2025年高考物理押题预测考前冲刺--光学（有解析）

2025年高考物理押题预测考前冲刺--光学
一．选择题（共5小题）
1．（2025 烟台二模）宝石外观光彩夺目，部分原因是由于其特殊的成品形状可发生多种光学效应。某宝石的剖面如图所示，单色光从A点垂直AB边入射，在DF边的中点E处恰好发生全反射，已知∠AEF＝30°，∠CDF＝60°，∠AFD＝120°，AF＝L，不考虑多次反射，光在真空中传播的速度大小为c。则单色光在该透明介质中的传播时间为（　　）
A． B． C． D．
2．（2025 长春四模）夜晚景观池有可变化形状的灯光秀，其原理如图（a）所示，水面下水平放置半圆形细灯带，通过支架（图中未画出）可以调节细灯带距离水面的深度h，随着h不同，水面上有光射出的区域形状可能不同。已知半圆形细灯带的半径为R，水的折射率为，下列说法中正确的是（　　）
A．h越大，水面上有光射出的区域面积越小
B．当时，水面上有光射出的区域呈现类似图（b）所示的“月牙”形状
C．当时，水面上有光射出的区域呈现类似图（c）所示的“爱心”形状
D．当时，水面上有光射出的区域呈现类似图（c）所示的“爱心”形状
3．（2025 南宁模拟）摄影师利用微距相机可以拍摄到晶莹剔透的雪花。由于雪花内部有一夹着空气的薄冰层，使其呈彩色花纹。下列情景中与雪花呈彩色花纹原理相同的是（　　）
A．透过单缝观察到白光的彩色衍射条纹
B．阳光下柏油路面呈现彩色油膜
C．配戴立体眼镜观看3D电影
D．利用光导纤维传递信息
4．（2025 沙坪坝区校级三模）如图所示为陈列于韶山毛泽东同志纪念馆的龙钮大印。两块底面为等腰直角三角形的玻璃棱柱，组合成一个正方体基座，龙钮大印置于基座正上方，游客可从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章。下列说法正确的有（　　）
A．此现象体现了光的折射原理
B．此现象是光的偏振现象
C．光从玻璃进入空气，波速变小
D．光从玻璃进入空气，波长变长
5．（2025 南京二模）如图为杨氏双缝干涉实验示意图，用蓝光照射时，光屏上能观察到干涉条纹。下列说法正确的是（　　）
A．若换用红光照射时，相邻两条亮条纹间距变小
B．若将双缝到屏之间充满某种介质，相邻两条亮条纹间距变大
C．若将光屏向右边移动，相邻亮条纹间距变大
D．若将缝S1挡住，则光屏上不再呈现明暗相间的条纹
二．多选题（共5小题）
（多选）6．（2025 辽宁三模）关于如图所示的示意图或实验装置，下列说法正确的是（　　）
A．图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值（i＜90°）后不会再有光线从bb′面射出
B．图乙是单色激光的双缝干涉原理图，若屏上P1点到狭缝S1、S2的距离差是半波长的奇数倍，则P1点出现亮条纹
C．图丙是在垂直纸面向里的匀强磁场中三种射线的轨迹，三种射线相比较，其中向左偏的α射线电离本领最大
D．图丁是利用多普勒测速仪测量水在海底的流速，其利用的物理规律与医学上广泛应用的“彩超”利用的物理规律相同
（多选）7．（2025 郑州模拟）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a、b两单色激光从同一位置分别照射双缝，均能在墙面上观察到干涉条纹，且a光相邻两条亮条纹间的距离比b光大，则（　　）
A．a光的波长比b光小
B．a光的频率比b光小
C．若换用更粗的头发丝，a光相邻两条亮条纹间的距离变小
D．若增大纸板与墙面的距离，b光相邻两条亮条纹间的距离变小
（多选）8．（2025 北碚区校级模拟）如图，将一束白光从空气射入玻璃，在分界面处发生了反射与折射现象，现让入射角增加一些，则可以观察到（　　）
A．反射光变得更亮
B．折射光变得更亮
C．折射光可能消失
D．入射光与折射光的夹角变小
（多选）9．（2025 贵阳三模）实验表明：自然光入射到两种介质的界面上，反射光和折射光一般是偏振光。如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光偏振程度最强，此时的入射角叫做布儒斯特角。假设某束光从真空射向某种介质表面时，布儒斯特角为60°，下列说法正确的是（　　）
A．光的偏振表明光是横波
B．光的偏振表明光是纵波
C．该种介质的折射率为
D．该种介质的折射率为
