熱點14光熱點14光學(xué)中的常見模型高考光學(xué)命題選擇生產(chǎn)生活和現(xiàn)代科學(xué)研究和先進技術(shù)中與光學(xué)相關(guān)的問題情境，主要考查光的折射定律、光的全反射，光的干涉、衍射現(xiàn)象。光路圖作圖要求嚴謹，能正確利用光學(xué)知識解決實際問題。會測量材料的折射率:知道光的全反射現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件,初步了解光纖的工作原理,光纖技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。一.光的色散模型【模型如圖】θiθiABC紅紫光線射向棱鏡在AB面折射角小于入射角，AC面折射角大于入射角，兩次折射后，光線向棱鏡底邊偏折折射率越大偏折的越厲害。實驗表明：白光色散后紅光的偏折角最小，紫光的偏折角最大說明玻璃棱鏡對不同色光的折射率不同，對紫光的折射率最大，紅光最小。。折射率越大的光其頻率也越大所以將不同色光照射某一金屬表面紫光更容易發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。根據(jù)可知頻率越大的色光其波長越短則由此可知在衍射現(xiàn)象中紅光相比其他色光現(xiàn)象更為明顯（明顯衍射條件：）；讓不同色光在同一套雙縫干涉裝置中實驗根據(jù)可知紅光相比其他色光條紋間距更寬。根據(jù)可知不同色光在同種介質(zhì)中傳播速度不同，折射率越大傳播越慢，折射率越小傳播越快即：。根據(jù)可知當不同色光從介質(zhì)射向空氣時發(fā)生全反射的臨界角不同，紅光最大，紫光最小即當改變?nèi)肷浣菚r紫光更容易先發(fā)生全反射而消失。二．“三棱鏡”模型【模型如圖】(1)光密三棱鏡：光線兩次折射均向底面偏折，偏折角為δ，如圖所示．(2)光疏三棱鏡：光線兩次折射均向頂角偏折． (3)全反射棱鏡(等腰直角棱鏡)，如圖所示．①當光線從一直角邊垂直射入時，在斜邊發(fā)生全反射，從另一直角邊垂直射出②當光線垂直于斜邊射入時，在兩直角邊發(fā)生全反射后又垂直于斜邊射出，入射光線和出射光線互相平行．三．“球形玻璃磚”模型(1)法線過圓心即法線在半徑方向。(2)半徑是構(gòu)建幾何關(guān)系的重要幾何量四、全反射問題的分析思路1．確定光是從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)。2．應(yīng)用sinC＝eq\f(1,n)確定臨界角。3．根據(jù)題設(shè)條件，判定光在傳播時是否發(fā)生全反射。4．如發(fā)生全反射，畫出入射角等于臨界角時的臨界光路圖。5．運用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進行分析、判斷、運算，解決問題。五、光的折射、全反射規(guī)律的綜合應(yīng)用廣泛應(yīng)用于生活與科技中，如屋門上的貓眼、潛水艇上的潛望鏡、醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡等等。掌握光的折射規(guī)律和全反射規(guī)律，正確畫出光路圖是解決此類問題的關(guān)鍵。（建議用時：60分鐘）一、單選題1．（2024·云南曲靖·統(tǒng)考一模）半圓形玻璃磚在光學(xué)中有許多重要應(yīng)用，可以用來做許多光學(xué)實驗．如圖所示，一束光由半圓形玻璃磚的左側(cè)面沿半徑射入，經(jīng)界面折射后分為兩束光，則下列說法正確的是（）

A．玻璃對光的折射率大于對光的折射率B．現(xiàn)將入射光繞點順時針轉(zhuǎn)動，則光先消失C．在半圓形玻璃中，光的傳播時間大于光的傳播時間D．分別用光在同一個裝置上做雙縫干涉實驗，光的干涉條紋間距小于光的干涉條紋間距2．（2024·廣東茂名·統(tǒng)考一模）《史記》中對日暈有“日有暈，謂之日輪”的描述.如圖（a）所示，日暈是日光通過卷層云時，受到冰晶的折射或反射而形成的。圖（b）為太陽光射到六邊形冰晶上發(fā)生兩次折射的光路圖，對于圖（b）中出射的單色光a，b，下列說法正確的是（

