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专题14 光——2023和2024年高考真题汇编
一．选择题（共15小题）
1．（2024 浙江）如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，则（ ）
A．激光在水和空气中速度相同
B．激光在水流中有全反射现象
C．水在空中做匀速率曲线运动
D．水在水平方向做匀加速运动
2．（2024 海南）一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直于OP射入，恰好在PQ界面发生全反射，则玻璃砖的折射率（ ）
A． B． C． D．2
3．（2024 广东）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质，折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（ ）
A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
4．（2024 山东）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（ ）
A．滚珠b、c均合格
B．滚珠b、c均不合格
C．滚珠b合格，滚珠c不合格
D．滚珠b不合格，滚珠c合格
5．（2024 江苏）现有一光线以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示（β1＜β2），已知折射率随浓度增大而变大。则（ ）
A．甲折射率大 B．甲浓度小
C．甲速度大 D．甲临界角大
6．（2024 选择性）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，能在墙面上观察到干涉条纹，下列做法可以使相邻两条亮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
7．（2023 江苏）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（ ）
A．倍 B．倍 C．2倍 D．3倍
8．（2023 浙江）如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AB以角度θ入射，依次经AC和BC两次反射，从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角，则α（ ）
A．等于90° B．大于90°
C．小于90° D．与棱镜的折射率有关
9．（2023 北京）阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的（ ）
A．偏振现象 B．衍射现象
C．干涉现象 D．全反射现象
10．（2023 福建）如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。瓶内装有适量清水。水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作中，有助于光束更好地沿液流传播的是（ ）
A．减弱激光强度
B．提升瓶内液面高度
C．改用折射率更小的液体
D．增大激光器与小孔之间的水平距离
11．（2023 河北）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
12．（2023 山东）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
13．（2023 湖北）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． B． C．d D．
14．（2023 江苏）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（ ）
A． B．
C． D．
15．（2023 重庆）某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大。则（ ）
A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大
B．在水中传播时，a光的速度比b光的大
C．在水中传播时，a光的频率比b光的小
D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小
二．多选题（共6小题）
（多选）16．（2024 全国）下列有关双狭缝干涉条纹的叙述，哪些正确？（ ）
A．狭缝间隔增加，干涉条纹之间的间距会增加
B．若将整个设备浸没在水中进行实验，干涉条纹的间距会较在空气中实验减小
C．照射狭缝的光的颜色从红色切换为绿色，干涉条纹的间距会增加
D．如果用白光照射狭缝，在两侧第一亮带中，蓝色亮纹较红色亮纹更接近中央亮带
E．从一个暗纹移动到下一个暗纹，光程差的变化量会相差半个波长
（多选）17．（2024 甘肃）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当θ＝30°时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（ ）
A．该材料对红光的折射率为
B．若θ＝45°，光线c消失
C．若入射光a变为白光，光线b为白光
D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直
（多选）18．（2024 广西）如图，S为单色光图，S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，从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源，设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，a≤l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ，下列说法正确的是（ ）