（多选）10．（2025 佛山模拟）如图所示，水平面上放置有长方形水槽，其底面镀有反射银镜，槽内装有一定高度的水，水槽上方平行水面放置一白色光屏，一束白光以一定角度射向液面，从液面折射出来的光打到光屏上形成一彩色光带，最左端的为a光，最右端为b光。已知在水中紫光的折射率大于红光的折射率，以下说法正确的是（　　）
A．a光是紫光，b光是红光
B．在水中传播时，a光的速度比b光快
C．从液面折射出来的a光和b光平行射向光屏
D．若增加水的深度，彩色光带的宽度变窄
三．填空题（共5小题）
11．（2025 厦门模拟）附有肥皂液膜的铁丝圈竖直放置，从上到下液膜厚度增加得越来越快，如图所示为液膜侧视图，用某单色光从左侧照射液膜，在左侧观察到明暗相间的干涉条纹，则干涉条纹的分布是 　 　 （选填“上疏下密”“上密下疏”或“上下均匀”），已知该单色光在液膜中的波长为λ，则相邻两亮条纹处对应的液膜厚度之差是 　 　 （用λ表示）。
12．（2025 龙岩一模）2024年12月30日，哈工大科研团队取得重大突破，获得EUV光刻机所需的波长为13.5nm的极紫外光源，用极紫外光曝光来制造芯片，可以提高光刻机的光刻精度。如图为EUV光刻机的简化原理图，在投影物镜和光刻胶之间填充了折射率为1.5的浸没液体，则极紫外光在该液体中的波长为　 　 nm，比在空气中更　 　 （填“容易”或“不容易”）发生明显的衍射。
13．（2025 厦门模拟）如图甲所示为发光二极管，可将电能高效转化为光能，广泛应用于电子显示及新型照明设备。二极管的发光帽为透明材料，其结构原理简化为如图乙所示，由半径为R的半球体和圆柱体组成，二极管发光部分视为点光源，位于距半球体球心O正下方为R的A点处，已知光在真空中的传播速度为c，发光帽透明材料折射率为n，则光在透明材料中的传播速度v＝ 　 　 ；若光线AB恰好未从半球体的B点射出，则折射率n＝ 　 　 。
14．（2025 重庆模拟）镀有反射膜的三棱镜常用在激光器中进行波长的选择。某光学实验室用一束含a、b两种单色光的复色光以一定入射角i（i≠0）射入镀有反射膜的三棱镜后，光路图如图所示。
（1）由光路图可得，a光的折射角 　 　 （填“大于”或“小于”）b光的折射角。
（2）已知三棱镜对光的折射率越大，光的波长越小，则a光的波长 　 　 （填“大于”或“小于”）b光的波长。
（3）只有折射后垂直入射到反射膜的光才能原路返回形成激光输出。若要调为b光输出，需将该复色光以过入射点且垂直纸面的轴 　 　 （填“顺时针”或“逆时针”）转动一小角度。
15．（2025 泉州三模）如图，一长方体玻璃砖放在书本上，透过玻璃砖看到的字母会有所变化。如果垂直于玻璃砖向下看，字母的视深比实深更 　 　 （选填“深”或“浅”），这是光的 　 　 （选填“折射”或“全反射”）现象，已知玻璃的折射率为1.5，则光在玻璃砖中的传播速度与在真空中的传播速度之比为 　 　 。
四．解答题（共5小题）
16．（2025 安徽模拟）如图所示，半径为R的四分之一圆AOB为某玻璃砖的截面，一束单色光垂直照射到OA面上某点，光进入玻璃砖经AB面两次全反射刚好垂直OB射出，光在玻璃砖内传播的时间为，c为光在真空中传播的速度。已知，，求：
（1）玻璃砖对光的折射率；
（2）保持光的入射方向不变，将入射点下移，不考虑光在OB面上的反射，则至少下移多少距离，光可以从AB面射出。
17．（2025 未央区校级模拟）如图所示，阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n＝2，AC为一半径R为24cm的四分之一圆弧，D为圆弧的圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源。从点光源射入圆弧AC的光中，若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线（已知真空或空气中光速c＝3×108m/s）。
（1）计算光线从D到B所用的时间；（结果用根号表示）
（2）有一部分光不能从AB、BC直接射出，求这部分光穿过圆弧AC的弧长。（结果保留两位有效数字）
18．（2025 山东模拟）某光学组件横截面如图所示，半径为L的半圆形玻璃砖和边长BC为2L的直角三角形玻璃砖共面放置。F为AB边的中点，∠B＝60°，O为半圆的圆心，DE为直径。DE平行于FB，DF垂直于AB。截面所在的平面内，一束单色光由圆弧上的P点射入半圆形玻璃砖，折射光线恰由OE的中点Q垂直DE射出，然后射入三角形玻璃砖，最终光线由AC边上的K点射出，出射光线与AC边的夹角α＝15°。已知两玻璃砖的材质相同，光在真空中的传播速度为c。求：
（1）玻璃砖对该光的折射率n；
