第29讲 光学的五种题型 专项训练 -2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦光学五大核心题型，以典型例题构建从单一规律到综合应用的知识网络，强化科学思维中的模型建构与科学推理。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |光的折射|4题|结合玻璃砖、水滴等模型考查折射率计算|从折射定律基础应用到复杂光路分析| |光的全反射|4题|涉及临界角、三棱镜等场景分析全反射条件|以折射定律为基础，延伸全反射规律| |光的干涉|4题|涵盖薄膜干涉、双缝干涉等实验应用|基于波的叠加原理，联系干涉条纹成因| |光的衍射、偏振|4题|结合衍射现象、偏振应用考查光的波动性|从光的波粒二象性切入，深化波动本质| |综合题型|4题|融合几何光学与物理光学，需跨模块分析|整合前述规律，培养综合解题能力| |综合提升|15题|包含选择、填空、解答，覆盖计算与实验|从基础到拔高，强化知识迁移与应用|

第29讲 光学的五种题型 题型一 光的折射题型 1 题型二 光的全反射题型 4 题型三 光的干涉题型 7 题型四 光的衍射、偏振题型 11 题型五 几何光学与物理光学的综合题型 13 综合提升 17 题型一 光的折射题型 1．（2026•海南模拟）如图所示，玻璃砖的横截面是底角为θ（θ＜45°）的等腰△ABC，O为底边BC的中点。一束平行于BA的激光从O点由空气射入玻璃砖，并垂直AC边射出，不考虑反射光线。则玻璃砖的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【分析】由几何关系和折射定律确定。 【解答】解：激光平行于BA从O点射入，由几何关系入射光线与BC夹角为θ，O点法线垂直于BC，故入射角i＝90°﹣θ 光线进入玻璃砖后沿垂直于AC的方向传播到AC边，此时光线与AC的垂线平行，故折射角r＝θ 由折射定律，故ABD错误，C正确。 故选：C。 2．（2026•孝感二模）为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个小孔，孔内安装一透明材料，厚度与坦克壁厚度相同。已知坦克壁厚度d为15cm，该材料对光的折射率为。不考虑光在左右侧面的反射，若坦克内的人通过这块材料（可移动观察）能看到的外界角度范围最大为120°，则透明材料的宽度L为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【分析】题目描述坦克内的人通过透明材料观察外界，涉及光在介质中的折射现象。已知坦克壁厚度d和材料折射率n，人眼可移动观察，能看到的外界角度范围最大为120°，即人眼在材料后方移动时，入射光线的最大入射角对应外界光线进入人眼的角度范围。需要利用光的折射规律，将外界最大视角转化为入射角，再通过折射定律和几何关系，将入射角与折射角关联，结合厚度d和材料宽度L构成的几何图形，建立L与d、折射角的关系式，从而求解L。 【解答】解：光路图如图所示 由光的折射定律可得，i＝60° 又，即，d＝15cm 可得，故A正确，BCD错误。 故选：A。 3．（2026•陕西模拟）水幕电影是很多景区重点展示的宣传项目，其工作原理简化如下：高压供水系统把水喷出并通过装置形成厚度约2∼5cm的水雾幕墙，幕墙内有无数个雾化而成的球形水滴，高清投影仪把影片投射到幕墙之后可带来震撼的视觉体验。如图所示，投影机射向水滴的光线经折射、散射后被观众看到，若某光线进出水滴过程中，光线偏转了60°，光在水滴中传播的距离为水滴半径的倍，则水滴对该光的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【分析】先根据水滴内光传播距离与半径的几何关系，结合水滴圆形轮廓，利用三角形边长关系求出光线在水滴内对应的折射角；再结合光线整体总偏折角度，几何推导出入射光线对应的入射角；最后将入射角、折射角代入折射定律计算出水滴折射率，匹配选项得出答案。 【解答】解：作出光路图如图所示，光在水滴中传播的距离为水滴半径的倍 由题意可知，θ＝30°，则有2（α﹣θ）＝60°，则α＝60°，水滴对该光的折射率为 代入数值得 故ACD错误，B正确。 故选：B。 4．（多选）（2026•湖南二模）某兴趣小组设计了一种监测透明溶液浓度的装置。如图所示，一水平放置的长方体透明容器（容器壁厚度忽略不计）内部装有待测溶液。一束单色激光以设定的入射角θ从左侧空气斜射入溶液，经两次折射后打在竖直光屏上。已知该溶液的折射率n随浓度增大而增大。保持入射角θ及激光笔、容器、光屏的位置不变，下列说法正确的有（　　） A．若溶液浓度增大，激光在溶液中的传播速度将减小 B．若溶液浓度增大，光屏上的光斑将向上移动 C．若溶液浓度增大，激光束从容器右侧射出时的出射角将减小 D．若保持溶液浓度不变，改用频率更高的单色激光进行测试，光屏上的光斑将向下移动 【答案】AB 【分析】解题需明确激光在溶液中的传播过程：已知溶液浓度增大时折射率增大，而激光在介质中的传播速度与折射率成反比，因此传播速度减小。光路分析中，入射角固定，折射率增大导致折射角减小，结合容器两侧平行及光屏竖直的几何关系，可判断出射光线位置变化，从而确定光斑移动方向。对于频率更高的单色激光，在相同浓度下折射率增大，折射角相应减小，光斑移动方向与浓度增大时一致。 【解答】解：BC、溶液浓度增大，折射率增大，折射角变小，又出射光线与入射光线平行，由几何关系，光屏上的光斑将向上移动，故B正确，C错误； A、溶液浓度增大，折射率增大，传播速度减小，故A正确； D、改用频率更高的单色激光进行测试，折射率大，折射角小，光屏上的光斑将向上移动，故D错误。 故选：AB。 题型二 光的全反射题型 1．（2026•蜀山区校级模拟）细线下栓接一小铁球（视为质点），细线从圆形薄软木塞（厚度不计）中心穿过。用手调节球浸没的深度，从液面上方软木塞外边缘以外区域看，恰好看不到小铁球时，球浸没在水面以下d处。已知软木塞半径为r，则该液体的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【分析】恰好看不到小球，即小球发出的光恰好在木塞边缘发生全反射，画出光路图，根据几何关系分析临界角，根据折射率与全反射临界角关系分析折射率。 【解答】解：恰好看不到小球，即小球射出的光在软木塞边缘恰好发生全反射，光路图如图所示： 由几何关系可知tanC，由全反射临界角和折射率关系可知n，代入数据可得，故C正确，ABD错误。 故选：C。 2．（2026•沧州校级模拟）如图所示，直角三角形ABC为透明三棱镜的截面，其中∠A＝60°。单色光垂直于AC面入射，在AB面恰好发生全反射，下列说法正确的是（　　） A．该三棱镜的折射率为2 B．该三棱镜的折射率为 C．该光从三棱镜中首次出射时的折射角的正弦值为 D．该光从三棱镜中首次出射时的折射角的正弦值为 【答案】C 【分析】题目描述单色光垂直于AC面入射后在AB面恰好发生全反射，需要先明确光线在棱镜内的传播路径与角度关系。根据几何关系可确定光线在AB面的入射角为60°，利用全反射临界角公式建立折射率与该入射角的关系，从而判断折射率数值。随后分析光线从棱镜首次出射的位置，通过折射定律将折射率与出射时的入射角及折射角相关联，即可求得折射角正弦值。 【解答】解：CD、由几何关系可知r＝30°＜60° 所以光从BC射出，根据折射定律有 解得 故C正确，D错误； AB、根据题意作图 根据几何关系可知i＝60° 根据全反射临界角公式有 故AB错误。 故选：C。 3．（2026•江西模拟）玻璃砖的采光、透光功能远高于其他的装饰材料，通过光线漫散射使整个空间的光线更加柔和，所以玻璃砖在室内装饰装修中广泛应用。如图，一横截面为半圆形的透明玻璃砖，圆心为O，半径为R，AB为半圆的直径。一束宽为2R的平行光垂直下表面射入玻璃砖，这束光进入玻璃砖后，圆弧AB部分有光射出区域与没有光射出区域的面积比值为37：53。