【高考押题卷】2025年高考物理高频易错考前冲刺 光学（含解析）

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高考物理高频易错押题预测 光学
一．选择题（共8小题）
1．（2024秋 抚顺期末）“环天顶弧”外形似“天空的微笑”，实际上它不是彩虹，而是日晕，是由薄而均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶（直六棱柱）折射形成的。简化光路如图所示，当太阳光从冰晶的上底面进入时，经折射恰好在侧面发生全反射，已知此时太阳光的入射角α的正弦值，则冰晶的折射率为（　　）
A． B． C． D．
2．（2024秋 徐州期末）红光和蓝光分别通过0.4mm、0.8mm的单缝产生明暗相间的条纹，如图所示。其中蓝光通过0.8mm的单缝产生的条纹应是（　　）
A． B．
C． D．
3．（2024秋 龙岗区期末）《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。彩虹成因的简化示意图所示，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是（　　）
A．在水滴中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．水滴对a光的临界角大于对b光的临界角
C．在水滴中，a光的波长大于b光的波长
D．雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹
4．（2024秋 龙岗区期末）关于波的说法正确的是（　　）
A．系统在周期性驱动力的作用下振动，一定发生共振现象
B．声波由水传播到空气中，波长会改变
C．泊松亮斑是光的偏振现象
D．当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率小于波源振动的频率
5．（2024秋 南京期末）关于教材中出现的以下四张图片，下列说法中正确的是（　　）
A．图甲所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的衍射产生的
B．图乙所示水中的气泡看上去特别明亮，是由于光的折射引起的
C．图丙所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的
D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波
6．（2024秋 徐州期末）光纤通信利用光信号传递数据，具有高速、大容量、低损耗、抗干扰等优势。光纤通信中光传播的主要载体是光导纤维，它主要是利用了光的（　　）
A．干涉 B．衍射 C．偏振 D．全反射
7．（2024秋 扬州期末）如图，将手机放在水平桌面上，无论怎样转动偏振片Q都无法观察到屏幕上的字。撤去Q，并将手机在水平面内旋转90°，此过程中观察到屏幕的亮度（　　）
A．变暗 B．变亮
C．不变 D．先变亮后变暗
8．（2024秋 扬州期末）如图，用该实验装置观察双缝干涉图样，双缝间距为0.2mm，单缝缝宽为0.4mm，用红色滤光片，从目镜中看到红色干涉条纹。能使条纹间距变大的做法是（　　）
A．改用绿色滤光片
B．改用间距为0.4mm的双缝
C．改用缝宽为0.2mm的单缝
D．把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2024秋 江岸区期末）如图所示，一个半圆形折射率为的玻璃砖可在纸面内绕过圆心O点的轴转动，一束单色光沿半径方向射入。当玻璃砖底面与光屏平行时，光束经玻璃砖射到光屏上的P点，初始时测出入射光在O点与法线间的夹角θ＝30°，O点到光屏的垂直距离h＝10cm。现保持入射光线不变，使玻璃砖绕O点转动，则（　　）
A．初始时P点距玻璃砖圆心O的距离20cm
B．玻璃砖绕O点转动时，光透过玻璃砖射到光屏上的点不动
C．若玻璃砖绕O点逆时针转动30°，则光点较初始位置向左移动了10cm
D．若玻璃砖绕O点顺时针转动15°，则光屏上没有透过玻璃砖折射出的光点
（多选）10．（2023秋 博爱县校级期末）如图所示，利用单色光照射透明标准板来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到现象如图乙所示的条纹中的A和B的情况，这说明（　　）
A．N的上表面A处向上凸起
B．N的上表面B处向上凸起
C．N的上表面A处向下凹陷
D．N的上表面B处向下凹陷
（多选）11．（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）12．（2023秋 开封期末）图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示。下列说法正确的是（　　）
A．形成乙图样的光的波长比形成丙图样的光的波长长
B．形成丙图样的光的频率比形成乙图样的光的频率小
C．若只增大挡板与屏间的距离L，两种单色光相邻亮条纹间的距离Δx都将减小
