2027届高考物理一轮复习-专题十四 光

专题十四　光 考点1　光的折射　全反射 考向1　光的折射　折射率 1.★(2026云南,3,4分)在测量某种透明树脂折射率的实验中,让激光束射入一块两面平行的树脂砖,改变入射点和入射角,得到①、②、③、④四条出射光线,如图所示。不考虑反射,图中经P点射入树脂砖的光,出射后的光线可能是(　　　) A.①　　B.②　　C.③　　D.④ 2.★(2024贵州,3,4分)一种测量液体折射率的V形容器,由两块材质相同的直角棱镜粘合,并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体,一激光束从左边棱镜水平射入,通过液体后从右边棱镜射出,其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为n0、n,光在棱镜和液体中的传播速度分别为v0、v,则(　　　) A.n<n0,v>v0　　　　B.n<n0,v<v0 C.n>n0,v>v0　　　　D.n>n0,v<v0 3.(知识迁移·声波与光波的类比分析)(2025北京,14,3分)“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得更远。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NMS 4.★★★(2025甘肃,13,10分)如图,ABCD为某容器横截面,O、O'为上下底面中心,O'处有一发光点。人眼在E点沿EB方向观察,容器空置时看不到发光点。现向容器中缓慢注入某种透明液体,当液面升高到12 cm时,人眼恰好能看到发光点。已知OO'=15 cm,OB=13 cm,EB=5 cm,EB与AB延长线的夹角为α。不考虑器壁对光的反射,真空中光速c=3.0×108 m/s。求: (1)该液体的折射率。 (2)光从O'点到达人眼的时间。 考向2　全反射 5.★(2025黑吉辽内蒙古,3,4分)如图,利用液导激光技术加工器件时,激光在液束流与气体界面发生全反射。若分别用甲、乙两种液体形成液束流,甲的折射率比乙的大,则(　　　) A.激光在甲中的频率大 B.激光在乙中的频率大 C.用甲时全反射临界角大 D.用乙时全反射临界角大 6.★★(2025江苏,7,4分)如图所示,一束激光射入肥皂泡后(入射激光束未在图中标出),肥皂膜内出现一亮环。肥皂膜内的激光(　　　) A.波长等于亮环的周长 B.频率比在真空中的大 C.在肥皂膜与空气的界面上发生衍射 D.在肥皂膜与空气的界面上发生全反射 7.★★★(2025广西,5,4分)如图,在扇形玻璃EOG中,OE⊥OF,可见光分别从E点沿EM、EN射向真空。该玻璃对可见光的折射率为,则(　　　) A.沿EM的光发生全反射,沿EN的光不发生全反射 B.沿EM的光不发生全反射,沿EN的光发生全反射 C.沿EM、EN的两束光都发生全反射 D.沿EM、EN的两束光都不发生全反射 8.★★★(2023湖北,6,4分)如图所示,楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°,OP边上的点光源S到顶点O的距离为d,垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射,OQ边上有光射出部分的长度为(　　　) A.d　　　　B.d C.d　　　　D.d 9.★★★(多选)(2026广东,9,6分)图中底端为锥形且顶角为90°的直光纤,可用于检测流动液体中的空气泡。某单色光从光纤顶端左部入射,平行于轴线方向传播,探测器在光纤顶端右部探测锥面反射光的光强。已知锥面外为空气时,该单色光在锥面恰好发生全反射,空气折射率取1,被测液体折射率大于此光纤折射率。下列说法正确的有(　　　　) A.此光纤对该单色光的折射率为 B.该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的 C.锥面浸入液体过程中,探测到的光强相对于浸入液体前变强 D.锥面完全浸入液体后,若探测到的光强在变强,说明检测到气泡 考向3　光路分析 10.★★(2026河南,3,4分)如图,一棱镜的横截面视为半径R的半圆与等腰三角形的组合,半圆直径与三角形底边重合,等腰三角形的顶角为120°。在横截面所在平面内,一束光从P点垂直于三角形底边入射,从Q点射出。已知P、Q到三角形底边距离均为,出射光线与入射光线平行,则棱镜的折射率为(　　　) A.　　B.　　C.　　D.2 11.★★(多选)(2026陕晋青宁,8,6分)玻璃镜片折射率是影响眼镜厚度的主要因素之一。