不考虑光在玻璃砖中的多次反射，sin37°＝0.6，sin53°＝0.8。则玻璃砖对该光的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【分析】根据全反射的临界角公式和圆弧AB部分有光射出区域与没有光射出区域的面积比值求出全反射临界角，进而求出玻璃砖对该光的折射率。 【解答】解：根据题图可知，光线垂直AB面射入，不改变光的传播方向，直接射到圆弧面上。设玻璃砖的折射率为n，全反射临界角为C，则 光线在圆弧面上的入射角等于光线与半径的夹角。在圆弧面上，入射角小于临界角C的区域有光射出，入射角大于等于临界角C的区域发生全反射，无光射出。根据对称性，有光射出的区域对应的圆心角为2C，无光射出的区域对应的圆心角为180°﹣2C，题目已知有光射出区域与没有光射出区域的面积比值为37：53，对于半圆柱面，面积比等于对应的圆心角之比，即 解得2C＝74° 即C＝37° 根据全反射临界角公式 解得 代入数据解得 故ACD错误，B正确。 故选：B。 4．（多选）（2026•河南模拟）如图所示，液面上浮有一厚度不计、半径为r的软木塞，在它的圆心处插着一枚大头针，调整大头针插入软木塞的深度，当液体中大头针露在软木塞外面的长度为h时，从液面上各个方向向液体中看，恰好看不到大头针，则（　　） A．液体的折射率为 B．液体的折射率为 C．若软木塞的厚度不能忽略，液体折射率的测量值与实际值相比不变 D．若软木塞浸入水中的深度不能忽略，液体折射率的测量值比实际值略小 【答案】BC 【分析】AB、各方向恰好看不到大头针，即大头针底端发出的光恰好在木塞边缘发生全反射，画出光路图，根据几何关系分析临界角，根据折射率与全反射临界角关系分析折射率； CD、根据题意分析全反射临界角的测量值如何变化，再分析折射率。 【解答】解：AB、各方向恰好看不到大头针，即大头针底端发出的光恰好在木塞边缘发生全反射，如图所示： 由几何关系可知，由全反射临界角和折射率关系可知，代入数据可得，故A错误，B正确； CD、软木塞厚度不能忽略或浸入水中的深度不能忽略，都不会导致全反射临界角的测量值变化，则折射率测量值与实际值相比不变，故C正确，D错误。 故选：BC。 题型三 光的干涉题型 1．（2026•新泰市校级模拟）下列说法正确的是（　　） A．图甲中线框在图示时刻的电流沿顺时针方向（俯视） B．若图乙中储罐内不导电液体液面上升，LC电路振荡周期减小 C．图丙中单色光入射楔形透明膜时，频率越高，明暗条纹间距越大 D．用图丁中扭秤探究电荷间相互作用力时，应使金属小球A与C带同种电荷 【答案】D 【分析】由右手定则，平行板电容器的电容公式，LC电路振荡周期公式，薄膜干涉，电荷间相互作用的引力、斥力与电性的关系。 【解答】解：A．根据右手定则，图甲中线框在图示时刻的电流沿逆时针方向（俯视），A错误； B．若图乙中储罐内不导电液体液面上升，根据平行板电容器的电容公式，ε变大，则C变大，根据LC电路振荡周期公式可知，LC电路振荡周期增大，B错误； C．图丙中单色光入射楔形透明膜时，频率越高，波长越小，从透明膜前后表面反射的光的路程差相差一个波长的相邻两明纹的距离减小，即明暗条纹间距越小，C错误； D．用图丁中扭秤探究电荷间相互作用力时，应使金属小球A与C带同种电荷，两球由于排斥而使A转动，D正确。 故选：D。 2．（2026春•柳州期末）如图所示为利用薄膜干涉检测工件的平整度，小垫块放在两平行玻璃砖P、Q的左端，P为标准工件，Q为待测工件且保持水平，平行单色光从P的上表面竖直射入。下列说法正确的是（　　） A．有光垂直Q的下表面射出 B．干涉条纹应在Q的下表面 C．若垫块向右移动少许，则干涉条纹变稀疏 D．如果Q的上表面有一个凸起，则干涉条纹向右弯曲 【答案】A 【分析】劈尖干涉的空气膜形成于标准工件下表面与待测工件上表面之间，同一级条纹对应相同膜厚；垫块右移使劈角增大、条纹变密；待测工件上表面有凸起时，该处膜厚变薄，对应条纹向远离棱边方向即向右弯曲。 【解答】解：A、光线经过平行玻璃砖P后，出射光线与入射光线平行，即从P下表面射出的光线竖直向下；Q保持水平，光线垂直射入Q的上表面，经过Q后从下表面垂直射出，故A正确； B、薄膜干涉是由空气膜上下表面的反射光叠加形成的，干涉条纹应在P的下表面，故B错误； C、若垫块向右移动少许，劈尖的倾角θ变大，结合 可知，干涉条纹间距变小，条纹变密，故C错误； D、Q的上表面有一个凸起，则该处空气膜厚度变小，而同一级干涉条纹对应的空气膜厚度相同，所以条纹向左侧弯曲，故D错误。 故选：A。 3．（2026•宜昌模拟）激光干涉仪是高精度位移测量工具，如图所示为其核心部分结构及光路图。激光源发出光束1，被分光镜分为反射光束2和透射光束3，两光束分别经角锥镜A、B反射后再经分光镜汇聚为光束4。角锥镜B固定在被测物体上，当物体向右移动时，通过传感器记录光束4的强弱变化得到物体的位移。已知激光波长为λ，在传感器记录的相邻三次极强过程中，物体位移大小为（　　） A． B．λ C． D．3λ 【答案】B 【分析】光束3由分光镜射出到再次返回分光镜，光程每增大λ，传感器记录一次极强。 【解答】解：光束3由分光镜射出到再次返回分光镜，光程每增大λ，传感器记录一次极强，可知物体向右运动，则记录相邻三次极强过程，物体位移大小为λ，故B正确，ACD错误。 故选：B。 4．（多选）（2026•河北一模）生物膜干涉技术基于光的干涉现象，原理如图所示，光源发出的光沿光纤传导至传感器探头顶端，探头表面包覆一层光学膜（可固定配体），当光照射到光学膜时，会在前后两个界面发生反射，两束反射光叠加形成干涉光谱，仪器通过监测光谱变化分析分子与光学膜的结合情况。已知与膜结合的分子增大、分子与膜的结合位点增多，均会使膜增厚。初始时光学膜的厚度为300nm，不同可见光所对波长范围如下表，若各种光的强度相同，膜的最大厚度为600nm，膜的折射率略小于1.1，则（　　） 颜色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 波长/nm 630～760 600～630 570～600 500～570 450～500 430～450 400～430 A．初始时，仪器检测到反射光强度最大的一定是橙光 B．膜上某处有分子结合，仪器可能检测到红光强度逐渐增大 C．青光强度最大位置的膜的厚度一定小于绿光强度最大位置的厚度 D．膜上可能存在一位置，使所有色光在该位置的反射光均强度最大 【答案】BC 【分析】由光的干涉条件，频率与波长的关系确定。 【解答】解：A．设膜的厚度为d，则光程差为2nd，干涉加强条件为2nd＝kλ（k＝0，1，2，…） 初始光学膜的厚度d0＝300nm，膜的折射率n＜1.1，代入加强条件得 只有k＝1时，λ落在可见光范围，即λ＜660nm 仪器检测到反射光强度最大的也可能是红光，故A错误； B．分子结合使膜增厚，d增大，由可知，λ随d增大而增大，当d增大到满足红光的加强条件时，红光干涉加强，强度会逐渐增大，因此仪器检测到红光强度逐渐增大，故B正确； C．加强条件整理得，而膜的最小厚度为300nm，最大厚度为600nm，对于青光和绿光的波长范围，只有取k＝2时，满足加强条件，对于相同的k值，λ越小，d越小，因两种色光的波长关系为λ青＜λ绿，故青光强度最大位置的膜的厚度一定小于绿光强度最大位置的厚度，故C正确； D．不同颜色光的波长λ不同，要同时满足2nd＝kiλi（i对应不同色光），故需λi为特定值。但可见光波长的范围是连续变化的，因此不存在这样的d能让所有λ同时满足加强条件，故D错误。 故选：BC。 题型四 光的衍射、偏振题型 1．（2026•辽宁模拟）在实验室用单色光照射在直径恰当的小圆板时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑，形成这种现象的原因是（　　） A．光的衍射 B．光的干涉 C．光的全反射 D．