D．若只减小挡板上两个狭缝间的距离d，两种单色光相邻亮条纹间的距离Δx都将增大
三．填空题（共4小题）
13．（2024秋 上海校级期末）激光技术在工农业生产、光纤通信、宽带网络、信息处理、医疗卫生、文化教育、科技研究、军事发展等多方面都发挥着重要的作用。
（1）有关激光的特点与应用，下列说法错误的是 　 　。
A.激光是一种人工产生的相干光，全息照相技术，利用了激光相干性好的特点
B.激光在医学上被当做“光刀”使用，但其亮度还不足以在金属上打孔、切割、焊接
C.激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物
D.激光的平行度非常好，可以用来进行精确的测距
（2）用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是 　 　。
（3）如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知，下列说法正确的是 　 　。
A.两束光在空气中频率相同
B.两束光在水中的传播速度相同
C.水对a光的折射率较小
D.从水射向空气时，a光全反射的临界角小于b光的临界角
14．（2023秋 福建期末）光纤在通信、医疗等领域应用广泛。如图所示，光纤由内芯和包层构成，为使入射光能在光纤内发生全反射，实现在内芯中传播，要求内芯折射率n1　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）包层折射率n2。已知n1＝1.5，光从空气进入内芯时，折射角的正弦值，则入射角正弦值sini＝ 　 　。
15．（2024 福建模拟）如图，一束复色光a垂直射向三棱镜右侧面，从左侧面透射出b、c两束单色光，不考虑光在棱镜中的多次反射，则三棱镜对b光的折射率 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）对c光的折射率；b光在三棱镜中的传播时间 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）c光在三棱镜中的传播时间。
16．（2024 福建）镀有反射膜的三棱镜常用在激光器中进行波长的选择。如图，一束复色光以一定入射角i（i≠0）进入棱镜后，不同颜色的光以不同角度折射，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。若复色光含蓝、绿光，已知棱镜对蓝光的折射率大于绿光，则蓝光在棱镜中的折射角 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）绿光的折射角；若激光器输出的是蓝光，当要调为绿光输出时，需将棱镜以过入射点O且垂直纸面的轴 　 　（填“顺时针”或“逆时针”）转动一小角度。
四．解答题（共4小题）
17．（2024秋 渝中区校级期末）老师上课使用的激光笔（图甲），发出的红光激光用来投映一个光点或一条光线指向物体，如图乙所示，AB为半圆的直径，O为圆心，在O点左侧用激光笔从E点垂直AB面射入的红光进入半球形介质后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角C＝45°。已知该半球形介质的半径为R，光在真空中的传播速度为c，不考虑红光在AB面上的多次反射。求：
（1）半球形介质的折射率n；
（2）上述情景里，该红色激光从半球形介质中射出的时间t。
18．（2024秋 贵阳期末）如图，一半径为r、圆心为O的圆形黑色薄纸片漂浮静止在某种液体的表面上，O点正下方液体中A点处有一单色点光源。光源发出的一条与水平方向夹角为60°的光线AB；经过纸片的边缘B点射入空气中，其折射光线与水平方向的夹角为45°。已知光在真空中的传播速度大小为c。
（1）求该液体的折射率及光在液体中的传播速度大小；
（2）若此光源发出的光都不能射出液面，求该光源向上移动的最小距离。
19．（2024秋 雨花区校级期末）道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分（如图甲），它被广泛用于图形翻转。道威棱镜的横截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，棱镜的折射率为。如图乙所示，现有一光源F发出一组平行于AD的光线，最后投射到光屏上，形成完整的像F'，真空中的光速取c＝3×108m/s。
（1）求光线1从AB射入“道威棱镜”后的折射角；
（2）求光线1在棱镜中的传播速度；
（3）通过计算判断光线1能否从BC边射出。
20．（2024秋 潍坊期末）如图所示，半径为R的半圆形玻璃砖平放在水平桌面上，O点为其圆心，玻璃砖底面距离为d处固定一光屏，光屏与玻璃砖底面平行。某同学用激光自玻璃砖边缘处的A点沿半径方向照射O点，激光恰好垂直照在光屏上的O1点。保持激光的入射方向不变，现将玻璃砖绕O点顺时针转过30°，激光照射到光屏上的位置到O1点的距离为，光屏足够长，光在真空中传播的速度为c，求：
（1）玻璃砖对入射激光的折射率n；
（2）从玻璃砖底面水平到绕O点顺时针转过45°过程中，激光在光屏上的落点移动的距离L。（结果可保留根号）
