专题05 光学（期末真题汇编，山东专用）高二物理下学期

**基本信息** 汇编山东多地高二下期末真题，聚焦光学两大高频考点，通过彩虹、回归反光膜等真实情境与梯度题型，落实物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选|11题|光的折射/全反射（彩虹成因、坦克观察窗）、干涉/衍射/偏振（薄膜干涉检查平整度、偏振片魔术）|结合生活科技情境，考查现象解释与规律应用| |多选|4题|全反射条件、双缝干涉瓦斯监测、红光紫光特性比较|综合分析能力，涉及多知识点关联| |解答|4题|半球玻璃砖折射、光线传播时间计算|模型建构与科学推理，需几何关系与折射率公式结合| |实验|1题|双缝干涉测量波长|科学探究能力，考查实验操作与数据处理|

专题05 光学 2大高频考点概览 考点01 光的折射 全反射 考点02 光的干涉 衍射 偏振 地 城 考点01 光的折射 全反射 一、单选题 1．(24-25高二下·山东济南·期末)彩虹是太阳光经过水滴的两次折射和一次反射形成的光学现象，其光路如图所示，、、、是其中四条不同颜色的出射光线，下列说法正确的是（　　） A．、、、光的颜色依次可能为红光、黄光、蓝光和紫光 B．在水滴中光的频率小于光的频率 C．在水滴中光的波长小于光的波长 D．在水滴中光的速度大于光的速度 【答案】C 【详解】A．可见光从红光到紫光，频率越来越大，波长越来越小。而频率越大的光，在同一介质中折射率越大，由图当太阳光经过水滴的第一次折射时，根据 可得入射角相同，折射角越小，则折射率越大。所以、、、光的颜色依次可能为紫光、蓝光、黄光和红光，故A错； B．进入不同介质，光的频率不变，所以在水滴中光的频率仍然大于光的频率，故B错； C．由， 得 则a光的频率最大，折射率最大，因而最小，故C正确； D．由 可知折射率越大，传播速度越小，在水滴中光的速度小于光的速度，故D错。 故选C。 2．(24-25高二下·山东潍坊·期末)为了从坦克内部观察外部目标，在坦克壁上开了一个小孔。已知坦克壁厚，孔的左右两边距离12，孔内镶嵌一折射率为1.6的玻璃，其厚度与坦克壁厚相同，大小、形状与小孔一致。，，下列说法正确的是（　　） A．坦克内部人员可以看到外界角度的范围是 B．坦克壁厚度不变，适当增加孔的左右宽度，可增大外界角度的观察范围 C．孔的左右宽度不变，适当增加坦克壁的厚度，可增大外界角度的观察范围 D．更换折射率更小的玻璃，可能看到外界角度的范围是 【答案】B 【详解】A．如图所示，从左侧位置观察时光路如图所示： 由几何关系可知 可知r=30° 根据 解得sinθ=0.8 则θ=53° 坦克内部人员可以看到外界角度的范围是，选项A错误； B．坦克壁厚度不变，适当增加孔的左右宽度，可知r角变大，θ变大，即可增大外界角度的观察范围，选项B正确； C．孔的左右宽度不变，适当增加坦克壁的厚度，可知r角变小，θ变小，可减小外界角度的观察范围，选项C错误； D．更换折射率更小的玻璃，根据可知r角一定，则θ减小，即可能看到外界角度的范围减小，不可能是，选项D错误。 故选B。 3．(24-25高二下·山东德州·期末)现在高速公路上的标志牌常贴有“回归反光膜”，它采用高折射率的微小玻璃珠制成，并在后半表面镀铝膜，如图甲所示。一光线沿平行于玻璃珠水平直径AB方向射入玻璃珠，发生折射后到达B处发生反射，再经折射后平行入射方向射出，光路及角度如图乙所示，O为球心。已知光在空气中的传播速度c，下列说法中正确的是（　　） A．玻璃珠的折射率为 B．该光线在玻璃珠中的传播速度为 C．该光线在玻璃珠中发生全反射的临界角为30° D．如果没有铝膜，该光线不能在B处发生全反射 【答案】D 【详解】A．如图乙所示，根据光的折射定律，玻璃球的折射率为 A错误； B．光在玻璃球中的传播速度为 B错误； C．根据光的折射定律，临界角满足 可知临界角C大于30°，C错误； D．光线在B处的入射角为30°，由于满足 可知如果没有铝膜，该光线在B处不会发生全发射。D正确。 故选D。 4．(24-25高二下·山东泰安·期末)如图所示为双缝干涉实验装置的截面图，单色光源S到双缝、的距离相等，O是、连线中垂线与光屏的交点。介质为空气时，O点出现亮条纹。