生变化，故A错误； C．根据折射率 若增大红光的入射角，则折射角也变大，根据光路的可逆性，只要光线可以从上表面射入，在玻璃中发生折射，就一定可以从下表面射出，所以增大红光的入射角，则红光不会在玻璃砖下表面发生全反射，故C错误； D．若紫光与红光都从P点以相同的入射角入射，由于紫光折射率较大，所以紫光折射角较小，所以紫光将从Q点右侧某处射出玻璃砖，故D错误。 故选B。 2．(24-25高二下·北京中国人民大学附属中学·期末)一束复色光沿半径方向射向一半圆形玻璃砖，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。下列说法正确的是（　　）    A．若增大入射角，光先发生全反射 B．玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率 C．在真空中光的传播速度大于光的传播速度 D．如果光是绿光，那么光可能是红光 【答案】B 【详解】B．由图象可知，a光的折射角大，根据折射定律可知，a光的折射率大，故B正确； A．全反射临界角为 可知a光的临界角小，若增大入射角，先发生全反射，故A错误； C．根据 可知在真空中光的传播速度小于光的传播速度，故C错误； D．a光的折射角大，可知a光的频率大，故如果光是绿光，那么光不可能是红光，故D错误。 故选B。 3．(24-25高二下·北京通州区·期末)如图OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由单色光a和单色光b组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，单色光a从B点射出、单色光b从C点射出。则下列说法中正确的是（　　） A．若a光为紫光，b光可能为绿光 B．在真空中，单色光a比单色光b传播速度更小 C．单色光a相较单色光b频率更小 D．单色光a从真空射入玻璃，波长变长 【答案】A 【详解】AC．由题图可知，复色光射入玻璃后，a光的偏折程度较大，则玻璃对a光的折射率较大，单色光a相较单色光b频率更大，若a光为紫光，b光可能为绿光，故A正确，C错误； B．在真空中，单色光a与单色光b传播速度相等，均为光速c，故B错误； D．单色光a从真空射入玻璃，频率不变，波速变小，根据可知，波长变短，故D错误。 故选A。 4．(24-25高二下·北京通州区·期末)某公园灯光喷泉的水池下有一点光源，能同时发出红色、绿色两种可见光，人在水面上方向下看，水面Ⅰ区域和Ⅱ区域被照亮，如图所示。下列情况中可能正确的是（　　） A．Ⅰ区域是包含红光和绿光的复色光，Ⅱ区域是红光 B．Ⅰ区域是包含红光和绿光的复色光，Ⅱ区域是绿光 C．Ⅰ区域是绿光，Ⅱ区域是红光 D．Ⅰ区域是红光，Ⅱ区域是绿光 【答案】A 【详解】根据全反射临界角公式，由于红色的频率小于绿光的频率，水对红色的折射率小于对绿光的折射率，所以红光从水中射出空气发生全反射的临界角较大；故Ⅰ区域是包含红光和绿光的复色光，Ⅱ区域是红光。 故选A。 5．(24-25高二下·北京通州区·期末)在用插针法“测量玻璃的折射率”实验中，小明画好玻璃砖边界aa'、bb'后，将玻璃砖放回，在纸上画出的界面与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示，其中①中用的是矩形玻璃砖，②中用的是梯形玻璃砖。其它操作均正确，且均以aa'、bb'为界面画光路图。下列说法中正确的是（　　） A．图甲中测得的玻璃砖折射率n为 B．①所测得玻璃砖折射率相较准确值偏小 C．①实验时入射角不能太大，否则光线会在玻璃砖下表面发生全反射 D．该实验只能测量两面平行的玻璃砖的折射率，因此②无法准确测得玻璃砖的折射率 【答案】B 【详解】A．图甲中测得的玻璃砖折射率为，故A错误； B．图①测定折射率时，作出的折射光线如下图中虚线所示 实线表示实际光线，可见折射角测量值偏大，由折射定律可知，所测得玻璃砖折射率相较准确值偏小，故B正确； C．①实验时，由于玻璃砖上下界面平行，则光线在下表面的入射角等于上表面的折射角，无论光线在上表面的入射角多大，光线在玻璃砖下表面一定不会发生全反射，故C错误； D．②中用的是梯形玻璃砖，同样可以测出光线在界面的入射角和折射角，所以②可以准确测得玻璃砖的折射率，故D错误。 故选B。 6．(24-25高二下·北京石景山区·期末)如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b两束单色光。比较a、b两束光，可知（　　） A．玻璃对光束a的折射率较大 B．光束a在玻璃中的传播速度较大 C．从玻璃射向空气，光束a发生全反射的临界角较小 D．光束a的频率较大 【答案】B 【详解】AD．由光路可知，光束b在玻璃中的偏折程度较大，则玻璃对光束b的折射率较大，光束b的频率较大，故AD错误； B．根据，可知光束a在玻璃中的传播速度较大，故B正确； C．根据，可知从玻璃射向空气，光束a发生全反射的临界角较大，故C错误。 故选B。 7．(24-25高二下·北京房山区·期末)如图所示，光束沿AO方向从空气射向某种介质，折射光线沿OB方向。下列说法正确的是（　　） A．这束光从空气进入介质后频率会增大 B．这束光从空气进入介质后波长会增大 C．这束光在该介质中的传播速度小于在空气中的传播速度 D．若这束光沿BO方向从介质射向空气，可能会发生全反射现象 【答案】C 【详解】A．这束光从空气进入介质后频率不变，故A错误； BC．根据可知这束光在该介质中的传播速度小于在空气中的传播速度，这束光从空气进入介质后速度减小，根据可知这束光从空气进入介质后波长会减小，故C正确，B错误； D．由光路可逆性可知，这束光沿BO方向从介质射向空气时，折射光线将沿OA射出，不会发生全反射现象，故D错误。 故选C。 8．(24-25高二下·北京西城区·期末)如图，白光经过玻璃三棱镜后出现色散现象，其中、为其折射出的光线中的红光和紫光，比较两种色光，下列说法正确的是（　　） A．在玻璃中，红光的折射率比紫光的折射率大 B．在玻璃中，红光的波速比紫光的波速大 C．分别从玻璃射入空气发生全反射时，红光的临界角比紫光的小 D．紫光比红光更容易发生明显衍射现象 【答案】B 【详解】A．根据题图可知紫光的偏折程度更大，则在玻璃中，紫光的折射率比红光的折射率大，故A错误； B．根据可知在玻璃中，红光的波速比紫光的波速大，故B正确； C．根据全反射发生的临界条件可知分别从玻璃射入空气发生全反射时，紫光的临界角比红光的小，故C错误； D．红光频率小，则波长大，红光比紫光更容易发生明显衍射现象，故D错误。 故选B。 9．(24-25高二下·北京海淀区·期末)如图所示的平面内，一束可见光经过平行玻璃砖后，出射光变为、两束平行单色光。关于、两束单色光，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对光束的折射率小于对光束的折射率 B．在玻璃砖中，光束的传播速度小于光束的传播速度 C．若仅增大入射角，则出射的光束和光束将不再平行 D．若仅增大入射角，则光束在玻璃砖下表面可能发生全反射 【答案】B 【详解】AB．由题图可知，一束可见光经过平行玻璃砖后，光束的偏折程度大于光束的偏折程度，则玻璃砖对光束的折射率大于对光束的折射率；根据可知，在玻璃砖中，光束的传播速度小于光束的传播速度，故A错误，B正确； C．若仅增大入射角，由于光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，所以出射光线与入射光线一定平行，即出射的光束和光束仍平行，故C错误； D．若仅增大入射角，由于光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，所以光束在玻璃砖下表面不可能发生全反射，故D错误。 故选B。 10．(24-25高二下·北京朝阳区·期末)如图所示，ABC是一个用折射率的透明介质做成的棱镜，其截面为等腰直角三角形。现有一束光从图示位置垂直入射到棱镜的AB面上，则该光束（　　） A．能从AC面射出 B．能从BC面射出 C．进入棱镜后速度不变 D．进入棱镜后波长变长 【答案】B 【详解】AB．根据 即 C<45° 因光线射到AC面时的入射角为45°大于临界角，可知光线在AC面发生全反射，不能从AC面射出，然后垂直射到BC面上射出，选项A错误，B正确； CD．进入棱镜后速度减小，周期不变，根据可知进入棱镜后波长变短，选项CD错误。 故选B。 11．