高考物理高频易错押题预测 光学
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．（2024秋 抚顺期末）“环天顶弧”外形似“天空的微笑”，实际上它不是彩虹，而是日晕，是由薄而均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶（直六棱柱）折射形成的。简化光路如图所示，当太阳光从冰晶的上底面进入时，经折射恰好在侧面发生全反射，已知此时太阳光的入射角α的正弦值，则冰晶的折射率为（　　）
A． B． C． D．
【考点】光的折射定律．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】光线恰好在侧面发生全反射，入射角等于临界角C，根据折射定律、临界角公式以及几何关系求解冰晶的折射率。
【解答】解：如图
根据光的折射定律有
根据临界角公式有
根据几何关系可知β＝90°﹣C
解得
故D正确，ABC错误。
故选：D。
【点评】解答本题时，要掌握全反射条件和临界角公式，结合折射定律和几何知识解答。
2．（2024秋 徐州期末）红光和蓝光分别通过0.4mm、0.8mm的单缝产生明暗相间的条纹，如图所示。其中蓝光通过0.8mm的单缝产生的条纹应是（　　）
A．
B．
C．
D．
【考点】光的单缝衍射和小孔衍射．
【专题】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和电磁本性专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】根据单缝衍射条纹特点分析。单缝越窄，衍射现象越明显。
【解答】解：单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，单缝越窄，衍射现象越明显，中央亮条纹越宽，蓝光波长小于红光，所以蓝光通过0.8mm的单缝产生的条纹中央亮纹应该是最窄的。故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】掌握单缝衍射图样的特点和图样与波长的关系是解决此题的唯一途径，故要加强对基础知识的记忆。
3．（2024秋 龙岗区期末）《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。彩虹成因的简化示意图所示，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是（　　）
A．在水滴中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．水滴对a光的临界角大于对b光的临界角
C．在水滴中，a光的波长大于b光的波长
D．雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹
【考点】全反射的条件、判断和临界角；光的折射现象；折射率的波长表达式和速度表达式．
【专题】定性思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】由图可知，水滴对同样的入射角的a、b两束光的偏折程度，结合折射率的公式，可知a、b两种光的折射率、传播速度的大小；由折射率与临界角的关系，可比较临界角的大小；由折射率与频率的特点，可知两种光的频率大小，结合波长、频率、周期的关系，即可比较波长；由色散特点，即可知彩虹的形成原理。
【解答】解：A、由图可知，水滴对同样的入射角的a、b两束光，对a光的偏折程度更大，
折射率：，，故在水滴中，b光的传播速度更大，故A错误；
B、由折射率与临界角的关系：，可知b光的临界角更大，故B错误；
C、由折射率与频率的特点，可知b光的频率更小，结合波长、频率、周期的关系，即可知b光的波长更大，故C错误；
D、雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中，发生折射时，由于对不同色光的偏折程度不同，发生的色散现象，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查光的折射，关键是掌握折射率的不同计算方法，灵活运用折射率、频率、传播速度、折射角与入射角的关系。
4．（2024秋 龙岗区期末）关于波的说法正确的是（　　）
A．系统在周期性驱动力的作用下振动，一定发生共振现象
B．声波由水传播到空气中，波长会改变
C．泊松亮斑是光的偏振现象
D．当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率小于波源振动的频率
【考点】偏振现象的应用；共振及其应用；波的折射现象；多普勒效应及其应用．
【专题】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和电磁本性专题；推理论证能力．
【答案】B
【分析】根据波的相关知识，包括共振、波的传播、光的衍射以及多普勒效应等逐一分析每个选项。