光的折射 【答案】A 【分析】识别题干中“小圆板”、“同心圆条纹”及“圆心亮斑（泊松亮斑）”等关键特征，直接对应光的衍射现象定义即可排除其他光学原理。 【解答】解：该现象的成因是光的衍射，当单色光照射在尺寸恰当的不透光小圆板时，光会绕过小圆板的边缘偏离直线传播，发生光的衍射，最终在小圆板阴影的圆心处形成亮斑，故A正确，BCD错误。 故选：A。 2．（2026•江西模拟）2026年除夕之夜的央视春晚，合肥分会场潘建伟院士向全球观众讲述量子科技的中国突破，并发出“量子的未来，就在我们手中”的铿锵誓言。潘建伟院士团队的反冲光子干涉实验证明了波粒二象性在量子界是跷跷板，一端翘起，另一端必然下沉，波动性和粒子性不会同时显现。下列能反映光的波动性的是（　　） A．光的衍射现象 B．黑体辐射现象 C．光电效应 D．康普顿效应 【答案】A 【分析】分清各物理现象对应的光学本质，衍射体现光的波动性，其余三种现象均证明光的粒子性，由此选出正确选项。 【解答】解：A、衍射是波特有的固有性质，光的衍射现象反映光的波动性，故A正确； B、普朗克提出能量子假说才解释黑体辐射规律，说明光的能量是分立的，体现光的粒子性，故B错误； C、光电效应需用光子说解释，证明光具有一份一份的能量，反映的是光的粒子性，故C错误； D、康普顿效应证明光子除了能量外还具有动量，光子和实物粒子一样满足动量、能量守恒，反映的是光的粒子性，故D错误。 故选：A。 3．（2026•芦淞区校级模拟）在芯片生产过程中，光刻机相当于雕刻机。当初光刻机光源波长被卡在193nm上，为了突破这一限制，阿斯麦公司使用创新方法，如图所示，在光刻机透镜和硅片间直接加上一层液体，可以通过光的折射原理，让原来激光波长缩短到132nm，这个方法被称为“浸没式光刻”，则（　　） A．激光波长越短，其衍射效应越明显 B．激光在真空中传播速度为在液体中的1.46倍 C．激光入射到液体中，频率变大了1.46倍 D．该改进方案与全息摄影的原理是一样的 【答案】B 【分析】结合衍射现象与波长的对应关系、光在介质中的传播速度与折射率的规律、光的频率的特性，以及全息摄影的基本原理，逐一辨析各选项的正误。 【解答】解：A．激光波长越长，其衍射效应越明显，故A错误； B、根据 代入数据可得，故B正确； C、激光入射到液体中，频率不变，故C错误； D、该改进方案运用的原理是光的折射，全息摄影的原理是光的干涉，故D错误。 故选：B。 4．（多选）（2026春•韩城市期末）下列关于甲、乙、丙、丁四幅图中物理现象的描述正确的是（　　） A．图甲中，当太阳光照射铁丝圈上的肥皂膜时，膜上会呈现彩色条纹，这是光的衍射现象 B．图乙是利用光的干涉来检查样板平整度，若将右侧垫得更高，条纹将变密集 C．图丙中，为防止司机在夜间行车时出现眩目情况，挡风车窗会采用偏振玻璃或偏振膜 D．图丁中，泊松亮斑是光照射到小圆盘时发生干涉产生的 【答案】BC 【分析】逐一分析四幅图对应的光学原理，区分薄膜干涉、衍射、偏振等光学现象，结合各现象的特点和应用判断正误。 【解答】解：A.太阳光照射肥皂膜呈现彩色条纹是薄膜干涉现象，不是衍射现象，故A错误； B.利用光的干涉检查样板平整度，右侧垫得更高使劈尖夹角增大，相邻条纹间距减小，条纹将变密集，故B正确； C.夜间行车时，挡风玻璃采用偏振玻璃或偏振膜，可利用偏振原理减弱对面车灯的眩光，防止眩目，故C正确； D.泊松亮斑是光照射到小圆盘时发生衍射产生的，不是干涉现象，故D错误。 故选：BC。 题型五 几何光学与物理光学的综合题型 1．（2026•龙潭区校级模拟）如图，光导纤维由内芯和外套两部分组成，内芯折射率比外套的大，光在光导纤维中传播时，光在内芯和外套的界面上发生全反射。假设外套为空气，一束红光由光导纤维的一端射入内芯，红光在内芯与空气的界面上恰好发生全反射，经时间t1从另一端射出；另一束绿光也从光导纤维的一端射入，绿光在内芯与空气的界面上也恰好发生全反射，经时间，t2从另一端射出。下列说法正确的是（　　） A．内芯对红光的折射率n1与对绿光的折射率n2之比为 B．内芯对红光的折射率n1与对绿光的折射率n2之比为 C．红光在内芯中的传播速度v1与绿光在内芯中的传播速度v2之比为 D．红光在内芯中的传播速度v1与绿光在内芯中的传播速度v2之比为 【答案】A 【分析】画出光路图，根据几何关系分析传播距离，根据折射定律分析传播速度，然后求解传播时间，再求解折射率和传播速度之比。 【解答】解：光路图如图所示： 由几何关系可知光在纤维中的传播路程s，由折射定律可知传播速度，传播时间，代入数据可得，，故A正确，BCD错误。 故选：A。 2．（2026•泰安四模）如图所示，劈尖干涉是一种薄膜干涉。将一块平板玻璃a放置在另一平板玻璃b之上，在一端夹入一张薄纸片c，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当绿光从上方入射后，从上往下看有明暗相间的干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A．当纸片c向左往顶角方向塞入少许，图中的条纹间距会变得宽一些 B．保持其他条件不变，仅将绿光换成紫光，则干涉条纹会变疏 C．若增大绿光射到平板玻璃a上表面的入射角，则绿光有可能在平板玻璃a的下表面发生全反射 D．若平板玻璃b的上表面某处有一个细小的凸起，则相应的干涉条纹会向右往底边方向弯曲一点 【答案】D 【分析】分析劈尖夹角增大时干涉条纹间距的变化；根据条纹间距公式，分析入射光波长对条纹疏密的影响；结合光路可逆性，判断光在平板玻璃下表面是否会发生全反射；分析平板玻璃表面凸起对空气薄膜厚度及干涉条纹弯曲方向的影响。 【解答】解：A.当纸片c向左往顶角方向塞入少许时，劈尖夹角增大，相邻亮条纹或暗条纹之间的距离变小，干涉条纹间距变小，故A错误； B.根据条纹间距公式，保持其他条件不变，仅将绿光换成紫光从上方入射，由于紫光的波长比绿光短，所以条纹间距变小，干涉条纹会变密，故B错误； C.根据光路的可逆性，若增大绿光射到平板玻璃a上表面的入射角，光线在玻璃下表面的入射角仍小于全反射临界角，则绿光仍将从玻璃板射出，不会发生全反射，故C错误； D.若平板玻璃b的上表面某处有一个细小的凸起，则该处的空气薄膜厚度变薄，同一级次的干涉条纹会出现在厚度相同的位置，则相应的干涉条纹会向右往底边方向弯曲一点，故D正确。 故选：D。 3．（2026•昆明二模）潜水员在潜水时偶然会观察到上方坑洞里存在着明亮的“反光”，这是因为坑洞里存在空气，光在水面发生了全反射。如图，a处光源发出沿ab方向的光在b点恰好发生全反射，被c处的潜水员观察到。若水的折射率为n，反射光线与水面的夹角为θ。则（　　） A． B． C．光在水中的频率比在空气中大 D．光在水中的波长比在空气中大 【答案】B 【分析】由几何关系，光的折射定律，折射率的波长表达式和速度表达式确定。 【解答】解：AB．由光的折射定律可得 由几何关系有 解得，故A错误，B正确； CD．光的频率由光源决定，与介质无关，光在水中的频率与在空气中的频率相同，由 可知光在水中的传播速度小于在空气中的速度，故光在水中的波长比在空气中小，故CD错误。 故选：B。 4．（多选）（2026•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n＝2，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C＝45° 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 【分析】A、根据全反射临界角和折射率关系分析； B、根据几何关系分析是否发生全反射，画出光路图，根据几何关系分析传播流程，根据折射定律分析传播速度，然后求解传播时间； C、画出光路图分析； D、画出恰好全反射的光路图，根据全反射临界角的变化分析有光射出的弧长变化。 