如图,一束单色光从空气斜射入厚度为d的平行玻璃砖左表面,从右表面射出,出射光线相对入射光线侧移量为Δx。现换用折射率较大的玻璃砖,保持入射角不变,下列说法正确的是(　　　　) A.若厚度d相同,侧移量变小 B.若厚度d相同,侧移量变大 C.若侧移量Δx相同,厚度变小 D.若侧移量Δx相同,厚度变大 12.(日常生活·手机摄像头)(多选)(2025四川,9,6分)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(θ<45°)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,θ可以设定为30° 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70° D.若入射光线向左移动,则出射光线也向左移动 13.★★★[2024全国甲,34(2),10分]一玻璃柱的折射率n=,其横截面为四分之一圆,圆的半径为R,如图所示。截面所在平面内,一束与AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大,距离为h时,光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时h与R的比值。 14.★★★[2023全国乙,34(2),10分]如图,一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形△ABC,AB=AC=l,BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜,若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A,求M点到A点的距离。 15.★★★(2025湖北,13,9分)如图所示,三角形ABC是三棱镜的横截面,AC=BC,∠C=30°,三棱镜放在平面镜上,AC边紧贴镜面。在纸面内,一光线入射到镜面O点,入射角为α,O点离A点足够近。已知三棱镜的折射率为。 (1)若α=45°,求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值。 (2)若光线从AB边折射后直接到达BC边,并在BC边刚好发生全反射,求此时的α值。 16.★★★(2024山东,15,8分)某光学组件横截面如图所示,半圆形玻璃砖圆心为O点,半径为R;直角三棱镜FG边的延长线过O点,EG边平行于AB边且长度等于R,∠FEG=30°。横截面所在平面内,单色光线以θ角入射到EF边发生折射,折射光线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。 (1)求sin θ; (2)以θ角入射的单色光线,若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射,求光线在EF上入射点D(图中未标出)到E点距离的范围。 17.★★★★(2025山东,15,8分)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O'点为圆心,两圆弧的半径及O、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OO'平行,到OO'的距离均为R。 (1)B点与OO'的距离为R,单色光线从B点平行于OO'射入介质,射出后恰好经过O'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OO'上,O'、E两点间的距离为R,空气中的光速为c,求该光在介质中的传播时间t。 考点2　光的波动性 考向1　双缝干涉 1.★(2024黑吉辽,4,4分)某同学自制双缝干涉实验装置:在纸板上割出一条窄缝,于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝,将该纸板与墙面平行放置,如图所示。用绿色激光照射双缝,能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是(　　　) A.换用更粗的头发丝 B.换用红色激光照射双缝 C.增大纸板与墙面的距离 D.减小光源与纸板的距离 2.★★(多选)(2022山东,10,4分)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象,狭缝S1、S2的宽度可调,狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝,实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是(　　　　　) 甲 　 A.