【解答】解：A.共振现象是指系统在特定频率的周期性驱动力作用下，振动幅度显著增大的现象。但并非所有周期性驱动力都能引发共振，只有当驱动力的频率接近或等于系统的固有频率时，才会发生共振，故A错误；
B.声波在不同介质中的传播速度是不同的。当声波由水传播到空气中时，由于空气的传播速度小于水的传播速度，而声波的频率在传播过程中保持不变（由波源决定），根据波速公式＝λf（其中v是波速，λ是波长，f是频率），波长λ会相应减小，故B正确；
C.泊松亮斑是光的衍射现象，而不是偏振现象，衍射是光绕过障碍物继续传播的现象，而偏振是光波在特定方向上的振动，故C错误；
D.根据多普勒效应，当波源与观察者相互接近时，观察者观测到的波的频率会大于波源振动的频率；当波源与观察者相互远离时，观察者观测到的波的频率会小于波源振动的频率，故D错误。
故选：B。
【点评】本题知识点多，难度小，关键是多看书，记住相关知识点。
5．（2024秋 南京期末）关于教材中出现的以下四张图片，下列说法中正确的是（　　）
A．图甲所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的衍射产生的
B．图乙所示水中的气泡看上去特别明亮，是由于光的折射引起的
C．图丙所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的
D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波
【考点】光的偏振现象及原理；光的全反射现象；薄膜干涉现象；泊松亮斑．
【专题】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和电磁本性专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】白光从射入肥皂薄膜，前后表面的反射光在前表面发生叠加，产生干涉；当光从光密介质射入光疏介质，入射角大于临界角时，光线全部反射回原介质的现象叫全反射现象；泊松亮斑是光的衍射现象；横波具有偏振现象。
【解答】解：A、竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的干涉产生的，故A错误；
B、水中的气泡看上去特别光亮，是光从水射向气泡时发生了全反射造成的，故B错误；
C、泊松亮斑是光的圆板衍射现象，故C正确；
D、图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波，横波才具有偏振现象，故D错误。
故选：C。
【点评】解决本题的关键知道光现象产生原因及实际应用的原理。
6．（2024秋 徐州期末）光纤通信利用光信号传递数据，具有高速、大容量、低损耗、抗干扰等优势。光纤通信中光传播的主要载体是光导纤维，它主要是利用了光的（　　）
A．干涉 B．衍射 C．偏振 D．全反射
【考点】光导纤维及其应用．
【专题】定性思想；推理法；全反射和临界角专题；理解能力．
【答案】D
【分析】光导纤维由内芯和包层组成，内芯的折射率高于包层，当光从内芯射向包层时，如果入射角大于临界角，光将在内芯与包层的界面发生全反射，从而在光纤内部形成光的封闭传播路径。因此，光纤通信中光传播的主要载体是光导纤维，其主要利用的物理原理是光的全反射。
【解答】解：光导纤维是利用了光的全反射原理，故ABC错误，D正确；
故选：D。
【点评】光纤通信中，光导纤维的全反射现象是其能够实现高速、大容量、低损耗、抗干扰等优势的关键。理解光的全反射原理，对于深入理解光纤通信的工作机制具有重要意义。
7．（2024秋 扬州期末）如图，将手机放在水平桌面上，无论怎样转动偏振片Q都无法观察到屏幕上的字。撤去Q，并将手机在水平面内旋转90°，此过程中观察到屏幕的亮度（　　）
A．变暗 B．变亮
C．不变 D．先变亮后变暗
【考点】偏振现象的应用．
【专题】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和电磁本性专题；理解能力．
【答案】B
【分析】当光通过偏振片时，只有与偏振片偏振方向一致的光能通过。手机屏幕发出的光是偏振光，其偏振方向与屏幕的长边平行。当偏振片Q的偏振方向与手机屏幕的偏振方向垂直时，光无法通过偏振片，因此无法观察到屏幕上的字。当手机旋转时，屏幕的偏振方向也随之改变，从而影响通过偏振片的光的强度。
【解答】解：无论怎样转动偏振片Q都无法观察到屏幕上的字，说明偏振片P的偏振方向与手机发出光的偏振方向垂直，则撤去Q后，将手机在水平面内旋转90°，手机发出光的偏振方向与偏振片P的偏振方向趋近于相同观察到屏幕变亮，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】本题的关键在于理解偏振光的性质以及偏振片对光的过滤作用。当偏振片的偏振方向与光的偏振方向一致时，光能够通过偏振片；当偏振方向垂直时，光无法通过。通过旋转手机，可以改变屏幕的偏振方向，从而影响通过偏振片的光的强度。
8．（2024秋 扬州期末）如图，用该实验装置观察双缝干涉图样，双缝间距为0.2mm，单缝缝宽为0.4mm，用红色滤光片，从目镜中看到红色干涉条纹。能使条纹间距变大的做法是（　　）