）A．單色光a的折射率比單色光b的折射率大B．在冰晶中，單色光a的傳播速度比單色光b的傳播速度大C．單色光a的頻率比單色光b的頻率大D．單色光a的單個光子能量比單色光b的單個光子能量大3．（2024·廣東惠州·統(tǒng)考三模）圖中有一直桿豎直插入水深為1.2m水池池底，恰好有一半露出水面，太陽光以與水平面成37°角射在水面上，測得直桿在池底的影長EC為2.5m，已知sin37°=0.6，則下列說法正確的是（）A．直桿在池底的影長中午比早晨更長B．直桿在水面的影長為0.9mC．水的折射率為D．當太陽光和水面的夾角變化時，在水面上有可能發(fā)生全反射4．圖示為一半球形玻璃磚的截面圖，AB為直徑，O為球心。一束紙面內(nèi)的單色光從直徑上某點C與直徑成θ射入，恰好從D點射出?，F(xiàn)換用不同頻率的色光從C點以相同方向入射，不考慮多次反射，則（）A．到達圓弧部分的光，一定會從圓弧部分射出B．到達圓弧部分的光，可能不從圓弧部分射出C．頻率改變前從D點出射的光線一定與從C點入射時的光線平行D．所有不同頻率的色光在玻璃磚中的傳播時間均相等5．彩虹是雨后太陽光射入空氣中的水滴先折射，然后在水滴的背面發(fā)生反射，最后離開水滴時再次折射形成。如圖所示，一束太陽光從左側(cè)射入球形水滴，a、b是其中的兩條出射光線，關(guān)于a光和b光的說法中，正確的是（）A．在真空中傳播時，a光的波長更長B．在水滴中，a光的傳播速度小C．通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，b光的相鄰條紋間距小D．從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，b光的臨界角小二、多選題6．（2024·甘肅·統(tǒng)考一模）圖為一透明均勻介質(zhì)球的橫截面，為圓心，為直徑。一束光以從A點入射，弧面出射的光與平行。下列說法正確的是（）

A．介質(zhì)球的折射率約為B．介質(zhì)球的折射率約為C．在變化時，弧面上觀察不到全反射現(xiàn)象D．若入射光為白光，弧面上出射光形成彩色光帶7．（2024·河南·統(tǒng)考一模）如圖，將一平面鏡置于某透明液體中，光線以入射角進入液體，經(jīng)平面鏡反射后恰好不能從液面射出。此時，平面鏡與水平面（液面）夾角為，光線在平面鏡上的入射角為。已知該液體的折射率為，下列說法正確的是（）A．B．C．若略微增大，則光線可以從液面射出D．若略微減小i，則光線可以從液面射出8．（2024·河南·模擬預(yù)測）某透明介質(zhì)的截面圖如圖所示，一束光線與上表面成角射入，在下表面剛好發(fā)生全反射，介質(zhì)的折射率為。下列說法正確的是（）

A．光線在上表面的折射角B．光線在上表面的折射角C．下底邊與虛線的夾角D．下底邊與虛線的夾角三、解答題9．（2024·廣西·統(tǒng)考一模）光學(xué)反射棱鏡被廣泛應(yīng)用于攝像、校準等領(lǐng)域，其中一種棱鏡的截面如圖，eh邊為鍍膜反射面，，棱鏡的折射率為，光在真空中的傳播速度為，若細光束從O點以的入射角從真空射入棱鏡，求：（1）光在上述棱鏡中傳播速度的大??；（2）光束從棱鏡中射出的折射角，并完成光路圖。