A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，此时单色光的波长变为nλ
D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，则该液体的折射率为
（多选）19．（2024 湖南）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
（多选）20．（2023 湖南）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（ ）
A．水的折射率为
B．水的折射率为
C．当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
D．当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
（多选）21．（2023 甲卷）等腰三角形△abc 为一棱镜的横截面，ab＝ac；一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是（ ）
A．甲光的波长比乙光的长
B．甲光的频率比乙光的高
C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率
E．在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大
三．填空题（共1小题）
22．（2024 福建）一束光以入射角i（i＞0）射入透镜，遇反射膜反射，垂直射到反射膜则原路返回成为激光。已知透镜对蓝光折射率大于绿光，则透镜中蓝光折射角 （大于，等于，小于）绿光，若此时激光为蓝光，要变为绿光，则 （顺时针，逆时针）改变入射角。
四．解答题（共5小题）
23．（2024 甲卷）一玻璃柱的折射率，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。
24．（2024 山东）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sinθ；
（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。
25．（2023 山东）一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N，相距为d，直径均为2a，折射率为n（n）。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至N下端面，N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。
（1）从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为θ，求θ的正弦值；
（2）被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。
26．（2023 乙卷）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。
27．（2023 全国）如图，人体眼球等价于一个凸透镜成像系统，眼球内的晶状体（作用同凸透镜）的焦距可以在一定范围内连续变化，使得在一定距离范围内的物体都能清晰地成像在视网膜上，小明同学近视之前，能看清远处的小物体，晶状体中心到视网膜的距离d＝16.70mm，此时晶状体的焦距即为d。
（1）小明同学近视之后，晶状体中心到视网膜的距离增加了Δd＝0.30mm，假设此时晶状体的焦距不变，他能看清小物体的距离为多少？
（2）如用近视眼镜（凹透镜）来矫正小明同学的视力，要求佩戴跟镜后最远能看清30m处的小物体，眼镜镜片的焦距该取何值？
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专题14 光——2023和2024年高考真题汇编
一．选择题（共15小题）
1．（2024 浙江）如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，则（ ）
A．激光在水和空气中速度相同
B．激光在水流中有全反射现象
C．水在空中做匀速率曲线运动
D．水在水平方向做匀加速运动
【解答】解：A、光在介质中的传播速度大小，可知同种光在不同介质中的传播速度是不同的，则激光在水和空气中速度大小不相等，故A错误；
B、类似于光导纤维，激光在水流中多次发生全反射，最终从水流的末端射出，照亮了下面桶中的水，故B正确；
CD、水在空中做平抛运动，是匀变速曲线运动，水在水平方向不受力，水平方向做匀速直线运动，故CD错误。
故选：B。
2．（2024 海南）一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直于OP射入，恰好在PQ界面发生全反射，则玻璃砖的折射率（ ）
A． B． C． D．2
【解答】解：如图所示
根据几何关系可知光线在PQ界面的入射角为
C＝60°
根据全反射的临界条件可得
解得
故ABD错误，C正确。
故选：C。
3．（2024 广东）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质，折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（ ）
A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
【解答】解：A、在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率，则绿光的偏折程度更大，根据题意可知，绿光比红光更靠近P点，故A错误；
