【精品解析】小题精练15 光的折射 全反射 衍射和偏振-备考2025年高考物理题型突破讲练

小题精练15 光的折射 全反射 衍射和偏振-备考2025年高考物理题型突破讲练
一、折射定律的理解与应用
1．（2025·河南模拟）如图，一棱镜的横截面为等腰三角形，其中边长与相等，，边紧贴墙壁放置，现有一束单色光垂直于边入射，从边出射后恰好与墙面垂直不考虑光线在棱镜内的多次反射，则该棱镜的折射率为(　　)
A． B． C． D．
2．（2025·山西、陕西、宁夏、青海模拟） 如图，半径为R的球面凹面镜内注有透明液体，将其静置在水平桌面上，液体中心厚度CD为10mm。一束单色激光自中心轴上距液面15mm的A处以60 入射角射向液面B处，其折射光经凹面镜反射后沿原路返回，液体折射率为。求：
（1）光线在B点进入液体折射角；
（2）凹面镜半径R。
3．（2024高二上·安顺期末）如纵截面图所示，P、Q是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜，叠合在一起组成一个长方体。某单色光沿与P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率分别为nP、nQ。则从Q的下表面射出的光线与下表面所夹的锐角（　　）
A．若nP < nQ时，锐角等于θ B．若nP < nQ时，锐角大于θ
C．若nP = nQ时，锐角等于θ D．若nP = nQ时，锐角小于θ
4．（2024高三上·四川期末）如图所示，一艘帆船静止在湖面上，从湖底P点发出的一细束黄色激光射到水面，折射后恰好照射到帆船上的竖直桅杆上的M点。下列说法正确的是（　　）
A．黄光在水中的频率比在空气中的频率大
B．黄光在水中的速度比在空气中的速度大
C．若仅把黄光改成红光，则红光在水中传播的时间比黄光在水中传播的时间短
D．若仅把黄光改成红光，则红光可能射到N点
5．（2024高三上·四川模拟）三棱镜底面镀有反射膜，其截面图如图所示，。一束单色光由边上的点射入棱镜，入射角为，光线折射后射向边，反射后垂直于射出。下列说法正确的是（　　）
A．三棱镜对该光的折射率为
B．三棱镜对该光的折射率为
C．与空气中相比，单色光在棱镜中的波长更短
D．与空气中相比，单色光在棱镜中光子能量更大
二、全反射现象的理解与应用
6．（2024高三上·长沙模拟）夏天的雨后经常可以看到美丽的彩虹，古人对此有深刻认识，唐代词人张志和在《玄真子涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹和霓是两束平行太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，人们在地面上逆着光线看过去就可看到霓虹现象。如图甲所示，一束白光水平射入空中一球形的水滴，经过两次折射和一次反射后射出形成光带MN，出射光线与水平面的夹角称为彩虹角。如图乙所示，从球心O的正下方C点射出的某单色光的入射角，已知，，则下列说法正确的是（　　）
A．该单色光的彩虹角
B．该单色光在水滴内部B点处发生全反射
C．水滴对该单色光的折射率约为1.42
D．若分别用图甲中M、N所对应的两种光在同一装置上做双缝干涉实验，则M所对应的光的条纹间距更大
7．（2024高三上·石柱月考）半圆柱形玻璃砖的底面镀有一层反射膜，为玻璃砖的半圆形横截面，M为最高点，O为圆心，半径为R。一束宽为R的平行光的下边恰好沿着底边，如图所示。其中从A点射入的光线经玻璃折射后从B点射出，已知A、B两点距离分别为和。，不考虑圆弧面上的反射光线，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃的折射率为
B．有部分光线在圆弧区域发生全反射
C．只有圆弧的部分区域有光线射出
D．射向圆弧区域的光线有一部分来源于处反射的光线
8．（2024高三上·邯郸开学考）有一透明材料制成的空心球体，内径是R，外径是2R，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入，光线与AO直线所成夹角，经折射后恰好与内球面相切，已知光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．单色光在材料中的折射率为
B．单色光在该材料中的传播时间为
C．只要A点射入的单色光与AO直线的夹角i大于，就一定能够在内球面发生全反射
D．单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A点射入的光线与AO直线的夹角
9．（2024高二下·济南月考） 半径为R的均质透明半圆柱体的横截面示意图如图所示。一绿色细光束平行于直径AC从P点射向半圆柱体，进入半圆柱体后，经PC面反射，到达AC面。P点到直径AC的距离为，透明半圆柱体对绿光的折射率为，仅考虑第一次到达AC面的光线。则下列说法正确的是（　　）
A．绿光束在AC面上一定发生全反射
B．绿光束在AC面上一定不会发生全反射
C．若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定不会发生全反射
D．若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定发生全反射
10．（2024高二下·济南月考） 如图甲所示A为中间挖去圆柱形区域的长方体玻璃砖，挖去区域的底面半径为R，圆心为O。该区域内部有底面半径为的透明圆柱体B，底面圆心也为O，虚线为A、B的水平中轴线。有一细单色光束紧贴底面平行于轴线射入玻璃砖A，已知光在A中的传播速率为v，玻璃砖对该光的折射率为n1，时，可近似认为，不考虑反射。
（1）若光束经折射后恰好与B相切，求入射光束与轴线的距离d；
（2）求在（1）情景中光在A、B之间空气中传播的时间t；
（3）若光束能够进入B且在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°，为使进入玻璃砖A的光束与从玻璃砖A射出的光束共线（如图乙所示），B的折射率n2应为多少。
三、光的双缝干涉现象
11．（2024高三下·金华模拟） 光程是光学中的概念，定义为光在介质中经过的几何路程与该介质折射率的乘积。当两束相干光的光程差为光在真空中波长的整数倍时，在屏幕上出现亮条纹。瑞利干涉仪就是一种利用该原理测量气体折射率的仪器。如图甲所示，两束光的光程差为零时，屏幕上O点为零级干涉亮条纹。将长度为l、装有待测气体的透明薄管放在后面，如图乙所示，零级亮条纹移至屏幕上的点，O点为第k级干涉亮条纹。已知空气的折射率为，所用光在真空中的波长为λ，待测气体的折射率为（　　）
A． B．
C． D．
12．（2022高二下·浙江月考）超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示．在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为 ．一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽．已知相邻两棱镜斜面间的距离 ，脉冲激光中包含不同频率的光1和光2，它们在棱镜中的折射率分别为 和 ．取 ．则下列说法正确的是（　　）
A．上方光线为光1
B．光1和光2通过相同的干涉装置后，光2对应的干涉条纹间距更大
C．为使光1和光2都能从左侧第一个棱镜斜面射出，则
D．若 ，则光1和光2通过整个展宽器的过程中在空气中的路程差约为
13．（2025·云南模拟）某同学通过双缝干涉实验测量发光二极管发出光的波长。图甲为实验装置示意图，双缝间距d=0.450mm，双缝到毛玻璃的距离l=365.0mm，实验中观察到的干涉条纹如图乙所示。
当分划板中心刻线对齐第条亮条纹中心，手轮上的读数为x1=2.145mm；当分划板中心刻线对齐第条亮条纹中心，手轮上的读数为x2=4.177mm。完成下列填空：
（1）相邻两条亮条纹间的 距离△x=　 　mm；
（2）根据____可算出波长（填正确答案标号）；
A． B． C．
（3）则待测LED发出光的波长为λ=　 　nm（结果保留3位有效数字)。
14．（2024高三上·益阳模拟）如图，S为单色光源，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，，镜面与光屏垂直。下列说法正确的是（　　）
A．若将光屏向右移动，光屏上条纹间距减小
B．若将平面镜向下移动一个微小距离，光屏上条纹间距减小
C．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距增大
D．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距不变
15．（2024高二下·曲靖期末）在图示的双缝干涉实验中，入射激光的波长为λ，屏上P点出现亮条纹，则P点到双缝S1，S2的路程差可能是（　　）
A．λ B．4λ C． D．
四、薄膜干涉现象
16．（2022高二上·淮安期末）图甲是检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为待测物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是（　　）．
A．入射光C可以采用复色光
B．将A、B间的物体向右微小平移可使条纹间距变大
C．由图乙条纹可知，B上表面上有沟状凹陷
D．若从中间位置向下按压A使其发生微小形变，观察到的条纹左密右稀
17．（2024高二上·洮北期末）竖直放置的肥皂膜在阳光照耀下，由于前后表面反射光通过的路程不同，形成两列相干光，薄膜上会呈现出彩色条纹．若一肥皂膜由于受重力和液体表面张力的共同影响，其竖直方向的截面如图所示，则光通过该肥皂膜产生的干涉条纹与下列哪个图基本一致（　　）
A． B．
C． D．
18．（2024高三上·南宁开学考）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，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，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示．干涉条纹有如下特点：（1）任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等．（2）任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲所示装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹(　　)
A．变疏 B．变密 C．不变 D．消失
19．（2024高三上·广东模拟）光学技术在生产、生活中的应用越来越广泛，下列关于光学相关知识的说法正确的是（　　）
A．在照相机镜头前面加上滤光片可以减弱反射光，这是利用光的干涉现象
B．在照相机镜头上镀上一层膜可以增加光的透光性，这是利用光的干涉现象
C．X射线经过一狭缝照射到晶体在屏上得到晶体信息的斑点，说明光具有粒子性
D．泊松亮斑是光的干涉现象，有力地证明了光的波动性
20．（2024高二下·重庆市期末）如图是一个竖直放置的肥皂膜，上面出现了彩色的上疏下密条纹。根据提供的信息判断，从侧面观察肥皂膜的形状，最接近的是（　　）
A． B． C． D．
五、光的干涉、衍射、偏振
21．（2024高三上·宁波模拟）如图所示，为半圆柱体玻璃的横截面，为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿方向从真空射入玻璃，两束光分别从两点射出。下列说法正确的是（　　）
A．点比点先有光射出
B．从点射出的光子比从点射出的光子的动量小
