备考2026届高考物理一轮复习核心考点 光学（有解析）

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高考物理一轮复习 光学
一．解答题（共6小题）
1．（2025 甘肃）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12cm时，人眼恰好能看到发光点。已知OO′＝15cm，OB＝13cm，EB＝5cm，EB与AB延长线的夹角为α（sinα）。不考虑器壁对光的反射，真空中光速c＝3.0×108m/s。求：
（1）该液体的折射率。
（2）光从O′点到达人眼的时间。
2．（2025 湖北）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。
3．（2025 安徽）如图，玻璃砖的横截面是半径为R的半圆，圆心为O点，直径与x轴重合。一束平行于x轴的激光，从横截面上的P点由空气射入玻璃砖，从Q点射出。已知P点到x轴的距离为，P、Q间的距离为。
（1）求玻璃砖的折射率；
（2）在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O点发生全反射，求入射光线与x轴之间夹角的范围。
4．（2025 山东）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′平行于两界面的平面的最短距离均为。
（1）B点与OO′的距离为，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，空气中的光速为c，求该光在介质中的传播时间t。
5．（2025 云南）用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5，盖玻片厚度d＝2.0mm，盖玻片与物镜的间距h＝0.20mm，不考虑光在盖玻片中的多次反射，取真空中光速c＝3.0×108m/s，π＝3.14。
（1）求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积（结果保留2位有效数字）；
（2）滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为t1、t2，求t2﹣t1（结果保留2位有效数字）。
6．（2025 上海）光是从哪里来，又回到哪里去？浦济之光，你见过吗？光是一个物理学名词，其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位，从激发态到达稳定态，电子就停止跃迁。否则电子会再次跃迁回之前的轨道，并且以波的形式释放能量。
（1）以下哪个选项中的图样符合红光和紫光的双缝干涉图样（ 　 　 ）
（2）如图所示，自然光经过两个偏振片，呈现在光屏上，偏振片B绕圆心转动且周期为T，则光屏上两个光强最小的时间间隔为（ 　 　 ）
A．2T
B．T
C．0.5T
D．0.25T
（3）物理王兴趣小组在做“测量玻璃的折射率”实验时，若从c侧观察，插入c时，应遮住a、b的像；插入d时，应遮住 　 　 ，依据图中所标数据，可得出该玻璃的折射率为 　 　 。
高考物理一轮复习 光学
参考答案与试题解析
一．解答题（共6小题）
1．（2025 甘肃）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12cm时，人眼恰好能看到发光点。已知OO′＝15cm，OB＝13cm，EB＝5cm，EB与AB延长线的夹角为α（sinα）。不考虑器壁对光的反射，真空中光速c＝3.0×108m/s。求：
（1）该液体的折射率。
（2）光从O′点到达人眼的时间。
【考点】折射率的波长表达式和速度表达式；光的折射定律．
【专题】计算题；学科综合题；定量思想；几何法；光的折射专题；模型建构能力．
【答案】（1）该液体的折射率为。
（2）光从O′点到达人眼的时间为1.0×10﹣9s。
【分析】（1）画出光路图，根据数学知识求解入射角和折射角的正弦，根据折射定律求解作答；
（2）根据数学知识求解光在液体中通过的距离，根据折射率公式求解在液体中的速度，进而求解在液体中传播的时间，根据数学知识求解光在空气中通过的距离，结合匀速直线运动公式求解在空气中传播的时间，然后求解总时间。
【解答】解：（1）当液面升高到12cm时，人眼恰好能看到发光点，入射点为O1，光路图如图所示：
由于，则α＝37°，折射角r＝90°﹣a＝90°﹣37°＝53°；
根据题意O1F＝OG＝OO′﹣O′G＝15cm﹣12cm＝3cm
在直角△BFO1中，根据数学知识
根据数学知识GO1＝OF＝OB﹣BF＝13cm﹣4cm＝9cm
在直角△O′GO1中，根据勾股定理
根据数学知识
根据折射定律，折射率
（2）根据折射率公式，光在透明液体中的传播速度
光从O′点到达人眼的时间
代入数据解得t＝1.0×10﹣9s。
答：（1）该液体的折射率为。
（2）光从O′点到达人眼的时间为1.0×10﹣9s。