图乙是光的双缝干涉图样,当光通过狭缝时,也发生了衍射 B.遮住一条狭缝,另一狭缝宽度增大,其他条件不变,图丙中亮条纹宽度增大 C.照射两条狭缝时,增加L,其他条件不变,图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D.照射两条狭缝时,若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍,P点处一定是暗条纹 3.★★★(多选)(2025陕晋青宁,9,6分)在双缝干涉实验中,某实验小组用波长为440 nm的蓝色激光和波长为660 nm的红色激光组成的复合光垂直照射双缝,双缝间距为0.5 mm,双缝到屏的距离为500 mm,则屏上(　　　　) A.蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹 B.蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小 C.距中央亮条纹中心1.32 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠 D.距中央亮条纹中心1.98 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠 4.★★★(多选)(2026贵州,9,5分)光在折射率为n的光纤中传播路程L,等效于光在真空中传播路程nL,nL称为光程。如图(a),两根同种光纤在A、B处被熔接为耦合点,形成上下两支路,上下支路A、B之间的光纤长度相同。波长为λ的光经过耦合点时的变化情况如图(b)所示,任意支路的光经过耦合点,与输入口同侧的输出口的光未额外增加光程,异侧输出口的光额外增加光程。现有波长为λ的光从1口入射,则上下支路的光(　　　　) A.在3口干涉加强　　　　B.在3口干涉削弱 C.在4口干涉加强　　　　D.在4口干涉削弱 5.(教考衔接·人教版选必一P115,复习与提高B组,T4)(多选)(2024湖南,9,5分)1834年,洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验),平面镜沿OA放置,靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时,平面镜意外倾斜了某微小角度θ,如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是(　　　　) A.沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹不移动 B.沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距减小 C.若θ=0°,沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距不变 D.若θ=0°,沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹向A处移动 考向2　薄膜干涉 6.★(2023河北,2,4分)制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后,在自然光照射下硅片呈现深紫色。关于此现象,下列说法正确的是(　　　) A.上述现象与彩虹的形成原理相同 B.光在薄膜的下表面发生了全反射 C.薄膜上下表面的反射光发生了干涉 D.薄膜厚度发生变化,硅片总呈现深紫色 7.★★(2023山东,5,3分)如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环,C为待测柱形样品,C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板,会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当温度升高时,下列说法正确的是(　　　) A.劈形空气层的厚度变大,条纹向左移动 B.劈形空气层的厚度变小,条纹向左移动 C.劈形空气层的厚度变大,条纹向右移动 D.劈形空气层的厚度变小,条纹向右移动 8.