C．通过相同的单缝，从点射出的光比从点射出的光衍射现象更明显
D．调节的入射方向，从曲面射出的光有可能与方向平行
22．（2022·天津）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b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a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大
B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显
C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高
D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大
23．（2020高二下·菏泽期末）下列所示的图片、示意图或实验装置图大都来源于课本，则下列判断正确是（　　）
A．甲图是薄膜干涉的图像，照相机、望远镜的镜头镀的一层膜是薄膜干涉的应用
B．乙图是小孔衍射的图样，也被称为泊松亮斑
C．丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，上方是景物，下方是蜃景
D．丁图是衍射图像，其最明显的特征是条纹间距不等
24．（2024高三上·浙江月考）关于以下四幅图所涉及物理知识的论述中，正确的是（　　）
A．如图甲，观看立体电影和照相机镜头表面涂上增透膜的光学原理一样
B．如图乙，让A球在垂直纸面的平面内摆动起来，稳定后可观察到C球振幅最大，D球周期最小
C．如图丙，筷子“折断”的现象说明光线在不同介质的交界处发生了偏折
D．如图丁，这是电容器正在放电的过程
25．（2024高二下·川汇期末）在图中，人眼隔着偏振片B、A去看一只发光的电灯泡S，一点透射光都看不到，那么，下列说法中正确的是（　　）
A．使A和B同时转过，仍然一点光都看不到
B．仅使B转过过程中，看到光先变亮后变暗
C．仅使B转过过程中，看到光逐渐变亮
D．仅使A转动时，始终看不到透射光
六、破鼎提升
26．（2025·四川模拟） 用薄玻璃制作的平面镜X挂在墙上，某同学站在镜前恰能看到自己的全身像，如图甲所示把X换成用厚玻璃制作的平面镜Y，如图乙所示。若该同学仍能看到自己的全身像，那么在竖直方向上，Y相对于X上边缘至少高△l1，下边缘至少低△l2，不计玻璃侧面透光和表面反射，则（　　）
A．△l1=△l2=0 B．△l1=△l2>0
C．△l1>△l2>0 D．△l2>△l1>0
27．（2024高二下·西湖期中）如图甲所示，为某种透明新材料制成的半径为R的半圆柱体，其折射率。是与轴线平行的线光源，S点位于O点正下方处，图乙为其截面图。平面PQMN镀有反光薄膜，射向平面PQMN的光线将全部反射。若只考虑首次射向曲面的光线，则曲面有光线射出的面积与曲面面积之比为（　　）
A． B． C． D．
28．（2024高二下·衡阳期末）如图，在折射率的液体表面上方有一单色激光发射器S，它能垂直液面射出细激光束，在液体内深h处水平放置一平面镜，双面反光，平面镜中心O在光源S正下方。现让平面镜绕过O点垂直于纸面的轴开始逆时针匀速转动，转动周期为T，液面上方的观察者跟踪观察液面，观察到液面上有一光斑掠过，进一步观察发现光斑在液面上P、Q两位置间移动。下列说法正确的是（　　）
A．在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为
B．液面上P、Q两位置间距离为
C．光斑刚要到达P点时的瞬时速度为
D．光斑由Q点运动到P点所用的时间为
29．（2024高二下·济南月考） 如图甲所示A为中间挖去圆柱形区域的长方体玻璃砖，挖去区域的底面半径为R，圆心为O。该区域内部有底面半径为的透明圆柱体B，底面圆心也为O，虚线为A、B的水平中轴线。有一细单色光束紧贴底面平行于轴线射入玻璃砖A，已知光在A中的传播速率为v，玻璃砖对该光的折射率为n1，时，可近似认为，不考虑反射。
（1）若光束经折射后恰好与B相切，求入射光束与轴线的距离d；
（2）求在（1）情景中光在A、B之间空气中传播的时间t；
（3）若光束能够进入B且在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°，为使进入玻璃砖A的光束与从玻璃砖A射出的光束共线（如图乙所示），B的折射率n2应为多少。
30．（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
七、直击高考
31．（2024·贵州） 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，光在棱镜和液体中的传播速度分别为，则（　　）
A． B． C． D．
32．（2024·重庆） 某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度，由该方案可知（　　）
A．若h = 4cm，则 B．若h = 6cm，则
C．若，则h = 10cm D．若，则h = 5cm
33．（2024·海南） 一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直火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
34．（2024·浙江）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n=3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32、ν21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（　　）
A．频率为ν31的光，其动量为
B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32
C．频率为ν31和ν21的两种光分别射人双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为。
D．若原于队n=3跃迁至n=4能级，入射光的频率率ν'34＞
35．（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
36．（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，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
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】 光的折射问题，解题的关键在于正确画出光路图、找出几何关系。解题的一般步骤如下：（1）根据题意正确画出光路图；（2）根据几何知识正确找出角度关系；（3）依光的折射定律列式求解。
根据题意画出光路图如图所示
根据几何关系可得，，根据折射定律可得
故答案为：D。
【分析】光的折射问题，关键是正确画出光路图，找出相应几何关系，结合折射定律对应的公式列式解答。
2．【答案】（1）解： 根据光的折射定律
可知，光线在 点进入液体的折射角满足
可知
光线在 点进入液体的折射角为 ；
（2）解： 因折射光经凹面镜反射后沿原路返回，可知折射光线垂直于凹面镜。如图所示，折射光线的反向延长线过凹面镜的圆心 ，如图所示，由几何关系得
由题干可知 的距离为
O C 的距离为
由几何关系得凹面镜半径
【知识点】光的折射及折射定律；生活中的光现象
【解析】【分析】（1）画出入射光线和入射角，根据折射定律分析解答；
（2）根据题意作图，根据几何关系分析解答。
3．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】 解决该题的关键是会正确做出光在介质中传播的光路图，熟记光的折射定律， 光的折射现象：光射到两种介质的分界面上时，一部分光进入到另一种介质中去，光的传播方向发生改变的现象叫做光的折射。AB．光在介质中的传播路径如图所示
根据折射定律知
，
单色光沿与P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，所以
当nP < nQ时
则
则从Q下表面射出的光线与下表面所夹的锐角小于θ，故AB错误；
CD．当nP = nQ时
则
则从Q下表面射出的光线与下表面所夹的锐角等于θ，故C正确，D错误。
故选C。
【分析】做出光在介质中传播的光路图，根据折射定律分析不同的折射率对应的夹角关系。
4．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】 折射率的定义式中的i为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而r为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角，产生这种现象的原因是由于光路的可逆性。A．折射不改变光的频率，黄光在水中的频率和在空气中的频率相同，选项A错误；
B．由
可知，黄光在水中的速度比在空气中的速度小，选项B错误；
C．黄光的频率比红光的频率大，则黄光在水中的折射率比红光的大，根据
可知，黄光在水中传播的速度比红光在水中传播的速度小，红光在水中传播的时间比黄光在水中传播的时间短，选项C正确；
D．红光的折射率比黄光的小，由折射定律有
可知红光在空气中的折射角小，将射到M点上方，选项D错误。
故选C。
【分析】光传播过程不改变频率，光在真空和空气中传播速度最大，相同介质中红光的折射率比黄光的小。
5．【答案】A,C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】解决本题关键是作出光路图，再运用几何知识求解折射角，要掌握几何光学常用的三个规律：折射定律、光速公式和临界角公式。AB．作出相关的光路图，根据已知条件和几何知识可得
又因为MK与EF平行，故有
因此，三棱镜对该光的折射率为
A正确，B错误；
CD．单色光在空气或三棱镜中传播时，频率不变，光子的能量
不变；单色光从空气进入到三棱镜中，传播速度减小，根据
可知，单色光的波长变短，故C正确，D错误。
故选AC。
【分析】画出光路图，结合几何关系求出折射光线在AB边的折射角，根据折射定律求解折射率。频率不变，光子的能量不变，传播速度减小，单色光的波长变短。
6．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】Ｃ．在题图乙上标出各角度，如图所示
由几何关系可知
解得
根据折射定律有，故C正确；
A．由光路的可逆性可知，光在C点的折射角依然为，故该单色光的彩虹角为
故A错误；
B．该单色光在水滴内发生全反射的临界角C满足
又sinθD．根据题图甲可知水滴对M所对应的光的折射率大于对N所对应的光的折射率，则M、N所对应的光分别为紫光和红光，紫光波长比红光短，又双缝干涉条纹间距，则M所对应的光的条纹间距更小。故D错误。
【分析】1.掌握根据光的传播准确画出对应光路图。
2.知道利用光路的可逆性研究光路，知道光的频率与折射率的关系，分析光在B点能否发生全反射。
3.熟练运动双缝干涉条纹间距公式。
7．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】A．作出光路图，根据几何知识求解入射角和折射角，再根据折射定律求解折射率，由题意可得，从A点射入的光线经玻璃折射后从B点射出，其光路图如图所示，由几何知识可知入射角，折射角，则有折射率
A错误；