【点评】本题主要考查光的折射，要熟练掌握折射定律和折射率公式；根据光路图，灵活运用数学知识是解题的关键；注意：光在同种均匀介质中沿直线匀速传播。
2．（2025 湖北）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。
【考点】光的折射与全反射的综合问题．
【专题】应用题；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）光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值为；
（2）此时的α值为60°。
【分析】（1）根据题意画出光路图，根据几何知识求得光在AB面上的入射角，再根据折射定律列式求解光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值。
（2）根据题意画出光路图，根据临界角公式和几何知识求得光在AB面上的折射角，再利用折射定律公式求得此时的α值。
【解答】解：（1）光路图如图甲所示，
∠C＝30°，AC＝BC，则∠BAC＝∠B＝75°，当α＝45°时，由几何关系得，光线在AB边上的入射角i＝90°﹣（∠BAC﹣∠1）＝60°，
由折射定律得，解得；
（2）光在BC边上恰好发生全反射时，入射角等于临界角，光路图如图乙所示，
，则θ＝45°，由几何关系知光在AB边上的折射角为i2＝180°﹣（180°﹣∠B）﹣θ＝30°，
由折射定律得，解得i1＝45°，由几何关系得α＝60°。
答：（1）光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值为；
（2）此时的α值为60°。
【点评】本题主要考查光的折射和全反射的知识，根据题意画出光路图是解题关键。
3．（2025 安徽）如图，玻璃砖的横截面是半径为R的半圆，圆心为O点，直径与x轴重合。一束平行于x轴的激光，从横截面上的P点由空气射入玻璃砖，从Q点射出。已知P点到x轴的距离为，P、Q间的距离为。
（1）求玻璃砖的折射率；
（2）在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O点发生全反射，求入射光线与x轴之间夹角的范围。
【考点】光的折射与全反射的综合问题．
【专题】计算题；定量思想；推理法；光线传播的规律综合专题；推理论证能力．
【答案】（1）玻璃砖的折射率为；
（2）在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O点发生全反射，入射光线与x轴之间夹角的范围为（0，45°]或[135°，180°）。
【分析】（1）根据题意得出光路图，结合折射定律以及几何关系分析求解；
（2）根据发生全反射的临界角满足，结合光路图分析求解。
【解答】解：（1）根据题意得出光路图如图所示
根据几何关系可得，，α＝β
可得β＝45°，γ＝30°
根据折射定律
（2）发生全反射的临界角满足
可得C＝45°
要使激光能在圆心O点发生全反射，激光必须指向O点射入
只要入射角大于45°，即可发生全反射，则使激光能在圆心O点发生全反射，入射光线与x轴之间夹角的范围（0，45°]，由对称性可知，入射光线与x轴之间夹角的范围还可以为[135°，180°）。
答：（1）玻璃砖的折射率为；
（2）在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O点发生全反射，入射光线与x轴之间夹角的范围为（0，45°]或[135°，180°）。
【点评】本题考查了几何光学，理解全反射的发生条件，正确画出光路图是解决此类问题的关键。
4．（2025 山东）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′平行于两界面的平面的最短距离均为。
（1）B点与OO′的距离为，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，空气中的光速为c，求该光在介质中的传播时间t。
【考点】光的折射与全反射的综合问题；光的折射定律；折射率的波长表达式和速度表达式．
【专题】计算题；学科综合题；定量思想；推理法；光的折射专题；分析综合能力．
【答案】（1）介质对该单色光的折射率为；
（2）光在介质中的传播时间为。
【分析】（1）作出光路图，根据数学知识求解入射角和折射角，根据折射定律求解折射率；
（2）作出光路图，根据临界角公式求解临界角，根据数学知识求解入射角，判断是否发生全反射；根据数学知识求解光线在介质中的距离；根据折射率公式求解光在介质中的速度，最后再求时间。
【解答】解：（1）连接BO，则BO为入射光线的法线，光路图如图所示：
在直角△BDO中，根据数学知识，入射角的正弦
解得入射角θ1＝60°
由于BO＝OO′＝R
因此△OBO′为等腰三角形，则折射角
根据折射定律，介质对该单色光的折射率
（2）根据临界角公式，临界角
因此临界角C＜45°