（2）从K点射出的光在两玻璃砖中传播的时间。
19．（2025 深圳模拟）某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖AMB圆心为O点，半径为R，直角三棱镜的斜边EG平行于直径AB且长度等于2R，∠FEG＝30°。在横截面所在平面内，单色光线垂直入射到EF边，并从EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为。求：
（1）从EG边射出的光线与EG边的夹角；
（2）不考虑反射光线，半圆弧AMB上有光线射出的点到B点的最小弧长l。
20．（2025 聊城学业考试）我国在高能激光研究领域处于领先地位。如图所示为透明材料的横截面，为研究激光的性能，将一细激光束以60°的入射角射向透明材料的AC边，进入材料后激光束垂直于AB连线射向球面。透明材料的上半部是圆锥体，∠ACB＝120°，下半部是半径为R的半球体，O为球心，半球体与水平面的接触点为Q。
（1）求透明材料对该激光的折射率n；
（2）保持入射角不变，激光束由A向C移动，求激光束在AQ段发生全反射后射出到达水平面的位置与Q点的距离（不考虑材料内反射光的影响）。
2025年高考物理押题预测考前冲刺--光学
参考答案与试题解析
一．选择题（共5小题）
1．（2025 烟台二模）宝石外观光彩夺目，部分原因是由于其特殊的成品形状可发生多种光学效应。某宝石的剖面如图所示，单色光从A点垂直AB边入射，在DF边的中点E处恰好发生全反射，已知∠AEF＝30°，∠CDF＝60°，∠AFD＝120°，AF＝L，不考虑多次反射，光在真空中传播的速度大小为c。则单色光在该透明介质中的传播时间为（　　）
A． B． C． D．
【分析】单色光在FD边恰好发生全反射，根据临界角公式求解折射率；由几何关系求解光在介质中传播的距离，根据折射率求解光在介质中的传播速度大小，距离除以速度等于时间。
【解答】解：由几何关系可知，单色光在FD边恰好发生全反射，入射角C＝90°60°
由公式n
解得折射率为：n
结合DF边的中点E处恰好发生全反射，由几何关系可知，光在介质中传播的距离为：s＝2Lcos30°+Lcos30°L
光在介质中的传播速度大小v
单色光在该透明介质中传播的时间t
解得t，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】本题考查了全反射在光学中的应用，用光的全反射条件来判断在某界面是否发生全反射，在处理几何光学问题时应充分利用光的可逆性、对称性、相似性等几何关系。
2．（2025 长春四模）夜晚景观池有可变化形状的灯光秀，其原理如图（a）所示，水面下水平放置半圆形细灯带，通过支架（图中未画出）可以调节细灯带距离水面的深度h，随着h不同，水面上有光射出的区域形状可能不同。已知半圆形细灯带的半径为R，水的折射率为，下列说法中正确的是（　　）
A．h越大，水面上有光射出的区域面积越小
B．当时，水面上有光射出的区域呈现类似图（b）所示的“月牙”形状
C．当时，水面上有光射出的区域呈现类似图（c）所示的“爱心”形状
D．当时，水面上有光射出的区域呈现类似图（c）所示的“爱心”形状
【分析】根据折射定律，光的全反射条件，结合几何关系与光路图分析求解。
【解答】解：点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形，设此圆形的半径为r，点光源发出的光线在水面恰好发生全反射的光路图如图1所示
图1
由光的全反射条件sinC
可得tanC
根据几何关系可得r＝htanCh
则一个点发出的光在水面上能看到半径rh的圆，对于半圆形线光源在水面上的发光区域，可看作是圆的圆心沿半圆弧移动时圆扫过的区域，如图2所示
图2
可得，当r＜R，即hR时，水面上的发光区域会呈现类似b图所示的“月牙”形状，当r≥R，即hR时，水面上的发光区域恰会呈现类似图3所示的“爱心”形状，
故h越大，水面上发光区域的面积越大，故D正确，ABC错误；
故选：D。
【点评】本题考查了光学基本知识，理解折射定律以及全反射条件是解决此类问题的关键。
3．（2025 南宁模拟）摄影师利用微距相机可以拍摄到晶莹剔透的雪花。由于雪花内部有一夹着空气的薄冰层，使其呈彩色花纹。下列情景中与雪花呈彩色花纹原理相同的是（　　）
A．透过单缝观察到白光的彩色衍射条纹
B．阳光下柏油路面呈现彩色油膜
C．配戴立体眼镜观看3D电影
D．利用光导纤维传递信息
【分析】夹有空气的薄冰层，呈彩色花纹属于薄膜干涉，然后根据各自光现象的原理，从而即可分析求解。
