专题04 光学(期末真题汇编,广东专用)高二物理下学期
2026-05-28
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3份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-试题汇编 |
| 知识点 | 光学 |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 广东省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 8.25 MB |
| 发布时间 | 2026-05-28 |
| 更新时间 | 2026-05-28 |
| 作者 | 物理吴克峰 |
| 品牌系列 | 好题汇编·期末真题分类汇编 |
| 审核时间 | 2026-05-28 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58086056.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
高中物理光学专题期末试题汇编,聚焦光的折射、全反射、干涉衍射和偏振三大高频考点,精选广东多地期末真题,以反光衣、水球实验等生活科技情境为载体,注重知识应用与科学思维考查。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|单选题|12题|折射率计算、全反射条件、衍射现象判断|结合自行车尾灯全反射、光盘读写激光等真实场景|
|多选题|6题|双缝干涉条纹间距、光的偏振应用|对比红光与紫光的折射、传播特性|
|解答题|8题|三棱镜折射光路、水球光学实验计算|融入“天宫课堂”水球实验、盐灯光照等探究情境|
|实验题|1题|玻璃砖折射率测量|通过全反射临界角实验考查科学探究能力|
内容正文:
专题04 光学
3大高频考点概览
考点01 光的折射
考点02 全反射
考点03 干涉、衍射和偏振
地 城
考点01
光的折射
一、单选题
1.(24-25高二下·广东广州执信中学·期末)反光衣是利用玻璃微珠的“回归反射”原理,使光线沿原方向返回,从而达到提醒的目的。如图,现有一束与光轴(经过O、B两点)平行的光照在半径为R的玻璃微珠上,MA是其中一条入射角i=60°的入射光线,玻璃微珠右侧是反光膜,真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A.此玻璃材料的折射率为
B.光在玻璃材料中比在空气中更容易发生衍射
C.光在玻璃材料中的传播时间为
D.光从空气进入到玻璃材料后,传播速度变大
【答案】C
【详解】A.由几何关系可知,
故
根据光的折射定律有,故A错误;
BD.由可知,光从空气进入到玻璃材料后,传播速度变小,光在玻璃材料中和在空气中的频率相等,由可知,光在玻璃材料中比在空气中波长短,更不容易发生衍射,故BD错误;
C.光在玻璃材料中的传播时间为
其中,
代入得,故C正确。
故选C。
2.(24-25高二下·广东深圳某校·期末)关于以下四幅图中所涉及物理知识的论述中,正确的是( )
A.甲图中,在表面层,分子间的作用力表现为斥力
B.乙图中当感应圈两个金属球间有火花跳过时,导线环两个小球间也跳过了火花,这时导线环接收到了电磁波
C.丙图中的玻璃利用了光的色散现象增加乘员的视野
D.丁图是通过使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制方法得到的调频波
【答案】B
【详解】A.在液体表面层,分子间距离大于平衡距离r0,分子间作用力表现为引力,A错误;
B.乙图中当感应圈两个金属球间有火花跳过时,导线环两个小球间也跳过了火花,这时导线环接收到了电磁波,B正确;
C.丙图中的玻璃利用了光的折射现象增加乘员的视野,C错误;
D.丁图是通过使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制方法得到的调幅波,D错误。
故选B。
3.(24-25高二下·广东华附、实、广雅、深中·期末)某钻石的剖面简化如图,一束复合光斜射到AB面上,经折射后分成a、b两束单色光照射在CO面上,下列说法正确的是( )
A.钻石对a光的折射率比b光的大
B.钻石中a光的传播速度比b光的小
C.逐渐减小光斜射到AB面上的入射角,从CO面射出的光线中b光先消失
D.让a、b光分别通过同一双缝干涉装置,b光的干涉图样中相邻亮条纹间距更大
【答案】C
【详解】AB.由题图可知,复合光斜射到AB面上,a光的偏折程度较小,则钻石对a光的折射率比b光的小;根据可知,钻石中a光的传播速度比b光的大,故AB错误;
C.由全反射临界角公式可知,单色光a的临界角大于单色光b的临界角,逐渐减小光斜射到AB面上的入射角,光线从CO面射出时的入射角逐渐增大,且b光的入射角较大,所以从CO面射出的光线中b光先消失,故C正确;
D.让a、b光分别通过同一双缝干涉装置,根据,由于钻石对a光的折射率比b光的小,则a光的频率比b光的小,a光波长比b光的大,所以a光的干涉图样中相邻亮条纹间距更大,故D错误。
故选C。
二、多选题
4.(24-25高二下·广东广州天河区·期末)一细束红光和一细束紫光分别以相同入射角由空气射入水中,如图标出了这两种光的折射光线a和b,r1、r2分别表示a和b的折射角,下列说法正确的是( )
A.a为红光折射光线,b为紫光折射光线
B.a为紫光折射光线,b为红光折射光线
C.紫光与红光在水中波速v1与v2之比
D.若光束从水中射向空气,则光束b的临界角比光束a的临界角小
【答案】BC
【详解】ABC.一细束红光和一细束紫光分别以相同入射角由空气射入水中,由题图可知,a光的偏折程度较大,所以a光的折射率较大,则a为紫光折射光线,b为红光折射光线。根据折射定律得,
光在介质中的速度,
解得
故A错误,BC正确;
D.因为a光的折射率较大,根据可知,若光束从水中射向空气,则光束b的临界角比光束a的临界角大,故D错误。
故选BC。
5.(24-25高二下·广东广州第二中学·期末)《史记》中对日晕有“日有晕,谓之日轮”的描述。如图(a)所示,日晕是日光通过卷层云时,受到冰晶的折射或反射而形成的。图(b)为太阳光射到六边形冰晶上发生两次折射的光路图,对于图(b)中出射的单色光a,b。下列说法正确的是( )