【解答】解：A、由全反射临界角与折射率关系可知，代入数据可得C＝30°，故A错误； B、射向O点的光线在透明材料中的光路图如图所示： 由几何关系可知i＝45°＞C，该光在BC边发生全反射，由几何关系可知光的传播流程s，传播速度，传播时间t，代入数据可得t，故B正确； C、所有的光均在BC面发生全反射，且反射光平行于AB边，到达圆弧面AC后，入射角不同，如图所示： 则从圆弧面射出的光线传播方向不同，故C错误； D、光在圆弧面AC恰好发生全反射的光路图如图所示： 其中圆弧EF为光线可以出射的部分，由可知，若改用形状相同折射率更小的材料，则临界角C增大，即临界点E上移，F下移，则从圆弧面AC出射的光束范围会增大，故D正确。 故选：BD。 综合提升 一．选择题 1．（2026•晋城一模）如图所示为某透明介质制成的棱镜的截面图，该截面为等腰三角形，∠BAC＝120°，腰长为L，S为AB边的中点。一细光束由S点从真空斜射入棱镜，光束与AB的夹角为θ＝45°，折射光线与AC边平行，忽略二次反射的光线，光在真空中的速度为c。下列说法正确的是（　　） A．透明介质材料的折射率为 B．光束能从BC边射出棱镜 C．光束从AC边射出时的折射角为45° D．光在棱镜中传播的时间为 【答案】C 【分析】作出光路图，根据几何关系得到入射角和折射角的大小，根据折射率定义计算；根据临界角公式分析；根据光路可逆分析；根据几何关系得到光在介质中传播的距离，根据折射率得到光在介质中的传播速度，进而可得在介质中的传播时间。 【解答】解：A．根据题意作出光路图，如下图所示： 折射光线与AC边平行，因为∠BAC＝120°，所以∠DSA＝180°﹣120°＝60°，则∠2＝30°，根据几何关系可知光束在S点的入射角为∠1＝90°﹣θ＝45° 根据折射定律得 代入数据解得，故A错误； B．由 可得全反射临界角为C＝45°，光束在BC边的入射角为60°，不能从BC边射出，故B错误； C．根据光路的对称性可得，光束从AC边射出时的折射角为45°，故C正确； D．光束在棱镜中传播的距离为SD+DE＝L 光在棱镜中的传播速度为 光在棱镜中传播的时间为 解得，故D错误。 故选：C。 2．（2026•安徽模拟）如图，等腰三角形玻璃砖的截面ABD的底边长BD＝2L，∠B＝∠D＝30°。一束细光线垂直AB面入射，恰好在底边中点E处发生全反射。不考虑光在玻璃砖内传播时在AB和AD面的反射。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．该玻璃砖对这种光的折射率为3 B．光在该玻璃砖中传播的速度大小为 C．光在该玻璃砖内部传播的时间为 D．光在AD边上的入射角等于90° 【答案】C 【分析】由画光路图，几何关系，光的发生全反射的条件，折射率的波长表达式和速度表达式确定。 【解答】解：画出光路图如图 A．根据几何关系可知入射角i＝30° 根据发生全反射的条件 可得该玻璃砖对这种光的折射率n＝2，故A错误； B．由，故B错误； C．根据几何关系可得光在该玻璃砖内部传播的路程为s＝2×BEsin30°＝L 故光在该玻璃砖内部传播的时间，故C正确； D．根据反射定律可知光在AD边上的入射角等于0，故D错误。 故选：C。 3．（2026•杭州模拟）用波长为λ的单色平行光，以入射角α斜入射到双缝间距为d的双缝上，双缝到屏的垂直距离为L（L≫d）。下列说法正确的是（　　） A．随着α慢慢增大，条纹保持不动 B．随着α慢慢增大，条纹向下移动 C．中央P点上方距离处一定是亮纹 D．相邻亮纹间距会随入射角α增大而变化 【答案】C 【分析】斜入射时，双缝的入射光会产生初始光程差dsinα，中央亮纹（光程差为0的位置）会发生移动，根据双缝干涉相邻亮纹间距公式和产生亮条纹的条件分析即可。 【解答】解：AB.当入射角α增大时，初始光程差dsinα增大，中央亮纹会向入射光一侧移动（如果入射光从上方斜入射，条纹向上移；从下方斜入射，条纹向下移），所以条纹不会保持不动，条纹移动方向不确定，故AB错误。 D.相邻亮纹间距公式为： 这个公式和入射角α无关，所以条纹间距不会随α变化，故D错误； C.中央P点上方距离处，对应的光程差为： 中央亮纹位置满足，即 对于，代入得： 2λ 光程差为2λ（波长的整数倍），满足亮纹条件， 所以此处一定是亮纹，故C正确。 故选：C。 4．（2026•衡水校级模拟）下列说法中正确的是（　　） A．图甲描述的是多普勒效应，A观察者接收到波的频率大于B观察者接收到波的频率 B．图乙中，电影院提供的观看立体电影的眼镜，应用的是光的干涉原理 C．图丙的雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射的这个特性工作的 D．图丁中激光切割金属，利用了激光相干性好的特点 【答案】C 【分析】逐一分析各图原理：甲图多普勒效应中波源远离A、靠近B，故B接收频率更高；乙图立体电影利用光的偏振而非干涉；丙图雷达靠电磁波反射定位；丁图激光切割利用激光亮度高能量集中，而非相干性好。 【解答】解：A、结合多普勒效应，A观察者接收到波的频率小于B观察者接收到波的频率，故A错误； B、电影院提供的观看立体电影的眼镜，是利用光的偏振，故B错误； C、雷达利用电磁波遇到障碍物要发生反射的这个特性，故C正确； D、激光切割金属，利用激光亮度高、能量大的特点，故D错误。 故选：C。 5．（2026•滨州二模）瑞利干涉仪的结构如图，以钠光灯作为光源置于透镜L1的前焦点，在透镜L2的后焦面上观测干涉条纹的变动。在两个透镜之间安置一对完全相同的玻璃管A和B。实验开始时，A管和B管都抽成真空，此时在E点观测到亮条纹。缓慢向B管充入气体，直到E点再一次观察到亮条纹。已知，A管和B管的长度均为L，光波的周期为T，光在真空中的传播速度为c。则B管中充入的气体的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【分析】两个管都是真空时，在E点两束光的光程差为零，B管充入气体后，E点第一次观察到亮条纹时光程差为λ，然后求解折射率。 【解答】解：充入气体后E点再次出现亮条纹，此时两束光的波程差为λ，光经过B管光程为nL，光经过A管光程为L，有nL﹣L＝λ，又λ＝cT，代入数据可得n，故A正确，BCD错误。 故选：A。 二．多选题 6．（多选）（2026•烟台二模）如图所示，一块折射率为的薄玻璃砖由两部分组成，左部分为边长为2R的正方形，右部分为半径为R的半圆形，其圆心为O。一束单色光在薄玻璃砖平面内以45°入射角从P点射入玻璃砖，从Q点首次从玻璃砖射出，出射角为θ（未知），已知光在真空中传播速度为c，则单色光从P点射入玻璃砖到从Q点首次射出的过程中，下列说法正确的是（　　） A．θ的度数为30° B．θ的度数为45° C．在正方形部分中传播的时间为 D．在正方形部分中传播的时间为 【答案】BD 【分析】CD、画出光路图，根据折射定律分析折射角，根据折射率和全反射临界角关系分析临界角，根据几何关系分析光在正方形中的传播距离，根据折射率分析传播速度，再分析传播时间； AB、根据几何关系和光路的可逆性分析。 【解答】解：CD、光路图如图所示： 由折射定律可知n，代入数据可得r＝30°，由几何关系可知α＝45°， 由折射率和全反射临界角关系可知sinC，代入数据可得C＝45°，则光线在正方形部分恰好发生全反射，由几何关系可知光在正方形部分的传播距离s，由折射定律可知光在玻璃中的传播速度v，则传播时间t，代入数据可得t，故C错误，D正确； AB、由几何关系可知β＝30°，由光路可逆可知θ＝45°，故A错误，B正确。 故选：BD。 7．（多选）（2026•镇安县校级模拟）很多场所新装修时会安装如图甲所示的水晶灯，水晶灯下方的吊坠可以提高灯体的稳定性，其多面棱角的形状使光线在内部多次反射，减少眩光。某种吊坠的截面图如图乙所示，MN的长度与MP相等，∠MNO＝∠MPO＝90°，∠NOP＝120°。一束单色光从MN边上距N点处的A点以入射角i＝60°射入吊坠，经界面MN折射后恰好直接射到ON上距N点处的B点（图中没有画出），下列说法正确的是（　　） A．该材料折射率为 B．