【解答】解：薄冰中间所夹的空气薄层相当于一层空气膜，光在此空气薄层上形成薄膜干涉，呈现彩色花纹。该现象对应的原理是光的干涉。
A．透过单缝观察到白光的彩色衍射条纹是光的衍射，原理与该现象不相同，故A错误；
B．阳光下柏油路面呈现彩色油膜是光的干涉，原理与该现象相同，故B正确；
C．电影院放映3D影片，佩戴立体眼镜，形成立体效果，是光的偏振，原理与该现象不相同，故C错误；
D．光导纤维的原理为光的全反射，故D错误。
故选：B。
【点评】考查光的干涉现象的理解，知道薄膜干涉的情况，注意夹有空气的薄冰层，呈彩色花纹是解题的突破口。
4．（2025 沙坪坝区校级三模）如图所示为陈列于韶山毛泽东同志纪念馆的龙钮大印。两块底面为等腰直角三角形的玻璃棱柱，组合成一个正方体基座，龙钮大印置于基座正上方，游客可从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章。下列说法正确的有（　　）
A．此现象体现了光的折射原理
B．此现象是光的偏振现象
C．光从玻璃进入空气，波速变小
D．光从玻璃进入空气，波长变长
【分析】根据全反射分析判断；根据折射率与光速的关系和v＝λf分析判断。
【解答】解：AB．印章反射的光在上侧等腰直角三角形的玻璃棱柱的斜边发生了全反射，从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章，即此现象体现了光的全反射原理，故AB错误；
CD．根据折射率与光速的关系有n
光从玻璃进入空气，频率不变，传播速度变大，由于v＝λf
可知，波长变长，故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题关键掌握全反射的应用、折射率与光速的关系和波长、频率、波速关系式。
5．（2025 南京二模）如图为杨氏双缝干涉实验示意图，用蓝光照射时，光屏上能观察到干涉条纹。下列说法正确的是（　　）
A．若换用红光照射时，相邻两条亮条纹间距变小
B．若将双缝到屏之间充满某种介质，相邻两条亮条纹间距变大
C．若将光屏向右边移动，相邻亮条纹间距变大
D．若将缝S1挡住，则光屏上不再呈现明暗相间的条纹
【分析】根据双缝干涉条纹的间距公式判断条纹间距的变化。
【解答】解：A、红色光的波长大于蓝色光的波长，若换用红光照射时，根据可知，光屏上出现的条纹间距增大，故A错误；
B、光在介质中的波长小于在空气中的波长，所以若将双缝到屏之间充满某种介质，相邻两条亮条纹间距变小，故B错误；
C、若将光屏向右边移动，光屏到双缝之间的距离L增大，根据可知，相邻亮条纹间距变大，故C正确；
D、若将缝S1挡住，光屏上能出现明暗相间的衍射条纹，故D错误。
故选：C。
【点评】解决本题的关键知道干涉条纹的宽度公式。
二．多选题（共5小题）
（多选）6．（2025 辽宁三模）关于如图所示的示意图或实验装置，下列说法正确的是（　　）
A．图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值（i＜90°）后不会再有光线从bb′面射出
B．图乙是单色激光的双缝干涉原理图，若屏上P1点到狭缝S1、S2的距离差是半波长的奇数倍，则P1点出现亮条纹
C．图丙是在垂直纸面向里的匀强磁场中三种射线的轨迹，三种射线相比较，其中向左偏的α射线电离本领最大
D．图丁是利用多普勒测速仪测量水在海底的流速，其利用的物理规律与医学上广泛应用的“彩超”利用的物理规律相同
【分析】根据全反射发生的条件和双缝干涉暗条纹规律及左手定则、多普勒效应等进行分析解答。
【解答】解：A.图甲中，光束在aa′面的折射角等于在bb′面的入射角，只要入射角i≤90°，bb′面的入射角就小于临界角，就不会发生全反射，所以始终有光线从bb′面射出，故A错误；
B.图乙中，照射两条狭缝时，若光从狭缝S1S2到屏上P1点的波程差为半波长的奇数倍，则P1点处一定是暗条纹，故B错误；
C.根据左手定则，向左偏转的为α粒子组成的α射线，α射线电离本领最大，故C正确；
D.多普勒测速仪与“彩超”均用了多普勒效应，故D正确。
故选：CD。
【点评】考查全反射发生的条件和双缝干涉暗条纹规律及左手定则、多普勒效应，会根据题意进行准确分析解答。
（多选）7．（2025 郑州模拟）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a、b两单色激光从同一位置分别照射双缝，均能在墙面上观察到干涉条纹，且a光相邻两条亮条纹间的距离比b光大，则（　　）