A.单色光a的折射率比单色光b的折射率大
B.在冰晶中,单色光a的传播速度比单色光b的传播速度大
C.单色光a、b分别照射某种金属发生光电效应,前者的遏止电压更小
D.单色光a的粒子性比单色光b的粒子性更明显
【答案】BC
【详解】A.根据折射定律,偏向角越大,折射率越大。
单色光a的折射率比单色光b的折射率小,A错误;
B.根据,折射率越大,光在介质中的速度越小。
在冰晶中,单色光a的传播速度比单色光b的传播速度大,B正确;
C.根据动能定理得
根据光电效应方程
解得
单色光的折射率越小,频率越小,所以单色光a的频率小;
频率越小,遏止电压越小。
所以单色光a、b分别照射某种金属发生光电效应,前者的遏止电压更小,C正确;
D.根据,单色光的频率越大,光子的能量越大,粒子性越明显。
所以单色光b的粒子性比单色光a的粒子性更明显,D错误。
故选BC。
6.(24-25高二下·广东韶关·期末)光盘是记录音、视频的常用介质,CD碟用红色激光读写数据,蓝光碟则用蓝色激光读写,因为蓝色激光的波长更短,使得蓝光碟的数据密度远大于CD碟,如图所示,红蓝混色激光射到玻璃介质分解成两速折射光线a和b。下列说法正确的是( )
A.a是蓝光,b是红光
B.在玻璃介质中a光的速度大于b光
C.a、b光由空气进入玻璃介质后波长均变短
D.若增大入射角,a、b光均可能发生全反射
【答案】AC
【详解】A.由题图可知,红蓝混色激光射到玻璃介质后,a光的偏转程度较大,所以a光的折射率较大,a光的频率较大,波长较小,则a是蓝光,b是红光,故A正确;
B.根据,由于以a光的折射率较大,所以在玻璃介质中a光的速度小于b光的,故B错误;
C.a、b光由空气进入玻璃介质后,传播速度均变小,由于频率不变,根据可知,a、b光由空气进入玻璃介质后波长均变短,故C正确;
D.光从空气进入玻璃介质,不管入射角多大,都不可能发生全反射,故D错误。
故选AC。
7.(24-25高二下·广东佛山普通高中·期末)如图所示,一个半径为由、两个透明半球紧密贴合组成的球体,保持在竖直方向固定在水平面上,为a、b半球分界面。利用激光笔,在垂直方向射入一束红光,入射点为,发现红光经过球体没有偏折,并从半球的点射出;若将激光笔竖直向上平移,当上移距离时,红光从点入射后的折射角为,且经过两个半球后恰好从点射出。已知空气折射率近似等于1,光由折射率为的介质(入射角)射向折射率为的介质(折射角)满足。下列说法正确的是( )
A.从点入射的红光一定通过球心
B.半球的折射率为
C.、半球的折射率相等
D.减小红光在点的入射角,则红光在点上方射出
【答案】ABC
【详解】A.从点入射的红光,由于入射光线与过点的界面垂直,所以光线一定通过球心,故A正确;
BC.红光从点入射后的折射角为,且经过两个半球后恰好从点射出。作出对应的光路图,如图所示
根据几何关系可得
可得入射角为
则半球的折射率为
由图可知,光线经过、半球界面时没有发生偏转,所以、半球的折射率相等,故BC正确;
D.减小红光在点的入射角,则对应的折射角也减小,由上图可知,红光在点下方射出,故D错误。
故选ABC。
8.下列说法正确的是( )
A.一束单色光由空气射入玻璃,这束光的速度变慢,波长变短
B.激光信号在光导纤维中传输时是利用了光的衍射原理进行的
C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰
D.分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距
【答案】ACD
【详解】A.一束单色光由空气射入玻璃,根据可知,这束光的速度变慢;由于频率不变,根据可知,这束光的波长变短,故A正确;
B.激光信号在光导纤维中传输时是利用了光的全反射原理进行的,故B错误;
C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰,这是利用光的偏振现象,故C正确;
D.分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,由于红光的波长大于紫光的波长,根据可知,红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距,故D正确。
故选ACD。
三、解答题
9.(24-25高二下·广东广州·期末)如图所示,一直角三棱镜截面,,,O为的中点,边长为L。平行于边的激光从的中点D射入该棱镜,折射光线照射到的中点E。已知光在真空中的速度c,不考虑光的多次反射。
(1)求三棱镜的折射率n;(可保留根号)
(2)通过计算判断激光是否能够从边射出,并规范画出激光在三棱镜中传播的光路图;
(3)求激光在三棱镜中传播的时间。
【答案】(1)
(2)不能,
(3)
【详解】(1)过D点作AB边的垂线即法线,设入射光线与法线的夹角为,在介质中的折射光线与法线的夹角为,由几何关系可知
根据相似三角形
所以
则
(2)全反射的临界角满足
解得临界角满足
过E点作AC边的垂线交AB边为O,则
则激光不能够从边射出。光路图如下图所示,其中F为CB的中点。
(3)由上图可知
激光在三棱镜中的传播速度
所以激光在三棱镜中的传播时间
10.(24-25高二下·广东肇庆·期末)如图所示,在面积足够大的长方体水池中注满清水,水深为,一束单色光以的入射角由空气射入清水中,已知清水的折射率,光在空气中的传播速度为。,。求:
(1)光由空气射入清水时的折射角;
(2)光在清水中传播的速度;
(3)光从水面传播到池底的时间。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)如图所示
根据折射率公式可得
解得折射角
(2)光在水中传播满足
解得
(3)光在水中传播的距离为
光在水中传播的时间为
联立,解得
11.(24-25高二下·广东清远·期末)如图所示,水面上漂浮一半径为的圆形荷叶,一只小蝌蚪(可视为质点)从距水面深度为的M点沿水平方向以的速度匀速运动,其运动轨迹位于荷叶直径AB的正下方。当小蝌蚪经过C点时,在水面上方任意位置都恰好看不到小蝌蚪,且看不到的持续时间为2.0s.小蝌蚪从荷叶下方穿过的过程中荷叶不动。光在真空中传播速度取.