(24-25高二下·北京东城区·期末)如图所示，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射时合成一束复色光P，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对A光的折射率大于对B光的折射率 B．在玻璃砖中A光的传播速度小于B光的传播速度 C．A光的频率小于B光的频率 D．两种单色光由该玻璃射向空气时，A光发生全反射的临界角较小 【答案】C 【详解】AC．由题图可知，光线从玻璃砖射出空气时，A光的偏转程度小于B光的偏转程度，则玻璃砖对A光的折射率小于对B光的折射率，A光的频率小于B光的频率，故A错误，C正确； B．根据，由于玻璃砖对A光的折射率小于对B光的折射率，则在玻璃砖中A光的传播速度大于B光的传播速度，故B错误； D．根据全反射临界角公式，由于玻璃砖对A光的折射率较小，所以两种单色光由该玻璃射向空气时，A光发生全反射的临界角较大，故D错误。 故选C。 12．(24-25高二下·北京昌平区·期末)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（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】BC．光从空气进入光导纤维左侧界面时，令入射角、折射角分别为、，根据 由于折射率n大于1，则有 图中空气中的入射角均小于光导纤维中的折射角，不满足要求，故BC错误； AD．结合上述，图中光从空气进入光导纤维的入射角均大于折射角，满足要求，由于折射率中心最大，沿径向逐渐减小，外表面附近的折射率最小，可知，光在光导纤维中沿半径方向传播时，在每一个平行于中心轴线的界面均发生折射，当光沿半径方向向外侧传播时，光由光密介质进入光疏介质，对应的入射角小于折射角，导致光沿中心轴线偏折，最终发生全反射，当光沿半径方向向内侧传播时，光由光疏介质进入光密介质，对应的入射角大于折射角，导致光再次沿中心轴线偏折，可知，光在光导纤维内部传播的路径为一条曲线，即第一个选择项符合要求，故A正确，D错误。 故选A。 二、多项选择题 13．(24-25高二下·北京延庆区·期末)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α、b两束单色光。以下说法正确的是（　　） A．b光在真空中的传播速度比a光的大 B．b光的频率比a光的大 C．b光在玻璃中的传播速度比a光的大 D．经同一套双缝干涉装置发生干涉，a光干涉条纹间距比b光更宽 【答案】BD 【详解】A．光在真空中的传播速度均为c，可知，b光在真空中的传播速度与a光的相等，故A错误； B．a光在空气中的折射角小于b光的折射角，在玻璃中的入射角相等，根据折射率的定义式可知，b光的折射率大于a光的折射率，折射率越大，光的频率越大，则b光的频率比a光的大，故B正确； C．根据 由于b光的折射率大于a光的折射率，则b光在玻璃中的传播速度比a光的小，故C错误； D．结合上述，b光的折射率大于a光的折射率，折射率越大，光的波长越小，则b光的波长小于a光的波长，根据 可知，经同一套双缝干涉装置发生干涉，a光干涉条纹间距比b光更宽，故D正确。 故选BD。 三、实验题 14．(24-25高二下·北京大兴区·期末)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 如图1所示，“测玻璃的折射率”的实验中，将白纸平铺在木板上并用图钉固定，之后将玻璃砖平放在白纸上，在适当位置竖直地插上A、B、C、D四个大头针。图中a和a'为玻璃砖的两个界面，AB延长线与直线a的交点为O，CD延长线与直线a'的交点为O'，NN'表示法线。 ①在插大头针C时，应使其______（选填选项前的字母）。 A．只挡住A的像 B．只挡住B的像 C．同时挡住A、B的像 ②该玻璃砖的折射率可表示为n=______（用θ₁和θ₂表示）。 【答案】 C 【详解】（1）①[1]在插大头针C时，应使其同时挡住A、B的像，故选C； ②[2]该玻璃砖的折射率可表示为 15．(24-25高二下·北京西城区·期末)“测定玻璃的折射率”的实验中，将玻璃砖放置在白纸上，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。下列说法正确的是___________ A．在插时，同时挡住的像 B．没有量角器和圆规，利用刻度尺和三角板也可以测出玻璃砖的折射率 C．光线从矩形玻璃砖上表面入射后，再从下表面射出，可能在下表面发生全反射 【答案】AB 【详解】A．在插时，同时挡住的像，说明和在一条光路上，A正确； B．折射率为，如图所示，利用刻度尺和三角板，测出相应的边长，即可得到玻璃的折射率，B正确； C．光线从矩形玻璃砖上表面入射后，折射角β一定小于临界角，故从下表面射出时的入射角一定也小于临界角，所以在下表面一定不会发生全反射，C错误； 故选AB； 16．(24-25高二下·北京海淀区·期末)某同学在“测量玻璃的折射率”实验中做了如下操作：在木板上面铺一张白纸，把玻璃砖放在白纸上，描出玻璃砖的两个边和。在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针、，用“＋”表示大头针的位置，过的连线与的交点为，在玻璃砖另一侧插第三枚大头针，使它把、挡住，再插第四枚大头针，使它把前三枚大头针都挡住。 (1)请在图中补充上述操作的光路图，并在界面标出入射角和折射角______。 (2)此玻璃的折射率______。（用和表示） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据实验原理可知光路如下 （2）根据光路可知，此玻璃的折射率 17．(24-25高二下·北京平谷区·期末)如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′，O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。    (1)该同学接下来要完成的必要步骤有________。 A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2、P1的像 B．插上大头针P4，使P4仅挡住P3 C．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 (2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O作垂直于aa′的直线NN′，连接OO′。测量图中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n=________。（用题中的字母表示） 【答案】(1)AC (2) 【详解】（1）该同学接下来要完成的必要步骤有：确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，确定P4大头针的位置的方法是插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。 故选AC。 （2）光线在aa′面的入射角为α，折射角为β，则根据折射定律得，玻璃砖的折射率为 四、解答题 18．(24-25高二下·北京中国人民大学附属中学·期末)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 19．(24-25高二下·北京延庆区·期末)某同学做测玻璃折射率实验时，在白纸上放好上、下表面平行的玻璃砖，玻璃砖厚度为L，如图所示为实验记录得到的入射光线与折射光线（CD边出射光线未画出）。若入射角，测出折射角。已知光在真空中的传播速度为c，求： (1)玻璃砖的折射率n； (2)光在玻璃砖中传播速度的大小v； (3)随着入射角i变大，折射角r也会变大，折射光线是否能在玻璃砖的下表面发生全反射？如果能，请求出此时的入射角i；如果不能，请说明理由。______ 【答案】(1) (2) (3)不能，见解析 【详解】（1）根据折射率公式有 解得 （2）根据折射率与光速的关系有 解得 （3）不能，由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射。 20．(24-25高二下·北京昌平区·期末)如图所示，截面为矩形的玻璃砖的厚度为L，光从上表面射入，测得入射角i=60°，折射角r=30°。