★★★(2021山东,7,3分)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜,观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像,可能正确的是(　　　) A　　B C　　D 考向3　光的衍射和偏振 9.★(2025北京,2,3分)下列现象属于光的衍射的是(　　　) A.雨后天空出现彩虹 B.通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹 C.肥皂膜在日光照射下呈现彩色 D.水中的气泡看上去特别明亮 10.★★(2025山东,3,3分)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S1、S2关于OO'轴对称,光屏垂直于OO'轴放置。将偏振片P1垂直于OO'轴置于双缝左侧,单色平行光沿OO'轴方向入射,在屏上观察到干涉条纹,再将偏振片P2置于双缝右侧,P1、P2透振方向平行。保持P1不动,将P2绕OO'轴转动90°的过程中,关于光屏上的干涉条纹,下列说法正确的是(　　　) A.条纹间距不变,亮度减小 B.条纹间距增大,亮度不变 C.条纹间距减小,亮度减小 D.条纹间距不变,亮度增大 题型45　光路分析 基础强化练 1.(2026河北沧州一模)在光学显微镜的镜头校准实验中,需使用一款定制的梯形截面玻璃砖(截面图如图所示)。该玻璃砖截面AB与DC平行,AB边与AD边垂直,AB与BC夹角为105°。实验时,先将一束激光沿纸面从AD边(足够长)上某点垂直于AD边射入玻璃砖内部,随后将入射光束由垂直于AD边方向逆时针缓慢转动,当入射光束的入射角增大到45°时,从BC界面射出的光恰好完全消失。已知 sin 15°=,cos 15°=。该玻璃砖的折射率为(　　　) A.　　B.　　C.　　D. 2.(2026广东深圳二模)LED灯能耗约是白炽灯的十分之一,某型号LED灯外观呈圆台状,如图所示。发光芯片为一个边长为L= mm的正方形面板BECF,置于圆台内底部,恰好与底部圆内接,芯片厚度忽略不计。ABCD为过轴线O1O2的截面,θ=60°,在圆台内填充满透明封装材料。芯片中心O1处发出的一束平行于AB边的光线,从圆台上表面射出,折射角α=45°。 (1)求封装材料的折射率n; (2)芯片上C点直接射向圆台上表面的光恰好均可射出,求圆台高度h。 综合提升练 3.(2026重庆巴蜀中学月考)如图所示,三棱镜的截面ABC为等腰直角三角形,其底边BC水平,AB=L。一束平行于BC边的光线射到AB边上的某点D,光线经底边BC反射后从AC边上F点(图中未画出)射出,不考虑多次反射光线。已知该棱镜的折射率n=,真空中的光速为c。下列说法正确的是(　　　) A.无论BD等于多少,出射光线一定不平行于入射光线 B.从B、D间不同点入射的光在棱镜中传播时间不同 C.当BD=L时,从AC射出的点与C点的距离为L D.当BD=L时,光在棱镜中运动的时间为 题型46　双缝干涉与薄膜干涉 基础强化练 1.(2026江西景德镇乐平一中月考)增透膜是利用光的干涉原理减少光学元件表面反射光、增加透射光强度的光学薄膜。如图所示,某单色光从厚度均匀的增透膜前表面垂直入射。已知增透膜对该单色光的折射率为n,单色光在真空中的波长为λ、波速为c,当增透膜厚度最小时,该单色光穿过增透膜的时间为(　　　) A.　　B.　　C.　　D. 2.(2026湖南湘潭二模)如图所示,凹透镜与一块平直玻璃板接触,用红光垂直透镜的上表面向下照射,会观察到明暗相间的同心圆环,则下列说法正确的是(　　　) A.同心圆环越往外越稀疏 B.透镜下表面越平坦,同心圆环越密集 C.将红光更换为蓝光,同心圆环变稀疏 D.同心圆环主要的形成原理是光的干涉 3.(2026山东济宁二模)如图所示,平面镜与光屏垂直放置,某单色光源发出的光一部分直接照射在光屏上,一部分经平面镜反射后照射在光屏上,两部分光在光屏上叠加形成干涉条纹。a、b、c、d为矩形的四个顶点,且ab边平行于平面镜。若光源分别在a、b、c、d四点时,屏上形成的干涉条纹的相邻条纹间距分别为Δx1、Δx2、Δx3、Δx4,则相邻条纹间距最小的是(　　　) A.Δx1　　B.Δx2　　C.Δx3　　D.Δx4 综合提升练 4.(2026浙江温州二模)航天实验室用如图所示的装置测量合金棒受热后的伸长量。用波长0.6 μm的激光做实验。激光经透明薄板折射与反射后形成两束相干光,再分别经固定反射镜M1和与合金棒相连的反射镜M2反射,在接收屏上出现干涉条纹。