(1)已知CB是小蝌蚪反射的一条光线,请补全该光线的光路图;
(2)求水的折射率;
(3)光在该水中传播的速度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)当小蝌蚪经过点时,在水面上方恰好看不到小蝌蚪,说明光线恰好在水面发生全反射。过点作垂直于水面的法线,根据反射定律,反射角与入射角相等,作出反射光线如图所示
(2)当小蝌蚪反射的光在荷叶边缘水面上发生全反射时,则在水面上看不到小蝌蚪,如图所示
在水面之上看不到小蝌蚪的时间内,小蝌蚪前进的位移
解得
结合几何关系可知
解得
根据全反射的临界角公式可得
解得
(3)由
可知,光在水中传播的速度为
解得
12.(24-25高二下·广东广州白云区·期末)在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中,航天员向水球中注入空气,形成一个内含气泡的水球。如图所示,若气泡与水球同心,气泡半径为R,水球半径为2R。在过球心O的平面内,一单色光以入射角i水平照射这一水球,折射光线AB恰好与内圆相切。已知光从A传播到B的时间为,在真空中的传播速度为c,求:
(1)光在水中的传播速度v;
(2)水的折射率n和入射角i。
【答案】(1)
(2),45°
【详解】(1)由几何关系可知,折射角满足
可得
则光在水球中的传播距离为
光在水球中的传播速度为
(2)水对光的折射率为
由
可得
可得入射角为
13.(24-25高二下·广东江门·期末)某实验小组研究一块半圆柱形玻璃砖的折射率。半圆柱形玻璃砖的半径,其横截面如图所示,O点为圆心,为直径MN的垂线,足够大的光屏PQ与直径MN垂直并相切于N点。使用激光笔从点发射一细光束射向圆心O点,保持光线始终沿半径方向,将激光笔逆时针缓慢转动,当光屏PQ上只有一个光点时停止转动,此时光点距N点的距离是,光在空气中的传播速度为。求:(结果可保留根式)
(1)求半圆形玻璃砖的折射率n;
(2)求光在玻璃中传播速度v。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)当光屏PQ上只有一个光点时,光线在O点发生全反射,则临界角
可知折射率
(2)光在玻璃中传播速度
14.(24-25高二下·广东佛山普通高中·期末)盐灯作为一款时尚灯饰,由具有较好透光性的水晶盐制成,能够发出温暖柔和的光芒。如图所示,某长方体盐灯底部是不透光木质底座,上下表面是边长为a=0.4m的正方形,高为b=0.6m,黄色点光源位于长方体的几何中心。已知该水晶盐介质均匀,黄光在盐灯中的折射率n=2,在空气中折射率近似等于1,光在真空中的传播速度为c=3×108m/s,不考虑光经过分界面的反射问题,也不考虑光刚好射到棱上的情况。
(1)求黄光在盐灯中的传播速度以及传播的最短时间(计算结果保留2位有效数字);
(2)请判断盐灯外表面被照亮区域的最大面积位于其上表面还是某一侧面,并求出最大面积(计算结果保留π);
(3)若将黄色光源换为蓝色光源后,发现盐灯外表面被照亮部分的最大面积变小了,请解释原因。
【答案】(1)1.5×108m/s,1.3×10−9s
(2)被照亮部分的最大面积在上表面,
(3)见解析
【详解】(1)黄光在盐灯中的传播速度
光在盐灯中的传播距离越小传播时间越短,最短传播时间
(2)设临界角为C,则
可知
设光源到盐灯表面的距离为d,则盐灯表面被照亮面积的半径
由于
则上表面被照亮的面积大,被照亮部分的最大面积在上表面,上表面被照亮面积的半径
被照亮的面积
(3)蓝光的频率大于黄光的频率,在同种介质中蓝光的折射率大,蓝光的临界角小,蓝光照亮面积的半径
由于C变小,照亮面积的半径r变小,被照亮的面积变小。
地 城
考点02
全反射
一、单选题
1.(24-25高二下·广东清远·期末)日常生活和科技中处处蕴含物理知识,下列说法正确的是( )
A.如图甲所示,当卫星经过跟踪站的上空,地面接收到的信号频率会发生改变,是由于多普勒效应引起的
B.如图乙所示,阳光下的彩色肥皂泡,是由于光的衍射产生的
C.如图丙所示,在观看3D电影时,观众所戴的特制眼镜利用了光的色散原理
D.如图丁所示,水中的气泡看上去特别明亮,是由于光的偏振引起的
【答案】A
【详解】A.当卫星经过跟踪站上空时,卫星与跟踪站之间有相对运动。根据多普勒效应,当波源与观察者之间有相对运动时,观察者接收到的波的频率会发生变化。所以地面接收到的信号频率改变是由于多普勒效应引起的,A正确;
B.阳光下的彩色肥皂泡,是由于肥皂泡的内外表面反射光相互干涉而形成彩色条纹,并非光的衍射,B错误;
C.在观看3D电影时,观众所戴的特制眼镜利用了光的偏振原理,而不是色散原理。通过让左右眼分别接收偏振方向不同的光,从而产生立体感,C错误;
D.图丁所示水中的气泡特别明亮是光线从水射向气泡里的空气,是从光密介质到光疏介质,发生全反射,D错误。
故选A。
2.(24-25高二下·广东广州白云区·期末)在日常生活和科技中处处蕴含物理知识,下列说法正确的是( )
A.光导纤维中内层的折射率小于外层的折射率
B.“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射
C.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,是光的偏振现象
D.正在鸣笛的火车向我们疾驰而来,我们听到的声波频率与该波源的频率相比变小
【答案】B
【详解】A.光导纤维利用全反射传递光信号,要求内层(纤芯)折射率大于外层(包层)折射率,故A错误;
B.声波波长较长,可见光波长较短,遇到相同障碍物时声波更容易发生衍射,故B正确;
C.通过缝隙观察白光灯丝的彩色条纹是光的衍射现象,而非偏振现象,故C错误;
D.根据多普勒效应,火车靠近时接收到的声波频率应高于波源频率,故D错误。
故选B。
3.(24-25高二下·广东江门·期末)日常生活和科技中处处蕴含物理知识,下列说法正确的是( )
A.雨后路面上的油膜形成彩色的条纹,是光的衍射现象
B.光导纤维利用了光的全反射原理,内芯采用光密介质,外套采用光疏介质
C.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,是光的偏振现象
D.摄影时常用滤光片减弱被拍摄物体表面的反射光,是光的干涉现象
【答案】B
【详解】A.油膜彩色条纹是光在油膜上下表面反射后发生干涉的结果,属于薄膜干涉,而非衍射现象,故A错误;
B.光导纤维利用全反射原理,内芯为光密介质,外套为光疏介质,确保光在内芯中通过全反射传播,故B正确;