B．根据光路的可逆性判断，光线在玻璃砖中传播时，光线与半径构成等腰三角形，由光路可逆性可知，不可能发生全反射，B错误；
D．作出光线到PQ面的光路图，根据几何关系结合折射率判断。假设有光线会射向，如图解所示，则有
不存在，D错误；
C．根据临界光线出射位置判断，最上边和下边的光线恰好射向Q点，其余光线因为区域的出射点总比区域的入射点位置低，只有部分区域有光线射出，C正确。
故选C。
【分析】本题考查光的折射和全反射，要求学生能根据题意熟练作出光路图，应用折射定律和全反射规律解题。
8．【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】A．根据已知条件找到入射角折射角，在点时，入射角为，则由几何关系有折射角的正弦值为
由折射定律求解折射率
故A错误；
B．根据折射定律可得该束单色光在该透明材料中的传播速度为
单色光在该材料中的传播时间为
代入数据解得
故B错误；
C．光束从点入射，与直线的夹角大于时，折射光线不再打在内球面上，因此不会在内球面发生全反射，故C错误；
D．利用几何知识找到发生全反射的光路图，找到临界角。光束从点入射，入射角为时光束经折射到达内球面的点，如图
恰好发生全反射，入射角等于临界角，由于
由正弦定理得
解得
由折射定律得
解得
故D正确。
故选D。
【分析】，然后利用结合关系求出折射率。求出透明材料中的传播速度，然后找到传播路程，求出传播时间。
9．【答案】A,C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】AB．作出光路，如图所示
令在P点的入射角为，折射角为，根据几何关系有
解得
根据
解得
则有
则有
即绿光在AC面上的入射角恰好等于，绿光的临界角
解得
可知，绿光束在AC面上一定发生全反射，A正确，B错误；
CD．若入射光束为红色光束，根据光谱对应的规律可知，红光在半圆柱体中的折射率小于绿光，即当红光从P点入射时，折射角增大，根据上述光路结合几何关系可知，红光在AC界面上的入射角小于绿光在AC界面上的入射角，而红光发生全反射的临界角大于绿光的临界角，即红光在AC界面上的入射角小于其临界角，结合上述可知，若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定不会发生全反射，C正确，D错误。
故答案为：AC。
【分析】画出光在半圆柱体的传播路径，根据几何关系，结合折射定律求解。
10．【答案】（1）解：若光束经折射后恰好与B相切，画出光路图如下图所示
根据几何关系可知
根据折射率定义式得
解得
由几何关系得
（2）解：根据折射率和速度关系，得
根据几何关系得光在A、B之间传播距离
光在A、B之间空气中传播的时间
（3）解：根据题意、对称性以及光路可逆画出光路图如下图所示
C、D是光线在A与空气、空气与B的分界面的入射点，、是A与空气分界面上的入射角和折射角，、是空气与B的分界面的入射角和折射角，光线在透明圆柱体B中平行于水平中轴线，根据几何关系得
在三角形COD中，根据正弦定程得
由于光束在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°，有
，
则
根据折射定律有
B的折射率
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】（1）画出光路图，根据几何关系求出入射角，再根据折射定律求出折射角正弦值；结合几何关系求出d；
（2）根据 折射率和速度关系 雷士，再结合几何关系求出 A、B之间传播距离 ，从而求出传播时间；
（3） 根据对称性以及光路可逆画出光路图，根据正弦定理结合 入射角和折射角均小于5°，有 正弦值等于角度，根据折射定律求出答案。
11．【答案】B
【知识点】光的双缝干涉；光的折射及折射定律
【解析】【解答】 图乙中射到O点的两光形成k级亮条纹，两光的光程差为：nl-n0l=kλ，解得待测气体的折射率 ，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【分析】 根据图乙所示光路图求出k级亮条纹的光程差，然后求出待测气体的折射率。
12．【答案】B,D
【知识点】光的全反射；光的双缝干涉；光的反射；光的折射及折射定律
【解析】【解答】由题意可知1光折射率大于2光折射率，所以从介质到空气中时，1光的折射角比2光的大，所以上方光线是光2，下方光线是光1，故A错误；
光1的波长小于光2的波长，所以光1和光2通过相同的干涉装置后，光2对应的干涉条纹间距更大，故B正确；
为使光1和光2都能从左侧第一个棱镜斜面射，需要两光都不发生全反射，所以，故C错误；
当 ，根据数学几何关系可得光1和光2通过整个展宽器的过程中在空气中的路程差约为 ，故D正确；
故选BD。
【分析】先根据折射率的关系，判断上下方光线，然后判断波长的大小，最后根据几何关系作图进行分析。
13．【答案】（1）0.508
（2）B
（3）6.26
【知识点】光的双缝干涉；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】双缝干涉中相邻两条明（暗）条纹间的距离△x与波长λ、双缝间距离d及双缝到屏的距离L满足， 因此，只要测出△x、d和L，即可求出波长λ。
（1）相邻两条亮条纹间的距离为
（2）根据相邻两条亮条纹间的距离与光的波长关系
可得波长为
故选B。
（3）待测发出光的波长为
【分析】（1）根据计算相邻两条亮条纹间的距离；
（2）根据双缝干涉条纹间距公式求波长；
（3）将相关数据代入上题表达式，求出光的波长。
14．【答案】B,D
【知识点】光的双缝干涉；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】S发出的光经平面镜反射后，相当于从S关于平面镜的对称点发出的，如图所示
两个光源是相干光源，两个光源的距离为2a，利用双缝干涉条纹间距公式可知，相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离为
A．若将光屏向右移动，则增大，光屏上条纹间增大，故A错误；
B．若将平面镜向下移动一个微小距离，则增大，光屏上条纹间距减小，故B正确；
CD．若将平面镜向右移动，则、均不变，光屏上条纹间距不变，故C错误，D正确。
故选BD。
【分析】根据双缝干涉条纹间距公式，光屏向右移动，则增大，光屏上条纹间增大；平面镜向下移动一个微小距离，则增大，光屏上条纹间距减小；平面镜向右移动，则、均不变，光屏上条纹间距不变。
15．【答案】A,B
【知识点】光的双缝干涉
【解析】【解答】根据光的干涉原理可以得出：两个相干光源，屏上P点出现亮条纹，则两个光源到P点的路程差为的偶数倍，根据规律可以得出出现亮条纹的路程差如下：
……
AB正确，CD错误。
故选AB。
【分析】利用干涉条纹产生的条件可以求出两个光源到P点的路程差的大小。
16．【答案】B
【知识点】薄膜干涉
【解析】【解答】A、入射光C若采用复色光，则在玻璃上表面看到的是各色光干涉条纹重合的现象，即看到彩色条纹，而入射光采用单色光，光的波长一定，则不会出现干涉条纹重合的现象，A错误；
B、将A、B间的物体向右微小平移，从左到右，光在A、B间楔形狭缝的光程差变化变慢，可使条纹间距变大，B正确；
C、从左到右，光在A、B间楔形狭缝的光程差均匀变大，故相邻亮条纹间距应相等，由图乙条纹知，中间某条纹右偏，即亮条纹推迟出现，故B上表面上有沟转状凸起，C错误；
D、若从中间位置向下按压A使其发生微小形变，左侧光程差变化变慢，右侧光程差变化变快，故观察到的条纹左稀右密，D错误。
故答案为：B。
【分析】本题考查光在玻璃上表面的干涉现象，要求学生明白干涉条纹如何形成，相邻两条亮条纹（或暗条纹）差随入射光波长、楔形夹角、玻璃对入射光的折射率而变化。
17．【答案】B
【知识点】薄膜干涉
【解析】【解答】薄膜干涉在生活中较为常见，薄膜干涉的形成原因：前后两表面反射的光发生干涉。薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，故从肥皂薄膜的观察到水平干涉条纹，用复色光时出现彩色条纹，由重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条纹的间距变密，故B正确，ACD错误。
故选B。
【分析】当光源发出的光照射到肥皂膜上时，从膜的前后两面分别反射两列光为相干光，当光程差为波长的整数倍时呈现亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时呈现暗条纹。
18．【答案】A
【知识点】薄膜干涉
【解析】【解答】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为空气层厚度的2倍，光程差相同的点构成同一条亮（暗）条纹，当抽去一张纸片后，相邻亮纹距离减小，相同的厚度间隔变疏。
故选A。
【分析】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为空气层厚度的2倍，当光程差Δx=nλ时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为。
19．【答案】B
【知识点】薄膜干涉；光的衍射；光的偏振现象
【解析】【解答】A．在照相机镜头前面的滤光片利用了光的偏振现象减少反射光，A项错误；
B．在照相机镜头上镀上一层膜可以让反射光在膜的上表面叠加，减弱反射光的强度，增加光的透光性，是利用光的干涉现象，B项正确；
C．X射线经过一狭缝照射到晶体在屏上是利用了X光的衍射得到晶体信息的斑点，C项错误；
D．泊松亮斑是光的衍射现象，衍射现象有力地证明了光的波动性，D项错误。
【分析】滤光片利用了光的偏振现象减少反射光；增透膜是利用光的干涉现象；X射线经过一狭缝照射到晶体在屏上是利用了X光的衍射得到晶体信息的斑点；泊松亮斑是光的衍射现象，衍射现象有力地证明了光的波动性。
20．【答案】C
【知识点】薄膜干涉
【解析】【解答】薄膜呈现上面薄的劈尖形状，下面厚，故从侧面观察肥皂膜的形状，最接近的是C。
故选C。
【分析】根据重力的作用分析肥皂膜的形状。
21．【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的波粒二象性；光的衍射
【解析】【解答】C．由图可知，从B点射出的光偏折程度较大，故玻璃对从B点射出的光的折射率较大，所以从B点射出的光频率比较大，波长较短，即从B点射出的光为紫光，C点射出的光为红光。通过相同的单缝，波长越长的光衍射现象越明显，则从点射出的光比从点射出的光衍射现象更明显。故C错误；
A．连接BD、CD，如下图所示
设折射角分别为、，则根据折射定律有
，
联立解得
光在半圆柱体玻璃中传播时间为
所以两束光在半圆柱体玻璃中传播时间相等，故A错误；
B．根据上述分析可知
则色光频率
光子动量
故
故B错误；
D．根据折射定律，穿过平行玻璃砖的入射光线和出射光线平行，则调整的入射方向，当色光从半圆柱的最低点射出时，即曲面在该点的切线与平行时，从曲面射出的光与方向平行。故D正确。
故选D。
【分析】BC、根据光路图可知，B点射出光偏折程度大，折射率大、频率大、波长短，结合光子动量公式和明显衍射条件分析判断；
A、根据折射定律，结合几何关系求解射出时间，分析判断；
D、根据折射定律，穿过平行玻璃砖的入射光线和出射光线平行，则调整的入射方向，当色光从半圆柱的最低点射出时，即曲面在该点的切线与平行时，从曲面射出的光与方向平行。
22．【答案】B,D
【知识点】电磁波谱；干涉条纹和光的波长之间的关系；光的衍射；光电效应
【解析】【解答】根据a、b两单色光在电磁波谱中的位置，a的波长长，频率小。
A. 若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，根据跃迁规律，产生a光的能级能量差小，故A不符合题意；