若将中垂线上方充满折射率为的介质，下方仍为折射率n=1的空气，则原本在O点处的亮条纹将会（    ） A．向上移动 B．向下移动 C．保持不变 D．无法判断 【答案】A 【详解】开始时两狭缝到O点的距离相等，即两狭缝到O点的距离是波长的倍数相等； 由于 光在的介质中传播时，频率不变，波速减小，故波长变短。则光屏上到狭缝S1和S2的距离等于波长倍数相等的位置上移，因此中央亮纹向上移动。 故选A。 二、多选题 5．(24-25高二下·山东东营·期末)如图所示，截面为扇形的透明柱形材料的圆心角，半径为，一束激光从OB面的点入射，恰好在AB面上发生全反射，然后垂直于AO面从点射出，已知OE长度为，不考虑多次反射的情况，下列说法正确的是（　　） A．透明材料的折射率为 B．透明材料的折射率为 C．光线在OB面上的入射角为 D．光线在OB面上的入射角为 【答案】AC 【详解】AB．作出如图所示的光路图 由几何关系可知 又因为激光恰好在AB面上发生全反射，所以 解得临界角 透明材料的折射率 故A正确，B错误； CD．由几何关系得，折射角 由折射定律得 解得光线在OB面上的入射角为 故C正确，D错误。 故选AC。 6．(24-25高二下·山东青岛·期末)矿井空气中的瓦斯浓度超过1%时，容易发生瓦斯爆炸。某同学通过查阅资料得知含有瓦斯的空气折射率大于干净空气的折射率，他利用光的干涉监测瓦斯浓度。如图，在双缝后面放置两个完全相同的薄壁透明容器A、B，容器A中是干净的空气，容器B与矿井中空气相通。用某种单色光照射单缝，观察屏上的干涉条纹，就能够大致判断瓦斯的浓度。下列说法正确的是（　　） A．若屏的正中央是亮纹，说明B中的空气一定不含瓦斯 B．若屏的正中央是暗纹，说明B中的空气一定含有瓦斯 C．同种频率的光在含有瓦斯的空气中比在干净空气中传播的速度小 D．用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变小 【答案】BCD 【详解】A．若屏的正中央是亮纹，如果容器A、B中气体相同，则折射率相同，到屏的中央光程相同，所以中央为亮纹，若B中含有瓦斯，但是到屏的中央光程恰好相差波长的整数倍，中央也为亮纹，故B中可能含瓦斯，也可能不含，故A错误； B．如果屏的正中央是暗纹，必有光程差，说明B中的气体与A中的气体成分不相同，一定含有瓦斯，故B正确； C．同种频率的光在含有瓦斯的空气中的折射率大于在干净空气中的折射率，根据 可知同种频率的光在含有瓦斯的空气中比在干净空气中传播的速度小，故C正确； D．根据 用频率更大的单色光照射单缝时，由于单色光的波长变小，则屏上出现的干涉条纹间距变小，故D正确。 故选BCD。 三、解答题 7．(24-25高二下·山东济南·期末)一种灯具中有一透明玻璃半球，球心为O点，半径为R，上表面水平，直线OO'与半球上表面垂直，如图所示，一束平行于OO'的单色光从P点射入玻璃半球，OP=，光在半球底面上Q点发生折射，出射光线与OO'交点G，OG=。该单色光若从M点射入玻璃半球，经过一段时间后也射出玻璃半球。已知，光在真空中传播的速度大小为c，求： (1)玻璃半球相对于该光的折射率； (2)光从M点射入到射出玻璃半球所经历的时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由几何关系可得入射角满足 解得 作QH⊥OG，交点为H，则有 H为OG的中点，由几何关系可得折射角 根据折射定律 解得 （2）该光发生全反射的临界角满足 光从M点入射到球面时，入射角满足 解得 则该光在球面上发生全反射，光路图如图所示 根据几何关系有 光在玻璃半球中的传播速度 则光从M点射入到射出玻璃半球所经历的时间 解得 8．(24-25高二下·山东烟台·期末)一半径R=10cm的半球形玻璃砖，O点是半球的球心，虚线OO1表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）。现有一束范围足够大的平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。已知其中一条光线入射点为O，另一条光线的入射点为A，穿过玻璃砖后两条光线交于 B点，OA =5cm，OB =，光在真空中的速度为c =3×108m/ s，求： (1)玻璃砖的折射率； (2)入射点为A 的光线从A传播到B所需的时间； (3)球面上有光射出的区域在底面上投影面积。 