已知空气中的光速为c。求： (1)玻璃的折射率n； (2)光在玻璃中传播的时间t； (3)若增大入射角i，光在下表面是否能发生全反射，并说明理由。 【答案】(1) (2) (3)不能，理由见解析 【详解】（1）玻璃的折射率为 （2）光在玻璃中传播的路程为 光在玻璃中传播的速度大小为 则光在玻璃中传播的时间为 （3）若增大入射角i，光在玻璃砖下表面不会发生全反射。理由是：假设刚好可以发生全反射，入射角为，折射角为，由 又因为 得，，则当入射角时可以发生全反射，与事实不符。 地 城 考点02 波动光学 一、单项选择题 1．(24-25高二下·北京大兴区·期末)滴落在地面积水上的油膜在阳光下呈现不规则彩色条纹，这个现象（　　） A．是光的衍射现象 B．是光的干涉现象 C．说明光是横波 D．说明光具有粒子性 【答案】B 【详解】AB．油膜厚度不均导致不同位置的光程差不同，发生薄膜干涉，形成彩色条纹，故A错误，B正确； C．偏振现象才能说明光是横波，而此现象与光的波动性有关，无法直接证明横波特性，故C错误； D．光的粒子性体现在光电效应等现象中，此处为波动性表现，故D错误。 故选B。 2．(24-25高二下·北京中国人民大学附属中学·期末)下列说法正确的是（　　） A．小孔成像是光的衍射现象 B．水中的气泡看起来特别明亮是光的偏振现象 C．观看立体电影戴的眼镜是利用了光的全反射 D．光学镜头上的增透膜是利用了光的干涉 【答案】D 【详解】A．小孔成像是光的直线传播现象，故A错误； B．水中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象，故B错误； C．观看立体电影戴的眼镜是利用了光的偏振现象，故C错误； D．光学镜头上的增透膜是利用了光的干涉现象，故D正确。 故选D。 3．(24-25高二下·北京延庆区·期末)关于光现象，下列说法正确的是（　　） A．光的干涉和衍射现象说明光是一种横波 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 C．用光导纤维传输载有声音、图像以及各种数字信号的信息，这是利用了光的衍射 D．在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，银幕上的图像才清晰，这副眼镜利用了光的全反射 【答案】B 【详解】A．光的干涉和衍射是波的普遍性质，不能说明光为横波，光的偏振现象才能证明光是横波，故A错误； B．手指间的缝隙的宽度与光波长接近，光发生明显衍射，形成彩色条纹，故B正确； C．光导纤维利用光的全反射传输信息，而非衍射，故C错误； D．立体电影眼镜利用光的偏振原理分离左右眼图像，与全反射无关，故D错误。 故选B。 4．(24-25高二下·北京延庆区·期末)圆形铁丝圈蘸一些肥皂液后会形成肥皂膜，将铁丝圈竖直放置，在自然光照射下，肥皂膜呈现出彩色条纹。下列说法正确的是（　　） A．这是光的偏振现象 B．这是光的衍射现象 C．彩色条纹为横纹 D．彩色条纹为竖纹 【答案】C 【详解】该彩色条纹是薄干涉，是前后表面反射光形成的干涉条纹，彩色条纹为横纹。 故选C。 5．(24-25高二下·北京石景山区·期末)阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，下列说法正确的是（　　） A．这是干涉现象 B．这是衍射现象 C．这是偏振现象 D．这说明光是纵波 【答案】A 【详解】A．阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，是因为肥皂膜的前后表面反射的光发生干涉，即薄膜干涉现象，故A正确； B．衍射是指光绕过障碍物传播的现象，肥皂膜的彩色条纹不是衍射导致的，故B错误； C．偏振现象是指横波只沿某一特定方向振动的现象，与肥皂膜彩色条纹成因无关，故C错误； D．光的干涉现象说明光是一种波，且光是横波（因光的偏振现象证明光为横波），不是纵波，故D错误。 故选A。 6．(24-25高二下·北京房山区·期末)如图甲所示，让一单色点光源S发出的光照射大小可调的圆孔，圆孔后面放一光屏，从大到小调节圆孔大小，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是（　　） A．此实验说明了光沿直线传播 B．圆孔变小，衍射图样的范围反而变大 C．圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大 D．用白光做实验，将看不到衍射图样 【答案】B 【详解】A．此实验说明了光的衍射现象，故A错误； B．圆孔变小，衍射现象更明显，衍射图样的范围反而变大，故B正确； C．圆孔变小，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱，故C错误； D．用白光做实验，可以看到彩色的衍射图样，故D错误。 故选B。 7．(24-25高二下·北京顺义区·期末)如图所示为“泊松亮斑”图样，这种现象属于光的（　　） A．偏振现象 B．衍射现象 C．折射现象 D．全反射现象 【答案】B 【详解】“泊松亮斑”图样属于光的衍射现象。 故选B。 8．(24-25高二下·北京西城区·期末)观察双缝干涉图样的实验装置如图所示，用绿色滤光片时从目镜中可以看到绿色的干涉条纹，在其他条件不变的情况下，下列操作可以使条纹的间距变大的是（　　） A．换成紫色滤光片 B．换成缝宽更大的单缝 C．换成间距更小的双缝 D．换成双缝到屏的距离更小的遮光筒 【答案】C 【详解】根据公式分析各选项。 A．换成紫色滤光片，波长减小，条纹间距将变小，A错误； B．换成缝宽更大的单缝，条纹间距不变，B错误； C．换成间距更小的双缝，条纹间距变大，C正确； D．换成双缝到屏的距离更小的遮光筒，条纹间距变小，D错误。 故选C。 9．(24-25高二下·北京海淀区·期末)关于光现象及应用，下列说法正确的是（　　） A．水中的气泡看上去特别明亮，是由于光的干涉 B．观察肥皂膜看到的彩色条纹，是由于光的衍射 C．医学上用光纤制成内窥镜做人体内部检査，是利用光的全反射 D．为了增加透射光，在光学元件的表面镀一层特定厚度的薄膜，是利用光的偏振 【答案】C 【详解】A．水中的气泡明亮是由于光从水（光密介质）进入空气（光疏介质）时发生全反射，而非干涉，故A错误。 B．肥皂膜的彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉的结果，与衍射无关，故B错误。 C．光纤利用全反射原理传输光信号，确保光在弯曲路径中高效传播，故C正确。 D．镀膜增透是通过特定厚度薄膜使反射光干涉相消，从而增加透射光，属于干涉现象，与偏振无关，故D错误。 故选C。 10．(24-25高二下·北京朝阳区·期末)下列说法正确的是（　　） A．光的偏振现象说明光是一种纵波 B．雨后天空中出现的彩虹属于光的衍射 C．光导纤维内芯的折射率比外套的折射率大 D．水面上的油膜呈现彩色花纹属于光的衍射现象 【答案】C 【详解】A．光的偏振现象说明光是横波，因为只有横波才有偏振现象，故A错误； B．彩虹的形成是由于光的色散，而非衍射，故B错误； C．光导纤维利用全反射传输光信号，要求内芯折射率大于外套，故C正确； D．油膜彩色花纹是薄膜干涉的结果，与光的衍射无关，故D错误。 故选C。 11．(24-25高二下·北京昌平区·期末)如图所示，自然光经过A、B两个偏振片呈现在光屏上，若偏振片B绕圆心转动，转动周期为T，则光屏上两个光强最小的时间间隔为（　　） A．2T B．T C．0.5T D．0.25T 【答案】C 【详解】根据偏振原理，自然光经两个偏振片呈到光屏上，光强从最强到最小，偏振片B转动90°，即，从最小到最强再转动，再从最强到最小再转动，可知光屏上两个光强最小的时间间隔为0.5T。 故选C。 二、多项选择题 12．(24-25高二下·北京海淀区·期末)如图所示的双缝干涉实验，在光屏上可以观察到光的干涉条纹。下列操作可以使干涉条纹间距变大的是（　　） A．仅增大双缝之间的距离 B．仅增大双缝与屏之间的距离 C．仅更换频率更高的单色光 D．仅更换波长更长的单色光 【答案】BD 【详解】根据条纹间距表达式可知 A．仅增大双缝之间的距离d，则条纹间距减小，选项A错误； B．仅增大双缝与屏之间的距离l，则条纹间距变大，选项B正确； C．仅更换频率更高的单色光，则波长λ变小，则条纹间距减小，选项C错误； D．仅更换波长更长的单色光，则条纹间距变大，选项D正确。 故选BD。 