B.若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显，故B符合题意；
C.若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，根据爱因斯坦光电效应规律，a光逸出的电子最大初动能小，所以a光的遏止电压低，故C不符合题意；
D.若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，根据干涉条纹间距公式知，a光的干涉条纹间距大，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】本题根据电磁波谱的波长排序、衍射条件、爱因斯坦光电效应规律、干涉条纹间距公式分析判断。
23．【答案】A,D
【知识点】光的干涉；光的衍射
【解析】【解答】A．甲图是薄膜干涉的图像，照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱，A符合题意；
B．乙图是圆板衍射，被称为“泊松亮斑”，而小孔衍射的图样，不是“泊松亮斑”，B不符合题意；
C．丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，海面下层空气温度比上层低，密度比上层大，故海面附近的空气折射率从下到上逐渐减小，从远处的景物发出的光线射向海面时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回空气，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，而产生了“蜃景”现象，那么上方是蜃景，下方是景物，C不符合题意；
D．丁图是衍射图像，衍射条纹中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，其间距不相等，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】增透膜是利用光的干涉原理；小孔衍射的图样与圆孔衍射图样的区别；依据衍射条纹不相等即可判断。
24．【答案】C
【知识点】受迫振动和共振；电磁振荡；光的全反射；光的偏振现象
【解析】【解答】A．观看立体电影利用了光的偏振，照相机镜头表面涂上增透膜利用了光的干涉原理，增强透射光，减弱反射光。故A错误；
B．图乙中让A球摆动起来，可知B、C、D三球均做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力频率，由于C球的固有频率等于A球的振动频率，故C球振幅最大，但B、C、D三球做受迫振动的频率都等于A球振动频率，即B、C、D的振动周期都相等。故B错误；
C．筷子“折断”的现象说明光线在不同介质的交界处发生了折射。故C正确；
D．电流流向电容器正极板，由图丁可知电容器处于充电状态。故D错误。
故选C。
【分析】 根据光偏振分析判断；根据共振和单摆周期关系分析判断；激光沿水流会变弯曲是由于光的全反射；根据振荡电路的特点判断。
25．【答案】A,C
【知识点】光的偏振现象
【解析】【解答】A．原来人眼隔着检偏器B、起偏器A去看一只电灯泡S，无法看到透射光；使A和B同时转过90°，仍不能看到透射光．说明两个偏振片正好相垂直．现在同时转依然看不到，故A正确；
BC．原来人眼隔着检偏器B、起偏器A去看一只电灯泡S，无法看到透射光，说明两个偏振片正好相垂直，现在单使B转过90°过程中，看到光逐渐变亮，故B错误；C正确；
D．单使A转动时，渐渐看到透射光，故D错误。
故答案为：AC。
【分析】 自然光是在垂直于传播方向的上沿一切方向振动且各个方向振动的光波强度都相同，而偏振光是垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动．
26．【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】 光的折射问题，解题的关键在于正确画出光路图、找出几何关系。解题的一般步骤如下：
（1）根据题意正确画出光路图；（2）根据几何知识正确找出角度关系；（3）依光的折射定律列式求解。
由题意如图所示。
AB为人在平面镜中的全身像，根据平面镜成像原理，物像关于镜面对称，则有：DF为的中位线，那么镜子的长度DF至少为AB的一半，即人眼到脚底距离的一半。
当换成厚玻璃制作的平面镜Y时，光垂直通过平面镜光路没有改变，光倾斜通过平面镜时光线会发生折射，所以头顶和脚部的光线通过平面镜时都会不同程度的发生折射，因为头部光线几乎垂直于平面镜，光线偏离原来方向的程度低，脚部反之，光路图如图所示。
因此该同学仍能看到自己的全身像，则有
故答案为：D。
【分析】薄玻璃制作的平面镜对该同学成像，厚玻璃制作的平面镜对光会发生折射，根据题意作出光路图，然后根据题意分析答题。
27．【答案】D
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】根据全反射角的反射角与折射率之间的关系有
可得
做出光路图如图所示
光线恰好在T点发生全反射，OT为法线，根据正弦定理有
其中
，
解得
因此可知
或
经过K点反射的光线达到曲面N点后恰好再次被反射，则可知，射向OK段的光线经过PQ反射后都能穿过曲面，而直接射向TQ的光线会在曲面上发生全反射，从而不能透过曲面，而根据几何关系可知
则可知
根据对称性可知，首次射向曲面的光线，不能透过光的弧长所对应的圆心角为
则能透过光的弧长对应的圆心角为，由此可知，曲面有光线射出的面积与曲面面积之比为
故选D。
【分析】光线包括第一次直接射向曲面的光线和直接经PQ反射后射向曲面的光线，结合几何关系求解。
28．【答案】A,C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；光的全反射
【解析】【解答】AD.临界角能观察到液面上光斑的时间t为
，光斑由Q点运动到P点所用的时间也等于，故A正确，D错误；
B．P、Q两位置间距离为
B错误；
C．根据
解得
C正确。
故选AC。
【分析】根据临界角公式求解全反射临界角，求解在平面镜开始转动的一个周期内能观察到液面上光斑的时间。
29．【答案】（1）解：若光束经折射后恰好与B相切，画出光路图如下图所示
根据几何关系可知
根据折射率定义式得
解得
由几何关系得
（2）解：根据折射率和速度关系，得
根据几何关系得光在A、B之间传播距离
光在A、B之间空气中传播的时间
（3）解：根据题意、对称性以及光路可逆画出光路图如下图所示
C、D是光线在A与空气、空气与B的分界面的入射点，、是A与空气分界面上的入射角和折射角，、是空气与B的分界面的入射角和折射角，光线在透明圆柱体B中平行于水平中轴线，根据几何关系得
在三角形COD中，根据正弦定程得
由于光束在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°，有
，
则
根据折射定律有
B的折射率
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】（1） 画出光路图 ，根据折射定律求解折射率，根据几何关系求解入射光束与轴线的距离；
（2） 根据几何关系得光在A、B之间传播距离 ，根据折射定律求解在介质中传播速度，传播时间等于传播距离除以传播速度；
（3） 根据对称性以及光路可逆画出光路图，根据几何关系求解求解折射角以及入射角的关系，根据折射定律求解折射率。
30．【答案】B,C
【知识点】干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】 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。
【分析】 洛埃镜实验与杨氏双缝干涉原理相同，根据双缝干涉条纹间距公式分析作答；
作出平移后光的干涉加强点的示意图，根据图示确定加强点的平移方向。
31．【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】因为光从一种介质射入另一种介质时，在光疏介质中光线与法线所成夹角要大于在光密介质中光线与法线所成夹角，所以结合所给图像可知
根据折射率的表达式
可得
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据光从棱镜射入液体时的入射角和折射角的大小关系，判定棱镜和液体的折射率关系，再由折射率公式，分析光在两种介质中传播速度的大小关系。
32．【答案】B
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】根据几何关系画出光路图，如图所示
标注入射角θ1，折射角θ2，根据折射定律可得
A．若h=4cm，则n=2，故A错误；
B．若h=6cm，则，故B正确；
C．若，则 ，故C错误；
D．若，则，故D错误。
故答案为：B。
【分析】根据光路图确定光线在液面的入射角及折射角，再根据折射定律及几何关系确定折射率与高度h的关系，再将各选项数据代入进行解答。
33．【答案】C
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】根据题意画出光路图，如下
由几何关系可知，光线在PQ界面的入射角为C=60°，根据全反射的临界条件
解得
故ABD错误，C正确；
故选：C。
【分析】根据题意画出光路图，由几何关系、折射定律以及全反射临界角公式解得玻璃砖的折射率。
34．【答案】B
【知识点】氢原子光谱；干涉条纹和光的波长之间的关系；光子及其动量
【解析】【解答】A. 频率为 ν31的光，其动量为，A不符合题意；
B. 频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，则，，故最大初动能之差为，B符合题意；
C. 干涉条纹间距为，频率为ν31和ν21的两种光产生的干涉条纹间距之差为，C不符合题意；
D. 若原子从n=3跃迁到n=4能级，则，可得，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】根据动量与波长公式可得出氢原子跃迁产生的光的动量大小；利用氢原子跃迁能级之差可得出光的频率，结合双缝干涉条纹间距公式可得出结论。
35．【答案】A
【知识点】光的干涉；薄膜干涉
【解析】【解答】由题意知， C的膨胀系数小于G的膨胀系数， 所以当温度升高时，G比C膨胀明显，劈形空气层的厚度变大。因为干涉条纹是由劈形空气膜上下两表面的反射光在标准样板的上表面叠加而形成的，每条条纹对应的空气膜上下两表面的反射光的光程差与劈形空气层的厚度是一一对应的，所以劈形空气层的厚度变大，条纹向劈尖移动，即条纹向左移动，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据题中所给C和G的膨胀系数关系分析空气层厚度的变化；空气层干涉形成的条纹是空气层的上下表面的反射光干涉产生的，光程差为对应的薄膜厚度的二倍，若光程差为波长整数倍，则为明条纹，为半波长奇数倍，则为暗条纹，所以每条条纹与薄膜厚度一一对应，由此判断条纹的移动方向。
36．【答案】A,B,C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为，故折射率为
故A正确；
B．设临界角为C，得
故，故若，会发生全反射，光线c消失，故B正确；
C．由于光线b为反射光线，反射角等于入射角，故当入射光a变为白光，光线b为白光，故C正确；
D．对同种介质，紫光的折射率比红光大，故若入射光a变为紫光，折射角将变大，光线b和c不会垂直，故D错误。
故选ABC。
【分析】 A.根据反射定律和折射定律求解折射率；