【答案】(1) (2)s (3)cm2 【详解】（1）光路图如图所示 一条光线沿直线进入玻璃，在球面上的入射点为C，入射角∠ACO为，折射角为，则 解得=∠BOC=30° cm 则E是OB的中点，是等腰三角形，则∠B=∠BOC= 30° 所以=60° 根据折射定律有 （2）光在玻璃中传播速度 则入射光从A到B的时间s （3）设从距O点x处进入的光在球面与空气的界面上发生全反射，根据几何关系可知 且 解得cm 在球面上有光射出的区域在底面上的投影面积cm2 9．(24-25高二下·山东菏泽·期末)如图所示，某种透明材料制成的半径为R的半球，一束单色光从半球的边缘，以与半球平面成的方向射入半球，折射后恰好到达球面上的P点（P点与圆心的连线和水平方向的夹角为），c为光在真空中的传播速度。求 (1)这种材料的折射率n； (2)这束单色光在半球内的传播时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）光路图如图 由光的折射定律有 解得 （2）根据全反射的临界条件 解得 因为，故在P点发生全反射。 设光在该介质中传播速度为v，则有 这束单色光在半球内的传播时间为 联立以上各式解得 10．(24-25高二下·山东泰安一中·期末)半径为R的透明玻璃球切去底面半径的球冠成为一个大球冠，如图所示，玻璃的折射率，一束半径光束垂直球冠的切面照射到球冠上，进入球冠的光线有部分从球面射出而使球面发光，已知光在真空中的传速速度为c，（球冠不含底面的表面积公式为，R为球的半径，h为球冠的高度）。不考虑光在球冠内的反射，求： （1）发光球面的面积； （2）光束正中间的光线通过大球冠的时间。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）根据题意，设光发生全反射的临界角为C，由解得 画出光路图，如图所示 光线①恰好发生全反射，发光区域是一个小的球冠，设小球冠高为h，由几何关系有 解得 发光球面面积 （2）如图由题意，球冠底面所对的圆心角为，光束正中间的光线②直接穿过球冠，通过玻璃球的路程为 光在玻璃球内的速度 所以，该光束正中间的光线通过玻璃球的时间为 地 城 考点02 光的干涉 衍射 偏振 一、单选题 1．(24-25高二下·山东济南·期末)用干涉法检查厚玻璃板b的上表面是否平整的装置如图所示，干涉条纹是由某两个表面反射的光叠加产生的，这两个表面是（　　） A．a的上表面、b的下表面 B．a的下表面、b的上表面 C．a的上表面、a的下表面 D．b的上表面、b的下表面 【答案】B 【详解】干涉法检查厚玻璃板的平整程度利用的是薄膜干涉原理，图中利用的是空气薄膜，可知，这两个表面是a的下表面、b的上表面。 故选B。 2．(24-25高二下·山东临沂·期末)下列关于光学现象的描述正确的是（　　） A．图甲是自然光照射肥皂膜观测到的图样，观察者和光源应该位于薄膜的异侧 B．图乙右侧垫块是两张纸片，当抽去一张纸片后条纹间距变大 C．图丙是牛顿环，出现不等距的明暗相间的条纹，是光的衍射现象 D．图丁是泊松亮斑图像，是光的干涉现象 【答案】B 【详解】A．图甲中薄膜干涉是薄膜的前后两个表面反射的光发生干涉形成的，故观察者和光源应该位于薄膜的同侧，故A错误； B．图乙中当抽去一张纸片后，楔形空气层的顶角变小，空气层厚度发生相同变化的横向跨度变大，条纹间距变大，故B正确； C．图丙是牛顿环，出现不等距的明暗相间的条纹，是光的干涉现象，故C错误； D．图丁是泊松亮斑图像，是光的衍射现象，故D错误。 故选B。 3．(24-25高二下·山东聊城·期末)一束单色光在不同条件下会形成很多有趣的图样。下列四幅图分别为光通过圆孔、光照射在不透光圆盘上、光通过双缝、光通过单缝后，在光屏上形成的图样。图样中有一幅形成原理与其他不同，该图样是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】光通过圆孔、光照射在不透光圆盘上、光通过单缝后发生的都是光的衍射现象；而光通过双缝发生的光的干涉现象。可知图像C是光的干涉条纹，形成原理与其他不同。 故选C。 4．