A．改用绿色滤光片
B．改用间距为0.4mm的双缝
C．改用缝宽为0.2mm的单缝
D．把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动
【考点】更换光的颜色判断条纹间距的变化；改变双缝的间距判断干涉条纹间距的变化；改变双缝到光屏的距离判断干涉条纹间距的变化．
【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】由双缝干涉时的条纹间距公式，可知要增大条纹间距，可以增大双缝与屏的距离、增大波长、减小双缝间距，结合选项的变化特点，即可知方法。
【解答】解：ABD、由双缝干涉时的条纹间距公式，可知要增大条纹间距，可以增大双缝与屏的距离、增大波长、减小双缝间距，故AB错误，D正确；
C、由双缝干涉时的条纹间距公式，可知单缝的宽度对条纹间距无影响，故C错误。
故选：D。
【点评】本题考查双缝干涉实验的分析，关键是理解条纹间距的表达式中的各物理量，对其间距的影响情况。
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2024秋 江岸区期末）如图所示，一个半圆形折射率为的玻璃砖可在纸面内绕过圆心O点的轴转动，一束单色光沿半径方向射入。当玻璃砖底面与光屏平行时，光束经玻璃砖射到光屏上的P点，初始时测出入射光在O点与法线间的夹角θ＝30°，O点到光屏的垂直距离h＝10cm。现保持入射光线不变，使玻璃砖绕O点转动，则（　　）
A．初始时P点距玻璃砖圆心O的距离20cm
B．玻璃砖绕O点转动时，光透过玻璃砖射到光屏上的点不动
C．若玻璃砖绕O点逆时针转动30°，则光点较初始位置向左移动了10cm
D．若玻璃砖绕O点顺时针转动15°，则光屏上没有透过玻璃砖折射出的光点
【考点】光的折射定律．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】AD
【分析】根据折射定律结合几何关系解得A；璃砖绕O点顺时针转动15°，此时入射角为45°，可发生全反射，玻璃砖绕O点逆时针转动30°，根据几何关系作答。
【解答】解：A、根据折射定律可知n
解得折射角r＝60°
根据几何关系可知初始时P点距玻璃砖圆心O的距离
解得20cm
故A正确；
BD、若玻璃砖绕O点顺时针转动15°，此时入射角为45°，光发生全反射的临界角为sinC
由于sin45°sinC
则光屏上没有透过玻璃砖折射出的光点，故B错误，D正确；
C、若玻璃砖绕O点逆时针转动30°，则光线与法线重合，射出玻璃砖后与竖直方向的夹角为θ＝30°，射到光屏的位置与O点的距离为
x
较初始位置向左移动了
Δxx
解得Δx＝（20）cm
故C错误；
故选：AD。
【点评】确定边界光线，掌握折射定律，掌握几何关系及全反射临界角公式的运用即可解题。
（多选）10．（2023秋 博爱县校级期末）如图所示，利用单色光照射透明标准板来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到现象如图乙所示的条纹中的A和B的情况，这说明（　　）
A．N的上表面A处向上凸起
B．N的上表面B处向上凸起
C．N的上表面A处向下凹陷
D．N的上表面B处向下凹陷
【考点】用薄膜干涉检查工件的平整度．
【专题】定性思想；归纳法；光的干涉专题；理解能力．
【答案】BC
【分析】根据干涉条纹间距变化分析即可。
【解答】解：BD.薄膜干涉是等厚干涉，即同一条明纹处空气膜DE厚度相同；从弯曲的条纹可知，B处应该在同一条纹上，厚度相同，但现在推迟出现条纹，说明平面N的上表面B处向上凸起，故B正确，D错误；
AC.A处所在的条纹是同一条纹，若为直线，则说明该处同一水平线，线上各点对应的空气层厚度都相同，但实际上A处条纹向左弯曲，意味着后一级条纹（图中白色条纹）提前出现，可见平面N的上表面的A处所对应的空气层厚度与后一级条纹对应的空气层厚度相同，而后一级条纹本来对应的空气层厚度比前一级大，可见A处向下凹陷，才能实现该处空气层厚度与下一级条纹对应的空气层厚度一样，故A错误，C正确。
故选：BC。
【点评】掌握发生光的干涉条件，知道出现明条纹的条件是解题的关键。
（多选）11．（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
【考点】光的折射与全反射的综合问题．
【专题】信息给予题；定量思想；推理法；光的折射专题；理解能力．
【答案】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。
【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。
【点评】本题主要考查了光的反射和折射，理解光发生全反射的条件，掌握折射定律和临界角公式是解题的关键。
（多选）12．（2023秋 开封期末）图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示。下列说法正确的是（　　）
A．形成乙图样的光的波长比形成丙图样的光的波长长
B．形成丙图样的光的频率比形成乙图样的光的频率小