三、实验题 13.(24-25高二下·北京大兴区·期末)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 “用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图2所示 ①图中A、B、C处放置的光学元件依次为______。 A．滤光片双缝单缝    B．滤光片单缝双缝 C．单缝滤光片双缝    D．双缝滤光片单缝 ②某同学调试好后能观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置调整后，在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹，且条纹数目有所增加。以下调整可以实现这个效果的是______。 A．仅将红色滤光片换成绿色滤光片 B．仅减小双缝间的距离 C．仅换用更长的遮光筒 D．仅增大滤光片与单缝之间的距离 【答案】 B A 【详解】[1]图中A、B、C处放置的光学元件依次为滤光片、单缝、双缝，故选B。 ②[2]要使得条纹数目增加，则需要减小条纹间距，根据可知， A．红光波长大于绿光，则仅将红色滤光片换成绿色滤光片，条纹间距减小，A正确； B．仅减小双缝间的距离，条纹间距变大，B错误； C．仅换用更长的遮光筒，则条纹间距变大，C错误； D．仅增大滤光片与单缝之间的距离，条纹间距不变，D错误。 故选A。 14．(24-25高二下·北京通州区·期末)某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，所用的实验装置如图甲所示。 (1)图甲2处固定的元件是______。 A．单缝 B．双缝 C．滤光片 (2)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图乙所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节______。 A．仅旋转遮光筒 B．仅旋转单缝 C．仅旋转双缝 D．仅旋转测量头 (3)调整好实验器材后，如图丙所示，实验中该同学先后使分划板中心刻线对准图中C、D位置时，手轮的读数分别记为、（），双缝间距为，毛玻璃屏与双缝间的距离为，则入射的单色光的波长的表达式为______。（用题中涉及的物理量符号表示） (4)另一同学以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），下列说法正确的______。 A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在 C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D．屏上无任何光亮 (5)1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图丁所示，为单色光源，为一平面镜。发出的光直接照在光屏上，同时发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。设光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和，光的波长为。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距的表达式______。 【答案】(1)A (2)D (3) (4)C (5) 【详解】（1）图甲1处是滤光片，2处固定的元件是单缝，3是双缝。 故选A。 （2）要得到清晰干涉图样需要单缝与双缝平行，所以应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上，即D选项符合题意。 故选D。 （3）相邻亮条纹之间的距离 根据双缝干涉条纹间距公式 单色光的波长 （4）在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），由于绿光和红光的频率不同，则不能发生干涉，但屏仍有光亮。 故选C。 （5）从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看作双缝干涉，所以之间的距离为d，而光源S到光屏的距离看以看作双孔屏到像屏距离l，等效双缝间距 根据相邻条纹间距公式 解得相邻两条亮纹（或暗纹）间距为 15．(24-25高二下·北京延庆区·期末)如图甲所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d，双缝到光屏间的距离L，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 (1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置（选填“垂直”或“平行”）； (2)某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图乙所示。分划板在图中M位置时游标卡尺的读数为，在N位置时游标卡尺读数为，该单色光的波长表达式为______（用题目中所给物理量符号，，d，L表示）。 (3)若实验中发现条纹太密，可采取的改善办法有______（填选项前的字母）。 A．将单缝向双缝靠近 B．使用间距更小的双缝 C．把绿色滤光片换成红色滤光片 D．将屏向靠近双缝的方向移动 【答案】(1)平行 (2) (3)BC 【详解】（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置； （2）条纹间距为 根据 可得波长 （3）若实验中发现条纹太密，即条纹间距∆x较小，则根据 A．将单缝向双缝靠近，不能改变条纹间距，选项A错误； B．使用间距更小的双缝，则条纹间距变大，选项B正确； C．因红光波长大于绿光，则把绿色滤光片换成红色滤光片，条纹间距变大，选项C正确； D．将屏向靠近双缝的方向移动，则条纹间距变小，选项D错误。 故选BC。 16．(24-25高二下·北京顺义区·期末)利用如图所示装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验 (1)下列说法正确的是______（填选项前的字母） A．向左移动光源，相邻两个亮条纹中心间距变小 B．改用间距更小的双缝，相邻两个亮条纹中心间距变大 C．将滤光片由红色换为绿色，相邻两个亮条纹中心间距变大 D．为了减小实验偶然误差，必须测量相邻两个亮条纹中心间距 (2)双缝到屏的距离为，两缝中心之间的距离为，测得第1条亮条纹中心到第条亮条纹中心之间的距离为，则入射色光的波长______（用、、、表示） 【答案】(1)B (2) 【详解】（1）A．根据可知，条纹间距与光源位置无关，即向左移动光源，相邻两个亮条纹中心间距不变，故A错误； B．根据可知，改用间距更小的双缝，即d减小，则相邻两个亮条纹中心间距变大，故B正确； C．根据可知，将滤光片由红色换为绿色，波长变小，则相邻两个亮条纹中心间距变小，故C错误； D．为了减小实验偶然误差，不能够直接测量相邻两个亮条纹中心间距，应先测量多条明条纹中心之间的总间距x，然后利用求解相邻明条纹中心之间的间距，故D错误。 故选B。 （2）第1条亮条纹中心到第条亮条纹中心之间的距离为，则相邻明条纹中心之间的间距 根据相邻明条纹中心间距公式有 解得 17．(24-25高二下·北京东城区·期末)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 (1)某同学测量玻璃的折射率，作出了如图1所示的光路图，测出了入射角i和折射角r，则此玻璃的折射率n=___________。 （2）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。 如图5所示，将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数x1=2.320mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时手轮上的示数x6=13.870mm。