合金棒右端固定,未受热时,屏上P处为明条纹;合金棒受热伸长使M2向左移动,观察到P处明暗交替,共出现20次明条纹,则合金棒的伸长量为(　　　) A.3.0×10-6 m　　　　B.6.0×10-6 m C.9.0×10-6 m　　　　D.1.2×10-5 m 5.(2026湖北十一校联考)双缝干涉实验装置的截面图如图所示,线光源S到双缝S1、S2的距离相等,O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点,光源S发出波长为λ的红色激光,经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点,经S2出射后直接传播到O点,玻璃片厚度为4λ,玻璃对该波长的光的折射率为1.5,空气中光速为c,不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是　(　　　) A.由S1到O点与由S2到O点,光传播的时间差Δt= B.O点出现亮条纹 C.若换成波长更短的绿光,O点一定为亮条纹 D.若光屏向左移动少许,则光屏上条纹间距变大 1.(教考衔接·人教版选必一P94,练习与应用,T4)(5·3原创)(多选)光导纤维是人类迄今为止应用最广泛的传输介质之一。如图所示是简化的光路图,一段长直光纤的长度为L,一单色光从左向右射入纤芯,光线与外层材料的夹角为θ,假设光线在纤芯中刚好发生全反射,光在真空中的传播速度为c,外层材料的折射率与空气的折射率几乎相等,下列说法正确的是(　　　　) A.纤芯是低折射率材料,外层材料是高折射率材料 B.光在纤芯中发生全反射的临界角为90°-θ C.纤芯的折射率为 D.光在这段光纤中传播的时间为 2.(数理结合·通过角度关系计算光学的相关物理量)(5·3原创)如图所示,某透明介质的横截面是圆环形状,圆心为O,AB是大圆的直径,OCE是大圆的半径,OC、OD是小圆的半径,△OCD是边长为R的等边三角形,一单色光从A点射入介质,折射角为15°,设入射角为θ,折射光线从小圆面上的C点射出,然后到达D点。已知光线在C点的折射角与入射角的差值为15°,光在真空中的传播速度为c,sin 15°=,cos 15°=。求: (1)此介质的折射率以及 sin θ; (2)光从A到C的传播时间。 3.(教考衔接·人教版选必一P88,例题)(5·3原创)如图所示,先让某种单色光从液面的A点以入射角α射入,折射光线到达池子水平底面的B点,折射角为30°,再让这种单色光从液面的A点以入射角60°射入,折射光线到达池子水平底面的C点,折射角为θ,已知=,B、C两点间的距离为L,光在真空中的传播速度为c。求: (1)此介质的折射率; (2)光从A到C的传播时间与从A到B的传播时间之差。 实验16　测量玻璃的折射率 1.(2024安徽,11节选)某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。 (1)为测量玻璃的折射率,按图甲所示进行实验,以下表述正确的一项是　　　　　。(填正确答案标号)  A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a' B.在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针,使P2把P1挡住,这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧,插上大头针P3,使它把P1、P2都挡住,再插上大头针P4,使它把P1、P2、P3都挡住,这样就可以确定出射光线和出射点O2 C.实验时入射角θ1应尽量小一些,以减小实验误差 　 (2)为探究介质折射率与光的频率的关系,分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角,根据实验结果作出光路图,并标记红光和绿光,如图乙所示。此实验初步表明:对于同一种介质,折射率与光的频率有关,频率大,折射率　　　　　(填“大”或“小”)。  2.(2026黑吉辽内蒙古,11,8分)如图(a),某同学利用激光测距仪分别在①、②位置测量玻璃砖厚度时,发现两次示数差异较大。他猜想这可能与玻璃砖的折射率有关,于是设计了如下验证实验。 如图(b),在白纸上描出玻璃砖的两个边a和a',使激光沿纸面以某一角度入射到玻璃砖侧面,在光束1上靠近光源处标记点M,在光束1与a的交点处标记点O,在光束2与a'的交点处标记点N。 　 移走测距仪和玻璃砖。如图(c),过O点作a的垂线b,连接MO和ON,以O为圆心、ON为半径作圆弧,与MO交于P点。分别测量N、P到b的距离,记为xN和xP。 