B、红光的折射率小于绿光的折射率，根据全反射的临界角公式可知，θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失，故B正确；
C、全反射现象只能发生在由光密介质射入光疏介质的时候发生，所以入射光不可能在MN面发生全反射，故C错误；
D、根据折射定律可知，，θ逐渐减小，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误；
故选：B。
4．（2024 山东）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（ ）
A．滚珠b、c均合格
B．滚珠b、c均不合格
C．滚珠b合格，滚珠c不合格
D．滚珠b不合格，滚珠c合格
【解答】解：单色平行光垂直照射平板玻璃，上玻璃的下表面和下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍；根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹各处空气层的厚度相同，光的波程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的相等，滚珠b合格；不同的干涉条纹位置空气层的厚度不同，光的波程差不同，即滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等，则滚珠c的直径不合格。
综上分析，ABD错误，C正确。
故选：C。
5．（2024 江苏）现有一光线以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示（β1＜β2），已知折射率随浓度增大而变大。则（ ）
A．甲折射率大 B．甲浓度小
C．甲速度大 D．甲临界角大
【解答】解：AB.根据折射定律
由于β1＜β2
因此n1＞n2，即甲溶液的折射率大；
又因为溶液的折射率随溶液浓度增大而变大，因此甲溶液的浓度大，故A正确，B错误；
C.根据折射率公式
由于n1＞n2
因此v1＜v2，即光在甲溶液中传播的速度小，故C错误；
D.根据临界角公式
由于n1＞n2
因此sinC1＜sinC2
得C1＜C2，即甲的临界角小，故D错误。
故选：A。
6．（2024 选择性）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，能在墙面上观察到干涉条纹，下列做法可以使相邻两条亮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
【解答】解：双缝干涉条纹的相邻两条亮纹中心间距为：Δx，其中：L为双缝与屏之间的距离，d为双缝之间的距离，λ为入射光的波长。
A、换用更粗的头发丝，则双缝间距d变大，会使相邻两条亮纹中央间距Δx变小，故A正确；
B、换用红色激光照双缝，因红色激光的波长大于绿色激光的波长，故相邻两条亮纹中央间距变大，故B错误；
C、增大纸板与墙面的距离，即增大了L，则Δx变大，故C错误；
D、减小光源与纸板的距离，公式中的L、d、λ均不变化，则Δx不变，故D错误。
故选：A。
7．（2023 江苏）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（ ）
A．倍 B．倍 C．2倍 D．3倍
【解答】解：根据题意可知图乙中相邻亮纹间距是图甲中的2倍，根据双缝干涉的相邻亮条纹间距的计算公式，可知在其他条件不变的情况下，相邻亮条纹间距与双缝间的距离成反比关系，则双缝间的距离变为原来的，故B正确，ACD错误。
故选：B。
8．（2023 浙江）如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AB以角度θ入射，依次经AC和BC两次反射，从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角，则α（ ）
A．等于90° B．大于90°
C．小于90° D．与棱镜的折射率有关
【解答】解：题图已经画出此过程中光的传播路径，通过BC作出△ABC的对称图形，如图所示：
根据对称性可知，从CD边射出的光线与法线的夹角也为θ，所以光线从AC射出时与法线的夹角也为θ；
由于垂直于AB的法线与垂直于AC的法线相互垂直，根据数学知识（一个角的两边与另一个角的两边相互垂直，这两个角相等或互补）可知，从AC边射出的光线与入射光线相互垂直，故出射光线相对于入射光线偏转角为α＝90°，故A正确、BCD错误。
故选：A。
9．（2023 北京）阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的（ ）
A．偏振现象 B．衍射现象
C．干涉现象 D．全反射现象
【解答】解：阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹，是肥皂膜的前后表面反射的光叠加产生的干涉现象，故ABD错误，C正确；
故选：C。
10．（2023 福建）如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。瓶内装有适量清水。水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作中，有助于光束更好地沿液流传播的是（ ）
A．减弱激光强度
B．提升瓶内液面高度
C．改用折射率更小的液体
D．增大激光器与小孔之间的水平距离
【解答】解：激光能沿水流传播，是由于光线在水流中不断的发生全反射，一直在液流内部沿直线传播，当液流的高度越高，则全反射的次数越多，现象越明显。
A、减小激光强度，会使发生全反射的光束减少，现象不明显，不符合题意；故A错误；
B、提高瓶内液面的高度，液体压强越大，水流出去的距离更远，激光发生全反射的光束更多，现象更明显；故B正确；
C、改用折射率更小的液体，全反射临界角会越大，激光在液体中发生全反射的光束减少，不利于沿液流传播；故C错误；