已知双缝间距d为2.0×10−4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ=___________（用x1、x6、d、l表示），可得所测红光波长为___________m（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）玻璃的折射率 （2）条纹间距 根据 可得 代入数据解得 18．(24-25高二下·北京昌平区·期末)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，已知双缝间的距离为d，以某种单色光照射双缝时，在离双缝L远的屏上，看到的干涉图样如图所示，若A、B两条亮纹中央间距为a，则该单色光波长的表达式λ=______（用已知物理量的字母表示）。 【答案】 【详解】由题意可知，相邻亮条纹中心间距为 根据 可得 地 城 考点03 粒子光学 一、单项选择题 1．(24-25高二下·北京大兴区·期末)光具有力学效应，该效应可以从动量的角度进行分析：光子的动量为（h为普朗克常量，λ为光的波长），当光与物体相互作用时，会发生动量的传递，物体的动量随时间发生变化，表明物体受到了力的作用。通常情况下，光照射到物体表面时，会对物体产生推力，将其推离光源。有些情况下，光也能对物体产生光学牵引力，使物体“逆光而上”。光学牵引实验中，科学家使用特殊设计的激光束照射透明介质微粒，使微粒受到与光传播方向相反的力，实现了对介质微粒的操控。下列说法正确的是（　　） A．光从真空垂直介质表面射入介质，光子的动量不变 B．光子动量的变化量与光射入介质时的入射角度无关 C．光学牵引力的大小与介质微粒的折射率及所用的激光束有关 D．介质微粒所受光学牵引力的方向与光束动量变化量的方向相同 【答案】C 【详解】A．光进入介质后，速度减小，波长变短。光子动量，动量增大，故A错误；   B．光子动量变化是矢量变化，与入射角度有关。例如，斜入射时折射或反射的动量方向改变更复杂，垂直入射时动量方向完全反向，故动量变化量与入射角度相关，故B错误；   C．光学牵引力的大小取决于介质微粒的折射率（影响光在微粒内的传播和动量传递）及激光束的特性（如波长、强度、模式等），故C正确； D．根据动量定理可知光受到微粒的力与光的动量变化量的方向相同，根据牛顿第三定律可知微粒所受的力方向应与光束的动量变化方向相反，例如，若光束动量减少（方向改变），微粒获得的动量方向与光束动量变化相反，故牵引力方向与光束动量变化方向相反，故D错误。 故选C。 2．(24-25高二下·北京平谷区·期末)低温为研究物质结构与性质提供了独特的条件。我国“梦天实验舱”上搭载了世界领先的微重力超冷原子物理实验平台，可以制备地面无法实现的以下的超冷原子构成的气体。超冷原子是指温度接近0K状态下的原子，其热运动速率只有室温下的倍。制备时，先利用激光冷却技术，将原子置于相向传播且频率略不同于原子跃迁能级所对应频率的激光束中运动时，由于多普勒效应，原子受到激光束对其产生的阻力，从而使原子的速度降低。又利用磁场将原子束缚在一定的区域内形成原子团，实现较长时间的原子与激光相互作用。再利用蒸发冷却技术，将原子团中速率较大的原子“蒸发”掉，使温度进一步降低。根据上述信息，下列说法正确的是（　　） A．激光频率一定时，原子质量越大，激光制冷的效果越好 B．在激光束中运动的原子吸收光子的频率等于激光的实际频率 C．与室温下的原子相比，超冷原子更容易发生衍射 D．传播方向与原子运动方向相反的激光的频率应当略高于（h为普朗克常量） 【答案】C 【详解】A．激光制冷效果与原子质量相关。由牛顿第二定律，相同阻力下，质量越大，加速度越小，减速效果差，制冷效果差，故A错误； B．原子因多普勒效应感知的激光频率变化。当原子运动方向与激光相反时，实际吸收频率需略高于激光频率以满足跃迁条件，故吸收频率不等于激光实际频率，故B错误； C．德布罗意波长 ，超冷原子速度小，更长。波长越长，衍射现象越明显，故C正确； D．原子运动方向与激光相反时，需通过多普勒效应使感知频率达到，因此激光实际频率应略低于，而非略高，故D错误。 故选C。 二、多项选择题 3．(24-25高二下·北京中国人民大学附属中学·期末)如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R宽 B．P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长，P大于Q C．氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高 D．对应于图2中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，P多于Q 【答案】BC 【详解】A．根据 因Q的截止电压大于R，可知Q的频率大于R的频率，Q的波长小于R的波长，则分别射入同一单缝衍射装置时，R的衍射现象比Q更明显，则Q的中央亮纹比R窄，选项A错误； B．同理可知P、Q产生的光电子在K处Q的最大初动能比P较大，根据 可知最小德布罗意波长，P大于Q，选项B正确； C．因Q对应的能量最大，则氢原子向第一激发态跃迁发光时，根据 可知三束光中Q对应的能级最高，选项C正确； D．对应于图2中的M点，P和Q的光电流相等，可知P和Q单位时间到达阳极A的光电子数目相等，选项D错误。 故选BC。 三、实验题 4．(24-25高二下·北京海淀区·期末)图1所示是研究光电效应的实验装置。滑动变阻器总长度为2L，a、b为滑动变阻器的两端，O点位于ab的中点。滑片P与滑动变阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比。以O点为坐标原点，以Ob为正方向建立坐标轴Ox（图中未画出）。电流表为理想电表。 当用频率为v的单色光束照射阴极K时，移动滑片P，测得光电流i与的关系如图2所示，其中x为滑片P对应位置的坐标。图线与横轴交点的横坐标为−η（0<η<1）。已知电源电动势为E、内阻不计，饱和电流为Im，电子的电荷量为e。忽略电子所受的重力及电子之间的相互作用。 (1)a．判断图1中直流电源的______端为正极。（选填“左”或“右”） b．求单位时间能到达阳极A的电子个数的最大值N______。 c．求光电子的最大初动能Ek_____。 (2)某同学想利用该实验装置测量普朗克常量h。他换用频率为v′的单色光再次进行实验。请写出需测量的物理量，并推导出h的表达式。 【答案】(1) 左 (2)见解析， 【详解】（1）a．[1]滑片P从中间O点向右移动时，产生的正向电流变大，则正向电压变大，说明电源左端电势高，即左端为正极； b．[2]单位时间内逸出的光电子数最多时，光电流最大。设光子数为N，最大光电流为Im，根据 又 得 c．[3]根据图2可知，当光电流减为0时，对应的遏止电压为 当光电子从K极逸出后，在K、A间做减速运动，根据动能定理 得 （2）换用频率为v′的单色光再次进行实验时，测出光电流为0时，滑动变阻器滑片P的位置坐标x′。 根据图1的实验装置，当入射光频率为v′时，计算出 此时对应的遏止电压为 根据动能定理 得 根据爱因斯坦光电效应方程 又 联立以上各式得 四、解答题 5．(24-25高二下·北京昌平区·期末)光既具有波动性，但是在某些方面也会表现得像是由一些粒子（即一个个有确定能量和动量的“光子”）组成的。光子的能量，动量，其中为光的频率，h为普朗克常量，λ为光的波长。激光束可以看作粒子流，其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动。激光照射到物体上时，会发生反射、折射和吸收的现象。 (1)光的传播速度为c，推导光子的能量E和动量p之间存在的关系（用c表示）。 (2)一台发光功率为P0的激光器发出一束频率为的激光，光束的横截面积为S。当该激光束垂直照射到某物体表面时，假设光全部被吸收（即光子的末动量变为0）。求： a.该激光器在单位时间内发出的光子数N； b.该激光作用在物体表面时产生的压强大小I。 (3)如图所示，一束激光经过S点被分成若干细光束，其中强度相同的两束光a和b穿过介质小球。图中O点是介质小球的球心，入射时两光束与SO的夹角相等，出射时两光束均与SO平行。若不考虑光的反射和吸收，请分析说明两光束因折射对小球产生合力的方向。 【答案】(1) (2)a．；b． (3)见解析 【详解】（1）由题可知， 结合波速、波长、频率的关系 解得 （2）a．设时间内，该激光器发出的光子数 单位时间内激光器发出的光子数 b．