该材料折射率为 C．该束光在B点会发生全反射 D．该束光在B点不会发生全反射 【答案】BC 【分析】根据几何关系分析光在A点的折射角，结合折射定律计算材料的折射率；再分析光在B点的入射角，与全反射临界角对比判断是否发生全反射，逐一辨析选项。 【解答】解：AB、一束单色光从MN边上距N点处的A点以入射角i＝60°射入吊坠，经界面MN折射后恰好直接射到ON上距N点处的B点 根据几何关系可知折射角正切值，所以折射角为30° 代入数据可得折射率，故A错误，B正确； CD、该材料的全反射临界角C满足 根据几何关系可知，光线在B点的入射角i′＝90°﹣r＝60° 因为， 即sini′＞sinC，所以i′＞C，光线在B点发生全反射，故C正确，D错误。 故选：BC。 8．（多选）（2026•浙江二模）在“观察肥皂膜和棉线的变化”实验中，用弹性细线代替棉线，刺破细线一侧的肥皂膜形成图示形状。将液膜竖起，用一束频率为ν、在肥皂膜中折射率为n的平行光垂直照射该液膜，某高度处干涉图样条纹间距为Δx。测得刺破前细线正好拉直、刺破后细线形状是圆心角为θ的圆弧。已知真空中光速为c；细线遵守胡克定律且劲度系数为k。补充公式：液体表面张力F＝γl，l为接触长度，γ为表面张力系数。则（　　） A．该高度处液膜两面夹角约为 B．该高度处液膜两面夹角约为 C．肥皂膜表面张力系数为 D．肥皂膜表面张力系数为 【答案】AC 【分析】先根据光在介质中的波长公式求出肥皂膜内的波长，再结合劈尖干涉条纹间距公式推导液膜夹角；然后通过几何关系分析细线伸长量，结合胡克定律表示弹力，再利用表面张力公式与受力平衡条件推导表面张力系数。 【解答】解：AB.如图所示 对阴影三角形有，故A正确，B错误； CD.记细线原长为L，则半径为，由胡克定律知细线中拉力为，对细线分析如图所示 等效为下图 受两端拉力和表面张力，其中表面张力取很短长度Δl微元研究，设与竖直方向夹角为α，则表面张力在水平方向分力Fx＝γ•Δl•cosα＝γΔly 因液体薄膜有两个表面，水平分力累积可得FX＝2γL 平衡可得 结合上述两式解得，故C正确，D错误。 故选：AC。 9．（多选）（2026•辽宁校级开学）如图是我们现实生活、生产和科研中遇到的现象。下列说法中正确的是（　　） A．图甲中医用纤维式内窥镜，光信号在光导纤维中发生全反射，则光导纤维内芯是光疏介质，外套是光密介质 B．图乙中肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹，这是光的干涉现象 C．图丙中单色光通过狭缝可以在光屏上呈现条纹状图样，这是光的衍射现象 D．图丁表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率增大 【答案】BC 【分析】结合每个选项对应的光学现象，分析其背后的物理原理，再与选项描述进行比对判断。 【解答】解：A、光发生全反射的条件是从光密介质射向光疏介质，因此光导纤维的内芯折射率更大，是光密介质，外套是光疏介质，故A错误； B、肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹，是因为肥皂膜前后两个表面反射的光发生薄膜干涉，不同波长的可见光干涉条纹间距不同，从而呈现出彩色图案，属于光的干涉现象，故B正确； C、单色光通过狭缝在光屏上呈现的条纹图样，是光绕过狭缝边缘传播产生的单缝衍射现象，故C正确； D、根据多普勒效应：声源远离观察者时，观察者接收到的频率变小，故D错误。 故选：BC。 10．（多选）（2026•岳阳模拟）某物理兴趣小组设计了一套光的干涉实验装置，其截面如图所示，直线MN与OA垂直共面，两块平面镜边缘对齐交于O，两镜面与MN成微小角度θ，A点处有一垂直于OA的光屏。S点处有一个单色光源，在小挡光板的遮挡下，光线不能直接射到光屏。已知光源S到O点的水平距离为s，光屏到O点的距离为L（L远大于s）。则（　　） A．若仅减小入射光的频率，屏上条纹间距不变 B．若仅减小入射光的频率，屏上条纹间距变大 C．若仅减小两镜面与MN的夹角θ，屏上条纹间距变大 D．若仅减小光屏到O点的距离L，屏上条纹间距增大 【答案】BC 【分析】对比杨氏双缝干涉实验的结论对比，结合数学知识可以得到亮纹间距的表达式，就可以分析变化情况。 【解答】解：AB．光源S在两侧平面镜中成虚像S1和S2，S发出的光经两平面镜反射后的光线可看作是从虚像S1和S2发出的。如图 这两束反射光在光屏上叠加可形成干涉条纹，令光源S到光屏的间距为L1，两虚像之间的间距为d，S到O点的距离为s，根据几何关系，S到S′的距离x＝2Lcosθ 两虚像之间的间距d＝2×2Lcosθsinθ＝2Lsin2θ S1、S2连线到光屏间距为L′＝L1+x•cosθ 对比双缝干涉公式，则屏上相邻两条亮条纹间距 仅减小入射光的频率，根据c＝λf可知，光的波长增大，结合上述可知屏上相邻两条亮条纹间距变大，故A错误，B正确； C．根据题意可知，θ为一个微小的角，即2θ仍然为锐角，若仅减小两镜面与MN的夹角θ，结合上述可知，屏上相邻两条亮条纹间距增大，故C正确； D．若仅减小光屏到O点的距离L，则像与S之间的距离减小，O与A之间的距离不变，则L′＝OA+Lcos2θ， 仅减小光屏到O点的距离L，屏上条纹间距减小，故D错误。 故选：BC。 三．解答题 11．（2026•句容市校级模拟）某透明均匀介质的截面图如图所示，直角三角形的直角边BC与半圆形直径重合，∠ACB＝30°，半圆形的半径为R，一束光线从E点与AC成30°射入介质，其延长线过半圆形的圆心O，已知光线在E点的折射角θ2＝30°。求： （1）介质折射率为多少； （2）已知光速为c，求光在介质中传播的时间。 【答案】（1）介质折射率为。 （2）光在介质中传播的时间为。 【分析】（1）光线在E点发生折射，已知入射角与折射角，根据折射定律即可直接求出介质的折射率，关键在于结合几何关系确定入射角与折射角的数值。 （2）需要先求出光在介质中传播的实际路径长度，这需要利用几何关系分析折射光线的走向。已知光速与折射率可求出介质中的光速，结合传播路径长度即可计算出光在介质中的传播时间。 【解答】解：（1）入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30° 由折射定律可得折射率 （2）由几何关系可得∠OED＝30°，折射光平行于AB的方向，OE＝OD＝R，则 在介质中波速为 光在介质中传播的时间 答：（1）介质折射率为。 （2）光在介质中传播的时间为。 12．（2026•孝感模拟）如图所示，ABCD是一块矩形玻璃砖的截面，某同学在研究玻璃折射率时将激光笔对准AB边上某点P，使激光以60°角入射，发现该光束恰好在AD边发生全反射，此后在DC和BC边各经过一次反射后又恰好回到P点，已知AD边长为l，光在真空中传播速度为c，求： （1）玻璃砖的折射率； （2）激光束从P点进入，第一次回到P点的时间。 【答案】（1）玻璃砖的折射率为。 （2）激光束从P点进入，第一次回到P点的时间为。 【分析】（1）根据光在AB边发生折射时入射角与折射角的关系，以及折射率定义，将入射角与折射角关联；再结合光在AD边恰好全反射的临界角条件，建立折射率与临界角的关系；利用几何关系确定折射角与临界角的互余关系，联立上述方程即可求出折射率。 （2）光在玻璃砖内的路径是矩形内的一条折线，其总长度可由几何关系结合AD边长和临界角确定；根据光在介质中的传播速度与折射率及真空中光速的关系，求出光在玻璃中的速度；最终由总路程除以光速即可得到传播时间。 【解答】解：（1） 设P点入射后折射角为θ，则 在AD边发生全反射，有 由几何关系可得θ+C＝90° 解得 （2）折射光从AB边到CD边的路程 所以 根据介质中光速与折射率的关系 答：（1）玻璃砖的折射率为。 （2）激光束从P点进入，第一次回到P点的时间为。 13．（2026•台州模拟）图1装置可实现精密测量，光滑轻质滑轮一端用轻质细线悬挂半径为r的陶瓷圆盘，圆盘的侧面绕有水平方向的n匝线圈，圆盘和线圈总质量为M。