D、增加激光器与小孔之间的水平距离，不会影响光束在流液中的传播；故D错误。
故选：B。
11．（2023 河北）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
【解答】解：A．上述现象是由于光的干涉造成的，彩虹的形成原理主要为光通过水珠发生的折射，上述现象与彩虹的形成原理不相同，故A错误；
BC．硅片呈现深紫色的原因是薄膜的厚度正好使紫光在薄膜上下表面的反射光发生干涉，满足振动加强条件，振动加强，故B错误，C正确；
D．根据光的干涉中相互加强的条件，可知当薄膜的厚度发生变化时，满足加强条件（厚度为波长的四分之一）的波长也会发生改变，导致硅片呈现的颜色发生变化，故D错误。
故选：C。
12．（2023 山东）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
【解答】解：温度升高时，G和C均发生热膨胀，体积增大，已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，温度升高，G比C膨胀明显，石英板上升的高度比C上表面上升的高度大，则劈形空气层厚度变大；
从劈形空气层的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹。根据条纹的位置与空气层的厚度是对应的，劈形空气层厚度变大，同一厚度的空气层向劈尖移动，条纹向劈尖移动，即条纹向左移动，故A正确，BCD错误。
故选：A。
13．（2023 湖北）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． B． C．d D．
【解答】解：设光线在OQ界面点的入射角为α，折射角为β，几何关系可知
α＝30°
由于光路可逆，根据折射定律可得
n
光线射出OQ面的临界条件为发生全反射，光路图如图所示
光线在AB两点发生全反射，有公式
sinC
在AB两个位置临界角为45°，AB之间有光线射出，由几何关系可知
AB＝2AC＝2CS
由于∠QOP＝30°，所以
2CS＝OS＝d
故AB＝d
故ABD错误，C正确。
故选：C。
14．（2023 江苏）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：因为地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则太阳光斜射向地面的过程，总是由折射率较小的空气射向折射率较大的空气，即由光疏介质斜射入光密介质，光线始终会向靠近法线的方向偏折，法线为竖直方向上，故光线始终会向竖直方向偏折，故A正确，BCD错误；
故选：A。
15．（2023 重庆）某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大。则（ ）
A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大
B．在水中传播时，a光的速度比b光的大
C．在水中传播时，a光的频率比b光的小
D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小
【解答】解：由题意可知，a光条纹间距小于b光条纹间距，根据公式，可得：a光的波长小于b光，则可假设a光是紫光，b光是红光。
A、在真空中传播时，a光条纹间距小于b光条纹间距，a光的波长小于b光，故A错误。
BC、将a、b光以相同的入射角γ由水斜射入空气，发现a光的折射角α比b光的大，由知，a光的折射率大，由知在水中传播时，a光的速度比b光的小。故BC错误。
D、根据，及因紫光的折射率大，则临界角小，而红光的折射率小，临界角大，所以a光的临界角比b光的临界角小。故D正确。
故选：D。
二．多选题（共6小题）
（多选）16．（2024 全国）下列有关双狭缝干涉条纹的叙述，哪些正确？（ ）
A．狭缝间隔增加，干涉条纹之间的间距会增加
B．若将整个设备浸没在水中进行实验，干涉条纹的间距会较在空气中实验减小
C．照射狭缝的光的颜色从红色切换为绿色，干涉条纹的间距会增加
D．如果用白光照射狭缝，在两侧第一亮带中，蓝色亮纹较红色亮纹更接近中央亮带
E．从一个暗纹移动到下一个暗纹，光程差的变化量会相差半个波长
【解答】解：A、根据可知，狭缝间隔d增加，干涉条纹之间的间距会减小，故A错误；
B、若将整个设备浸没在水中进行实验，则光的传播速度会减小，但光的频率不变，根据v＝λf知波长会变短，根据可知干涉条纹之间的间距会较在空气中实验减小，故B正确；
C、照射狭缝的光的颜色从红色切换为绿色，波长逐渐变短，根据可知，干涉条纹的间距会减小，故C错误；
D、如果用白光照射狭缝，根据可知，波长越长的波，条纹间距就越大，因为蓝色光的波长小于红色光的波长，在两侧第一亮带中蓝色亮纹较红色亮纹更接近中央亮带，故D正确；
E、暗条纹是因为光从两个狭缝中传到该位置时的光程差是半波长的奇数倍，从一个暗纹移动到下一个暗纹，光程差的变化量会相差一个波长，故E错误。
故选：BD。
（多选）17．（2024 甘肃）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当θ＝30°时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（ ）
A．该材料对红光的折射率为
B．若θ＝45°，光线c消失
C．若入射光a变为白光，光线b为白光
D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直
【解答】解：A.根据反射定律，反射角α＝θ＝30°
由于反射光b和折射光c刚好垂直，因此折射角β＝180°﹣90°﹣α＝180°﹣90°﹣30°＝60°
根据折射定律，该材料对红光的折射率，故A正确；
B.根据临界角公式
当θ＝45°时，入射角大于临界角，入射光线在界面发生全反射，折射光线c消失，故B正确；
C.入射光线a为白光，所有反射光的反射角都相同，反射光线b也为白光，故C正确；