C.通过缝隙观察白光灯丝的彩色条纹是光的衍射现象,而非偏振现象,故C错误;
D.摄影时常用滤光片减弱被拍摄物体表面的反射光,这是利用了光的偏振原理。反射光一般是偏振光,通过偏振滤光片可以减弱其强度,不是光的干涉现象,故D错误。
故选B。
4.(24-25高二下·广东汕头·期末)夜间骑行时,自行车尾灯能够提高可见性。尾灯内部无电源驱动,其结构通常是由多个直角棱镜组成,自行车后方的汽车灯光线水平射入棱镜后,在棱镜侧面经过两次全反射后水平反射回去。如图所示,根据全反射原理,自行车尾灯棱镜所选用材料的折射率至少为( )
A. B.1.5 C. D.2
【答案】A
【详解】由图可知光线在棱镜内能发生全反射,则C≤45°
根据
可得。
故选A。
二、实验题
5.(24-25高二下·广东广州执信中学·期末)甲同学利用激光测量半径R=4.40cm半圆形玻璃砖的折射率,实验中让一细束激光沿玻璃砖半径方向射到圆心O,恰好在底边发生全反射(如图1),作光路图并测量相关数据(如图2),则该半圆形玻璃砖的折射率为________(结果保留两位有效数字)。其他条件不变,仅将半圆形玻璃砖向左平移一小段距离,则________(填“有”或“没有”)激光从底边射出。
【答案】 2.0 有
【详解】[1]激光恰能在O点全反射,则
其中
解得
[2]其他条件不变,仅将半圆形玻璃砖向左平移一小段距离,等效将入射光线向右平移一小段距离,光路图如图所示
则光线射到底边时的入射角减小,激光在底边不能发生全反射,则有激光从底边射出。
三、解答题
6.(24-25高二下·广东揭阳·期末)某半径为的球形玻璃制品中心有一个半径为R的球形气泡,二者球心重合于O点,其剖面图如图所示。一细光束从玻璃球表面的M点射入玻璃球后照射到气泡表面上的A点,在A点恰好发生全反射后从玻璃球表面的N点射出,M、N两点的距离为。光在真空中的传播速度为c,不考虑多次反射。求:
(1)玻璃球材料的折射率和光在M点入射角的正弦值;
(2)光从M点传播到N点所用的时间。
【答案】(1),
(2)
【详解】(1)如图所示
由于
根据对称性,可知
所以
由于
所以,
临界角
折射率
在M点,根据折射定律有
所以
(2)光在玻璃中的传播速度
光在玻璃中的光路长度
光在玻璃中的传播时间
7.(24-25高二下·广东广州·期末)如图所示,一直角三棱镜截面,,,O为的中点,边长为L。平行于边的激光从的中点D射入该棱镜,折射光线照射到的中点E。已知光在真空中的速度c,不考虑光的多次反射。
(1)求三棱镜的折射率n;(可保留根号)
(2)通过计算判断激光是否能够从边射出,并规范画出激光在三棱镜中传播的光路图;
(3)求激光在三棱镜中传播的时间。
【答案】(1)
(2)不能,
(3)
【详解】(1)过D点作AB边的垂线即法线,设入射光线与法线的夹角为,在介质中的折射光线与法线的夹角为,由几何关系可知
根据相似三角形
所以
则
(2)全反射的临界角满足
解得临界角满足
过E点作AC边的垂线交AB边为O,则
则激光不能够从边射出。光路图如下图所示,其中F为CB的中点。
(3)由上图可知
激光在三棱镜中的传播速度
所以激光在三棱镜中的传播时间
8.(24-25高二下·广东佛山普通高中·期末)盐灯作为一款时尚灯饰,由具有较好透光性的水晶盐制成,能够发出温暖柔和的光芒。如图所示,某长方体盐灯底部是不透光木质底座,上下表面是边长为a=0.4m的正方形,高为b=0.6m,黄色点光源位于长方体的几何中心。已知该水晶盐介质均匀,黄光在盐灯中的折射率n=2,在空气中折射率近似等于1,光在真空中的传播速度为c=3×108m/s,不考虑光经过分界面的反射问题,也不考虑光刚好射到棱上的情况。
(1)求黄光在盐灯中的传播速度以及传播的最短时间(计算结果保留2位有效数字);
(2)请判断盐灯外表面被照亮区域的最大面积位于其上表面还是某一侧面,并求出最大面积(计算结果保留π);
(3)若将黄色光源换为蓝色光源后,发现盐灯外表面被照亮部分的最大面积变小了,请解释原因。
【答案】(1)1.5×108m/s,1.3×10−9s
(2)被照亮部分的最大面积在上表面,
(3)见解析
【详解】(1)黄光在盐灯中的传播速度
光在盐灯中的传播距离越小传播时间越短,最短传播时间
(2)设临界角为C,则
可知
设光源到盐灯表面的距离为d,则盐灯表面被照亮面积的半径
由于
则上表面被照亮的面积大,被照亮部分的最大面积在上表面,上表面被照亮面积的半径
被照亮的面积
(3)蓝光的频率大于黄光的频率,在同种介质中蓝光的折射率大,蓝光的临界角小,蓝光照亮面积的半径
由于C变小,照亮面积的半径r变小,被照亮的面积变小。
地 城
考点03
干涉、衍射和偏振
一、单选题
1.(24-25高二下·广东清远·期末)日常生活和科技中处处蕴含物理知识,下列说法正确的是( )
A.如图甲所示,当卫星经过跟踪站的上空,地面接收到的信号频率会发生改变,是由于多普勒效应引起的
B.如图乙所示,阳光下的彩色肥皂泡,是由于光的衍射产生的
C.如图丙所示,在观看3D电影时,观众所戴的特制眼镜利用了光的色散原理
D.如图丁所示,水中的气泡看上去特别明亮,是由于光的偏振引起的
【答案】A
【详解】A.当卫星经过跟踪站上空时,卫星与跟踪站之间有相对运动。根据多普勒效应,当波源与观察者之间有相对运动时,观察者接收到的波的频率会发生变化。所以地面接收到的信号频率改变是由于多普勒效应引起的,A正确;
B.阳光下的彩色肥皂泡,是由于肥皂泡的内外表面反射光相互干涉而形成彩色条纹,并非光的衍射,B错误;
C.在观看3D电影时,观众所戴的特制眼镜利用了光的偏振原理,而不是色散原理。通过让左右眼分别接收偏振方向不同的光,从而产生立体感,C错误;
D.图丁所示水中的气泡特别明亮是光线从水射向气泡里的空气,是从光密介质到光疏介质,发生全反射,D错误。
故选A。
2.(24-25高二下·广东江门·期末)日常生活和科技中处处蕴含物理知识,下列说法正确的是( )
A.雨后路面上的油膜形成彩色的条纹,是光的衍射现象
B.光导纤维利用了光的全反射原理,内芯采用光密介质,外套采用光疏介质
C.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,是光的偏振现象
D.摄影时常用滤光片减弱被拍摄物体表面的反射光,是光的干涉现象
【答案】B
【详解】A.油膜彩色条纹是光在油膜上下表面反射后发生干涉的结果,属于薄膜干涉,而非衍射现象,故A错误;
B.光导纤维利用全反射原理,内芯为光密介质,外套为光疏介质,确保光在内芯中通过全反射传播,故B正确;
C.通过缝隙观察白光灯丝的彩色条纹是光的衍射现象,而非偏振现象,故C错误;