A．a光的波长比b光小
B．a光的频率比b光小
C．若换用更粗的头发丝，a光相邻两条亮条纹间的距离变小
D．若增大纸板与墙面的距离，b光相邻两条亮条纹间的距离变小
【分析】根据双缝干涉条纹的相邻两条亮纹中心间距公式：Δx，进行解答。
【解答】解：AB、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光相邻两条亮条纹间的距离比b光大，说明a光的波长比b光大，结合波长与频率的关系可知，a光的频率比b光小，故A错误，B正确；
C、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C正确；
D、增大纸板与墙面的距离，即增大了L，则Δx变大，故D错误。
故选：BC。
【点评】本题考查了影响光的双缝干涉条纹间距的因素，掌握双缝干涉条纹的相邻两条亮纹中心间距公式。
（多选）8．（2025 北碚区校级模拟）如图，将一束白光从空气射入玻璃，在分界面处发生了反射与折射现象，现让入射角增加一些，则可以观察到（　　）
A．反射光变得更亮
B．折射光变得更亮
C．折射光可能消失
D．入射光与折射光的夹角变小
【分析】根据光在介质的表面发生反射与折射时的规律判断即可；根据发生全反射的条件判断；根据折射定律和反射定律判断。
【解答】解：AB、根据光在介质的表面发生反射与折射时的规律可知，当入射角增加一些时，反射光变得更亮，折射光变弱，故A正确，B错误；
C、玻璃的折射率大于空气的折射率，所以当白光从空气射入玻璃时，不会发生全反射，折射光不可能消失，故C错误；
D、根据反射定律可知，反射角等于入射角；根据折射定律n可知，从空气射入玻璃时，入射角大于折射角，而且入射角增大时，折射角也增大，根据几何关系可知，当入射角增加时，入射光与折射光的夹角一定变小，故D正确。
故选：AD。
【点评】光在介质的表面发生反射与折射时的规律的理解，能知道入射角增大时，反射角与折射角都增大即可。
（多选）9．（2025 贵阳三模）实验表明：自然光入射到两种介质的界面上，反射光和折射光一般是偏振光。如果光入射的方向合适，使反射光与折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光偏振程度最强，此时的入射角叫做布儒斯特角。假设某束光从真空射向某种介质表面时，布儒斯特角为60°，下列说法正确的是（　　）
A．光的偏振表明光是横波
B．光的偏振表明光是纵波
C．该种介质的折射率为
D．该种介质的折射率为
【分析】偏振是横波特有的现象；根据题意作出光路图，根据几何关系解得入射角，结合折射定律解得折射率。
【解答】解：AB、偏振是横波特有的现象，光的偏振表明光是横波，故A正确，B错误；
CD、光路图如图所示
布儒斯特角为60°，即入射角是60°，则反射角也是60°，由几何关系知折射角r＝180°﹣90°﹣60°＝30°
根据折射定律可得n
故C正确，D错误。
故选：AC。
【点评】本题考查光的折射定律，解题关键根据题意作光路图，同时注意折射定律的应用。
（多选）10．（2025 佛山模拟）如图所示，水平面上放置有长方形水槽，其底面镀有反射银镜，槽内装有一定高度的水，水槽上方平行水面放置一白色光屏，一束白光以一定角度射向液面，从液面折射出来的光打到光屏上形成一彩色光带，最左端的为a光，最右端为b光。已知在水中紫光的折射率大于红光的折射率，以下说法正确的是（　　）
A．a光是紫光，b光是红光
B．在水中传播时，a光的速度比b光快
C．从液面折射出来的a光和b光平行射向光屏
D．若增加水的深度，彩色光带的宽度变窄
【分析】紫光的频率较大，折射率较大，光在介质中的光速为v，判断光速的大小，根据光的折射的对称性分析CD。
【解答】解：A、紫光的频率较大，折射率较大，根据n可知，紫光的折射角较小，结合反射可知a光是紫光，b光是红光，故A正确；
B、根据v可知，在水中传播时，a光的速度比b光慢，故B错误；
C、根据光的折射的对称性可知，从液面折射出来的a光和b光平行射向光屏，故C正确；
D、若增加水的深度，如图
根据对称性可知，彩色光带的宽度变宽，故D错误；
故选：AC。
【点评】解决本题的突破口在于通过光的偏折程度比较出光的折射率大小，搞清折射率、频率、在介质中的速度的大小关系。
三．填空题（共5小题）
11．（2025 厦门模拟）附有肥皂液膜的铁丝圈竖直放置，从上到下液膜厚度增加得越来越快，如图所示为液膜侧视图，用某单色光从左侧照射液膜，在左侧观察到明暗相间的干涉条纹，则干涉条纹的分布是 　上疏下密　 （选填“上疏下密”“上密下疏”或“上下均匀”），已知该单色光在液膜中的波长为λ，则相邻两亮条纹处对应的液膜厚度之差是 　　 （用λ表示）。