滑轮的另一端悬挂质量为M的重物。圆盘的上方和下方各有一个固定不动的圆形永磁体（未画出）。如图2所示，在圆盘可移动的范围内，永磁体形成了沿圆盘半径方向的辐射状磁场，线圈所在位置处磁感应强度的大小为定值B0。圆盘初始保持水平静止，使其只能在竖直方向运动。 （1）若线圈中不接入电流，圆盘受到外界扰动向下运动，则从上往下看线圈回路中将产生　顺时针　 （选填“顺时针”或“逆时针”）方向电流； （2）若线圈接入恒流源，电流恒定为I0，n匝线圈中电流方向从上往下看为顺时针，系统从静止释放，求此时线圈受到的安培力大小及圆盘竖直运动的加速度大小； （3）如图3所示，圆盘下端连接一质量为m的平板玻璃放置在规则平板镜片之上，两板之间形成一个倾角为θ（θ很小）的劈形空气薄膜，线圈中恒定电流大小为I时，上下板恰好无作用力。用波长为λ的光从上向下照射，从上往下会看到干涉条纹。 ①求此时线圈中电流I的表达式（用已知量m、g、n、B0、r表示）； ②若由于发生扰动，圆盘向上移动了一小段距离后系统再次稳定，发现条纹移动了Δx，则条纹移动方向为　向左　 （选填“向左”或“向右”），求圆盘移动的位移大小h。 【答案】（1）顺时针；（2）此时线圈受到的安培力大小是nB0I0•2πr，圆盘竖直运动的加速度大小；（3）①此时线圈中电流I的表达式I；②向左，圆盘移动的位移大小是Δxtanθ。 【分析】（1）圆盘向下运动时，线圈边切割径向磁感线，根据右手定则判断从上往下看的感应电流方向； （2）先计算n匝线圈在径向磁场中受到的安培力，再对圆盘和重物受力分析，列牛顿第二定律方程联立求解加速度； （3）①平板玻璃无作用力时，线圈安培力与平板玻璃重力平衡，列平衡方程推导电流表达式； ②圆盘上移使空气膜厚度减小，判断条纹移动方向，再根据劈尖干涉条纹间距与厚度变化的关系，由条纹移动距离Δx求圆盘位移h。 【解答】解：（1）圆盘受到外界扰动向下运动，根据右手定则可知，从上往下看线圈回路中将产生顺时针方向电流； （2）线圈受到的安培力大小F＝nB0I0l＝nB0I0•2πr 对圆盘和重物的整体由牛顿第二定律可知 （3）①由平衡可知F安＝mg其中F安＝nB0I•2πr 可得 ②圆盘向上移动了一小段距离系统再次稳定后，射到空气膜上下表面反射的光线的光程差相等的位置将向左移动，可知干涉条纹向左移动；条纹移动了Δx，则由几何关系可知，圆盘向上移动的位移大小h＝Δxtanθ。 故答案为：（1）顺时针；（2）此时线圈受到的安培力大小是nB0I0•2πr，圆盘竖直运动的加速度大小；（3）①此时线圈中电流I的表达式I；②向左，圆盘移动的位移大小是Δxtanθ。 14．（2026•海珠区校级模拟）为研究冰块对某单色激光的折射率，某同学先用双缝干涉装置测量该激光的波长，激光通过间距为d＝0.3mm的双缝后，投射到光屏上得到如图甲所示的干涉条纹，图甲中A、B两亮纹中心间距x＝66.0mm，双缝到光屏间的距离L＝3.0m。然后，如图乙所示，将该激光从M点水平射入一立方体形状的冰块abcd内，入射角为θ，光线在ab面上的N点射出，光线QM的延长线与ab交于P点，MP＝3.00cm，MN＝3.90cm。求： （1）该激光的波长λ； （2）该激光在冰块中的折射率n。 【答案】（1）该激光的波长为6.6×10﹣7m； （2）该激光在冰块中的折射率1.3。 【分析】（1）利用双缝干涉实验测量激光的波长； （2）根据几何光学原理，计算激光通过冰块时的折射率。 【解答】解：（1）相邻两亮条纹间的距离 代入数据解得Δx＝6.60mm 由 可得 （2）设光线从空气射入冰块的入射角为θ时，折射角为θ2，则激光在冰块中的折射率 由几何关系得： 所以n 代入数据解得n＝1.3 答：（1）该激光的波长为6.6×10﹣7m； （2）该激光在冰块中的折射率1.3。 15．（2026•苏州三模）如图所示，一段光导纤维弯成半圆形，外半径为R，内半径为。一细束单色光垂直于光导纤维的端头沿内侧切线射入时恰好发生全反射，然后从另一端也沿内侧切线射出。已知真空中的光速为c，求： （1）光导纤维对该单色光的折射率； （2）该单色光在光导纤维中传播的时间。 【答案】（1）光导纤维对该单色光的折射率为； （2）该单色光在光导纤维中传播的时间为。 【分析】（1）光束垂直于光导纤维的端头沿内侧切线射入时恰好发生全反射，入射角等于临界角C，根据几何关系确定临界角，再由临界角公式求折射率。 （2）计算传播时间需先分析光在纤维内的实际路径，由几何关系得到总路程，再根据介质中光速与真空光速的关系，将路程除以光速得到时间。 【解答】解：（1）单色光垂直于端头沿内侧切线射入时恰好发生全反射，入射角等于临界角C，由几何关系可得 解得，C＝60° （2）单色光在光导纤维中的传播光路图如图所示： 单色光在外侧发生全反射，与内侧恰好相切，由几何关系可得总光路程为3R 单色光在光导纤维中的传播速度为 v 则单色光在光导纤维中的传播时间为 解得： 答：（1）光导纤维对该单色光的折射率为； （2）该单色光在光导纤维中传播的时间为。 1 / 33 学科网（北京）股份有限公司 $ 第29讲 光学的五种题型 题型一 光的折射题型 1 题型二 光的全反射题型 2 题型三 光的干涉题型 4 题型四 光的衍射、偏振题型 5 题型五 几何光学与物理光学的综合题型 7 综合提升 8 题型一 光的折射题型 1．（2026•海南模拟）如图所示，玻璃砖的横截面是底角为θ（θ＜45°）的等腰△ABC，O为底边BC的中点。一束平行于BA的激光从O点由空气射入玻璃砖，并垂直AC边射出，不考虑反射光线。则玻璃砖的折射率为（　　） A． B． C． D． 2．（2026•孝感二模）为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个小孔，孔内安装一透明材料，厚度与坦克壁厚度相同。已知坦克壁厚度d为15cm，该材料对光的折射率为。不考虑光在左右侧面的反射，若坦克内的人通过这块材料（可移动观察）能看到的外界角度范围最大为120°，则透明材料的宽度L为（　　） A． B． C． D． 3．（2026•陕西模拟）水幕电影是很多景区重点展示的宣传项目，其工作原理简化如下：高压供水系统把水喷出并通过装置形成厚度约2∼5cm的水雾幕墙，幕墙内有无数个雾化而成的球形水滴，高清投影仪把影片投射到幕墙之后可带来震撼的视觉体验。如图所示，投影机射向水滴的光线经折射、散射后被观众看到，若某光线进出水滴过程中，光线偏转了60°，光在水滴中传播的距离为水滴半径的倍，则水滴对该光的折射率为（　　） A． B． C． D． 4．（多选）（2026•湖南二模）某兴趣小组设计了一种监测透明溶液浓度的装置。如图所示，一水平放置的长方体透明容器（容器壁厚度忽略不计）内部装有待测溶液。一束单色激光以设定的入射角θ从左侧空气斜射入溶液，经两次折射后打在竖直光屏上。已知该溶液的折射率n随浓度增大而增大。保持入射角θ及激光笔、容器、光屏的位置不变，下列说法正确的有（　　） A．若溶液浓度增大，激光在溶液中的传播速度将减小 B．若溶液浓度增大，光屏上的光斑将向上移动 C．若溶液浓度增大，激光束从容器右侧射出时的出射角将减小 D．若保持溶液浓度不变，改用频率更高的单色激光进行测试，光屏上的光斑将向下移动 题型二 光的全反射题型 1．（2026•蜀山区校级模拟）细线下栓接一小铁球（视为质点），细线从圆形薄软木塞（厚度不计）中心穿过。用手调节球浸没的深度，从液面上方软木塞外边缘以外区域看，恰好看不到小铁球时，球浸没在水面以下d处。已知软木塞半径为r，则该液体的折射率为（　　） A． B． C． D． 2．（2026•沧州校级模拟）如图所示，直角三角形ABC为透明三棱镜的截面，其中∠A＝60°。单色光垂直于AC面入射，在AB面恰好发生全反射，下列说法正确的是（　　） A．该三棱镜的折射率为2 B．该三棱镜的折射率为 C．该光从三棱镜中首次出射时的折射角的正弦值为 D．该光从三棱镜中首次出射时的折射角的正弦值为 3．