从G点射入的光线在弧FOH的入射角为θ，光路图如图所示：
若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质，在弧FOH的入射点为M；
在直角△MEO中，根据数学知识
解得θ＝45°＞C
光线在上表面M点发生全反射，轨迹如上图；
根据几何关系有则光在介质中传播的距离为
光在介质中传播的速度为
所以光在介质中的传播时间。
答：（1）介质对该单色光的折射率为；
（2）光在介质中的传播时间为。
【点评】本题主要考查了光的折射和全反射，作出光路图是解题的关键；要熟练掌握折射定律、临界角公式；熟练掌握数学知识在物理上的运用。
5．（2025 云南）用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5，盖玻片厚度d＝2.0mm，盖玻片与物镜的间距h＝0.20mm，不考虑光在盖玻片中的多次反射，取真空中光速c＝3.0×108m/s，π＝3.14。
（1）求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积（结果保留2位有效数字）；
（2）滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为t1、t2，求t2﹣t1（结果保留2位有效数字）。
【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；推理论证能力．
【答案】（1）未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积为1.0×10﹣5m2；
（2）t2﹣t1为3.3×10﹣13s。
【分析】（1）画出全反射光路图，结合相应的几何知识列式解答；
（2）根据题意推导两次传播时间的表达式并代入数据解答。
【解答】解：（1）未滴油时，O点发出的光在盖玻片的折射光路图如下
根据几何关系sinC，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光圆半径满足tanC，透光面积为S＝πr2，联立解得S≈1.0×10﹣5m2；
（2）滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为t1、t2，则t1，t2，又v，则t2﹣t1，得t2﹣t1＝3.3×10﹣13s。
答：（1）未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积为1.0×10﹣5m2；
（2）t2﹣t1为3.3×10﹣13s。
【点评】考查全反射的应用和光在介质中的传播问题，会根据题意进行准确分析解答。
6．（2025 上海）光是从哪里来，又回到哪里去？浦济之光，你见过吗？光是一个物理学名词，其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位，从激发态到达稳定态，电子就停止跃迁。否则电子会再次跃迁回之前的轨道，并且以波的形式释放能量。
（1）以下哪个选项中的图样符合红光和紫光的双缝干涉图样（ 　A　 ）
（2）如图所示，自然光经过两个偏振片，呈现在光屏上，偏振片B绕圆心转动且周期为T，则光屏上两个光强最小的时间间隔为（ 　C　 ）
A．2T
B．T
C．0.5T
D．0.25T
（3）物理王兴趣小组在做“测量玻璃的折射率”实验时，若从c侧观察，插入c时，应遮住a、b的像；插入d时，应遮住 　a、b的像和c　 ，依据图中所标数据，可得出该玻璃的折射率为 　　 。
【考点】光的偏振现象及原理；测量玻璃的折射率；光的波长与干涉条纹间距的关系．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；光的干涉专题；光的衍射、偏振和电磁本性专题；推理论证能力．
【答案】（1）A；（2）C；（3）a、b的像和c；
【分析】（1）根据光的双缝干涉图样，以及相邻亮条纹的间距公式解答；
（2）根据偏振原理，偏振片B每转过半周透光强度从最小到最强，再到最小，据此分析判断；
（3）根据实验原理，插入d时应遮住a、b的像和c；根据折射定律求解该玻璃的折射率。
【解答】解：（1）光的双缝干涉图样是平行等距明暗相间的条纹，根据：，红光的波长大于紫光的，可知红光的条纹间距大于紫光的条纹间距，故BCD错误，A正确。
故选：A。
（2）根据偏振原理，偏振片B每转过半周透光强度从最小到最强，再到最小，可知光屏上两个光强最小的时间间隔为0.5T，故ABD错误，C正确。
故选：C。
（3）若从c侧观察，插入c时，应遮住a、b的像；插入d时，应遮住a、b的像和c；
根据折射定律可得该玻璃的折射率为。
故答案为：（1）A；（2）C；（3）a、b的像和c；
【点评】本题考查了光的干涉现象、偏振现象，以及测量玻璃的折射率的实验，题目较简单。掌握光的双缝干涉的图样，以及相邻亮条纹的间距公式。
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