(24-25高二下·山东德州·期末)关于下面四幅图片所示的现象或解释，下列说法正确的是（　　） A．图甲中光学镜头上的增透膜利用的是光的折射现象 B．图乙所示的泊松亮斑是小孔衍射的图样 C．图丙用标准样板检查厚玻璃板的平整程度利用的是薄膜干涉 D．图丁中使摆球C先摆动，稳定后摆球A的振动周期小于摆球B的振动周期 【答案】C 【详解】A．光学镜头上的增透膜是利用光的薄膜干涉现象，减弱光的反射，从而增加透射，故A错误； B．泊松亮斑是圆板衍射现象，故B错误； C．图丙用标准样板检查厚玻璃板的平整程度利用的是薄膜干涉，故C正确； D．使摆球C先摆动，由C摆动从而带动球B和球A两个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，故A、B各摆振动周期跟C摆相同，故D错误。 故选C。 5．(24-25高二下·山东淄博·期末)有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是将两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，上、下两偏振片中间重叠区域让观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示。则（　　） A．该魔术说明光是纵波 B．只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术 C．两偏振片的透振方向互相垂直 D．两偏振片的透振方向互相平行 【答案】C 【详解】A．光的偏振现象说明光是横波，故A错误； BCD．偏振片的特点为当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时，偏振光可以全部通过偏振片，当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时，偏振光不能通过偏振片，则在中间区域的放垂直偏振片和水平偏振片，将两偏振片卷起来，自然光通过两片偏振方向互相垂直的偏振片时，光强减弱，形成黑影，看起来就像一块挡板，一片偏振片无法完成实验，故BD错误，C正确。 故选C。 6．(24-25高二下·山东青岛九中·期末)利用牛顿环可以测量微小位移。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，入射光线分别在凸透镜下表面和平面玻璃上表面反射产生的光线发生干涉，已知在图示位置产生亮条纹，入射光线波长为，图中两次反射位置间的距离为，固定平面玻璃板，当向上平移凸透镜时，亮条纹将周期性出现，下列说法正确的是（    ） A．两次反射位置间的距离满足 B．更换形状相同、折射率更大的凸透镜，点亮条纹可能消失 C．若将入射光波长调整为，则点仍为亮条纹 D．若向上移动距离为，点相邻两次出现亮条纹时，凸透镜移动的距离 【答案】C 【详解】A．两束光发生干涉，在位置产生亮条纹时，光程差为，满足 （） 解得 （） 故A错误； B．根据A选项推导出的公式可知，光程差与凸透镜的折射率无关，故B错误； C．当入射光波长调整为 （） 时 （；） 依然满足产生亮条纹的条件，故C正确； D．再次出现亮条纹时，光程差增大，移动距离满足 解得 故D错误。 故选C。 7．(24-25高二下·山东威海·期末)如图所示，将一块平板玻璃放置在另一块平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当红光从上方入射时，可以看到明暗相间的条纹。已知红光的波长为，下列说法正确的是（　　） A．暗条纹是两列反射光波谷与波谷叠加的结果 B．相邻两条亮条纹对应的空气膜厚度之差为 C．若抽去一张纸片，干涉条纹将变密 D．若将红光换为蓝光，干涉条纹将变疏 【答案】B 【详解】A．根据波的干涉规律，暗条纹是两列反射光波峰与波谷叠加的结果，故A错误； B．如图所示为相邻两亮条纹的截面图 处薄膜厚度为，处薄膜厚度为，则对应的光程差为薄膜该处厚度的2倍 则相邻两条亮条纹对应的空气膜厚度之差为 故B正确； CD．相邻亮条纹间距 若抽去一张纸片，减小，干涉条纹间距变大，则干涉条纹将变疏；若将红光换为蓝光，光的波长变短，干涉条纹间距变小，则干涉条纹将变密；故CD错误。 