C．若只增大挡板与屏间的距离L，两种单色光相邻亮条纹间的距离Δx都将减小
D．若只减小挡板上两个狭缝间的距离d，两种单色光相邻亮条纹间的距离Δx都将增大
【考点】光的双缝干涉图样；光的波长与干涉条纹间距的关系．
【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题；理解能力．
【答案】BD
【分析】根据干涉条纹间距公式分析；根据c＝λν分析。
【解答】解：A．根据干涉条纹间距公式
可知，同一双缝干涉实验的装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大，所以形成乙图样的光的波长比形成丙图样的光的波长短，故A错误；
B．所有的光在真空中的速度相等，根据
c＝λν
可知，由于
λ乙＜λ丙
则可得
ν乙＞ν丙
故B正确；
C．根据条纹间距公式
可知，若只增大挡板与屏间的距离L，两种单色光相邻亮条纹间的距离Δx都将增大，故C错误；
D．根据条纹间距公式
可知，若只减小挡板上两个狭缝间的距离d，两种单色光相邻亮条纹间的距离Δx都将增大，故D正确。
故选：BD。
【点评】掌握干涉条纹间距公式是解题的基础。
三．填空题（共4小题）
13．（2024秋 上海校级期末）激光技术在工农业生产、光纤通信、宽带网络、信息处理、医疗卫生、文化教育、科技研究、军事发展等多方面都发挥着重要的作用。
（1）有关激光的特点与应用，下列说法错误的是 　B　。
A.激光是一种人工产生的相干光，全息照相技术，利用了激光相干性好的特点
B.激光在医学上被当做“光刀”使用，但其亮度还不足以在金属上打孔、切割、焊接
C.激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物
D.激光的平行度非常好，可以用来进行精确的测距
（2）用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是 　C　。
（3）如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知，下列说法正确的是 　C　。
A.两束光在空气中频率相同
B.两束光在水中的传播速度相同
C.水对a光的折射率较小
D.从水射向空气时，a光全反射的临界角小于b光的临界角
【考点】激光的特点及其应用；折射率及其测定；折射率的波长表达式和速度表达式；全反射的条件、判断和临界角；光的双缝干涉图样．
【专题】定量思想；方程法；光的折射专题；理解能力．
【答案】（1）B；（2）A；（3）C。
【分析】（1）根据激光的特点判断各选项。
（2）根据干涉和衍射的特点判断各选项。
（3）当两束单色光从水中射向空气时，它们的折射角不同，但合成后的光束c表明它们在空气中的传播方向相同。这意味着两束光在空气中的频率相同，因为频率是光的固有属性，不会因介质变化而改变。同时，由于折射率与光的频率有关，不同频率的光在同种介质中的折射率不同，因此两束光在水中的传播速度也不同。此外，根据全反射的条件，折射率较大的光束在从水射向空气时，其全反射的临界角较小。
【解答】解：（1）A、激光是一种人工产生的相干光，全息照相技术，利用了激光相干性好的特点，故A 正确；
B、激光在医学上被当做“光刀”使用，可以在金属上打孔、切割、焊接，故B错误；
C、激光具有良好的单色性，光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，故C正确；
D、用激光从各个方向照射参加核聚变的物质，利用光压可使反应物质“挤”在一起发生反应，故D 正确。
本题选错误的，故选：B。
（2）用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是平行等间距的明暗相间的条纹，故C正确，ABD错误；
故选：A。
（3）A C、由题图可知，a光由水中射向空气时的入射角大于b光的入射角，即γa＞γb，而两束光进人空气中时，折射角相等，即ia＝ib，由折射率的定义n可知，na＜nb，故a光的频率小于b光的频率，同种介质对不同频率的光折射率不同，故C正确，A错误；
B、由折射率与光速的关系n，可知va＞vb，故B错误；
D、由临界角与折射率关系 sinC可知，Ca＞Cb，故D错误。
故选：C。
故答案为：（1）B；（2）A；（3）C。
【点评】本题的关键在于理解光的折射和全反射原理，以及折射率与光的频率的关系。通过分析两束光在不同介质中的传播特性，可以判断出它们的频率、折射率和全反射临界角的关系。明确干涉和衍射和激光的特点。
14．（2023秋 福建期末）光纤在通信、医疗等领域应用广泛。如图所示，光纤由内芯和包层构成，为使入射光能在光纤内发生全反射，实现在内芯中传播，要求内芯折射率n1　大于　（选填“大于”“等于”或“小于”）包层折射率n2。已知n1＝1.5，光从空气进入内芯时，折射角的正弦值，则入射角正弦值sini＝ 　　。
【考点】光导纤维及其应用．
【专题】定量思想；方程法；全反射和临界角专题；理解能力．
【答案】大于； 。
【分析】全反射是光纤通信中光信号能够在光纤内部传播而不传播到外部的关键。