该激光作用在物体表面时，根据动量定理可得 根据题意可知 联立解得 （3）仅考虑光的折射，设时间内每束光穿过小球的粒子数为n，每个粒子动量的大小为p，这些粒子进入小球前的总动量为 从小球出射时的总动量为 p1、p2的方向均沿SO向右，根据动量定理 可知，小球对这些粒子的作用力F的方向沿SO向右，根据牛顿第三定律，两光束对小球的合力的方向沿SO向左。 试卷第1页，共3页 31 / 31 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 光学 43高频考点概览 考点01 几何光学 考点02 波动光学 考点03 粒子光学 地 城 考点01 几何光学 一、单项选择题 1．(24-25高二下·北京大兴区·期末)如图所示，玻璃砖的上表面与下表面平行，一束红光从上表面的点处射入玻璃砖，从下表面的点处射出玻璃砖，下列说法正确的是（　　） A．红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化 B．红光进入玻璃砖前后的速度会发生变化 C．若增大红光的入射角，则红光可能会在玻璃砖下表面的点左侧某处发生全反射 D．若紫光与红光都从点以相同的入射角入射，则紫光将从点左侧某处射出玻璃砖 2．(24-25高二下·北京中国人民大学附属中学·期末)一束复色光沿半径方向射向一半圆形玻璃砖，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。下列说法正确的是（　　）    A．若增大入射角，光先发生全反射 B．玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率 C．在真空中光的传播速度大于光的传播速度 D．如果光是绿光，那么光可能是红光 3．(24-25高二下·北京通州区·期末)如图OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由单色光a和单色光b组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，单色光a从B点射出、单色光b从C点射出。则下列说法中正确的是（　　） A．若a光为紫光，b光可能为绿光 B．在真空中，单色光a比单色光b传播速度更小 C．单色光a相较单色光b频率更小 D．单色光a从真空射入玻璃，波长变长 4．(24-25高二下·北京通州区·期末)某公园灯光喷泉的水池下有一点光源，能同时发出红色、绿色两种可见光，人在水面上方向下看，水面Ⅰ区域和Ⅱ区域被照亮，如图所示。下列情况中可能正确的是（　　） A．Ⅰ区域是包含红光和绿光的复色光，Ⅱ区域是红光 B．Ⅰ区域是包含红光和绿光的复色光，Ⅱ区域是绿光 C．Ⅰ区域是绿光，Ⅱ区域是红光 D．Ⅰ区域是红光，Ⅱ区域是绿光 5．(24-25高二下·北京通州区·期末)在用插针法“测量玻璃的折射率”实验中，小明画好玻璃砖边界aa'、bb'后，将玻璃砖放回，在纸上画出的界面与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示，其中①中用的是矩形玻璃砖，②中用的是梯形玻璃砖。其它操作均正确，且均以aa'、bb'为界面画光路图。下列说法中正确的是（　　） A．图甲中测得的玻璃砖折射率n为 B．①所测得玻璃砖折射率相较准确值偏小 C．①实验时入射角不能太大，否则光线会在玻璃砖下表面发生全反射 D．该实验只能测量两面平行的玻璃砖的折射率，因此②无法准确测得玻璃砖的折射率 6．(24-25高二下·北京石景山区·期末)如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b两束单色光。比较a、b两束光，可知（　　） A．玻璃对光束a的折射率较大 B．光束a在玻璃中的传播速度较大 C．从玻璃射向空气，光束a发生全反射的临界角较小 D．光束a的频率较大 7．(24-25高二下·北京房山区·期末)如图所示，光束沿AO方向从空气射向某种介质，折射光线沿OB方向。下列说法正确的是（　　） A．这束光从空气进入介质后频率会增大 B．这束光从空气进入介质后波长会增大 C．这束光在该介质中的传播速度小于在空气中的传播速度 D．若这束光沿BO方向从介质射向空气，可能会发生全反射现象 8．(24-25高二下·北京西城区·期末)如图，白光经过玻璃三棱镜后出现色散现象，其中、为其折射出的光线中的红光和紫光，比较两种色光，下列说法正确的是（　　） A．在玻璃中，红光的折射率比紫光的折射率大 B．在玻璃中，红光的波速比紫光的波速大 C．分别从玻璃射入空气发生全反射时，红光的临界角比紫光的小 D．紫光比红光更容易发生明显衍射现象 9．(24-25高二下·北京海淀区·期末)如图所示的平面内，一束可见光经过平行玻璃砖后，出射光变为、两束平行单色光。关于、两束单色光，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对光束的折射率小于对光束的折射率 B．在玻璃砖中，光束的传播速度小于光束的传播速度 C．若仅增大入射角，则出射的光束和光束将不再平行 D．若仅增大入射角，则光束在玻璃砖下表面可能发生全反射 10．(24-25高二下·北京朝阳区·期末)如图所示，ABC是一个用折射率的透明介质做成的棱镜，其截面为等腰直角三角形。现有一束光从图示位置垂直入射到棱镜的AB面上，则该光束（　　） A．能从AC面射出 B．能从BC面射出 C．进入棱镜后速度不变 D．进入棱镜后波长变长 11．(24-25高二下·北京东城区·期末)如图所示，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射时合成一束复色光P，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对A光的折射率大于对B光的折射率 B．在玻璃砖中A光的传播速度小于B光的传播速度 C．A光的频率小于B光的频率 D．两种单色光由该玻璃射向空气时，A光发生全反射的临界角较小 12．(24-25高二下·北京昌平区·期末)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（　　） A． B． C． D． 二、多项选择题 13．(24-25高二下·北京延庆区·期末)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α、b两束单色光。以下说法正确的是（　　） A．b光在真空中的传播速度比a光的大 B．b光的频率比a光的大 C．b光在玻璃中的传播速度比a光的大 D．经同一套双缝干涉装置发生干涉，a光干涉条纹间距比b光更宽 三、实验题 14．(24-25高二下·北京大兴区·期末)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 如图1所示，“测玻璃的折射率”的实验中，将白纸平铺在木板上并用图钉固定，之后将玻璃砖平放在白纸上，在适当位置竖直地插上A、B、C、D四个大头针。图中a和a'为玻璃砖的两个界面，AB延长线与直线a的交点为O，CD延长线与直线a'的交点为O'，NN'表示法线。 ①在插大头针C时，应使其______（选填选项前的字母）。 A．只挡住A的像 B．只挡住B的像 C．同时挡住A、B的像 ②该玻璃砖的折射率可表示为n=______（用θ₁和θ₂表示）。 15．(24-25高二下·北京西城区·期末)“测定玻璃的折射率”的实验中，将玻璃砖放置在白纸上，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。下列说法正确的是___________ A．在插时，同时挡住的像 B．没有量角器和圆规，利用刻度尺和三角板也可以测出玻璃砖的折射率 C．光线从矩形玻璃砖上表面入射后，再从下表面射出，可能在下表面发生全反射 16．(24-25高二下·北京海淀区·期末)某同学在“测量玻璃的折射率”实验中做了如下操作：在木板上面铺一张白纸，把玻璃砖放在白纸上，描出玻璃砖的两个边和。在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针、，用“＋”表示大头针的位置，过的连线与的交点为，在玻璃砖另一侧插第三枚大头针，使它把、挡住，再插第四枚大头针，使它把前三枚大头针都挡住。 (1)请在图中补充上述操作的光路图，并在界面标出入射角和折射角______。 (2)此玻璃的折射率______。（用和表示） 17．(24-25高二下·北京平谷区·期末)如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′，O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。    (1)该同学接下来要完成的必要步骤有________。 A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2、P1的像 B．插上大头针P4，使P4仅挡住P3 C．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 (2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O作垂直于aa′的直线NN′，连接OO′。测量图中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n=________。（用题中的字母表示） 四、解答题 18．(24-25高二下·北京中国人民大学附属中学·期末)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。 19．(24-25高二下·北京延庆区·期末)某同学做测玻璃折射率实验时，在白纸上放好上、下表面平行的玻璃砖，玻璃砖厚度为L，如图所示为实验记录得到的入射光线与折射光线（CD边出射光线未画出）。若入射角，测出折射角。已知光在真空中的传播速度为c，求： (1)玻璃砖的折射率n； (2)光在玻璃砖中传播速度的大小v； (3)随着入射角i变大，折射角r也会变大，折射光线是否能在玻璃砖的下表面发生全反射？如果能，请求出此时的入射角i；如果不能，请说明理由。______ 20．(24-25高二下·北京昌平区·期末)如图所示，截面为矩形的玻璃砖的厚度为L，光从上表面射入，测得入射角i=60°，折射角r=30°。已知空气中的光速为c。求： (1)玻璃的折射率n； (2)光在玻璃中传播的时间t； (3)若增大入射角i，光在下表面是否能发生全反射，并说明理由。 地 城 考点02 波动光学 一、单项选择题 1．(24-25高二下·北京大兴区·期末)滴落在地面积水上的油膜在阳光下呈现不规则彩色条纹，这个现象（　　） A．是光的衍射现象 B．是光的干涉现象 C．说明光是横波 D．说明光具有粒子性 2．(24-25高二下·北京中国人民大学附属中学·期末)下列说法正确的是（　　） A．小孔成像是光的衍射现象 B．水中的气泡看起来特别明亮是光的偏振现象 C．观看立体电影戴的眼镜是利用了光的全反射 D．光学镜头上的增透膜是利用了光的干涉 3．(24-25高二下·北京延庆区·期末)关于光现象，下列说法正确的是（　　） A．光的干涉和衍射现象说明光是一种横波 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 C．用光导纤维传输载有声音、图像以及各种数字信号的信息，这是利用了光的衍射 D．在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，银幕上的图像才清晰，这副眼镜利用了光的全反射 4．(24-25高二下·北京延庆区·期末)圆形铁丝圈蘸一些肥皂液后会形成肥皂膜，将铁丝圈竖直放置，在自然光照射下，肥皂膜呈现出彩色条纹。下列说法正确的是（　　） A．这是光的偏振现象 B．这是光的衍射现象 C．彩色条纹为横纹 D．彩色条纹为竖纹 5．(24-25高二下·北京石景山区·期末)阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，下列说法正确的是（　　） A．这是干涉现象 B．这是衍射现象 C．这是偏振现象 D．这说明光是纵波 6．(24-25高二下·北京房山区·期末)如图甲所示，让一单色点光源S发出的光照射大小可调的圆孔，圆孔后面放一光屏，从大到小调节圆孔大小，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是（　　） A．此实验说明了光沿直线传播 B．圆孔变小，衍射图样的范围反而变大 C．圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大 D．用白光做实验，将看不到衍射图样 7．(24-25高二下·北京顺义区·期末)如图所示为“泊松亮斑”图样，这种现象属于光的（　　） A．偏振现象 B．衍射现象 C．折射现象 D．全反射现象 8．(24-25高二下·北京西城区·期末)观察双缝干涉图样的实验装置如图所示，用绿色滤光片时从目镜中可以看到绿色的干涉条纹，在其他条件不变的情况下，下列操作可以使条纹的间距变大的是（　　） A．换成紫色滤光片 B．换成缝宽更大的单缝 C．换成间距更小的双缝 D．换成双缝到屏的距离更小的遮光筒 9．(24-25高二下·北京海淀区·期末)关于光现象及应用，下列说法正确的是（　　） A．水中的气泡看上去特别明亮，是由于光的干涉 B．观察肥皂膜看到的彩色条纹，是由于光的衍射 C．医学上用光纤制成内窥镜做人体内部检査，是利用光的全反射 D．为了增加透射光，在光学元件的表面镀一层特定厚度的薄膜，是利用光的偏振 10．(24-25高二下·北京朝阳区·期末)下列说法正确的是（　　） A．光的偏振现象说明光是一种纵波 B．雨后天空中出现的彩虹属于光的衍射 C．光导纤维内芯的折射率比外套的折射率大 D．水面上的油膜呈现彩色花纹属于光的衍射现象 11．(24-25高二下·北京昌平区·期末)如图所示，自然光经过A、B两个偏振片呈现在光屏上，若偏振片B绕圆心转动，转动周期为T，则光屏上两个光强最小的时间间隔为（　　） A．2T B．T C．0.5T D．0.25T 二、多项选择题 12．(24-25高二下·北京海淀区·期末)如图所示的双缝干涉实验，在光屏上可以观察到光的干涉条纹。下列操作可以使干涉条纹间距变大的是（　　） A．仅增大双缝之间的距离 B．仅增大双缝与屏之间的距离 C．仅更换频率更高的单色光 D．仅更换波长更长的单色光 三、实验题 13.(24-25高二下·北京大兴区·期末)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 “用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图2所示 ①图中A、B、C处放置的光学元件依次为______。 A．滤光片双缝单缝    B．滤光片单缝双缝 C．单缝滤光片双缝    D．双缝滤光片单缝 ②某同学调试好后能观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置调整后，在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹，且条纹数目有所增加。以下调整可以实现这个效果的是______。 A．仅将红色滤光片换成绿色滤光片 B．仅减小双缝间的距离 C．仅换用更长的遮光筒 D．仅增大滤光片与单缝之间的距离 14．(24-25高二下·北京通州区·期末)某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，所用的实验装置如图甲所示。 (1)图甲2处固定的元件是______。 A．单缝 B．双缝 C．滤光片 (2)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图乙所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节______。 A．仅旋转遮光筒 B．仅旋转单缝 C．仅旋转双缝 D．仅旋转测量头 (3)调整好实验器材后，如图丙所示，实验中该同学先后使分划板中心刻线对准图中C、D位置时，手轮的读数分别记为、（），双缝间距为，毛玻璃屏与双缝间的距离为，则入射的单色光的波长的表达式为______。（用题中涉及的物理量符号表示） (4)另一同学以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），下列说法正确的______。 A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在 C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D．屏上无任何光亮 (5)1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图丁所示，为单色光源，为一平面镜。