【分析】光源发出的光照射到肥皂膜上时，从膜的前后表面反射的两列光为相干光，产生水平方向的干涉条纹，任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差是半倍的波长。
【解答】解：.由于重力的作用，薄膜不是均匀增厚的，从上到下薄膜增厚的越来越快，所以明暗相间的条纹是不等间距的，而是上疏下密。从薄膜的前后表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为Δx＝2d，即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差为Δx＝nλ（n＝1，2，3，…）时，表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为。
故答案为：上疏下密；
【点评】解决本题的关键知道光波干涉的条件，知道什么情况下出现明条纹，什么情况下出现暗条纹。
12．（2025 龙岩一模）2024年12月30日，哈工大科研团队取得重大突破，获得EUV光刻机所需的波长为13.5nm的极紫外光源，用极紫外光曝光来制造芯片，可以提高光刻机的光刻精度。如图为EUV光刻机的简化原理图，在投影物镜和光刻胶之间填充了折射率为1.5的浸没液体，则极紫外光在该液体中的波长为　9　 nm，比在空气中更　不容易　 （填“容易”或“不容易”）发生明显的衍射。
【分析】由波长、频率和波速的关系分别列式，结合光在介质中的传播速度与折射率的关系，即可确定极紫外光波进入液体时波长，即可分析判断。
【解答】解：极紫外光在真空中，有
c＝λ0f极紫外光在液体中，有
v＝λf且
v由题知：n＝1.5
λ0＝13.5nm联立可得
λ＝9nm＜λ0可知该极紫外光在浸没液体中比在空气中更不容易发生衍射。
故答案为：9；不容易。
【点评】本题考查折射率的波长表达式和速度表达式，解题时需注意，对于光在介质中的传播速度与折射率的关系，当知道光的频率时，也可以转化成折射率与波长的关系。
13．（2025 厦门模拟）如图甲所示为发光二极管，可将电能高效转化为光能，广泛应用于电子显示及新型照明设备。二极管的发光帽为透明材料，其结构原理简化为如图乙所示，由半径为R的半球体和圆柱体组成，二极管发光部分视为点光源，位于距半球体球心O正下方为R的A点处，已知光在真空中的传播速度为c，发光帽透明材料折射率为n，则光在透明材料中的传播速度v＝ 　　 ；若光线AB恰好未从半球体的B点射出，则折射率n＝ 　　 。
【分析】根据光在介质中的传播速度公式求解速度；光线AB恰好未从半球体的B点射出，由此根据几何关系求解临界角，进而可知折射率。
【解答】解：根据光在介质中的传播速度公式可得，光在透明材料中的传播速度；根据几何关系可得临界角为45°，根据折射率公式可得。
故答案为：，。
【点评】考查对光的全反射和临界角的理解，根据公式解答即可。
14．（2025 重庆模拟）镀有反射膜的三棱镜常用在激光器中进行波长的选择。某光学实验室用一束含a、b两种单色光的复色光以一定入射角i（i≠0）射入镀有反射膜的三棱镜后，光路图如图所示。
（1）由光路图可得，a光的折射角 　小于　 （填“大于”或“小于”）b光的折射角。
（2）已知三棱镜对光的折射率越大，光的波长越小，则a光的波长 　小于　 （填“大于”或“小于”）b光的波长。
（3）只有折射后垂直入射到反射膜的光才能原路返回形成激光输出。若要调为b光输出，需将该复色光以过入射点且垂直纸面的轴 　顺时针　 （填“顺时针”或“逆时针”）转动一小角度。
【分析】（1）由光路图可以看出折射角大小；
（2）根据折射定律分析折射率，折射率越大，光的波长越小；
（3）结合图像，顺时针转动一小角度，入射角减小，折射角也会减小，从而有可能使b光折射后垂直入射到反射膜。
【解答】解：（1）由光路图可以看出，a光的折射光线更靠近法线，根据折射角定义可知a光的折射角小于b光的折射角；
（2）根据折射定律
入射角相同的情况下，折射角越小，折射率越大
由（1）问知a光的折射角小于b光的折射角，所以三棱镜对a光的折射率大于b光的折射率，又由题干已知三棱镜对光的折射率越大，光的波长越小，所以a光的波长小于b光的波长；
（3）只有折射后垂直入射到反射膜的光才能原路返回形成激光输出，若要调为b光输出，需要减小折射角
根据折射定律
当入射角减小时，折射角减小