B.根据临界角公式求解临界角，然后根据全反射的条件分析作答；
C.根据反射定律分析光线的反射角，再分析反射光线是否会发生色散，然后作答；
D.紫光与红光的折射率不同，根据折射定律和反射定律分析作答。
1 / 1小题精练15 光的折射 全反射 衍射和偏振-备考2025年高考物理题型突破讲练
一、折射定律的理解与应用
1．（2025·河南模拟）如图，一棱镜的横截面为等腰三角形，其中边长与相等，，边紧贴墙壁放置，现有一束单色光垂直于边入射，从边出射后恰好与墙面垂直不考虑光线在棱镜内的多次反射，则该棱镜的折射率为(　　)
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】 光的折射问题，解题的关键在于正确画出光路图、找出几何关系。解题的一般步骤如下：（1）根据题意正确画出光路图；（2）根据几何知识正确找出角度关系；（3）依光的折射定律列式求解。
根据题意画出光路图如图所示
根据几何关系可得，，根据折射定律可得
故答案为：D。
【分析】光的折射问题，关键是正确画出光路图，找出相应几何关系，结合折射定律对应的公式列式解答。
2．（2025·山西、陕西、宁夏、青海模拟） 如图，半径为R的球面凹面镜内注有透明液体，将其静置在水平桌面上，液体中心厚度CD为10mm。一束单色激光自中心轴上距液面15mm的A处以60 入射角射向液面B处，其折射光经凹面镜反射后沿原路返回，液体折射率为。求：
（1）光线在B点进入液体折射角；
（2）凹面镜半径R。
【答案】（1）解： 根据光的折射定律
可知，光线在 点进入液体的折射角满足
可知
光线在 点进入液体的折射角为 ；
（2）解： 因折射光经凹面镜反射后沿原路返回，可知折射光线垂直于凹面镜。如图所示，折射光线的反向延长线过凹面镜的圆心 ，如图所示，由几何关系得
由题干可知 的距离为
O C 的距离为
由几何关系得凹面镜半径
【知识点】光的折射及折射定律；生活中的光现象
【解析】【分析】（1）画出入射光线和入射角，根据折射定律分析解答；
（2）根据题意作图，根据几何关系分析解答。
3．（2024高二上·安顺期末）如纵截面图所示，P、Q是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜，叠合在一起组成一个长方体。某单色光沿与P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率分别为nP、nQ。则从Q的下表面射出的光线与下表面所夹的锐角（　　）
A．若nP < nQ时，锐角等于θ B．若nP < nQ时，锐角大于θ
C．若nP = nQ时，锐角等于θ D．若nP = nQ时，锐角小于θ
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】 解决该题的关键是会正确做出光在介质中传播的光路图，熟记光的折射定律， 光的折射现象：光射到两种介质的分界面上时，一部分光进入到另一种介质中去，光的传播方向发生改变的现象叫做光的折射。AB．光在介质中的传播路径如图所示
根据折射定律知
，
单色光沿与P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，所以
当nP < nQ时
则
则从Q下表面射出的光线与下表面所夹的锐角小于θ，故AB错误；
CD．当nP = nQ时
则
则从Q下表面射出的光线与下表面所夹的锐角等于θ，故C正确，D错误。
故选C。
【分析】做出光在介质中传播的光路图，根据折射定律分析不同的折射率对应的夹角关系。
4．（2024高三上·四川期末）如图所示，一艘帆船静止在湖面上，从湖底P点发出的一细束黄色激光射到水面，折射后恰好照射到帆船上的竖直桅杆上的M点。下列说法正确的是（　　）
A．黄光在水中的频率比在空气中的频率大
B．黄光在水中的速度比在空气中的速度大
C．若仅把黄光改成红光，则红光在水中传播的时间比黄光在水中传播的时间短
D．若仅把黄光改成红光，则红光可能射到N点
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】 折射率的定义式中的i为真空中的光线与法线的夹角，不一定为入射角；而r为介质中的光线与法线的夹角，也不一定为折射角，产生这种现象的原因是由于光路的可逆性。A．折射不改变光的频率，黄光在水中的频率和在空气中的频率相同，选项A错误；
B．由
可知，黄光在水中的速度比在空气中的速度小，选项B错误；
C．黄光的频率比红光的频率大，则黄光在水中的折射率比红光的大，根据
可知，黄光在水中传播的速度比红光在水中传播的速度小，红光在水中传播的时间比黄光在水中传播的时间短，选项C正确；
D．红光的折射率比黄光的小，由折射定律有
可知红光在空气中的折射角小，将射到M点上方，选项D错误。
故选C。
【分析】光传播过程不改变频率，光在真空和空气中传播速度最大，相同介质中红光的折射率比黄光的小。
5．（2024高三上·四川模拟）三棱镜底面镀有反射膜，其截面图如图所示，。一束单色光由边上的点射入棱镜，入射角为，光线折射后射向边，反射后垂直于射出。下列说法正确的是（　　）
A．三棱镜对该光的折射率为
B．三棱镜对该光的折射率为
C．与空气中相比，单色光在棱镜中的波长更短
D．与空气中相比，单色光在棱镜中光子能量更大
【答案】A,C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】解决本题关键是作出光路图，再运用几何知识求解折射角，要掌握几何光学常用的三个规律：折射定律、光速公式和临界角公式。AB．作出相关的光路图，根据已知条件和几何知识可得
又因为MK与EF平行，故有
因此，三棱镜对该光的折射率为
A正确，B错误；
CD．单色光在空气或三棱镜中传播时，频率不变，光子的能量
不变；单色光从空气进入到三棱镜中，传播速度减小，根据
可知，单色光的波长变短，故C正确，D错误。
故选AC。
【分析】画出光路图，结合几何关系求出折射光线在AB边的折射角，根据折射定律求解折射率。频率不变，光子的能量不变，传播速度减小，单色光的波长变短。
二、全反射现象的理解与应用
6．（2024高三上·长沙模拟）夏天的雨后经常可以看到美丽的彩虹，古人对此有深刻认识，唐代词人张志和在《玄真子涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹和霓是两束平行太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，人们在地面上逆着光线看过去就可看到霓虹现象。如图甲所示，一束白光水平射入空中一球形的水滴，经过两次折射和一次反射后射出形成光带MN，出射光线与水平面的夹角称为彩虹角。如图乙所示，从球心O的正下方C点射出的某单色光的入射角，已知，，则下列说法正确的是（　　）
A．该单色光的彩虹角
B．该单色光在水滴内部B点处发生全反射
C．水滴对该单色光的折射率约为1.42
D．若分别用图甲中M、N所对应的两种光在同一装置上做双缝干涉实验，则M所对应的光的条纹间距更大
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】Ｃ．在题图乙上标出各角度，如图所示
由几何关系可知
解得
根据折射定律有，故C正确；
A．由光路的可逆性可知，光在C点的折射角依然为，故该单色光的彩虹角为
故A错误；
B．该单色光在水滴内发生全反射的临界角C满足
又sinθD．根据题图甲可知水滴对M所对应的光的折射率大于对N所对应的光的折射率，则M、N所对应的光分别为紫光和红光，紫光波长比红光短，又双缝干涉条纹间距，则M所对应的光的条纹间距更小。故D错误。
【分析】1.掌握根据光的传播准确画出对应光路图。
2.知道利用光路的可逆性研究光路，知道光的频率与折射率的关系，分析光在B点能否发生全反射。
3.熟练运动双缝干涉条纹间距公式。
7．（2024高三上·石柱月考）半圆柱形玻璃砖的底面镀有一层反射膜，为玻璃砖的半圆形横截面，M为最高点，O为圆心，半径为R。一束宽为R的平行光的下边恰好沿着底边，如图所示。其中从A点射入的光线经玻璃折射后从B点射出，已知A、B两点距离分别为和。，不考虑圆弧面上的反射光线，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃的折射率为
B．有部分光线在圆弧区域发生全反射
C．只有圆弧的部分区域有光线射出
D．射向圆弧区域的光线有一部分来源于处反射的光线
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】A．作出光路图，根据几何知识求解入射角和折射角，再根据折射定律求解折射率，由题意可得，从A点射入的光线经玻璃折射后从B点射出，其光路图如图所示，由几何知识可知入射角，折射角，则有折射率
A错误；
B．根据光路的可逆性判断，光线在玻璃砖中传播时，光线与半径构成等腰三角形，由光路可逆性可知，不可能发生全反射，B错误；
D．作出光线到PQ面的光路图，根据几何关系结合折射率判断。假设有光线会射向，如图解所示，则有
不存在，D错误；
C．根据临界光线出射位置判断，最上边和下边的光线恰好射向Q点，其余光线因为区域的出射点总比区域的入射点位置低，只有部分区域有光线射出，C正确。
故选C。
【分析】本题考查光的折射和全反射，要求学生能根据题意熟练作出光路图，应用折射定律和全反射规律解题。
8．（2024高三上·邯郸开学考）有一透明材料制成的空心球体，内径是R，外径是2R，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入，光线与AO直线所成夹角，经折射后恰好与内球面相切，已知光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．单色光在材料中的折射率为
B．单色光在该材料中的传播时间为
C．只要A点射入的单色光与AO直线的夹角i大于，就一定能够在内球面发生全反射
D．单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A点射入的光线与AO直线的夹角
【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】A．根据已知条件找到入射角折射角，在点时，入射角为，则由几何关系有折射角的正弦值为
由折射定律求解折射率
故A错误；
B．根据折射定律可得该束单色光在该透明材料中的传播速度为
单色光在该材料中的传播时间为
代入数据解得
故B错误；
C．光束从点入射，与直线的夹角大于时，折射光线不再打在内球面上，因此不会在内球面发生全反射，故C错误；
D．利用几何知识找到发生全反射的光路图，找到临界角。光束从点入射，入射角为时光束经折射到达内球面的点，如图
恰好发生全反射，入射角等于临界角，由于
由正弦定理得
解得
由折射定律得
解得
故D正确。
故选D。
【分析】，然后利用结合关系求出折射率。求出透明材料中的传播速度，然后找到传播路程，求出传播时间。
9．（2024高二下·济南月考） 半径为R的均质透明半圆柱体的横截面示意图如图所示。一绿色细光束平行于直径AC从P点射向半圆柱体，进入半圆柱体后，经PC面反射，到达AC面。P点到直径AC的距离为，透明半圆柱体对绿光的折射率为，仅考虑第一次到达AC面的光线。则下列说法正确的是（　　）
A．绿光束在AC面上一定发生全反射
B．绿光束在AC面上一定不会发生全反射
C．若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定不会发生全反射
D．若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定发生全反射
【答案】A,C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】AB．作出光路，如图所示