故选B。 二、多选题 8．(24-25高二下·山东烟台·期末)下列关于红光和紫光两种单色光的说法正确的是（　　） A．在真空中，紫光比红光的波长长 B．两种点光源位于水下同一深度时，红光在水面形成的光斑面积更大 C．对于同一个很窄的单缝，紫光比红光的衍射现象更明显 D．对于同一杨氏双缝干涉装置，光屏上红光相邻两个亮条纹中心间距比紫光大 【答案】BD 【详解】A．在真空中，紫光比红光的波长要短，故A错误； B．两种点光源位于水下同一深度时，由于可见光中红光频率最小，折射率小，发生全反射的临界角最大，所以红光在水面形成的光斑面积更大，故B正确； C．发生明显衍射的条件是障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长差不多，红光的波长比紫光长，所以对于同一个很窄的单缝，红光比紫光的衍射现象更明显，故C错误； D．根据杨氏双缝干涉条纹间距公式，对于同一杨氏双缝干涉装置，和L相同，但红光的波长比紫光长，所以光屏上红光相邻两个亮条纹中心间距比紫光大，故D正确。 故选BD。 9．(24-25高二下·山东淄博·期末)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图甲所示，现使透明标准板和待检工件间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图乙所示的干涉条纹，条纹的弯曲处对应于A处。下列说法正确的是（　　） A．判断A处缺陷为凸起 B．判断A处缺陷为凹陷 C．当减小薄片的厚度，则相邻的干涉条纹间距会变大 D．当减小薄片的厚度，则相邻的干涉条纹间距会变小 【答案】BC 【详解】AB．薄膜干涉为等厚干涉，即同一个条纹处的空气膜厚度相同，从弯曲的条纹可知，A处检查平面左侧的空气膜与右边相同，所以A处应该凹陷，故A错误，B正确； CD．空气膜的上、下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差 即光程差为空气薄膜厚度的2倍，当光程差 （n为整数） 时为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为，当减小薄片的厚度，导致同级的光程差间距变大，则干涉条纹间距会变大，故C正确，D错误。 故选BC。 三、实验题 10．(24-25高二下·山东济南·期末)某同学用双缝干涉实验装置测量某单色光的波长，装置如图甲所示。实验时测量头的分划线分别对准第1条明条纹和第6条明条纹时，测量尺上的示数分别如图乙、丙所示，测量头的读数方法同螺旋测微器。 (1)图甲中装置上的a、b、c依次为_______； A．滤光片  单缝  双缝 B．滤光片  双缝  单缝 C．单缝  双缝  滤光片 (2)图丙中测量头的读数为_______mm； (3)本实验中双缝间距离为0.24mm，双缝到屏间的距离为80.0cm，则该单色光的波长为_______nm（结果保留3位有效数字）。 【答案】(1)A (2)13.870 (3)693 【详解】（1）为获取两个单色线光源，三个光学元件依次为滤光片、单缝片、双缝片。故A正确，BCD错误。 故选A。 （2）丙图中固定刻度读数为：，转动刻度读数为 故读数为 故答案为。 （3）图乙中测量头的读数为， 根据双缝干涉条纹间距公式 解得 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 光学 2大高频考点概览 考点01 光的折射 全反射 考点02 光的干涉 衍射 偏振 地 城 考点01 光的折射 全反射 一、单选题 1．(24-25高二下·山东济南·期末)彩虹是太阳光经过水滴的两次折射和一次反射形成的光学现象，其光路如图所示，、、、是其中四条不同颜色的出射光线，下列说法正确的是（　　） A．、、、光的颜色依次可能为红光、黄光、蓝光和紫光 B．在水滴中光的频率小于光的频率 C．在水滴中光的波长小于光的波长 D．在水滴中光的速度大于光的速度 2．(24-25高二下·山东潍坊·期末)为了从坦克内部观察外部目标，在坦克壁上开了一个小孔。已知坦克壁厚，孔的左右两边距离12，孔内镶嵌一折射率为1.6的玻璃，其厚度与坦克壁厚相同，大小、形状与小孔一致。