改变入射角多次测量,记录多组数据,计算玻璃砖折射率n及其平均值,结果表明,测距仪在①、②位置测量时的示数比值与此平均值近似相等。 回答下列问题: (1)上述实验过程中,下列说法正确的是　　　　　(单选)。  A.点M只能标记在光束1上靠近光源处 B.点N只能标记在光束2与a'的交点处 C.只能以ON为半径作圆弧 (2)处理数据时,n=　 　　(用xN、xP表示)。  (3)该同学推测,测距仪是通过测量激光的传播时间Δt来计算距离的,则该测距仪示数是通过　　　　　(选填“c”或“v”,c和v分别是激光在真空和介质中的速度)计算的。  (4)该同学将深度为16.0 cm的不锈钢杯装满水(折射率为1.33)后,测量此杯深度,若测距仪的示数接近　　　　　　　　cm(保留至小数点后1位),则符合他的推测。  实验17　用双缝干涉实验测量光的波长 1.(多选)(2024江西,9,6分)某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验。下列说法正确的是(　　　　) A.光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件 B.透镜的作用是使光更集中 C.单缝的作用是获得线光源 D.双缝间距越小,测量头中观察到的条纹数目越多 2.[2021浙江6月,17(2)]如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中 ①观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是　　　　　(单选)。  A.旋转测量头 B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行 ②要增大观察到的条纹间距,正确的做法是　　　　　(单选)。  A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离 C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离 3.[2024河北,11(1)]某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长,实验装置如图所示,其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。 该同学调整好实验装置后,分别用红色、绿色滤光片,对干涉条纹进行测量,并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数,如表所示: 单色光类别 x1/mm x6/mm 单色光1 10.60 18.64 单色光2 8.44 18.08 根据表中数据,判断单色光1为　　　　　　(填“红光”或“绿光”)。  4.(2026山东,14,8分)某实验小组用光传感器做双缝干涉实验并测量光的波长λ。 (1)如图甲所示,将激光光源、间距d=0.50 mm的双缝和光传感器依次安装在光具座上,打开光源,调整光路,此过程中应避免激光直接射入眼睛,因为激光具有　　　　　　　(填“亮度高”或“相干性好”)的特点。  (2)调整光路后,各器件位置如图甲所示,双缝到光传感器的距离l=　　　　　　　　　cm。  (3)连接光传感器至计算机,得到干涉条纹的光强分布如图乙所示。测得A区域的宽度为2.40 mm,则条纹间距Δx=　　　　　　　　mm(保留两位有效数字)。  (4)利用公式λ=　 　　(用l、d和Δx表示),某同学计算得该激光的波长λ为640 nm,此波长的光为电磁波中的　　　　　　　(填“红外线”“可见光”或“紫外线”)。  参考答案与解析 考点1　光的折射　全反射　第1题 答案：B 考点1　光的折射　全反射　第2题 答案：A 考点1　光的折射　全反射　第3题 答案：D 考点1　光的折射　全反射　第4题 答案　(1)　(2)1.0×10-9 s 解析　(1)作出光路如图所示 折射率n= sin r=cos α= sin i== KB==4 cm MN=OK=OB-KB=13 cm-4 cm=9 cm 联立解得sin i=,n=。 (2)液体中光的传播速度v= 光从O'到达人眼的时间t=+= s+ s=1.0×10-9 s。 