令在P点的入射角为，折射角为，根据几何关系有
解得
根据
解得
则有
则有
即绿光在AC面上的入射角恰好等于，绿光的临界角
解得
可知，绿光束在AC面上一定发生全反射，A正确，B错误；
CD．若入射光束为红色光束，根据光谱对应的规律可知，红光在半圆柱体中的折射率小于绿光，即当红光从P点入射时，折射角增大，根据上述光路结合几何关系可知，红光在AC界面上的入射角小于绿光在AC界面上的入射角，而红光发生全反射的临界角大于绿光的临界角，即红光在AC界面上的入射角小于其临界角，结合上述可知，若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定不会发生全反射，C正确，D错误。
故答案为：AC。
【分析】画出光在半圆柱体的传播路径，根据几何关系，结合折射定律求解。
10．（2024高二下·济南月考） 如图甲所示A为中间挖去圆柱形区域的长方体玻璃砖，挖去区域的底面半径为R，圆心为O。该区域内部有底面半径为的透明圆柱体B，底面圆心也为O，虚线为A、B的水平中轴线。有一细单色光束紧贴底面平行于轴线射入玻璃砖A，已知光在A中的传播速率为v，玻璃砖对该光的折射率为n1，时，可近似认为，不考虑反射。
（1）若光束经折射后恰好与B相切，求入射光束与轴线的距离d；
（2）求在（1）情景中光在A、B之间空气中传播的时间t；
（3）若光束能够进入B且在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°，为使进入玻璃砖A的光束与从玻璃砖A射出的光束共线（如图乙所示），B的折射率n2应为多少。
【答案】（1）解：若光束经折射后恰好与B相切，画出光路图如下图所示
根据几何关系可知
根据折射率定义式得
解得
由几何关系得
（2）解：根据折射率和速度关系，得
根据几何关系得光在A、B之间传播距离
光在A、B之间空气中传播的时间
（3）解：根据题意、对称性以及光路可逆画出光路图如下图所示
C、D是光线在A与空气、空气与B的分界面的入射点，、是A与空气分界面上的入射角和折射角，、是空气与B的分界面的入射角和折射角，光线在透明圆柱体B中平行于水平中轴线，根据几何关系得
在三角形COD中，根据正弦定程得
由于光束在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°，有
，
则
根据折射定律有
B的折射率
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】（1）画出光路图，根据几何关系求出入射角，再根据折射定律求出折射角正弦值；结合几何关系求出d；
（2）根据 折射率和速度关系 雷士，再结合几何关系求出 A、B之间传播距离 ，从而求出传播时间；
（3） 根据对称性以及光路可逆画出光路图，根据正弦定理结合 入射角和折射角均小于5°，有 正弦值等于角度，根据折射定律求出答案。
三、光的双缝干涉现象
11．（2024高三下·金华模拟） 光程是光学中的概念，定义为光在介质中经过的几何路程与该介质折射率的乘积。当两束相干光的光程差为光在真空中波长的整数倍时，在屏幕上出现亮条纹。瑞利干涉仪就是一种利用该原理测量气体折射率的仪器。如图甲所示，两束光的光程差为零时，屏幕上O点为零级干涉亮条纹。将长度为l、装有待测气体的透明薄管放在后面，如图乙所示，零级亮条纹移至屏幕上的点，O点为第k级干涉亮条纹。已知空气的折射率为，所用光在真空中的波长为λ，待测气体的折射率为（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】光的双缝干涉；光的折射及折射定律
【解析】【解答】 图乙中射到O点的两光形成k级亮条纹，两光的光程差为：nl-n0l=kλ，解得待测气体的折射率 ，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【分析】 根据图乙所示光路图求出k级亮条纹的光程差，然后求出待测气体的折射率。
12．（2022高二下·浙江月考）超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示．在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为 ．一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽．已知相邻两棱镜斜面间的距离 ，脉冲激光中包含不同频率的光1和光2，它们在棱镜中的折射率分别为 和 ．取 ．则下列说法正确的是（　　）
A．上方光线为光1
B．光1和光2通过相同的干涉装置后，光2对应的干涉条纹间距更大
C．为使光1和光2都能从左侧第一个棱镜斜面射出，则
D．若 ，则光1和光2通过整个展宽器的过程中在空气中的路程差约为
【答案】B,D
【知识点】光的全反射；光的双缝干涉；光的反射；光的折射及折射定律
【解析】【解答】由题意可知1光折射率大于2光折射率，所以从介质到空气中时，1光的折射角比2光的大，所以上方光线是光2，下方光线是光1，故A错误；
光1的波长小于光2的波长，所以光1和光2通过相同的干涉装置后，光2对应的干涉条纹间距更大，故B正确；
为使光1和光2都能从左侧第一个棱镜斜面射，需要两光都不发生全反射，所以，故C错误；
当 ，根据数学几何关系可得光1和光2通过整个展宽器的过程中在空气中的路程差约为 ，故D正确；
故选BD。
【分析】先根据折射率的关系，判断上下方光线，然后判断波长的大小，最后根据几何关系作图进行分析。
13．（2025·云南模拟）某同学通过双缝干涉实验测量发光二极管发出光的波长。图甲为实验装置示意图，双缝间距d=0.450mm，双缝到毛玻璃的距离l=365.0mm，实验中观察到的干涉条纹如图乙所示。
当分划板中心刻线对齐第条亮条纹中心，手轮上的读数为x1=2.145mm；当分划板中心刻线对齐第条亮条纹中心，手轮上的读数为x2=4.177mm。完成下列填空：
（1）相邻两条亮条纹间的 距离△x=　 　mm；
（2）根据____可算出波长（填正确答案标号）；
A． B． C．
（3）则待测LED发出光的波长为λ=　 　nm（结果保留3位有效数字)。
【答案】（1）0.508
（2）B
（3）6.26
【知识点】光的双缝干涉；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】双缝干涉中相邻两条明（暗）条纹间的距离△x与波长λ、双缝间距离d及双缝到屏的距离L满足， 因此，只要测出△x、d和L，即可求出波长λ。
（1）相邻两条亮条纹间的距离为
（2）根据相邻两条亮条纹间的距离与光的波长关系
可得波长为
故选B。
（3）待测发出光的波长为
【分析】（1）根据计算相邻两条亮条纹间的距离；
（2）根据双缝干涉条纹间距公式求波长；
（3）将相关数据代入上题表达式，求出光的波长。
14．（2024高三上·益阳模拟）如图，S为单色光源，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，，镜面与光屏垂直。下列说法正确的是（　　）
A．若将光屏向右移动，光屏上条纹间距减小
B．若将平面镜向下移动一个微小距离，光屏上条纹间距减小
C．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距增大
D．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距不变
【答案】B,D
【知识点】光的双缝干涉；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】S发出的光经平面镜反射后，相当于从S关于平面镜的对称点发出的，如图所示
两个光源是相干光源，两个光源的距离为2a，利用双缝干涉条纹间距公式可知，相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离为
A．若将光屏向右移动，则增大，光屏上条纹间增大，故A错误；
B．若将平面镜向下移动一个微小距离，则增大，光屏上条纹间距减小，故B正确；
CD．若将平面镜向右移动，则、均不变，光屏上条纹间距不变，故C错误，D正确。
故选BD。
【分析】根据双缝干涉条纹间距公式，光屏向右移动，则增大，光屏上条纹间增大；平面镜向下移动一个微小距离，则增大，光屏上条纹间距减小；平面镜向右移动，则、均不变，光屏上条纹间距不变。
15．（2024高二下·曲靖期末）在图示的双缝干涉实验中，入射激光的波长为λ，屏上P点出现亮条纹，则P点到双缝S1，S2的路程差可能是（　　）
A．λ B．4λ C． D．
【答案】A,B
【知识点】光的双缝干涉
【解析】【解答】根据光的干涉原理可以得出：两个相干光源，屏上P点出现亮条纹，则两个光源到P点的路程差为的偶数倍，根据规律可以得出出现亮条纹的路程差如下：
……
AB正确，CD错误。
故选AB。
【分析】利用干涉条纹产生的条件可以求出两个光源到P点的路程差的大小。
四、薄膜干涉现象
16．（2022高二上·淮安期末）图甲是检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为待测物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是（　　）．
A．入射光C可以采用复色光
B．将A、B间的物体向右微小平移可使条纹间距变大
C．由图乙条纹可知，B上表面上有沟状凹陷
D．若从中间位置向下按压A使其发生微小形变，观察到的条纹左密右稀
【答案】B
【知识点】薄膜干涉
【解析】【解答】A、入射光C若采用复色光，则在玻璃上表面看到的是各色光干涉条纹重合的现象，即看到彩色条纹，而入射光采用单色光，光的波长一定，则不会出现干涉条纹重合的现象，A错误；
B、将A、B间的物体向右微小平移，从左到右，光在A、B间楔形狭缝的光程差变化变慢，可使条纹间距变大，B正确；
C、从左到右，光在A、B间楔形狭缝的光程差均匀变大，故相邻亮条纹间距应相等，由图乙条纹知，中间某条纹右偏，即亮条纹推迟出现，故B上表面上有沟转状凸起，C错误；
D、若从中间位置向下按压A使其发生微小形变，左侧光程差变化变慢，右侧光程差变化变快，故观察到的条纹左稀右密，D错误。
故答案为：B。
【分析】本题考查光在玻璃上表面的干涉现象，要求学生明白干涉条纹如何形成，相邻两条亮条纹（或暗条纹）差随入射光波长、楔形夹角、玻璃对入射光的折射率而变化。
17．（2024高二上·洮北期末）竖直放置的肥皂膜在阳光照耀下，由于前后表面反射光通过的路程不同，形成两列相干光，薄膜上会呈现出彩色条纹．若一肥皂膜由于受重力和液体表面张力的共同影响，其竖直方向的截面如图所示，则光通过该肥皂膜产生的干涉条纹与下列哪个图基本一致（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】薄膜干涉
【解析】【解答】薄膜干涉在生活中较为常见，薄膜干涉的形成原因：前后两表面反射的光发生干涉。薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，故从肥皂薄膜的观察到水平干涉条纹，用复色光时出现彩色条纹，由重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条纹的间距变密，故B正确，ACD错误。
故选B。
【分析】当光源发出的光照射到肥皂膜上时，从膜的前后两面分别反射两列光为相干光，当光程差为波长的整数倍时呈现亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时呈现暗条纹。