，，下列说法正确的是（　　） A．坦克内部人员可以看到外界角度的范围是 B．坦克壁厚度不变，适当增加孔的左右宽度，可增大外界角度的观察范围 C．孔的左右宽度不变，适当增加坦克壁的厚度，可增大外界角度的观察范围 D．更换折射率更小的玻璃，可能看到外界角度的范围是 3．(24-25高二下·山东德州·期末)现在高速公路上的标志牌常贴有“回归反光膜”，它采用高折射率的微小玻璃珠制成，并在后半表面镀铝膜，如图甲所示。一光线沿平行于玻璃珠水平直径AB方向射入玻璃珠，发生折射后到达B处发生反射，再经折射后平行入射方向射出，光路及角度如图乙所示，O为球心。已知光在空气中的传播速度c，下列说法中正确的是（　　） A．玻璃珠的折射率为 B．该光线在玻璃珠中的传播速度为 C．该光线在玻璃珠中发生全反射的临界角为30° D．如果没有铝膜，该光线不能在B处发生全反射 4．(24-25高二下·山东泰安·期末)如图所示为双缝干涉实验装置的截面图，单色光源S到双缝、的距离相等，O是、连线中垂线与光屏的交点。介质为空气时，O点出现亮条纹。若将中垂线上方充满折射率为的介质，下方仍为折射率n=1的空气，则原本在O点处的亮条纹将会（    ） A．向上移动 B．向下移动 C．保持不变 D．无法判断 二、多选题 5．(24-25高二下·山东东营·期末)如图所示，截面为扇形的透明柱形材料的圆心角，半径为，一束激光从OB面的点入射，恰好在AB面上发生全反射，然后垂直于AO面从点射出，已知OE长度为，不考虑多次反射的情况，下列说法正确的是（　　） A．透明材料的折射率为 B．透明材料的折射率为 C．光线在OB面上的入射角为 D．光线在OB面上的入射角为 6．(24-25高二下·山东青岛·期末)矿井空气中的瓦斯浓度超过1%时，容易发生瓦斯爆炸。某同学通过查阅资料得知含有瓦斯的空气折射率大于干净空气的折射率，他利用光的干涉监测瓦斯浓度。如图，在双缝后面放置两个完全相同的薄壁透明容器A、B，容器A中是干净的空气，容器B与矿井中空气相通。用某种单色光照射单缝，观察屏上的干涉条纹，就能够大致判断瓦斯的浓度。下列说法正确的是（　　） A．若屏的正中央是亮纹，说明B中的空气一定不含瓦斯 B．若屏的正中央是暗纹，说明B中的空气一定含有瓦斯 C．同种频率的光在含有瓦斯的空气中比在干净空气中传播的速度小 D．用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变小 三、解答题 7．(24-25高二下·山东济南·期末)一种灯具中有一透明玻璃半球，球心为O点，半径为R，上表面水平，直线OO'与半球上表面垂直，如图所示，一束平行于OO'的单色光从P点射入玻璃半球，OP=，光在半球底面上Q点发生折射，出射光线与OO'交点G，OG=。该单色光若从M点射入玻璃半球，经过一段时间后也射出玻璃半球。已知，光在真空中传播的速度大小为c，求： (1)玻璃半球相对于该光的折射率； (2)光从M点射入到射出玻璃半球所经历的时间。 8．(24-25高二下·山东烟台·期末)一半径R=10cm的半球形玻璃砖，O点是半球的球心，虚线OO1表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）。现有一束范围足够大的平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。已知其中一条光线入射点为O，另一条光线的入射点为A，穿过玻璃砖后两条光线交于 B点，OA =5cm，OB =，光在真空中的速度为c =3×108m/ s，求： (1)玻璃砖的折射率； (2)入射点为A 的光线从A传播到B所需的时间； (3)球面上有光射出的区域在底面上投影面积。 9．(24-25高二下·山东菏泽·期末)如图所示，某种透明材料制成的半径为R的半球，一束单色光从半球的边缘，以与半球平面成的方向射入半球，折射后恰好到达球面上的P点（P点与圆心的连线和水平方向的夹角为），c为光在真空中的传播速度。求 (1)这种材料的折射率n； (2)这束单色光在半球内的传播时间。 10．(24-25高二下·山东泰安一中·期末)半径为R的透明玻璃球切去底面半径的球冠成为一个大球冠，如图所示，玻璃的折射率，一束半径光束垂直球冠的切面照射到球冠上，进入球冠的光线有部分从球面射出而使球面发光，已知光在真空中的传速速度为c，（球冠不含底面的表面积公式为，R为球的半径，h为球冠的高度）。