将复色光以过入射点且垂直纸面的轴顺时针转动一小角度，入射角减小，折射角也会减小，从而有可能使b光折射后垂直入射到反射膜。
故答案为：（1）小于；（2）小于；（3）顺时针。
【点评】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。
15．（2025 泉州三模）如图，一长方体玻璃砖放在书本上，透过玻璃砖看到的字母会有所变化。如果垂直于玻璃砖向下看，字母的视深比实深更 　浅　 （选填“深”或“浅”），这是光的 　折射　 （选填“折射”或“全反射”）现象，已知玻璃的折射率为1.5，则光在玻璃砖中的传播速度与在真空中的传播速度之比为 　2：3　 。
【分析】根据题意，结合光的折射特点及折射率的速度表达式，即可分析求解。
【解答】解：如果垂直于玻璃砖向下看，字母的视深比实深更浅，这是光的折射现象，
已知玻璃的折射率为n＝1.5，则由折射率的速度表达式可知，
光在玻璃砖中的传播速度为：v，
则光在玻璃砖中的传播速度与在真空中的传播速度之比为：v：c＝1：n＝1：1.5＝2：3；
故答案为：浅；折射；2：3。
【点评】本题考查折射率的波长表达式和速度表达式，解题时需注意，对于光在介质中的传播速度与折射率的关系，当知道光的频率时，也可以转化成折射率与波长的关系。
四．解答题（共5小题）
16．（2025 安徽模拟）如图所示，半径为R的四分之一圆AOB为某玻璃砖的截面，一束单色光垂直照射到OA面上某点，光进入玻璃砖经AB面两次全反射刚好垂直OB射出，光在玻璃砖内传播的时间为，c为光在真空中传播的速度。已知，，求：
（1）玻璃砖对光的折射率；
（2）保持光的入射方向不变，将入射点下移，不考虑光在OB面上的反射，则至少下移多少距离，光可以从AB面射出。
【分析】（1）根据光在玻璃砖中传播的距离，结合光在玻璃砖中传播的速度分析求解；
（2）根据全反射的条件，结合入射点离O点的距离分析求解。
【解答】解：（1）光在玻璃砖中传播的距离为
光在玻璃砖中传播的速度为
设玻璃砖对光的折射率为n，则
（2）开始时，入射点离O点的距离为
将入射点下移，当光在圆弧面上刚好发生全反射时，入射角等于临界角C，
由于
这时入射点离O点距离为
则要使光从圆弧面AB上出射，入射点的位置至少下移的距离为
答：（1）玻璃砖对光的折射率为；
（2）保持光的入射方向不变，将入射点下移，不考虑光在OB面上的反射，则至少下移，光可以从AB面射出。
【点评】本题考查了几何光学，理解光在介质中的传播特点是解决此类问题的关键。
17．（2025 未央区校级模拟）如图所示，阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n＝2，AC为一半径R为24cm的四分之一圆弧，D为圆弧的圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源。从点光源射入圆弧AC的光中，若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线（已知真空或空气中光速c＝3×108m/s）。
（1）计算光线从D到B所用的时间；（结果用根号表示）
（2）有一部分光不能从AB、BC直接射出，求这部分光穿过圆弧AC的弧长。（结果保留两位有效数字）
【分析】（1）根据折射率与光速的关系，结合光传播的距离分析求解；
（2）根据全反射的条件，结合几何关系分析求解。
【解答】解：（1）光线从D点到圆弧上，光线传播的时间为
光线从圆弧上到B点，光传播的速度为
光线从圆弧上到B点，光传播的距离为
传播的时间为
光线从D到B所用的时间 t＝t1+t2
代入数据得
（2）设该种材料的临界角为C，则
解得C＝30°
如图所示
若沿DE方向射到AB面的光线刚好发生全反射，则∠ADF＝30°
同理，若沿DG方向射入的光线刚好在BC面上发生全反射，则∠CDG＝30°
因此∠FDH＝30°
根据几何关系可得，有光穿过圆弧AC的弧长
代入数据得FH＝0.04πm
答：（1）计算光线从D到B所用的时间为；
（2）有一部分光不能从AB、BC直接射出，这部分光穿过圆弧AC的弧长为0.04πm。
【点评】本题考查了光的折射定律和全反射，理解光路，找准入射角和折射角是解决此类问题的关键。
18．（2025 山东模拟）某光学组件横截面如图所示，半径为L的半圆形玻璃砖和边长BC为2L的直角三角形玻璃砖共面放置。F为AB边的中点，∠B＝60°，O为半圆的圆心，DE为直径。DE平行于FB，DF垂直于AB。截面所在的平面内，一束单色光由圆弧上的P点射入半圆形玻璃砖，折射光线恰由OE的中点Q垂直DE射出，然后射入三角形玻璃砖，最终光线由AC边上的K点射出，出射光线与AC边的夹角α＝15°。已知两玻璃砖的材质相同，光在真空中的传播速度为c。求：