D.摄影时常用滤光片减弱被拍摄物体表面的反射光,这是利用了光的偏振原理。反射光一般是偏振光,通过偏振滤光片可以减弱其强度,不是光的干涉现象,故D错误。
故选B。
3.(24-25高二下·广东广州执信中学·期末)反光衣是利用玻璃微珠的“回归反射”原理,使光线沿原方向返回,从而达到提醒的目的。如图,现有一束与光轴(经过O、B两点)平行的光照在半径为R的玻璃微珠上,MA是其中一条入射角i=60°的入射光线,玻璃微珠右侧是反光膜,真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A.此玻璃材料的折射率为
B.光在玻璃材料中比在空气中更容易发生衍射
C.光在玻璃材料中的传播时间为
D.光从空气进入到玻璃材料后,传播速度变大
【答案】C
【详解】A.由几何关系可知,
故
根据光的折射定律有,故A错误;
BD.由可知,光从空气进入到玻璃材料后,传播速度变小,光在玻璃材料中和在空气中的频率相等,由可知,光在玻璃材料中比在空气中波长短,更不容易发生衍射,故BD错误;
C.光在玻璃材料中的传播时间为
其中,
代入得,故C正确。
故选C。
4.(24-25高二下·广东广州白云区·期末)在日常生活和科技中处处蕴含物理知识,下列说法正确的是( )
A.光导纤维中内层的折射率小于外层的折射率
B.“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射
C.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,是光的偏振现象
D.正在鸣笛的火车向我们疾驰而来,我们听到的声波频率与该波源的频率相比变小
【答案】B
【详解】A.光导纤维利用全反射传递光信号,要求内层(纤芯)折射率大于外层(包层)折射率,故A错误;
B.声波波长较长,可见光波长较短,遇到相同障碍物时声波更容易发生衍射,故B正确;
C.通过缝隙观察白光灯丝的彩色条纹是光的衍射现象,而非偏振现象,故C错误;
D.根据多普勒效应,火车靠近时接收到的声波频率应高于波源频率,故D错误。
故选B。
二、多选题
5.(24-25高二下·广东肇庆·期末)洛埃镜实验也可以得到杨氏干涉的结果,其基本装置如图所示,为单色光源,其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,平面镜与光屏垂直。某次实验时测得光屏上相邻两亮条纹的间距为,光源到平面镜和到光屏的垂直距离分别为和。则( )
A.光屏上的干涉条纹关于平面镜上下对称
B.单色光源的波长为
C.将平面镜水平左移一些,相邻亮条纹间距不变
D.将平面镜竖直下移的距离,相邻亮条纹间距变为
【答案】CD
【详解】A.因光线不可能到达平面镜的下方,则可知光屏上的条纹只在平面镜的水平线上方,故A错误;
B.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,如图所示
双缝之间的距离为,而光源到光屏的距离可以看作双缝到像屏的距离,根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式可得
则单色光的波长,故B错误;
C.若将平面镜水平左移一些,、之间的距离不变,不变,则相邻亮条纹的间距不变,故C正确;
D.将平面镜竖直下移的距离,双缝之间的距离为,根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式可得
则相邻亮条纹间距变为,故D正确。
故选CD。
6.(24-25高二下·广东广州培正中学·期末)不同波长的电磁波具有不同的特性,在生产生活中具有不同的应用。、两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是( )
A.若、两光照射同一个狭缝,光的衍射现象更明显
B.若、两光分别作为杨氏双缝实验装置的光源,光产生的条纹间距较大
C.若、两光照射同一个光电管时都能发生光电效应,光的遏止电压更大
D.光作为杨氏双缝实验装置的光源,若挡住其中一条狭缝,另一条狭缝宽度增大,其他条件不变,光产生的条纹中中间亮纹宽度增大
【答案】BC
【详解】A.由电磁波谱可知,光的波长比光的波长小,所以若、两光照射同一个狭缝,光的衍射现象更明显,故A错误;
B.根据电磁波谱可知光波长大于光波长,根据条纹间距可知,光产生的条纹间距较大,故B正确;
C.若、两光照射同一个光电管时都能发生光电效应,根据光电效应方程和动能定理可得
由于光波长小,频率大,所以光的遏止电压更大,故C正确;
D.狭缝越小,衍射范围越大,衍射条纹越宽;光作为杨氏双缝实验装置的光源,若挡住其中一条狭缝,另一条狭缝宽度增大,其他条件不变,光产生的条纹中中间亮纹宽度减小,故D错误。
故选BC。
7.下列说法正确的是( )
A.一束单色光由空气射入玻璃,这束光的速度变慢,波长变短
B.激光信号在光导纤维中传输时是利用了光的衍射原理进行的
C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰
D.分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距
【答案】ACD
【详解】A.一束单色光由空气射入玻璃,根据可知,这束光的速度变慢;由于频率不变,根据可知,这束光的波长变短,故A正确;
B.激光信号在光导纤维中传输时是利用了光的全反射原理进行的,故B错误;
C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰,这是利用光的偏振现象,故C正确;
D.分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,由于红光的波长大于紫光的波长,根据可知,红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距,故D正确。
故选ACD。
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专题04 光学
3大高频考点概览
考点01 光的折射
考点02 全反射
考点03 干涉、衍射和偏振
地 城
考点01
光的折射
一、单选题
1.【答案】C
2.【答案】B
3.【答案】C
二、多选题
4.【答案】BC
5.【答案】BC
6.【答案】AC
7.【答案】ABC
8.【答案】ACD
三、解答题
9.【答案】(1)
(2)不能,
(3)