18．（2024高三上·南宁开学考）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，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，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示．干涉条纹有如下特点：（1）任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等．（2）任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲所示装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹(　　)
A．变疏 B．变密 C．不变 D．消失
【答案】A
【知识点】薄膜干涉
【解析】【解答】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为空气层厚度的2倍，光程差相同的点构成同一条亮（暗）条纹，当抽去一张纸片后，相邻亮纹距离减小，相同的厚度间隔变疏。
故选A。
【分析】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为空气层厚度的2倍，当光程差Δx=nλ时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为。
19．（2024高三上·广东模拟）光学技术在生产、生活中的应用越来越广泛，下列关于光学相关知识的说法正确的是（　　）
A．在照相机镜头前面加上滤光片可以减弱反射光，这是利用光的干涉现象
B．在照相机镜头上镀上一层膜可以增加光的透光性，这是利用光的干涉现象
C．X射线经过一狭缝照射到晶体在屏上得到晶体信息的斑点，说明光具有粒子性
D．泊松亮斑是光的干涉现象，有力地证明了光的波动性
【答案】B
【知识点】薄膜干涉；光的衍射；光的偏振现象
【解析】【解答】A．在照相机镜头前面的滤光片利用了光的偏振现象减少反射光，A项错误；
B．在照相机镜头上镀上一层膜可以让反射光在膜的上表面叠加，减弱反射光的强度，增加光的透光性，是利用光的干涉现象，B项正确；
C．X射线经过一狭缝照射到晶体在屏上是利用了X光的衍射得到晶体信息的斑点，C项错误；
D．泊松亮斑是光的衍射现象，衍射现象有力地证明了光的波动性，D项错误。
【分析】滤光片利用了光的偏振现象减少反射光；增透膜是利用光的干涉现象；X射线经过一狭缝照射到晶体在屏上是利用了X光的衍射得到晶体信息的斑点；泊松亮斑是光的衍射现象，衍射现象有力地证明了光的波动性。
20．（2024高二下·重庆市期末）如图是一个竖直放置的肥皂膜，上面出现了彩色的上疏下密条纹。根据提供的信息判断，从侧面观察肥皂膜的形状，最接近的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】薄膜干涉
【解析】【解答】薄膜呈现上面薄的劈尖形状，下面厚，故从侧面观察肥皂膜的形状，最接近的是C。
故选C。
【分析】根据重力的作用分析肥皂膜的形状。
五、光的干涉、衍射、偏振
21．（2024高三上·宁波模拟）如图所示，为半圆柱体玻璃的横截面，为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿方向从真空射入玻璃，两束光分别从两点射出。下列说法正确的是（　　）
A．点比点先有光射出
B．从点射出的光子比从点射出的光子的动量小
C．通过相同的单缝，从点射出的光比从点射出的光衍射现象更明显
D．调节的入射方向，从曲面射出的光有可能与方向平行
【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的波粒二象性；光的衍射
【解析】【解答】C．由图可知，从B点射出的光偏折程度较大，故玻璃对从B点射出的光的折射率较大，所以从B点射出的光频率比较大，波长较短，即从B点射出的光为紫光，C点射出的光为红光。通过相同的单缝，波长越长的光衍射现象越明显，则从点射出的光比从点射出的光衍射现象更明显。故C错误；
A．连接BD、CD，如下图所示
设折射角分别为、，则根据折射定律有
，
联立解得
光在半圆柱体玻璃中传播时间为
所以两束光在半圆柱体玻璃中传播时间相等，故A错误；
B．根据上述分析可知
则色光频率
光子动量
故
故B错误；
D．根据折射定律，穿过平行玻璃砖的入射光线和出射光线平行，则调整的入射方向，当色光从半圆柱的最低点射出时，即曲面在该点的切线与平行时，从曲面射出的光与方向平行。故D正确。
故选D。
【分析】BC、根据光路图可知，B点射出光偏折程度大，折射率大、频率大、波长短，结合光子动量公式和明显衍射条件分析判断；
A、根据折射定律，结合几何关系求解射出时间，分析判断；
D、根据折射定律，穿过平行玻璃砖的入射光线和出射光线平行，则调整的入射方向，当色光从半圆柱的最低点射出时，即曲面在该点的切线与平行时，从曲面射出的光与方向平行。
22．（2022·天津）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b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a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大
B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显
C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高
D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大
【答案】B,D
【知识点】电磁波谱；干涉条纹和光的波长之间的关系；光的衍射；光电效应
【解析】【解答】根据a、b两单色光在电磁波谱中的位置，a的波长长，频率小。
A. 若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，根据跃迁规律，产生a光的能级能量差小，故A不符合题意；
B.若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显，故B符合题意；
C.若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，根据爱因斯坦光电效应规律，a光逸出的电子最大初动能小，所以a光的遏止电压低，故C不符合题意；
D.若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，根据干涉条纹间距公式知，a光的干涉条纹间距大，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】本题根据电磁波谱的波长排序、衍射条件、爱因斯坦光电效应规律、干涉条纹间距公式分析判断。
23．（2020高二下·菏泽期末）下列所示的图片、示意图或实验装置图大都来源于课本，则下列判断正确是（　　）
A．甲图是薄膜干涉的图像，照相机、望远镜的镜头镀的一层膜是薄膜干涉的应用
B．乙图是小孔衍射的图样，也被称为泊松亮斑
C．丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，上方是景物，下方是蜃景
D．丁图是衍射图像，其最明显的特征是条纹间距不等
【答案】A,D
【知识点】光的干涉；光的衍射
【解析】【解答】A．甲图是薄膜干涉的图像，照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱，A符合题意；
B．乙图是圆板衍射，被称为“泊松亮斑”，而小孔衍射的图样，不是“泊松亮斑”，B不符合题意；
C．丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，海面下层空气温度比上层低，密度比上层大，故海面附近的空气折射率从下到上逐渐减小，从远处的景物发出的光线射向海面时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回空气，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，而产生了“蜃景”现象，那么上方是蜃景，下方是景物，C不符合题意；
D．丁图是衍射图像，衍射条纹中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，其间距不相等，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】增透膜是利用光的干涉原理；小孔衍射的图样与圆孔衍射图样的区别；依据衍射条纹不相等即可判断。
24．（2024高三上·浙江月考）关于以下四幅图所涉及物理知识的论述中，正确的是（　　）
A．如图甲，观看立体电影和照相机镜头表面涂上增透膜的光学原理一样
B．如图乙，让A球在垂直纸面的平面内摆动起来，稳定后可观察到C球振幅最大，D球周期最小
C．如图丙，筷子“折断”的现象说明光线在不同介质的交界处发生了偏折
D．如图丁，这是电容器正在放电的过程
【答案】C
【知识点】受迫振动和共振；电磁振荡；光的全反射；光的偏振现象
【解析】【解答】A．观看立体电影利用了光的偏振，照相机镜头表面涂上增透膜利用了光的干涉原理，增强透射光，减弱反射光。故A错误；
B．图乙中让A球摆动起来，可知B、C、D三球均做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力频率，由于C球的固有频率等于A球的振动频率，故C球振幅最大，但B、C、D三球做受迫振动的频率都等于A球振动频率，即B、C、D的振动周期都相等。故B错误；
C．筷子“折断”的现象说明光线在不同介质的交界处发生了折射。故C正确；
D．电流流向电容器正极板，由图丁可知电容器处于充电状态。故D错误。
故选C。
【分析】 根据光偏振分析判断；根据共振和单摆周期关系分析判断；激光沿水流会变弯曲是由于光的全反射；根据振荡电路的特点判断。
25．（2024高二下·川汇期末）在图中，人眼隔着偏振片B、A去看一只发光的电灯泡S，一点透射光都看不到，那么，下列说法中正确的是（　　）
A．使A和B同时转过，仍然一点光都看不到
B．仅使B转过过程中，看到光先变亮后变暗
C．仅使B转过过程中，看到光逐渐变亮
D．仅使A转动时，始终看不到透射光
【答案】A,C
【知识点】光的偏振现象
【解析】【解答】A．原来人眼隔着检偏器B、起偏器A去看一只电灯泡S，无法看到透射光；使A和B同时转过90°，仍不能看到透射光．说明两个偏振片正好相垂直．现在同时转依然看不到，故A正确；
BC．原来人眼隔着检偏器B、起偏器A去看一只电灯泡S，无法看到透射光，说明两个偏振片正好相垂直，现在单使B转过90°过程中，看到光逐渐变亮，故B错误；C正确；
D．单使A转动时，渐渐看到透射光，故D错误。
故答案为：AC。
【分析】 自然光是在垂直于传播方向的上沿一切方向振动且各个方向振动的光波强度都相同，而偏振光是垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动．
六、破鼎提升
26．（2025·四川模拟） 用薄玻璃制作的平面镜X挂在墙上，某同学站在镜前恰能看到自己的全身像，如图甲所示把X换成用厚玻璃制作的平面镜Y，如图乙所示。若该同学仍能看到自己的全身像，那么在竖直方向上，Y相对于X上边缘至少高△l1，下边缘至少低△l2，不计玻璃侧面透光和表面反射，则（　　）
A．△l1=△l2=0 B．△l1=△l2>0
C．△l1>△l2>0 D．△l2>△l1>0
【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】 光的折射问题，解题的关键在于正确画出光路图、找出几何关系。解题的一般步骤如下：