D.若入射光a变为紫光，根据反射定律，反射角等于入射角，反射角不发生变化；
根据折射定律
由于透明材料对红光和紫光的折射率不同，因此折射角不同，所以光线b和c不能垂直，故D错误。
故选：ABC。
（多选）18．（2024 广西）如图，S为单色光图，S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，从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源，设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，a≤l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ，下列说法正确的是（ ）
A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，此时单色光的波长变为nλ
D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，则该液体的折射率为
【解答】解：AB.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，双缝SS'之间的距离为d，则d＝2a，而光源S到光屏的距离看以看作双孔屏到像屏距离l；
根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式，故A正确，B错误；
C.光从空气进入蔗糖溶液，根据折射率公式，光的传播速度
光从空气中进入蔗糖溶液，光的频率不变，根据波长、频率和波速的关系
光在蔗糖溶液中的波长，故C错误；
D.单色光的频率
单色光在某种透明介质中的传播速度
光在某种透明介质中的波长
根据双缝公式条纹间距公式
解得该透明溶液的折射率，故D正确。
故选：AD。
（多选）19．（2024 湖南）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
【解答】解：CD．根据题意画出光路图
如图所示，S发出的光与通过平面镜反射光（可以等效成虚像S′发出的光）是同一列光分成的，满足相干光条件。所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，且该干涉可看成双缝干涉，设S与S′的距离为d＝2a，光源S到光屏的距离为l，代入双缝干涉公式：
可得相邻明纹的间距为：
则若θ＝0°，沿OA向右（沿AO向左）略微平移平面镜，对l和d均没有影响，则干涉条纹间距不变，也不会移动，故C正确，D错误；
B、画出平面镜略与水平面有微小夹角的干涉光路图，
沿OA向右略微平移平面镜，即图中从①位置→②位置，由图可看出双缝的间距d增大，由可知，干涉条纹间距减小，故B正确；
A、如上图所示，沿AO向左略微平移平面镜，即图中从②位置→①位置，由图可看出干涉条纹向上移动，故A错误。
故选：BC。
（多选）20．（2023 湖南）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（ ）
A．水的折射率为
B．水的折射率为
C．当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
D．当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
【解答】解：AB、他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，由此可知当α＝41°时激光恰好能发生全反射，根据全反射的临界公式可得：
解得：n，故B正确，A错误；
CD、当他以α＝60°向水面发射激光时，根据几何关系可知，此时的入射角i为30°，根据折射定律可得：
由此可知，折射角r大于30°，因此岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°，故C正确，D错误；
故选：BC。
（多选）21．（2023 甲卷）等腰三角形△abc 为一棱镜的横截面，ab＝ac；一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是（ ）
A．甲光的波长比乙光的长
B．甲光的频率比乙光的高
C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率
E．在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大
【解答】解：ABCD、作出光路图如图所示
两束光线在bc边的e、f分别被反射，由几何关系可得△eob∽△epc，△fob∽△fqc，则有：
∠eob＝∠epc，∠fob＝∠fqc，
可知两束光线在ab边的折射角均等于在ac边的入射角，根据光路可逆原理，可得两束光线在ac边的折射角均等于在ab边的入射角，即两束光线在ac边的折射角相等，故从ac边射出的两束光线平行，且都与从ab边射入光线平行。甲光的出射点在乙光的下方，由光路图易知光束经ab边折射后的折射角θ甲＞θ乙，根据 ，细光束在ab边折射时，两种光的入射角相同，可得n甲＜n乙，乙光的折射率较大，则乙光频率较大，波长较小。由n可知乙光传播速度较小，故AC正确，BD错误。
E、由前述分析，由光路图中几何关系可得∠oeb＞∠ofb，甲光线在棱镜内bc边反射时的入射角等于90°﹣∠ofb，
乙光线在棱镜内bc边反射时的入射角等于90°﹣∠oeb，故在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大，故E正确。
故选：ACE。
三．填空题（共1小题）
22．（2024 福建）一束光以入射角i（i＞0）射入透镜，遇反射膜反射，垂直射到反射膜则原路返回成为激光。已知透镜对蓝光折射率大于绿光，则透镜中蓝光折射角 （大于，等于，小于）绿光，若此时激光为蓝光，要变为绿光，则 （顺时针，逆时针）改变入射角。
【解答】解：根据