【详解】(1)过D点作AB边的垂线即法线,设入射光线与法线的夹角为,在介质中的折射光线与法线的夹角为,由几何关系可知
根据相似三角形
所以
则
(2)全反射的临界角满足
解得临界角满足
过E点作AC边的垂线交AB边为O,则
则激光不能够从边射出。光路图如下图所示,其中F为CB的中点。
(3)由上图可知
激光在三棱镜中的传播速度
所以激光在三棱镜中的传播时间
10.【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)如图所示
根据折射率公式可得
解得折射角
(2)光在水中传播满足
解得
(3)光在水中传播的距离为
光在水中传播的时间为
联立,解得
11.【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)当小蝌蚪经过点时,在水面上方恰好看不到小蝌蚪,说明光线恰好在水面发生全反射。过点作垂直于水面的法线,根据反射定律,反射角与入射角相等,作出反射光线如图所示
(2)当小蝌蚪反射的光在荷叶边缘水面上发生全反射时,则在水面上看不到小蝌蚪,如图所示
在水面之上看不到小蝌蚪的时间内,小蝌蚪前进的位移
解得
结合几何关系可知
解得
根据全反射的临界角公式可得
解得
(3)由
可知,光在水中传播的速度为
解得
12.【答案】(1)
(2),45°
【详解】(1)由几何关系可知,折射角满足
可得
则光在水球中的传播距离为
光在水球中的传播速度为
(2)水对光的折射率为
由
可得
可得入射角为
13.【答案】(1)
(2)
【详解】(1)当光屏PQ上只有一个光点时,光线在O点发生全反射,则临界角
可知折射率
(2)光在玻璃中传播速度
14.【答案】(1)1.5×108m/s,1.3×10−9s
(2)被照亮部分的最大面积在上表面,
(3)见解析
【详解】(1)黄光在盐灯中的传播速度
光在盐灯中的传播距离越小传播时间越短,最短传播时间
(2)设临界角为C,则
可知
设光源到盐灯表面的距离为d,则盐灯表面被照亮面积的半径
由于
则上表面被照亮的面积大,被照亮部分的最大面积在上表面,上表面被照亮面积的半径
被照亮的面积
(3)蓝光的频率大于黄光的频率,在同种介质中蓝光的折射率大,蓝光的临界角小,蓝光照亮面积的半径
由于C变小,照亮面积的半径r变小,被照亮的面积变小。
地 城
考点02
全反射
一、单选题
1.【答案】A
2.【答案】B
3.【答案】B
4.【答案】A
二、实验题
5.【答案】 2.0 有
三、解答题
6.【答案】(1),
(2)
【详解】(1)如图所示
由于
根据对称性,可知
所以
由于
所以,
临界角
折射率
在M点,根据折射定律有
所以
(2)光在玻璃中的传播速度
光在玻璃中的光路长度
光在玻璃中的传播时间
7.【答案】(1)
(2)不能,
(3)
【详解】(1)过D点作AB边的垂线即法线,设入射光线与法线的夹角为,在介质中的折射光线与法线的夹角为,由几何关系可知
根据相似三角形
所以
则
(2)全反射的临界角满足
解得临界角满足
过E点作AC边的垂线交AB边为O,则
则激光不能够从边射出。光路图如下图所示,其中F为CB的中点。
(3)由上图可知
激光在三棱镜中的传播速度
所以激光在三棱镜中的传播时间
8.【答案】(1)1.5×108m/s,1.3×10−9s
(2)被照亮部分的最大面积在上表面,
(3)见解析
【详解】(1)黄光在盐灯中的传播速度
光在盐灯中的传播距离越小传播时间越短,最短传播时间
(2)设临界角为C,则
可知
设光源到盐灯表面的距离为d,则盐灯表面被照亮面积的半径
由于
则上表面被照亮的面积大,被照亮部分的最大面积在上表面,上表面被照亮面积的半径
被照亮的面积
(3)蓝光的频率大于黄光的频率,在同种介质中蓝光的折射率大,蓝光的临界角小,蓝光照亮面积的半径
由于C变小,照亮面积的半径r变小,被照亮的面积变小。
地 城
考点03
干涉、衍射和偏振
一、单选题
1.【答案】A
2.【答案】B
3.【答案】C
4.【答案】B
二、多选题
5.【答案】CD
6.【答案】BC
7.【答案】ACD
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专题04 光学
3大高频考点概览
考点01 光的折射
考点02 全反射
考点03 干涉、衍射和偏振
地 城
考点01
光的折射
一、单选题
1.(24-25高二下·广东广州执信中学·期末)反光衣是利用玻璃微珠的“回归反射”原理,使光线沿原方向返回,从而达到提醒的目的。如图,现有一束与光轴(经过O、B两点)平行的光照在半径为R的玻璃微珠上,MA是其中一条入射角i=60°的入射光线,玻璃微珠右侧是反光膜,真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A.此玻璃材料的折射率为
B.光在玻璃材料中比在空气中更容易发生衍射
C.光在玻璃材料中的传播时间为
D.光从空气进入到玻璃材料后,传播速度变大
2.(24-25高二下·广东深圳某校·期末)关于以下四幅图中所涉及物理知识的论述中,正确的是( )
A.甲图中,在表面层,分子间的作用力表现为斥力
B.乙图中当感应圈两个金属球间有火花跳过时,导线环两个小球间也跳过了火花,这时导线环接收到了电磁波
C.丙图中的玻璃利用了光的色散现象增加乘员的视野
D.丁图是通过使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制方法得到的调频波
3.(24-25高二下·广东华附、实、广雅、深中·期末)某钻石的剖面简化如图,一束复合光斜射到AB面上,经折射后分成a、b两束单色光照射在CO面上,下列说法正确的是( )
A.钻石对a光的折射率比b光的大
B.钻石中a光的传播速度比b光的小
C.逐渐减小光斜射到AB面上的入射角,从CO面射出的光线中b光先消失
D.让a、b光分别通过同一双缝干涉装置,b光的干涉图样中相邻亮条纹间距更大
二、多选题
4.(24-25高二下·广东广州天河区·期末)一细束红光和一细束紫光分别以相同入射角由空气射入水中,如图标出了这两种光的折射光线a和b,r1、r2分别表示a和b的折射角,下列说法正确的是( )
A.a为红光折射光线,b为紫光折射光线
B.a为紫光折射光线,b为红光折射光线
C.紫光与红光在水中波速v1与v2之比
D.若光束从水中射向空气,则光束b的临界角比光束a的临界角小
5.(24-25高二下·广东广州第二中学·期末)《史记》中对日晕有“日有晕,谓之日轮”的描述。如图(a)所示,日晕是日光通过卷层云时,受到冰晶的折射或反射而形成的。图(b)为太阳光射到六边形冰晶上发生两次折射的光路图,对于图(b)中出射的单色光a,b。下列说法正确的是( )