（2026•江西模拟）玻璃砖的采光、透光功能远高于其他的装饰材料，通过光线漫散射使整个空间的光线更加柔和，所以玻璃砖在室内装饰装修中广泛应用。如图，一横截面为半圆形的透明玻璃砖，圆心为O，半径为R，AB为半圆的直径。一束宽为2R的平行光垂直下表面射入玻璃砖，这束光进入玻璃砖后，圆弧AB部分有光射出区域与没有光射出区域的面积比值为37：53。不考虑光在玻璃砖中的多次反射，sin37°＝0.6，sin53°＝0.8。则玻璃砖对该光的折射率为（　　） A． B． C． D． 4．（多选）（2026•河南模拟）如图所示，液面上浮有一厚度不计、半径为r的软木塞，在它的圆心处插着一枚大头针，调整大头针插入软木塞的深度，当液体中大头针露在软木塞外面的长度为h时，从液面上各个方向向液体中看，恰好看不到大头针，则（　　） A．液体的折射率为 B．液体的折射率为 C．若软木塞的厚度不能忽略，液体折射率的测量值与实际值相比不变 D．若软木塞浸入水中的深度不能忽略，液体折射率的测量值比实际值略小 题型三 光的干涉题型 1．（2026•新泰市校级模拟）下列说法正确的是（　　） A．图甲中线框在图示时刻的电流沿顺时针方向（俯视） B．若图乙中储罐内不导电液体液面上升，LC电路振荡周期减小 C．图丙中单色光入射楔形透明膜时，频率越高，明暗条纹间距越大 D．用图丁中扭秤探究电荷间相互作用力时，应使金属小球A与C带同种电荷 2．（2026春•柳州期末）如图所示为利用薄膜干涉检测工件的平整度，小垫块放在两平行玻璃砖P、Q的左端，P为标准工件，Q为待测工件且保持水平，平行单色光从P的上表面竖直射入。下列说法正确的是（　　） A．有光垂直Q的下表面射出 B．干涉条纹应在Q的下表面 C．若垫块向右移动少许，则干涉条纹变稀疏 D．如果Q的上表面有一个凸起，则干涉条纹向右弯曲 3．（2026•宜昌模拟）激光干涉仪是高精度位移测量工具，如图所示为其核心部分结构及光路图。激光源发出光束1，被分光镜分为反射光束2和透射光束3，两光束分别经角锥镜A、B反射后再经分光镜汇聚为光束4。角锥镜B固定在被测物体上，当物体向右移动时，通过传感器记录光束4的强弱变化得到物体的位移。已知激光波长为λ，在传感器记录的相邻三次极强过程中，物体位移大小为（　　） A． B．λ C． D．3λ 4．（多选）（2026•河北一模）生物膜干涉技术基于光的干涉现象，原理如图所示，光源发出的光沿光纤传导至传感器探头顶端，探头表面包覆一层光学膜（可固定配体），当光照射到光学膜时，会在前后两个界面发生反射，两束反射光叠加形成干涉光谱，仪器通过监测光谱变化分析分子与光学膜的结合情况。已知与膜结合的分子增大、分子与膜的结合位点增多，均会使膜增厚。初始时光学膜的厚度为300nm，不同可见光所对波长范围如下表，若各种光的强度相同，膜的最大厚度为600nm，膜的折射率略小于1.1，则（　　） 颜色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 波长/nm 630～760 600～630 570～600 500～570 450～500 430～450 400～430 A．初始时，仪器检测到反射光强度最大的一定是橙光 B．膜上某处有分子结合，仪器可能检测到红光强度逐渐增大 C．青光强度最大位置的膜的厚度一定小于绿光强度最大位置的厚度 D．膜上可能存在一位置，使所有色光在该位置的反射光均强度最大 题型四 光的衍射、偏振题型 1．（2026•辽宁模拟）在实验室用单色光照射在直径恰当的小圆板时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑，形成这种现象的原因是（　　） A．光的衍射 B．光的干涉 C．光的全反射 D．光的折射 2．（2026•江西模拟）2026年除夕之夜的央视春晚，合肥分会场潘建伟院士向全球观众讲述量子科技的中国突破，并发出“量子的未来，就在我们手中”的铿锵誓言。潘建伟院士团队的反冲光子干涉实验证明了波粒二象性在量子界是跷跷板，一端翘起，另一端必然下沉，波动性和粒子性不会同时显现。下列能反映光的波动性的是（　　） A．光的衍射现象 B．黑体辐射现象 C．光电效应 D．康普顿效应 3．（2026•芦淞区校级模拟）在芯片生产过程中，光刻机相当于雕刻机。当初光刻机光源波长被卡在193nm上，为了突破这一限制，阿斯麦公司使用创新方法，如图所示，在光刻机透镜和硅片间直接加上一层液体，可以通过光的折射原理，让原来激光波长缩短到132nm，这个方法被称为“浸没式光刻”，则（　　） A．激光波长越短，其衍射效应越明显 B．激光在真空中传播速度为在液体中的1.46倍 C．激光入射到液体中，频率变大了1.46倍 D．该改进方案与全息摄影的原理是一样的 4．（多选）（2026春•韩城市期末）下列关于甲、乙、丙、丁四幅图中物理现象的描述正确的是（　　） A．图甲中，当太阳光照射铁丝圈上的肥皂膜时，膜上会呈现彩色条纹，这是光的衍射现象 B．图乙是利用光的干涉来检查样板平整度，若将右侧垫得更高，条纹将变密集 C．图丙中，为防止司机在夜间行车时出现眩目情况，挡风车窗会采用偏振玻璃或偏振膜 D．图丁中，泊松亮斑是光照射到小圆盘时发生干涉产生的 题型五 几何光学与物理光学的综合题型 1．（2026•龙潭区校级模拟）如图，光导纤维由内芯和外套两部分组成，内芯折射率比外套的大，光在光导纤维中传播时，光在内芯和外套的界面上发生全反射。假设外套为空气，一束红光由光导纤维的一端射入内芯，红光在内芯与空气的界面上恰好发生全反射，经时间t1从另一端射出；另一束绿光也从光导纤维的一端射入，绿光在内芯与空气的界面上也恰好发生全反射，经时间，t2从另一端射出。下列说法正确的是（　　） A．内芯对红光的折射率n1与对绿光的折射率n2之比为 B．内芯对红光的折射率n1与对绿光的折射率n2之比为 C．红光在内芯中的传播速度v1与绿光在内芯中的传播速度v2之比为 D．红光在内芯中的传播速度v1与绿光在内芯中的传播速度v2之比为 2．（2026•泰安四模）如图所示，劈尖干涉是一种薄膜干涉。将一块平板玻璃a放置在另一平板玻璃b之上，在一端夹入一张薄纸片c，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当绿光从上方入射后，从上往下看有明暗相间的干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A．当纸片c向左往顶角方向塞入少许，图中的条纹间距会变得宽一些 B．保持其他条件不变，仅将绿光换成紫光，则干涉条纹会变疏 C．若增大绿光射到平板玻璃a上表面的入射角，则绿光有可能在平板玻璃a的下表面发生全反射 D．若平板玻璃b的上表面某处有一个细小的凸起，则相应的干涉条纹会向右往底边方向弯曲一点 3．（2026•昆明二模）潜水员在潜水时偶然会观察到上方坑洞里存在着明亮的“反光”，这是因为坑洞里存在空气，光在水面发生了全反射。如图，a处光源发出沿ab方向的光在b点恰好发生全反射，被c处的潜水员观察到。若水的折射率为n，反射光线与水面的夹角为θ。则（　　） A． B． C．光在水中的频率比在空气中大 D．光在水中的波长比在空气中大 4．（多选）（2026•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n＝2，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C＝45° 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 综合提升 一．选择题 1．（2026•晋城一模）如图所示为某透明介质制成的棱镜的截面图，该截面为等腰三角形，∠BAC＝120°，腰长为L，S为AB边的中点。一细光束由S点从真空斜射入棱镜，光束与AB的夹角为θ＝45°，折射光线与AC边平行，忽略二次反射的光线，光在真空中的速度为c。下列说法正确的是（　　） A．透明介质材料的折射率为 B．