其中入射角相同，由于透镜对蓝光折射率大于绿光，则透镜中蓝光折射角小于绿光；
若折射角相同，则透镜中蓝光入射角大于绿光，则激光为蓝光，要变为绿光要减小入射角，即顺时针改变入射角。
故答案为：小于，顺时针。
四．解答题（共5小题）
23．（2024 甲卷）一玻璃柱的折射率，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。
【解答】解：入射光线与AB边的距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射；设入射角为α，折射角为β，折射光线在BC边的入射角为θ，光路图如图所示：
根据折射定律
根据全反射的临界角公式
在直角△ODB中，根据数学知识
根据几何关系α＝θ+β
则sinβ＝sin（α﹣θ）＝sinαcosθ﹣cosαsinθ
又因为sin2α+cos2α＝1
代入数据联立解得。
答：此时h与R的比值为。
24．（2024 山东）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sinθ；
（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。
【解答】解：（1）设光在三棱镜中的折射角为α，则根据折射定律有：n
根据三角形中几何关系可得：α＝30°
代入数据解得：sinθ＝0.75
（2）作出单色光线第一次到达半圆弧AMB恰好发生全反射的光路图，
如图，则由几何关系可知FE上从D点到E点以θ角入射的单色光线第一次到达半圆弧AMB都可以发生全反射，根据全反射临界角公式有：sinC
设D点到FG的距离为l，则根据几何关系有：OP＝RsinC
又根据几何关系有：AP＝（R﹣OP）tan30°，DE
联立解得：DE
故光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为
答：（1）求sinθ为0.75；
（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，光线在EF上入射点D（图中未标出）到E点距离的范围是。
25．（2023 山东）一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N，相距为d，直径均为2a，折射率为n（n）。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至N下端面，N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。
（1）从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为θ，求θ的正弦值；
（2）被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。
【解答】解：（1）设激光在M内发生全反射的入射角为α，从下端由M射出时的入射角为β，光路图如图
激光在M内发生全反射，故sinα
由几何关系得：α+β＝90°
则sinβ
根据折射定律得：n
则最大偏角的正弦值为sinθ
（2）做光路图如图：
当光线刚好能照到N下端最左侧时，玻璃丝下端面到被测物体距离b1
光线刚好能照全部覆盖N下端时，玻璃丝下端面到被测物体距离b2
sinθ
则tanθ
则玻璃丝下端面到被测物体距离的范围为：b
答：（1）从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角θ的正弦值为；
（2）玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围为b。
26．（2023 乙卷）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。
【解答】解：作光路图如图：
设光束经过AB面时折射角为α，由折射定律得：n
解得：α＝30°
设光束经过BC面时入射角为θ，由几何关系得：90°﹣α+45°+90°﹣θ＝180°
解得：θ＝15°
由反射定律得：∠MOA＝2θ＝2×15°＝30°
根据几何关系得：∠BMO＝90°﹣α＝90°﹣30°＝60°
∠BAO＝180°﹣90°﹣α﹣2θ＝180°﹣90°﹣30°﹣2×15°＝30°
∠CAO＝90°﹣∠BAO＝90°﹣30°＝60°
则△BMO∽△CAO
△AMO为等腰三角形，则：MA＝MOAO
且MA+BM＝AB＝l
联立解得：MAl
答：M点到A点的距离为l。
27．（2023 全国）如图，人体眼球等价于一个凸透镜成像系统，眼球内的晶状体（作用同凸透镜）的焦距可以在一定范围内连续变化，使得在一定距离范围内的物体都能清晰地成像在视网膜上，小明同学近视之前，能看清远处的小物体，晶状体中心到视网膜的距离d＝16.70mm，此时晶状体的焦距即为d。
（1）小明同学近视之后，晶状体中心到视网膜的距离增加了Δd＝0.30mm，假设此时晶状体的焦距不变，他能看清小物体的距离为多少？
（2）如用近视眼镜（凹透镜）来矫正小明同学的视力，要求佩戴跟镜后最远能看清30m处的小物体，眼镜镜片的焦距该取何值？
【解答】解：（1）作用同凸透镜的晶状体的焦距为f1＝d＝16.70mm，要将所成的像在视网膜上，则像距v1＝d+Δd＝16.70mm+0.30mm＝17.00mm。
设他能看清小物体的距离（即对应的物距）为u1，由透镜成像公式可得：
代入数据解得：u1mm≈946.33mm。
（2）要用近视眼镜（凹透镜）来矫正小明同学的视力，即使凹透镜所成的虚像的像距等于u1（忽略了近视眼镜与晶状体之间的距离），依题意凹透镜的物距u2＝30m＝3×104mm，设眼镜镜片的焦距为f2，由透镜成像公式可得：
代入数据解得：f2≈977.16mm。
答：（1）他能看清小物体的距离为946.33mm。
（2）眼镜镜片的焦距该取977.16mm。
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