A.单色光a的折射率比单色光b的折射率大
B.在冰晶中,单色光a的传播速度比单色光b的传播速度大
C.单色光a、b分别照射某种金属发生光电效应,前者的遏止电压更小
D.单色光a的粒子性比单色光b的粒子性更明显
6.(24-25高二下·广东韶关·期末)光盘是记录音、视频的常用介质,CD碟用红色激光读写数据,蓝光碟则用蓝色激光读写,因为蓝色激光的波长更短,使得蓝光碟的数据密度远大于CD碟,如图所示,红蓝混色激光射到玻璃介质分解成两速折射光线a和b。下列说法正确的是( )
A.a是蓝光,b是红光
B.在玻璃介质中a光的速度大于b光
C.a、b光由空气进入玻璃介质后波长均变短
D.若增大入射角,a、b光均可能发生全反射
7.(24-25高二下·广东佛山普通高中·期末)如图所示,一个半径为由、两个透明半球紧密贴合组成的球体,保持在竖直方向固定在水平面上,为a、b半球分界面。利用激光笔,在垂直方向射入一束红光,入射点为,发现红光经过球体没有偏折,并从半球的点射出;若将激光笔竖直向上平移,当上移距离时,红光从点入射后的折射角为,且经过两个半球后恰好从点射出。已知空气折射率近似等于1,光由折射率为的介质(入射角)射向折射率为的介质(折射角)满足。下列说法正确的是( )
A.从点入射的红光一定通过球心
B.半球的折射率为
C.、半球的折射率相等
D.减小红光在点的入射角,则红光在点上方射出
8.下列说法正确的是( )
A.一束单色光由空气射入玻璃,这束光的速度变慢,波长变短
B.激光信号在光导纤维中传输时是利用了光的衍射原理进行的
C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰
D.分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距
三、解答题
9.(24-25高二下·广东广州·期末)如图所示,一直角三棱镜截面,,,O为的中点,边长为L。平行于边的激光从的中点D射入该棱镜,折射光线照射到的中点E。已知光在真空中的速度c,不考虑光的多次反射。
(1)求三棱镜的折射率n;(可保留根号)
(2)通过计算判断激光是否能够从边射出,并规范画出激光在三棱镜中传播的光路图;
(3)求激光在三棱镜中传播的时间。
10.(24-25高二下·广东肇庆·期末)如图所示,在面积足够大的长方体水池中注满清水,水深为,一束单色光以的入射角由空气射入清水中,已知清水的折射率,光在空气中的传播速度为。,。求:
(1)光由空气射入清水时的折射角;
(2)光在清水中传播的速度;
(3)光从水面传播到池底的时间。
11.(24-25高二下·广东清远·期末)如图所示,水面上漂浮一半径为的圆形荷叶,一只小蝌蚪(可视为质点)从距水面深度为的M点沿水平方向以的速度匀速运动,其运动轨迹位于荷叶直径AB的正下方。当小蝌蚪经过C点时,在水面上方任意位置都恰好看不到小蝌蚪,且看不到的持续时间为2.0s.小蝌蚪从荷叶下方穿过的过程中荷叶不动。光在真空中传播速度取.
(1)已知CB是小蝌蚪反射的一条光线,请补全该光线的光路图;
(2)求水的折射率;
(3)光在该水中传播的速度。
12.(24-25高二下·广东广州白云区·期末)在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中,航天员向水球中注入空气,形成一个内含气泡的水球。如图所示,若气泡与水球同心,气泡半径为R,水球半径为2R。在过球心O的平面内,一单色光以入射角i水平照射这一水球,折射光线AB恰好与内圆相切。已知光从A传播到B的时间为,在真空中的传播速度为c,求:
(1)光在水中的传播速度v;
(2)水的折射率n和入射角i。
13.(24-25高二下·广东江门·期末)某实验小组研究一块半圆柱形玻璃砖的折射率。半圆柱形玻璃砖的半径,其横截面如图所示,O点为圆心,为直径MN的垂线,足够大的光屏PQ与直径MN垂直并相切于N点。使用激光笔从点发射一细光束射向圆心O点,保持光线始终沿半径方向,将激光笔逆时针缓慢转动,当光屏PQ上只有一个光点时停止转动,此时光点距N点的距离是,光在空气中的传播速度为。求:(结果可保留根式)
(1)求半圆形玻璃砖的折射率n;
(2)求光在玻璃中传播速度v。
14.(24-25高二下·广东佛山普通高中·期末)盐灯作为一款时尚灯饰,由具有较好透光性的水晶盐制成,能够发出温暖柔和的光芒。如图所示,某长方体盐灯底部是不透光木质底座,上下表面是边长为a=0.4m的正方形,高为b=0.6m,黄色点光源位于长方体的几何中心。已知该水晶盐介质均匀,黄光在盐灯中的折射率n=2,在空气中折射率近似等于1,光在真空中的传播速度为c=3×108m/s,不考虑光经过分界面的反射问题,也不考虑光刚好射到棱上的情况。
(1)求黄光在盐灯中的传播速度以及传播的最短时间(计算结果保留2位有效数字);
(2)请判断盐灯外表面被照亮区域的最大面积位于其上表面还是某一侧面,并求出最大面积(计算结果保留π);
(3)若将黄色光源换为蓝色光源后,发现盐灯外表面被照亮部分的最大面积变小了,请解释原因。
地 城
考点02
全反射
一、单选题
1.(24-25高二下·广东清远·期末)日常生活和科技中处处蕴含物理知识,下列说法正确的是( )
A.如图甲所示,当卫星经过跟踪站的上空,地面接收到的信号频率会发生改变,是由于多普勒效应引起的
B.如图乙所示,阳光下的彩色肥皂泡,是由于光的衍射产生的
C.如图丙所示,在观看3D电影时,观众所戴的特制眼镜利用了光的色散原理
D.如图丁所示,水中的气泡看上去特别明亮,是由于光的偏振引起的
2.(24-25高二下·广东广州白云区·期末)在日常生活和科技中处处蕴含物理知识,下列说法正确的是( )
A.光导纤维中内层的折射率小于外层的折射率
B.“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射
C.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,是光的偏振现象
D.正在鸣笛的火车向我们疾驰而来,我们听到的声波频率与该波源的频率相比变小
3.(24-25高二下·广东江门·期末)日常生活和科技中处处蕴含物理知识,下列说法正确的是( )
A.雨后路面上的油膜形成彩色的条纹,是光的衍射现象
B.光导纤维利用了光的全反射原理,内芯采用光密介质,外套采用光疏介质
C.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,是光的偏振现象