要实现全反射，必须满足内芯的折射率大于包层的折射率，这是全反射发生的必要条件。
根据折射定律计算入射角的正弦值。
【解答】解：根据题意可知，为使入射光能在光纤内发生全反射，实现在内芯中传播，要求内芯折射率大于包层折射率，即
n1＞n2
根据折射定律
代入数据解得，入射角正弦值
故答案为：大于； 。
【点评】本题的关键在于理解全反射的条件和折射定律的应用。全反射是光纤通信中光信号能够在光纤内部传播而不传播到外部的关键，而折射定律则是计算入射角和折射角之间关系的基础。通过本题的解答，可以加深对光纤通信原理的理解，以及折射定律在实际问题中的应用。
15．（2024 福建模拟）如图，一束复色光a垂直射向三棱镜右侧面，从左侧面透射出b、c两束单色光，不考虑光在棱镜中的多次反射，则三棱镜对b光的折射率 　小于　（填“大于”“等于”或“小于”）对c光的折射率；b光在三棱镜中的传播时间 　小于　（填“大于”“等于”或“小于”）c光在三棱镜中的传播时间。
【考点】折射率的波长表达式和速度表达式；光的全反射现象．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】小于；小于
【分析】根据折射定律分析bc光折射率的大小，根据光程和光速解得时间，从而比较传播时间的大小。
【解答】解：根据
根据图形可知，两单色光在介质中的入射角相等，b单色光在空气中的折射角小一些，则三棱镜对b光的折射率小于对c光的折射率；
根据，
解得
结合上述，可知，b光在三棱镜中的传播时间小于c光在三棱镜中的传播时间。
故答案为：小于；小于
【点评】解决该题的关键是能根据题意分析bc两种光的折射率的大小关系，注意光在介质中传播的速度。
16．（2024 福建）镀有反射膜的三棱镜常用在激光器中进行波长的选择。如图，一束复色光以一定入射角i（i≠0）进入棱镜后，不同颜色的光以不同角度折射，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。若复色光含蓝、绿光，已知棱镜对蓝光的折射率大于绿光，则蓝光在棱镜中的折射角 　小于　（填“大于”“等于”或“小于”）绿光的折射角；若激光器输出的是蓝光，当要调为绿光输出时，需将棱镜以过入射点O且垂直纸面的轴 　逆时针　（填“顺时针”或“逆时针”）转动一小角度。
【考点】光的折射定律．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】小于，逆时针。
【分析】根据折射定律列式判断折射角大小，结合图像分析棱镜如何旋转才能使蓝光输出改为绿光输出。
【解答】解：根据折射定律可得，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折射角；若此时激光为蓝光，要变为绿光，根据，由于绿光的折射率较小，为了保证折射角不变，则入射角i应减小，即逆时针改变入射角。
故答案为：小于，逆时针。
【点评】考查光的折射定律及其应用，会根据题意进行准确分析判断。
四．解答题（共4小题）
17．（2024秋 渝中区校级期末）老师上课使用的激光笔（图甲），发出的红光激光用来投映一个光点或一条光线指向物体，如图乙所示，AB为半圆的直径，O为圆心，在O点左侧用激光笔从E点垂直AB面射入的红光进入半球形介质后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角C＝45°。已知该半球形介质的半径为R，光在真空中的传播速度为c，不考虑红光在AB面上的多次反射。求：
（1）半球形介质的折射率n；
（2）上述情景里，该红色激光从半球形介质中射出的时间t。
【考点】光的折射与全反射的综合问题．
【专题】定量思想；推理法；全反射和临界角专题；推理论证能力．
【答案】（1）半球形介质的折射率为；
（2）该红色激光从半球形介质中射出的时间为。
【分析】（1）由全反射条件及临界角的值，即可计算折射率；
（2）由几何特点结合全反射的临界条件，可知光会在介质中再次全反射，结合折射率与速度的关系，即可计算光在介质中运动的时间。
【解答】解：（1）由全反射条件有：，而C＝45°，解得n；
（2）从E点垂直AB面射入的红光进入半球形介质后，在上表面恰好全反射，
由几何关系，可知会再次发生全反射从AB界面射出，光路如下图：
由几何关系可知，在半球形介质中的光路程为：，
光在介质中有：，故时间为：，解得：t。
答：（1）半球形介质的折射率为；
（2）该红色激光从半球形介质中射出的时间为。
【点评】本题考查光的全反射特点，关键是结合几何关系，得到光在介质中传播的路径。
18．（2024秋 贵阳期末）如图，一半径为r、圆心为O的圆形黑色薄纸片漂浮静止在某种液体的表面上，O点正下方液体中A点处有一单色点光源。光源发出的一条与水平方向夹角为60°的光线AB；经过纸片的边缘B点射入空气中，其折射光线与水平方向的夹角为45°。已知光在真空中的传播速度大小为c。
（1）求该液体的折射率及光在液体中的传播速度大小；
（2）若此光源发出的光都不能射出液面，求该光源向上移动的最小距离。
【考点】光的折射与全反射的综合问题．
【专题】定量思想；推理法；全反射和临界角专题；推理论证能力．
【答案】（1）该液体的折射率为，光在液体中传播速度大小为；