（1）玻璃砖对该光的折射率n；
（2）从K点射出的光在两玻璃砖中传播的时间。
【分析】（1）由几何关系，可计算光在玻璃和空气中传播时的角度，根据折射率定义，即可计算折射率；
（2）由几何关系，可知光在玻璃砖中传播的路程，结合光速，即可计算时间。
【解答】解：（1）光路图如图所示：
光线由G点射入三角形玻璃砖后，在H点发生了反射，光线由K点射出，
由几何关系可知，其中∠GHB＝30°，∠KHC＝30°，则在K点的入射角为i＝30°
折射角为r＝90°﹣α＝90°﹣15°＝75°，
由折射定律定义可知：，解得：；
（2）由几何关系可知：xPQ＝Lcos30°，xGH＝xBGtan60°，，解得：，，，
光在玻璃砖中传播的速度为：，光在玻璃砖中传播的时间为：，联立可得。
答：（1）玻璃砖对光的折射率为；
（2）从K点射出的光，在两玻璃砖中传播的时间为。
【点评】本题考查光的折射，关键是根据几何关系，计算光在玻璃砖中传播时的角度和光路的长度。
19．（2025 深圳模拟）某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖AMB圆心为O点，半径为R，直角三棱镜的斜边EG平行于直径AB且长度等于2R，∠FEG＝30°。在横截面所在平面内，单色光线垂直入射到EF边，并从EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为。求：
（1）从EG边射出的光线与EG边的夹角；
（2）不考虑反射光线，半圆弧AMB上有光线射出的点到B点的最小弧长l。
【分析】（1）做出光路图，根据折射定律计算即可；
（2）做出光路图，当在半圆弧AMB上刚好发生全反射时为临界位置，此时到B点的弧长最短。
【解答】解：（1）做出光路图，如图所示
根据图中几何关系可得i＝30°
根据折射率n
解得：r＝45°，所以从EG边射出的光线与EG边的夹角为45°
（2）该单色光在玻璃砖中的临界角为
所以C＝45°
设在N点恰好发生全反射，此时到B点的弧长最短，如图所示
根据上面的分析可知r＝45°
根据n
解得α＝30°
根据图中几何关系可得∠BON＝15°
则到B点的最短弧长为l
答：（1）从EG边射出的光线与EG边的夹角为45°；
（2）不考虑反射光线，半圆弧AMB上有光线射出的点到B点的最小弧长l为。
【点评】本题考查了折射定律和临界角的应用，能够做出光路图，找到临界位置是解题的关键。
20．（2025 聊城学业考试）我国在高能激光研究领域处于领先地位。如图所示为透明材料的横截面，为研究激光的性能，将一细激光束以60°的入射角射向透明材料的AC边，进入材料后激光束垂直于AB连线射向球面。透明材料的上半部是圆锥体，∠ACB＝120°，下半部是半径为R的半球体，O为球心，半球体与水平面的接触点为Q。
（1）求透明材料对该激光的折射率n；
（2）保持入射角不变，激光束由A向C移动，求激光束在AQ段发生全反射后射出到达水平面的位置与Q点的距离（不考虑材料内反射光的影响）。
【分析】（1）由题意画光路图，由几何关系、光的折射定律分别列式，即可分析求解；
（2）由题意画图，结合前面分析，由临界角与折射率的关系、几何关系、光的折射定律分别列式，即可分析求解。
【解答】解：（1）设折射角为θ，由题意及几何关系，可得下图：
由几何关系可知：∠ACB＝180°﹣2θ
由光的折射定律可知：
联立可得：；
（2）设在AC面上，由D点折射进入透明材料的光线，到达半球面上的E点时，入射角为临界角C'，折射光线为EF，线段QF的长度即为所求。
由题意及几何关系，可得下图：
由临界角与折射率的关系可得：
，
由几何关系可得：
，
HE＝OH﹣R，
FQ＝OH sinC'﹣HF，
由光的折射定律及数学知识可得：
，
联立可得：
FQ，
答：（1）透明材料对该激光的折射率n为；
（2）激光束在AQ段发生全反射后射出到达水平面的位置与Q点的距离为。
【点评】本题考查光的折射与全反射的综合问题，解题时需注意，光投射到两种介质的界面上会发生反射和折射，入射角和反射角、入射角和折射角的关系分别遵守反射定律和折射定律，当光从光密介质射向光疏介质中时，若入射角等于或者大于临界角会发生全反射现象。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)