D.摄影时常用滤光片减弱被拍摄物体表面的反射光,是光的干涉现象
4.(24-25高二下·广东汕头·期末)夜间骑行时,自行车尾灯能够提高可见性。尾灯内部无电源驱动,其结构通常是由多个直角棱镜组成,自行车后方的汽车灯光线水平射入棱镜后,在棱镜侧面经过两次全反射后水平反射回去。如图所示,根据全反射原理,自行车尾灯棱镜所选用材料的折射率至少为( )
A. B.1.5 C. D.2
二、实验题
5.(24-25高二下·广东广州执信中学·期末)甲同学利用激光测量半径R=4.40cm半圆形玻璃砖的折射率,实验中让一细束激光沿玻璃砖半径方向射到圆心O,恰好在底边发生全反射(如图1),作光路图并测量相关数据(如图2),则该半圆形玻璃砖的折射率为________(结果保留两位有效数字)。其他条件不变,仅将半圆形玻璃砖向左平移一小段距离,则________(填“有”或“没有”)激光从底边射出。
三、解答题
6.(24-25高二下·广东揭阳·期末)某半径为的球形玻璃制品中心有一个半径为R的球形气泡,二者球心重合于O点,其剖面图如图所示。一细光束从玻璃球表面的M点射入玻璃球后照射到气泡表面上的A点,在A点恰好发生全反射后从玻璃球表面的N点射出,M、N两点的距离为。光在真空中的传播速度为c,不考虑多次反射。求:
(1)玻璃球材料的折射率和光在M点入射角的正弦值;
(2)光从M点传播到N点所用的时间。
7.(24-25高二下·广东广州·期末)如图所示,一直角三棱镜截面,,,O为的中点,边长为L。平行于边的激光从的中点D射入该棱镜,折射光线照射到的中点E。已知光在真空中的速度c,不考虑光的多次反射。
(1)求三棱镜的折射率n;(可保留根号)
(2)通过计算判断激光是否能够从边射出,并规范画出激光在三棱镜中传播的光路图;
(3)求激光在三棱镜中传播的时间。
8.(24-25高二下·广东佛山普通高中·期末)盐灯作为一款时尚灯饰,由具有较好透光性的水晶盐制成,能够发出温暖柔和的光芒。如图所示,某长方体盐灯底部是不透光木质底座,上下表面是边长为a=0.4m的正方形,高为b=0.6m,黄色点光源位于长方体的几何中心。已知该水晶盐介质均匀,黄光在盐灯中的折射率n=2,在空气中折射率近似等于1,光在真空中的传播速度为c=3×108m/s,不考虑光经过分界面的反射问题,也不考虑光刚好射到棱上的情况。
(1)求黄光在盐灯中的传播速度以及传播的最短时间(计算结果保留2位有效数字);
(2)请判断盐灯外表面被照亮区域的最大面积位于其上表面还是某一侧面,并求出最大面积(计算结果保留π);
(3)若将黄色光源换为蓝色光源后,发现盐灯外表面被照亮部分的最大面积变小了,请解释原因。
地 城
考点03
干涉、衍射和偏振
一、单选题
1.(24-25高二下·广东清远·期末)日常生活和科技中处处蕴含物理知识,下列说法正确的是( )
A.如图甲所示,当卫星经过跟踪站的上空,地面接收到的信号频率会发生改变,是由于多普勒效应引起的
B.如图乙所示,阳光下的彩色肥皂泡,是由于光的衍射产生的
C.如图丙所示,在观看3D电影时,观众所戴的特制眼镜利用了光的色散原理
D.如图丁所示,水中的气泡看上去特别明亮,是由于光的偏振引起的
2.(24-25高二下·广东江门·期末)日常生活和科技中处处蕴含物理知识,下列说法正确的是( )
A.雨后路面上的油膜形成彩色的条纹,是光的衍射现象
B.光导纤维利用了光的全反射原理,内芯采用光密介质,外套采用光疏介质
C.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,是光的偏振现象
D.摄影时常用滤光片减弱被拍摄物体表面的反射光,是光的干涉现象
3.(24-25高二下·广东广州执信中学·期末)反光衣是利用玻璃微珠的“回归反射”原理,使光线沿原方向返回,从而达到提醒的目的。如图,现有一束与光轴(经过O、B两点)平行的光照在半径为R的玻璃微珠上,MA是其中一条入射角i=60°的入射光线,玻璃微珠右侧是反光膜,真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A.此玻璃材料的折射率为
B.光在玻璃材料中比在空气中更容易发生衍射
C.光在玻璃材料中的传播时间为
D.光从空气进入到玻璃材料后,传播速度变大
4.(24-25高二下·广东广州白云区·期末)在日常生活和科技中处处蕴含物理知识,下列说法正确的是( )
A.光导纤维中内层的折射率小于外层的折射率
B.“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射
C.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,是光的偏振现象
D.正在鸣笛的火车向我们疾驰而来,我们听到的声波频率与该波源的频率相比变小
二、多选题
5.(24-25高二下·广东肇庆·期末)洛埃镜实验也可以得到杨氏干涉的结果,其基本装置如图所示,为单色光源,其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,平面镜与光屏垂直。某次实验时测得光屏上相邻两亮条纹的间距为,光源到平面镜和到光屏的垂直距离分别为和。则( )
A.光屏上的干涉条纹关于平面镜上下对称
B.单色光源的波长为
C.将平面镜水平左移一些,相邻亮条纹间距不变
D.将平面镜竖直下移的距离,相邻亮条纹间距变为
6.(24-25高二下·广东广州培正中学·期末)不同波长的电磁波具有不同的特性,在生产生活中具有不同的应用。、两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是( )
A.若、两光照射同一个狭缝,光的衍射现象更明显
B.若、两光分别作为杨氏双缝实验装置的光源,光产生的条纹间距较大
C.若、两光照射同一个光电管时都能发生光电效应,光的遏止电压更大
D.光作为杨氏双缝实验装置的光源,若挡住其中一条狭缝,另一条狭缝宽度增大,其他条件不变,光产生的条纹中中间亮纹宽度增大
7.下列说法正确的是( )
A.一束单色光由空气射入玻璃,这束光的速度变慢,波长变短
B.激光信号在光导纤维中传输时是利用了光的衍射原理进行的
C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰
D.分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距
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