（1）根据题意正确画出光路图；（2）根据几何知识正确找出角度关系；（3）依光的折射定律列式求解。
由题意如图所示。
AB为人在平面镜中的全身像，根据平面镜成像原理，物像关于镜面对称，则有：DF为的中位线，那么镜子的长度DF至少为AB的一半，即人眼到脚底距离的一半。
当换成厚玻璃制作的平面镜Y时，光垂直通过平面镜光路没有改变，光倾斜通过平面镜时光线会发生折射，所以头顶和脚部的光线通过平面镜时都会不同程度的发生折射，因为头部光线几乎垂直于平面镜，光线偏离原来方向的程度低，脚部反之，光路图如图所示。
因此该同学仍能看到自己的全身像，则有
故答案为：D。
【分析】薄玻璃制作的平面镜对该同学成像，厚玻璃制作的平面镜对光会发生折射，根据题意作出光路图，然后根据题意分析答题。
27．（2024高二下·西湖期中）如图甲所示，为某种透明新材料制成的半径为R的半圆柱体，其折射率。是与轴线平行的线光源，S点位于O点正下方处，图乙为其截面图。平面PQMN镀有反光薄膜，射向平面PQMN的光线将全部反射。若只考虑首次射向曲面的光线，则曲面有光线射出的面积与曲面面积之比为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】根据全反射角的反射角与折射率之间的关系有
可得
做出光路图如图所示
光线恰好在T点发生全反射，OT为法线，根据正弦定理有
其中
，
解得
因此可知
或
经过K点反射的光线达到曲面N点后恰好再次被反射，则可知，射向OK段的光线经过PQ反射后都能穿过曲面，而直接射向TQ的光线会在曲面上发生全反射，从而不能透过曲面，而根据几何关系可知
则可知
根据对称性可知，首次射向曲面的光线，不能透过光的弧长所对应的圆心角为
则能透过光的弧长对应的圆心角为，由此可知，曲面有光线射出的面积与曲面面积之比为
故选D。
【分析】光线包括第一次直接射向曲面的光线和直接经PQ反射后射向曲面的光线，结合几何关系求解。
28．（2024高二下·衡阳期末）如图，在折射率的液体表面上方有一单色激光发射器S，它能垂直液面射出细激光束，在液体内深h处水平放置一平面镜，双面反光，平面镜中心O在光源S正下方。现让平面镜绕过O点垂直于纸面的轴开始逆时针匀速转动，转动周期为T，液面上方的观察者跟踪观察液面，观察到液面上有一光斑掠过，进一步观察发现光斑在液面上P、Q两位置间移动。下列说法正确的是（　　）
A．在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为
B．液面上P、Q两位置间距离为
C．光斑刚要到达P点时的瞬时速度为
D．光斑由Q点运动到P点所用的时间为
【答案】A,C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；光的全反射
【解析】【解答】AD.临界角能观察到液面上光斑的时间t为
，光斑由Q点运动到P点所用的时间也等于，故A正确，D错误；
B．P、Q两位置间距离为
B错误；
C．根据
解得
C正确。
故选AC。
【分析】根据临界角公式求解全反射临界角，求解在平面镜开始转动的一个周期内能观察到液面上光斑的时间。
29．（2024高二下·济南月考） 如图甲所示A为中间挖去圆柱形区域的长方体玻璃砖，挖去区域的底面半径为R，圆心为O。该区域内部有底面半径为的透明圆柱体B，底面圆心也为O，虚线为A、B的水平中轴线。有一细单色光束紧贴底面平行于轴线射入玻璃砖A，已知光在A中的传播速率为v，玻璃砖对该光的折射率为n1，时，可近似认为，不考虑反射。
（1）若光束经折射后恰好与B相切，求入射光束与轴线的距离d；
（2）求在（1）情景中光在A、B之间空气中传播的时间t；
（3）若光束能够进入B且在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°，为使进入玻璃砖A的光束与从玻璃砖A射出的光束共线（如图乙所示），B的折射率n2应为多少。
【答案】（1）解：若光束经折射后恰好与B相切，画出光路图如下图所示
根据几何关系可知
根据折射率定义式得
解得
由几何关系得
（2）解：根据折射率和速度关系，得
根据几何关系得光在A、B之间传播距离
光在A、B之间空气中传播的时间
（3）解：根据题意、对称性以及光路可逆画出光路图如下图所示
C、D是光线在A与空气、空气与B的分界面的入射点，、是A与空气分界面上的入射角和折射角，、是空气与B的分界面的入射角和折射角，光线在透明圆柱体B中平行于水平中轴线，根据几何关系得
在三角形COD中，根据正弦定程得
由于光束在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°，有
，
则
根据折射定律有
B的折射率
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】（1） 画出光路图 ，根据折射定律求解折射率，根据几何关系求解入射光束与轴线的距离；
（2） 根据几何关系得光在A、B之间传播距离 ，根据折射定律求解在介质中传播速度，传播时间等于传播距离除以传播速度；
（3） 根据对称性以及光路可逆画出光路图，根据几何关系求解求解折射角以及入射角的关系，根据折射定律求解折射率。
30．（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
【答案】B,C
【知识点】干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】 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。
【分析】 洛埃镜实验与杨氏双缝干涉原理相同，根据双缝干涉条纹间距公式分析作答；
作出平移后光的干涉加强点的示意图，根据图示确定加强点的平移方向。
七、直击高考
31．（2024·贵州） 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，光在棱镜和液体中的传播速度分别为，则（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】因为光从一种介质射入另一种介质时，在光疏介质中光线与法线所成夹角要大于在光密介质中光线与法线所成夹角，所以结合所给图像可知
根据折射率的表达式
可得
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据光从棱镜射入液体时的入射角和折射角的大小关系，判定棱镜和液体的折射率关系，再由折射率公式，分析光在两种介质中传播速度的大小关系。
32．（2024·重庆） 某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度，由该方案可知（　　）
A．若h = 4cm，则 B．若h = 6cm，则
C．若，则h = 10cm D．若，则h = 5cm
【答案】B
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】根据几何关系画出光路图，如图所示
标注入射角θ1，折射角θ2，根据折射定律可得
A．若h=4cm，则n=2，故A错误；
B．若h=6cm，则，故B正确；
C．若，则 ，故C错误；
D．若，则，故D错误。
故答案为：B。
【分析】根据光路图确定光线在液面的入射角及折射角，再根据折射定律及几何关系确定折射率与高度h的关系，再将各选项数据代入进行解答。
33．（2024·海南） 一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直火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
【答案】C
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】根据题意画出光路图，如下
由几何关系可知，光线在PQ界面的入射角为C=60°，根据全反射的临界条件
解得
故ABD错误，C正确；
故选：C。
【分析】根据题意画出光路图，由几何关系、折射定律以及全反射临界角公式解得玻璃砖的折射率。
34．（2024·浙江）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n=3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32、ν21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（　　）
A．频率为ν31的光，其动量为
B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32
C．频率为ν31和ν21的两种光分别射人双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为。
D．若原于队n=3跃迁至n=4能级，入射光的频率率ν'34＞
【答案】B
【知识点】氢原子光谱；干涉条纹和光的波长之间的关系；光子及其动量
【解析】【解答】A. 频率为 ν31的光，其动量为，A不符合题意；
B. 频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，则，，故最大初动能之差为，B符合题意；
C. 干涉条纹间距为，频率为ν31和ν21的两种光产生的干涉条纹间距之差为，C不符合题意；
D. 若原子从n=3跃迁到n=4能级，则，可得，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】根据动量与波长公式可得出氢原子跃迁产生的光的动量大小；利用氢原子跃迁能级之差可得出光的频率，结合双缝干涉条纹间距公式可得出结论。
35．（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
【答案】A
【知识点】光的干涉；薄膜干涉
【解析】【解答】由题意知， C的膨胀系数小于G的膨胀系数， 所以当温度升高时，G比C膨胀明显，劈形空气层的厚度变大。因为干涉条纹是由劈形空气膜上下两表面的反射光在标准样板的上表面叠加而形成的，每条条纹对应的空气膜上下两表面的反射光的光程差与劈形空气层的厚度是一一对应的，所以劈形空气层的厚度变大，条纹向劈尖移动，即条纹向左移动，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据题中所给C和G的膨胀系数关系分析空气层厚度的变化；空气层干涉形成的条纹是空气层的上下表面的反射光干涉产生的，光程差为对应的薄膜厚度的二倍，若光程差为波长整数倍，则为明条纹，为半波长奇数倍，则为暗条纹，所以每条条纹与薄膜厚度一一对应，由此判断条纹的移动方向。
36．（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，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
【答案】A,B,C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为，故折射率为
故A正确；
B．设临界角为C，得
故，故若，会发生全反射，光线c消失，故B正确；
C．由于光线b为反射光线，反射角等于入射角，故当入射光a变为白光，光线b为白光，故C正确；
D．对同种介质，紫光的折射率比红光大，故若入射光a变为紫光，折射角将变大，光线b和c不会垂直，故D错误。
故选ABC。
【分析】 A.根据反射定律和折射定律求解折射率；
B.根据临界角公式求解临界角，然后根据全反射的条件分析作答；
C.根据反射定律分析光线的反射角，再分析反射光线是否会发生色散，然后作答；
D.紫光与红光的折射率不同，根据折射定律和反射定律分析作答。
1 / 1