（2）为使此光源发出的光都不能射出液面，该光源应至少向上移动（）r。
【分析】（1）由图可知光折射时，在空气中和液体中的角度，结合折射率定义，即可计算折射率；由折射率与速度的关系，可计算光在液体中的速度大小；
（2）若使此光源发出的光都不能射出液面，使光发生全反射，由折射率与临界角的关系，即可计算临界角；由几何关系，可知光源应向上移动的最小距离。
【解答】解：（1）由图可知光折射时，在空气中的角度为90°﹣45°＝45°，在液体中的角度为90°﹣60°＝30°，结合折射率定义，即可知折射率为：，解得：n；
由折射率与速度的关系，可计算光在液体中的速度大小满足：，解得：v；
（2）若使此光源发出的光都不能射出液面，使光发生全反射，由折射率与临界角的关系，即可知临界角满足：，解得：C＝45°；
由几何关系，可知光源应向上移动的最小距离满足：，解得：h＝（）r。
答：（1）该液体的折射率为，光在液体中传播速度大小为；
（2）为使此光源发出的光都不能射出液面，该光源应至少向上移动（）r。
【点评】本题考查全反射问题，关键是综合利用光的折射率的两种计算方法。
19．（2024秋 雨花区校级期末）道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分（如图甲），它被广泛用于图形翻转。道威棱镜的横截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，棱镜的折射率为。如图乙所示，现有一光源F发出一组平行于AD的光线，最后投射到光屏上，形成完整的像F'，真空中的光速取c＝3×108m/s。
（1）求光线1从AB射入“道威棱镜”后的折射角；
（2）求光线1在棱镜中的传播速度；
（3）通过计算判断光线1能否从BC边射出。
【考点】全反射的条件、判断和临界角；光的折射定律；折射率的波长表达式和速度表达式．
【专题】应用题；学科综合题；定量思想；推理法；方程法；光线传播的规律综合专题；推理论证能力．
【答案】（1）光线1从AB射入“道威棱镜”后的折射角为30°；
（2）光线1在棱镜中的传播速度为2.1×108m/s；
（3）光线1不能从BC边射出，见解析。
【分析】（1）根据几何关系结合光的折射定律求出折射角；
（2）由可求传播速度；
（3）根据全反射的条件判断光线1是否能从BC边射出。
【解答】解：（1）画出光路图如图所示：
由折射定律可得：，解得：，所以有：r＝30°；
（2）光线1在棱镜中传播的速度为：；
（3）由几何关系可知关系1射到BC边的入射角为θ＝90°﹣（180°﹣45°﹣30°﹣90°）＝75°，由临界角公式可得：，解得：，所以有：C＝45°，由于θ＝75°＞C＝45°，则光线1在BC边发生全反射，则光线1不能从BC边射出。
答：（1）光线1从AB射入“道威棱镜”后的折射角为30°；
（2）光线1在棱镜中的传播速度为2.1×108m/s；
（3）光线1不能从BC边射出，见解析。
【点评】解决该题的关键是能根据题意正确作出光在棱镜中传播的光路图，根据全反射的临界角公式判断光在棱镜中是否能发生全反射，根据求解光传播的速度。
20．（2024秋 潍坊期末）如图所示，半径为R的半圆形玻璃砖平放在水平桌面上，O点为其圆心，玻璃砖底面距离为d处固定一光屏，光屏与玻璃砖底面平行。某同学用激光自玻璃砖边缘处的A点沿半径方向照射O点，激光恰好垂直照在光屏上的O1点。保持激光的入射方向不变，现将玻璃砖绕O点顺时针转过30°，激光照射到光屏上的位置到O1点的距离为，光屏足够长，光在真空中传播的速度为c，求：
（1）玻璃砖对入射激光的折射率n；
（2）从玻璃砖底面水平到绕O点顺时针转过45°过程中，激光在光屏上的落点移动的距离L。（结果可保留根号）
【考点】光的折射与全反射的综合问题．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；全反射和临界角专题；推理论证能力．
【答案】（1）折射率为；
（2）激光在光屏上的落点移动的距离为。
【分析】（1）由光到光屏上的位置与O1的距离及玻璃砖与光屏的距离关系，可得到出射光线，结合几何关系，可得到光的入射角、折射角；根据折射率定义，可由入射角、折射角，计算折射率；
（2）由折射率，可知临界角小于45°；结合临界角，即可计算激光在光屏上的落点移动的距离。
【解答】解：（1）由光到光屏上的位置与O1的距离及玻璃砖与光屏的距离关系，可得到出射光线如图：
结合几何关系，可得到，得到θ＝30°，光的入射角α＝30°，折射角β＝α+θ＝30°+30°＝60°；
根据折射率定义，可得折射率n；
（2）玻璃砖未转动时，激光打在O1点；
由折射率与临界角的关系可知：，即C＜45°；
故转动过程中，发生全反射，此时打在光屏上的距离最远；
由图可知此时：，解得：L。
答：（1）折射率为；
（2）激光在光屏上的落点移动的距离为。
【点评】本题考查光的折射计算，再分析玻璃砖转动过程中的落点移动情况时，注意先比较临界角与入射角，得到能射出玻璃砖的最大入射角。
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