不考虑光在球冠内的反射，求： （1）发光球面的面积； （2）光束正中间的光线通过大球冠的时间。 地 城 考点02 光的干涉 衍射 偏振 一、单选题 1．(24-25高二下·山东济南·期末)用干涉法检查厚玻璃板b的上表面是否平整的装置如图所示，干涉条纹是由某两个表面反射的光叠加产生的，这两个表面是（　　） A．a的上表面、b的下表面 B．a的下表面、b的上表面 C．a的上表面、a的下表面 D．b的上表面、b的下表面 2．(24-25高二下·山东临沂·期末)下列关于光学现象的描述正确的是（　　） A．图甲是自然光照射肥皂膜观测到的图样，观察者和光源应该位于薄膜的异侧 B．图乙右侧垫块是两张纸片，当抽去一张纸片后条纹间距变大 C．图丙是牛顿环，出现不等距的明暗相间的条纹，是光的衍射现象 D．图丁是泊松亮斑图像，是光的干涉现象 3．(24-25高二下·山东聊城·期末)一束单色光在不同条件下会形成很多有趣的图样。下列四幅图分别为光通过圆孔、光照射在不透光圆盘上、光通过双缝、光通过单缝后，在光屏上形成的图样。图样中有一幅形成原理与其他不同，该图样是（　　） A． B． C． D． 4．(24-25高二下·山东德州·期末)关于下面四幅图片所示的现象或解释，下列说法正确的是（　　） A．图甲中光学镜头上的增透膜利用的是光的折射现象 B．图乙所示的泊松亮斑是小孔衍射的图样 C．图丙用标准样板检查厚玻璃板的平整程度利用的是薄膜干涉 D．图丁中使摆球C先摆动，稳定后摆球A的振动周期小于摆球B的振动周期 5．(24-25高二下·山东淄博·期末)有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是将两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，上、下两偏振片中间重叠区域让观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示。则（　　） A．该魔术说明光是纵波 B．只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术 C．两偏振片的透振方向互相垂直 D．两偏振片的透振方向互相平行 6．(24-25高二下·山东青岛九中·期末)利用牛顿环可以测量微小位移。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，入射光线分别在凸透镜下表面和平面玻璃上表面反射产生的光线发生干涉，已知在图示位置产生亮条纹，入射光线波长为，图中两次反射位置间的距离为，固定平面玻璃板，当向上平移凸透镜时，亮条纹将周期性出现，下列说法正确的是（    ） A．两次反射位置间的距离满足 B．更换形状相同、折射率更大的凸透镜，点亮条纹可能消失 C．若将入射光波长调整为，则点仍为亮条纹 D．若向上移动距离为，点相邻两次出现亮条纹时，凸透镜移动的距离 7．(24-25高二下·山东威海·期末)如图所示，将一块平板玻璃放置在另一块平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当红光从上方入射时，可以看到明暗相间的条纹。已知红光的波长为，下列说法正确的是（　　） A．暗条纹是两列反射光波谷与波谷叠加的结果 B．相邻两条亮条纹对应的空气膜厚度之差为 C．若抽去一张纸片，干涉条纹将变密 D．若将红光换为蓝光，干涉条纹将变疏 二、多选题 8．(24-25高二下·山东烟台·期末)下列关于红光和紫光两种单色光的说法正确的是（　　） A．在真空中，紫光比红光的波长长 B．两种点光源位于水下同一深度时，红光在水面形成的光斑面积更大 C．对于同一个很窄的单缝，紫光比红光的衍射现象更明显 D．对于同一杨氏双缝干涉装置，光屏上红光相邻两个亮条纹中心间距比紫光大 9．(24-25高二下·山东淄博·期末)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图甲所示，现使透明标准板和待检工件间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图乙所示的干涉条纹，条纹的弯曲处对应于A处。