发出的光直接照在光屏上，同时发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。设光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和，光的波长为。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距的表达式______。 15．(24-25高二下·北京延庆区·期末)如图甲所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d，双缝到光屏间的距离L，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 (1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置（选填“垂直”或“平行”）； (2)某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图乙所示。分划板在图中M位置时游标卡尺的读数为，在N位置时游标卡尺读数为，该单色光的波长表达式为______（用题目中所给物理量符号，，d，L表示）。 (3)若实验中发现条纹太密，可采取的改善办法有______（填选项前的字母）。 A．将单缝向双缝靠近 B．使用间距更小的双缝 C．把绿色滤光片换成红色滤光片 D．将屏向靠近双缝的方向移动 16．(24-25高二下·北京顺义区·期末)利用如图所示装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验 (1)下列说法正确的是______（填选项前的字母） A．向左移动光源，相邻两个亮条纹中心间距变小 B．改用间距更小的双缝，相邻两个亮条纹中心间距变大 C．将滤光片由红色换为绿色，相邻两个亮条纹中心间距变大 D．为了减小实验偶然误差，必须测量相邻两个亮条纹中心间距 (2)双缝到屏的距离为，两缝中心之间的距离为，测得第1条亮条纹中心到第条亮条纹中心之间的距离为，则入射色光的波长______（用、、、表示） 17．(24-25高二下·北京东城区·期末)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 (1)某同学测量玻璃的折射率，作出了如图1所示的光路图，测出了入射角i和折射角r，则此玻璃的折射率n=___________。 （2）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。 如图5所示，将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数x1=2.320mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时手轮上的示数x6=13.870mm。已知双缝间距d为2.0×10−4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ=___________（用x1、x6、d、l表示），可得所测红光波长为___________m（结果保留两位有效数字）。 18．(24-25高二下·北京昌平区·期末)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，已知双缝间的距离为d，以某种单色光照射双缝时，在离双缝L远的屏上，看到的干涉图样如图所示，若A、B两条亮纹中央间距为a，则该单色光波长的表达式λ=______（用已知物理量的字母表示）。 地 城 考点03 粒子光学 一、单项选择题 1．(24-25高二下·北京大兴区·期末)光具有力学效应，该效应可以从动量的角度进行分析：光子的动量为（h为普朗克常量，λ为光的波长），当光与物体相互作用时，会发生动量的传递，物体的动量随时间发生变化，表明物体受到了力的作用。通常情况下，光照射到物体表面时，会对物体产生推力，将其推离光源。有些情况下，光也能对物体产生光学牵引力，使物体“逆光而上”。光学牵引实验中，科学家使用特殊设计的激光束照射透明介质微粒，使微粒受到与光传播方向相反的力，实现了对介质微粒的操控。下列说法正确的是（　　） A．光从真空垂直介质表面射入介质，光子的动量不变 B．光子动量的变化量与光射入介质时的入射角度无关 C．光学牵引力的大小与介质微粒的折射率及所用的激光束有关 D．介质微粒所受光学牵引力的方向与光束动量变化量的方向相同 2．(24-25高二下·北京平谷区·期末)低温为研究物质结构与性质提供了独特的条件。我国“梦天实验舱”上搭载了世界领先的微重力超冷原子物理实验平台，可以制备地面无法实现的以下的超冷原子构成的气体。超冷原子是指温度接近0K状态下的原子，其热运动速率只有室温下的倍。制备时，先利用激光冷却技术，将原子置于相向传播且频率略不同于原子跃迁能级所对应频率的激光束中运动时，由于多普勒效应，原子受到激光束对其产生的阻力，从而使原子的速度降低。又利用磁场将原子束缚在一定的区域内形成原子团，实现较长时间的原子与激光相互作用。再利用蒸发冷却技术，将原子团中速率较大的原子“蒸发”掉，使温度进一步降低。根据上述信息，下列说法正确的是（　　） A．激光频率一定时，原子质量越大，激光制冷的效果越好 B．在激光束中运动的原子吸收光子的频率等于激光的实际频率 C．与室温下的原子相比，超冷原子更容易发生衍射 D．传播方向与原子运动方向相反的激光的频率应当略高于（h为普朗克常量） 二、多项选择题 3．(24-25高二下·北京中国人民大学附属中学·期末)如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R宽 B．P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长，P大于Q C．氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高 D．对应于图2中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，P多于Q 三、实验题 4．(24-25高二下·北京海淀区·期末)图1所示是研究光电效应的实验装置。滑动变阻器总长度为2L，a、b为滑动变阻器的两端，O点位于ab的中点。滑片P与滑动变阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比。以O点为坐标原点，以Ob为正方向建立坐标轴Ox（图中未画出）。电流表为理想电表。 当用频率为v的单色光束照射阴极K时，移动滑片P，测得光电流i与的关系如图2所示，其中x为滑片P对应位置的坐标。图线与横轴交点的横坐标为−η（0<η<1）。已知电源电动势为E、内阻不计，饱和电流为Im，电子的电荷量为e。忽略电子所受的重力及电子之间的相互作用。 (1)a．判断图1中直流电源的______端为正极。（选填“左”或“右”） b．求单位时间能到达阳极A的电子个数的最大值N______。 c．求光电子的最大初动能Ek_____。 (2)某同学想利用该实验装置测量普朗克常量h。他换用频率为v′的单色光再次进行实验。请写出需测量的物理量，并推导出h的表达式。 四、解答题 5．(24-25高二下·北京昌平区·期末)光既具有波动性，但是在某些方面也会表现得像是由一些粒子（即一个个有确定能量和动量的“光子”）组成的。光子的能量，动量，其中为光的频率，h为普朗克常量，λ为光的波长。激光束可以看作粒子流，其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动。激光照射到物体上时，会发生反射、折射和吸收的现象。 (1)光的传播速度为c，推导光子的能量E和动量p之间存在的关系（用c表示）。 (2)一台发光功率为P0的激光器发出一束频率为的激光，光束的横截面积为S。当该激光束垂直照射到某物体表面时，假设光全部被吸收（即光子的末动量变为0）。求： a.该激光器在单位时间内发出的光子数N； b.该激光作用在物体表面时产生的压强大小I。 (3)如图所示，一束激光经过S点被分成若干细光束，其中强度相同的两束光a和b穿过介质小球。图中O点是介质小球的球心，入射时两光束与SO的夹角相等，出射时两光束均与SO平行。若不考虑光的反射和吸收，请分析说明两光束因折射对小球产生合力的方向。 试卷第1页，共3页 31 / 31 学科网（北京）股份有限公司 $