光束能从BC边射出棱镜 C．光束从AC边射出时的折射角为45° D．光在棱镜中传播的时间为 2．（2026•安徽模拟）如图，等腰三角形玻璃砖的截面ABD的底边长BD＝2L，∠B＝∠D＝30°。一束细光线垂直AB面入射，恰好在底边中点E处发生全反射。不考虑光在玻璃砖内传播时在AB和AD面的反射。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．该玻璃砖对这种光的折射率为3 B．光在该玻璃砖中传播的速度大小为 C．光在该玻璃砖内部传播的时间为 D．光在AD边上的入射角等于90° 3．（2026•杭州模拟）用波长为λ的单色平行光，以入射角α斜入射到双缝间距为d的双缝上，双缝到屏的垂直距离为L（L≫d）。下列说法正确的是（　　） A．随着α慢慢增大，条纹保持不动 B．随着α慢慢增大，条纹向下移动 C．中央P点上方距离处一定是亮纹 D．相邻亮纹间距会随入射角α增大而变化 4．（2026•衡水校级模拟）下列说法中正确的是（　　） A．图甲描述的是多普勒效应，A观察者接收到波的频率大于B观察者接收到波的频率 B．图乙中，电影院提供的观看立体电影的眼镜，应用的是光的干涉原理 C．图丙的雷达是利用电磁波遇到障碍物要发生反射的这个特性工作的 D．图丁中激光切割金属，利用了激光相干性好的特点 5．（2026•滨州二模）瑞利干涉仪的结构如图，以钠光灯作为光源置于透镜L1的前焦点，在透镜L2的后焦面上观测干涉条纹的变动。在两个透镜之间安置一对完全相同的玻璃管A和B。实验开始时，A管和B管都抽成真空，此时在E点观测到亮条纹。缓慢向B管充入气体，直到E点再一次观察到亮条纹。已知，A管和B管的长度均为L，光波的周期为T，光在真空中的传播速度为c。则B管中充入的气体的折射率为（　　） A． B． C． D． 二．多选题 6．（多选）（2026•烟台二模）如图所示，一块折射率为的薄玻璃砖由两部分组成，左部分为边长为2R的正方形，右部分为半径为R的半圆形，其圆心为O。一束单色光在薄玻璃砖平面内以45°入射角从P点射入玻璃砖，从Q点首次从玻璃砖射出，出射角为θ（未知），已知光在真空中传播速度为c，则单色光从P点射入玻璃砖到从Q点首次射出的过程中，下列说法正确的是（　　） A．θ的度数为30° B．θ的度数为45° C．在正方形部分中传播的时间为 D．在正方形部分中传播的时间为 7．（多选）（2026•镇安县校级模拟）很多场所新装修时会安装如图甲所示的水晶灯，水晶灯下方的吊坠可以提高灯体的稳定性，其多面棱角的形状使光线在内部多次反射，减少眩光。某种吊坠的截面图如图乙所示，MN的长度与MP相等，∠MNO＝∠MPO＝90°，∠NOP＝120°。一束单色光从MN边上距N点处的A点以入射角i＝60°射入吊坠，经界面MN折射后恰好直接射到ON上距N点处的B点（图中没有画出），下列说法正确的是（　　） A．该材料折射率为 B．该材料折射率为 C．该束光在B点会发生全反射 D．该束光在B点不会发生全反射 8．（多选）（2026•浙江二模）在“观察肥皂膜和棉线的变化”实验中，用弹性细线代替棉线，刺破细线一侧的肥皂膜形成图示形状。将液膜竖起，用一束频率为ν、在肥皂膜中折射率为n的平行光垂直照射该液膜，某高度处干涉图样条纹间距为Δx。测得刺破前细线正好拉直、刺破后细线形状是圆心角为θ的圆弧。已知真空中光速为c；细线遵守胡克定律且劲度系数为k。补充公式：液体表面张力F＝γl，l为接触长度，γ为表面张力系数。则（　　） A．该高度处液膜两面夹角约为 B．该高度处液膜两面夹角约为 C．肥皂膜表面张力系数为 D．肥皂膜表面张力系数为 9．（多选）（2026•辽宁校级开学）如图是我们现实生活、生产和科研中遇到的现象。下列说法中正确的是（　　） A．图甲中医用纤维式内窥镜，光信号在光导纤维中发生全反射，则光导纤维内芯是光疏介质，外套是光密介质 B．图乙中肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹，这是光的干涉现象 C．图丙中单色光通过狭缝可以在光屏上呈现条纹状图样，这是光的衍射现象 D．图丁表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率增大 10．（多选）（2026•岳阳模拟）某物理兴趣小组设计了一套光的干涉实验装置，其截面如图所示，直线MN与OA垂直共面，两块平面镜边缘对齐交于O，两镜面与MN成微小角度θ，A点处有一垂直于OA的光屏。S点处有一个单色光源，在小挡光板的遮挡下，光线不能直接射到光屏。已知光源S到O点的水平距离为s，光屏到O点的距离为L（L远大于s）。则（　　） A．若仅减小入射光的频率，屏上条纹间距不变 B．若仅减小入射光的频率，屏上条纹间距变大 C．若仅减小两镜面与MN的夹角θ，屏上条纹间距变大 D．若仅减小光屏到O点的距离L，屏上条纹间距增大 三．解答题 11．（2026•句容市校级模拟）某透明均匀介质的截面图如图所示，直角三角形的直角边BC与半圆形直径重合，∠ACB＝30°，半圆形的半径为R，一束光线从E点与AC成30°射入介质，其延长线过半圆形的圆心O，已知光线在E点的折射角θ2＝30°。求： （1）介质折射率为多少； （2）已知光速为c，求光在介质中传播的时间。 12．（2026•孝感模拟）如图所示，ABCD是一块矩形玻璃砖的截面，某同学在研究玻璃折射率时将激光笔对准AB边上某点P，使激光以60°角入射，发现该光束恰好在AD边发生全反射，此后在DC和BC边各经过一次反射后又恰好回到P点，已知AD边长为l，光在真空中传播速度为c，求： （1）玻璃砖的折射率； （2）激光束从P点进入，第一次回到P点的时间。 13．（2026•台州模拟）图1装置可实现精密测量，光滑轻质滑轮一端用轻质细线悬挂半径为r的陶瓷圆盘，圆盘的侧面绕有水平方向的n匝线圈，圆盘和线圈总质量为M。滑轮的另一端悬挂质量为M的重物。圆盘的上方和下方各有一个固定不动的圆形永磁体（未画出）。如图2所示，在圆盘可移动的范围内，永磁体形成了沿圆盘半径方向的辐射状磁场，线圈所在位置处磁感应强度的大小为定值B0。圆盘初始保持水平静止，使其只能在竖直方向运动。 （1）若线圈中不接入电流，圆盘受到外界扰动向下运动，则从上往下看线圈回路中将产生　 　 （选填“顺时针”或“逆时针”）方向电流； （2）若线圈接入恒流源，电流恒定为I0，n匝线圈中电流方向从上往下看为顺时针，系统从静止释放，求此时线圈受到的安培力大小及圆盘竖直运动的加速度大小； （3）如图3所示，圆盘下端连接一质量为m的平板玻璃放置在规则平板镜片之上，两板之间形成一个倾角为θ（θ很小）的劈形空气薄膜，线圈中恒定电流大小为I时，上下板恰好无作用力。用波长为λ的光从上向下照射，从上往下会看到干涉条纹。 ①求此时线圈中电流I的表达式（用已知量m、g、n、B0、r表示）； ②若由于发生扰动，圆盘向上移动了一小段距离后系统再次稳定，发现条纹移动了Δx，则条纹移动方向为　 　 （选填“向左”或“向右”），求圆盘移动的位移大小h。 14．（2026•海珠区校级模拟）为研究冰块对某单色激光的折射率，某同学先用双缝干涉装置测量该激光的波长，激光通过间距为d＝0.3mm的双缝后，投射到光屏上得到如图甲所示的干涉条纹，图甲中A、B两亮纹中心间距x＝66.0mm，双缝到光屏间的距离L＝3.0m。然后，如图乙所示，将该激光从M点水平射入一立方体形状的冰块abcd内，入射角为θ，光线在ab面上的N点射出，光线QM的延长线与ab交于P点，MP＝3.00cm，MN＝3.90cm。求： （1）该激光的波长λ； （2）该激光在冰块中的折射率n。 15．（2026•苏州三模）如图所示，一段光导纤维弯成半圆形，外半径为R，内半径为。一细束单色光垂直于光导纤维的端头沿内侧切线射入时恰好发生全反射，然后从另一端也沿内侧切线射出。已知真空中的光速为c，求： （1）光导纤维对该单色光的折射率； （2）该单色光在光导纤维中传播的时间。 1 / 33 学科网（北京）股份有限公司 $