下列说法正确的是（　　） A．判断A处缺陷为凸起 B．判断A处缺陷为凹陷 C．当减小薄片的厚度，则相邻的干涉条纹间距会变大 D．当减小薄片的厚度，则相邻的干涉条纹间距会变小 三、实验题 10．(24-25高二下·山东济南·期末)某同学用双缝干涉实验装置测量某单色光的波长，装置如图甲所示。实验时测量头的分划线分别对准第1条明条纹和第6条明条纹时，测量尺上的示数分别如图乙、丙所示，测量头的读数方法同螺旋测微器。 (1)图甲中装置上的a、b、c依次为_______； A．滤光片  单缝  双缝 B．滤光片  双缝  单缝 C．单缝  双缝  滤光片 (2)图丙中测量头的读数为_______mm； (3)本实验中双缝间距离为0.24mm，双缝到屏间的距离为80.0cm，则该单色光的波长为_______nm（结果保留3位有效数字）。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 专题05光学 答案版 考点01 光的折射 全反射 目目 1.C 2.B 3.D 4.A 5.AC 6.BCD 7.【答案】(1W3 (2)35R 【详解】(1)由儿何关系可得入射角满足sina=哭 解得a=30· 作QH1OG,交点为H,则有OH=Rcos30°=号R H为OG的中点，由几何关系可得折射角B=180°-∠0QH-∠HQG=60° sinB 根据折射定律n=m 解得n=5 (2)该光发生全反射的临界角满足sinC=责 光从M点入射到球面时，入射角满足sin日=兴 解得0=60°>C 则该光在球面上发生全反射，光路图如图所示 根据几何关系有s=2Rsin30°+2R=3R 命学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 光在玻璃半球中的传播速度Vⅴ= 则光从M点射入到射出玻璃半球所经历的时间t=: 解得t=3R 8. 【答案】(IW3 (2)8.3×10-10s (3)294cm2 【详解】(1)光路图如图所示 B E R 条光线沿直线进入玻璃，在球面上的入射点为C,入射角∠AC0为c,折射角为B,则sia=哭=主 解得x=∠BOC-309 OE=VR2-CE2 =5v3 cm 则E是OB的中点，△OBC是等腰三角形，则∠B=∠BOC=30° 所以B-60 根据折射定律有n=器=尽 (2)光在玻璃中传播速度V= 则入射光从4到B的时间t=49+孕=.+号=83×1010g (3)设从距O点x处进入的光在球面与空气的界面上发生全反射，根据几何关系可知siC=袁 且sinC=清 解得x=10 cm 在球面上有光射出的区域在底面上的投影面积S=πx2=cm2 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 9. 【答案】(1)3 (235 【详解】(1)光路图如图 0 600 由光的折射定律有n=C sinso 解得n=V5 (2)根据全反射的临界条件n=c 解得sinC=号 因为nC=号<号-Sin60°，故在P点发生全反射. 设光在该介质中传播速度为v,则有V= 这束单色光在半球内的传播时间为t=恐 联立以上各式解得t=R 10. 【答案】(1)S=(2-V3mR2,(2)恐 【详解】(I)根据题意，设光发生全反射的临界角为C,由sinC=解得 C=30 画出光路图，如图所示 30°℃ ② 光线①恰好发生全反射，发光区域是一个小的球冠，设小球冠高为，由几何关系有 c0s30°=驶 解得 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 A=9R 发光球面面积 S=2πRh=(2-V3πR2 (2)如图由题意，球冠底面所对的圆心角为120°，光束正中间的光线②直接穿过球冠，通过玻璃球的路 程为 x=R+RCos60°=R 光在玻璃球内的速度 v-f 所以，该光束正中间的光线通过玻璃球的时间为 t=书-帮-婴 考点02 光的干涉衍谢偏振 目目 1.B 2.B 3.C 4.C 5.C 6.C 7.B 8.BD 9.BC 10. 【答案】(1)A (2)13.870 (3)693