考点1　光的折射　全反射　第5题 答案：D 考点1　光的折射　全反射　第6题 答案：D 考点1　光的折射　全反射　第7题 答案：C 考点1　光的折射　全反射　第8题 答案：C 考点1　光的折射　全反射　第9题 答案：AD 考点1　光的折射　全反射　第10题 答案：C 考点1　光的折射　全反射　第11题 答案：BC 考点1　光的折射　全反射　第12题 答案：CD 考点1　光的折射　全反射　第13题 答案　 解析　设AC边上入射角为α,折射角为β,在BC边上发生全反射,临界角为C',画出光路图如图所示 则n=,n= 由几何关系知α=β+C' 则n= 联立并代入数据得sin α= sin α-cos α,即 sin α= 可知=sin α=。 考点1　光的折射　全反射　第14题 答案　l 解析　设光束从M点射入棱镜时的入射角为i、折射角为r,则根据折射定律有=n 由题意知i=45°,则r=30° 设光束在BC边的N点处发生反射,如图所示 在△BMN中,∠BMN=90°-r=60°,∠MBN=45°,故∠BNM=75° 根据角度关系知∠MNA=30°,∠AMN=120° 故∠MAN=30°,则AM=MN,设AM=x 在△BMN中根据正弦定理有= 即=,解得x=l。 考点1　光的折射　全反射　第15题 答案　(1)　(2)60° 解题导引　本题中三棱镜的横截面为等腰三角形,有助于推导角度,第(2)问中光线在BC边恰好发生全反射,全反射的临界角可以通过角度逆推求解。 解析　(1)当α=45°时,光路如图1所示,光线在镜面发生反射,由反射定律得θ=α=45°,因为∠C=30°,AC=BC,所以∠A=75°,由几何关系可得∠OO'A=30°,所以光在AB边的入射角γ=60°,由折射定律得n=,解得折射角的正弦值sin β=。 (2)如图2所示,因为光经AB边折射后,到达BC边时恰好发生全反射,则有sin δ==,解得δ=45°,故∠BDO'=45°,又因为∠B=75°,所以∠BO'D=60°,则β=30°,由折射定律得n=,解得sin γ=,则γ=45°,由几何关系可得θ=60°,由反射定律得α=θ=60°。 总结归纳　解答光路分析问题的关键是寻找角之间的关系,有三角形内角和等于180°,互余、互补,外角和关系,三角函数边求角等。 当光从光密介质斜射入光疏介质时要判断是否发生全反射,否则光路图会出现错误。 考点1　光的折射　全反射　第16题 答案　(1)　(2)ED≤ 解析　(1)光线垂直EG边射出,从题图中几何关系可得折射角β=30°,由折射定律有=n,解得sin θ=。 (2)设单色光与AB边交于N点,第一次到达圆弧上P点时恰好发生全反射,临界角为C,作出光路图如图所示,射到圆弧AP段上的光可以发生全反射。由sin C=,解得sin C=,在△ONP中ON=R sin C,可得AN=R-R sin C=,此时ED==,则要使第一次到达半圆弧的光线发生全反射,只需满足ED≤即可。 考点1　光的折射　全反射　第17题 答案　(1)　(2) 易错提醒　由于平时练习遇到的立体圆柱介质较多,所以容易误认为题图是立体图,其实题图所示的是介质的截面图,是平面图。 解析　(1)如图,连接O、B作过B点的法线,从B点向OO'作垂线BN, 在△OBN和△O'BN中,根据BN=R、OB=R可知 ∠OBN=30°,∠BON=60°,ON=R OB=OO'=R,则∠OBO'=∠BON=30° 射入B点的光线平行于OO', 故入射角i=∠BON=60° 折射角r=∠OBO'=30° 得折射率n== (2)设G、E的连线与上表面圆弧的交点为M,过M作法线O'M,如图所示 光线GM的延长线垂直于OO',O'E=R, 又O'M=R,可知ME=R 光线GM在上表面圆弧上的入射角α=45° 从介质中射入空气的全反射临界角的正弦值sin C==<=sin 45° 故45°>C,光在M点发生全反射,然后在下表面圆弧发生两次全反射,在上表面圆弧再发生一次全反射,最后垂直CH射出介质,在介质中的总路程s=2×=R 光在介质中传播的速度v== 光在介质中传播的时间t== 考点2　光的波动性　第1题 答案：A 考点2　光的波动性　第2题 答案：ACD 考点2　光的波动性　第3题 答案：BC 考点2　光的波动性　第4题 答案：BC 考点2　光的波动性　第5题 答案：BC 考点2　光的波动性　第6题 答案：C 考点2　光的波动性　第7题 答案：A 考点2　光的波动性　第8题 答案：D 考点2　光的波动性　第9题 答案：B 考点2　光的波动性　第10题 答案：A 题型45　光路分析　第1题 答案：C 题型45　光路分析　第2题 答案　(1)　(2)(3+) mm 解析　(1)芯片中心O1处发出的一束光线平行于AB,由几何关系可知,AB与AD的夹角也为θ=60°,因此光线在上表面的入射角i=90°-θ=30° 根据折射定律有n= 解得n=。 (2)C点射向上表面的光恰好全部射出,说明最大入射角刚好等于发生全反射的临界角C0,此时光线从A点射出,如图所示 发生全反射的临界角满足sin C0== 解得C0=45° 正方形面板BECF的边长为L= mm,则BC=L=2 mm 由几何关系可得h·tan C0=+BC 解得h=(3+) mm。 题型45　光路分析　第3题 答案：C 题型46　双缝干涉与薄膜干涉　第1题 答案：A 题型46　双缝干涉与薄膜干涉　第2题 答案：D 题型46　双缝干涉与薄膜干涉　第3题 答案：B 题型46　双缝干涉与薄膜干涉　第4题 答案：B 题型46　双缝干涉与薄膜干涉　第5题 答案：B 题型46　双缝干涉与薄膜干涉　第1题（第2处） 答案：BD 题型46　双缝干涉与薄膜干涉　第2题（第2处） 答案　(1)　　(2) 创新点　通过分析光的两次折射,考查对光的折射定律的掌握情况和灵活应用数学知识解题的能力。 解析　(1)由几何关系可得∠OCD=60°,∠ACE=∠OCD-15°=45° 此介质的折射率n== 由n=可得 sin θ=。 (2)由几何关系可得∠ACE=∠AOC+15°,可得∠AOC=30° 设A、C两点间的距离为L,根据正弦定理可得= 解得L= n= 光从A到C的传播时间t= 联立解得t=。 题型46　双缝干涉与薄膜干涉　第3题（第2处） 答案　(1)　(2) 创新点　通过折射光路的计算考查对折射率计算公式的掌握情况。 解析　(1)介质的折射率n=,n= 结合= 联立解得θ=45°,n=。 (2)设A到池子水平底面的距离为h,由几何关系可得 h tan θ-h tan 30°=L 传播距离之差ΔL=AC-AB=- 联立解得ΔL=L n= 光从A到C的传播时间与从A到B的传播时间之差Δt= 联立解得Δt=。 实验16　测量玻璃的折射率　第1题 答案：B；大 解析　(1)在白纸上画出一条直线a作为界面,把长方体玻璃砖放在白纸上,使它的一个长边与a对齐,用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边,按住直尺或三角板不动,将玻璃砖取下,画出直线a'代表玻璃砖的另一边,而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a',A错误;B选项表述正确;为了减小实验误差,实验时应使入射角θ1尽量大一些,C错误。 (2)由题图乙可知,入射角相同,绿光的折射角小于红光的折射角,根据光的折射定律n=,可知绿光的折射率大于红光的折射率,又因为绿光的频率大于红光的频率,所以频率大,折射率大。 实验16　测量玻璃的折射率　第2题 答案：B；c；21.3 解题导引　本实验并非直接测玻璃砖的折射率,而是给定激光测距情境,学生需先明确测距原理,再一点点完成题目目标。 解析　(1)M点的作用是确定入射光线,只需入射光线上任意一点与O点连线即可,A错误。N点的作用是确定折射光线,必须是光束2与a'的交点,B正确。确定N点后,则确定了折射光线ON,以ON上任意长度为半径作圆弧即可,C错误。 (2)由几何关系可知,sin θ1=,sin θ2=,折射率n==。 (3)激光测距仪用来测空气中的空间距离,计算时用的是激光在空气中的传播速度乘以时间,对应c·。 (4)d真=v·,d测=c·,又v=,联立可得d测=nd真=21.3 cm。 实验17　用双缝干涉实验测量光的波长　第1题 答案：BC 实验17　用双缝干涉实验测量光的波长　第2题 答案：C；D 解析　①旋转测量头只能调节分划板的刻线与干涉条纹是否平行,不能调节清晰程度,A错误;增大单缝与双缝之间的距离既不能调节干涉条纹间距,也不能调节清晰程度,B错误;调节单缝与双缝平行,更容易发生清晰的双缝干涉现象,C正确。 ②根据双缝干涉条纹间距公式Δx=可知,增加双缝到屏幕(测量头)的距离L、光的波长λ,减小双缝间距d都可以增大条纹间距,由此可知,D正确。 实验17　用双缝干涉实验测量光的波长　第3题 答案：绿光 解析　根据双缝干涉条纹间距Δx=λ可知,在其他条件不变时,波长越长,条纹间距越宽,红光的波长更长,由表中数据可知单色光1条纹间距较窄,故单色光1为绿光。 实验17　用双缝干涉实验测量光的波长　第4题 答案：亮度高；31.25；0.40；可见光 解析　(1)激光亮度高,若直射入人眼,会对眼睛造成伤害; (2)双缝位于x1=12.00 cm处,光传感器位于x2=43.25 cm处,两者之间的距离l=x2-x1=31.25 cm; (3)条纹间距Δx== mm=0.40 mm; (4)根据双缝干涉相邻亮条纹距离公式Δx=λ,得λ=,解得该激光的波长λ为640 nm,可见光波长范围为400~760 nm,所以该激光属于可见光。 第 15 页 共 15 页 学科网（北京）股份有限公司 $