10．如圖所示，一束由波長為λ1和λ2的單色光組成的復(fù)色光，經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光。透射光垂直照射到雙縫上，并在光屏上形成干涉條紋。O是兩單色光中央亮條紋的中心位置，、分別是波長為λ?、λ?的光形成的距離O點最近的亮條紋中心位置。反射光入射到三棱鏡一側(cè)面上，從另一側(cè)面射出，形成M和N兩束光。（1）設(shè)、到O點的距離分別為y1、y2，求y1與y2的比值；（2）已知λ1、λ2單色光對應(yīng)玻璃的折射率分別為n1、n2，求N光在三棱鏡中的波長λN。11．（2023·四川成都·統(tǒng)考一模）如圖，一玻璃磚的截面由等腰三角形PMQ和半徑為R的半圓組成，，O為圓心，其右側(cè)放置足夠長的豎直平面鏡，鏡面與PQ平行，A處的光源發(fā)射一束光從MP中點B射入玻璃磚，光束與MP夾角θ=30°，經(jīng)折射后光線與PQ垂直。A、M、O三點共線，光在真空中的傳播速度為c，不考慮光束在玻璃磚內(nèi)的反射。（i）求玻璃磚的折射率n；（ii）若光束從光源A發(fā)射經(jīng)平面鏡一次反射后恰能回到光源A處，求光束在全過程中的傳播時間t。12．如圖所示，一個三棱鏡的橫截面為直角三角形，A、B、C分別為三條棱的中點，，，AB的長度為L，該三棱鏡材料的折射率?，F(xiàn)有一細光束，其入射方向始終保持與A、B連線平行，入射點從A點沿A、C連線向C點移動，若不考慮光線在三棱鏡內(nèi)的多次反射。求：（1）光線從面射出時的折射角；（2）光線從A點沿C點移動的過程中，在AB邊有光線射出的范圍。

（建議用時：60分鐘）一、單選題1．（2024·河南·統(tǒng)考二模）一種光學(xué)傳感器是通過接收器接收到紅綠燈光信號而觸發(fā)工作的。如圖所示，一細束黃色光沿AB方向從汽車玻璃外側(cè)（汽車玻璃可視為兩表面平行的玻璃磚）的B點射入，入射角為i，折射光線剛好沿BC方向在汽車玻璃內(nèi)側(cè)C點觸發(fā)光學(xué)傳感器。若入射光的顏色發(fā)生變化，且入射光的入射位置B不變，仍要使折射光線沿BC方向在汽車玻璃內(nèi)側(cè)C點觸發(fā)光學(xué)傳感器。下列說法正確的是（

）

A．若改用綠色光射入，需要入射角i減小到某一合適的角度B．若改用紅色光射入，需要入射角i減小到某一合適的角度C．若改用紅色光射入，需要入射角i增大到某一合適的角度D．改用任何顏色的光射入，都需要入射角i減小到某一合適的角度2．在測量某玻璃磚的折射率實驗中，正確操作后在紙上作出了如圖所示的光路圖，玻璃磚上下兩邊平行，虛線AC為過C點的法線，入射光線從O點射入，其延長線交AC于B點，測得OB的長度為2cm，OC的長度為2.5cm。已知光在真空中的傳播速度為c=3108m/s。下列說法錯誤的是（）A．增大入射角，光線可能在下表面發(fā)生全反射B．光線在玻璃磚內(nèi)傳播的速率為2.4108m/sC．入射角越大，光線通過玻璃磚的時間越長D．入射角改變，光線的側(cè)移量（即圖中的）也改變3．（2024·遼寧沈陽·統(tǒng)考一模）圖甲是半圓柱形玻璃體的橫截面，一束紫光從真空沿半圓柱體的徑向射入，并與底面上過O點的法線成角，CD為足夠大的光學(xué)傳感器，可以探測從AB面反射光的強度。若反射光強度隨變化規(guī)律如圖乙所示，取，，則下列說法正確的是（

）

A．該紫光在半圓柱體中的折射率為B．減小到0時，光將全部從AB界面透射出去C．減小時，反射光線和折射光線夾角隨之減小D．改用紅光入射時，CD上探測到反射光強度最大值對應(yīng)的4．（2023·海南·統(tǒng)考一模）如圖所示，一束單色光從截面為以O(shè)為圓心、半徑為R的圓形玻璃磚OAB的M點沿紙面射入，當時，光線恰好在玻璃磚圓形表面AB發(fā)生全反射；當時，光線從玻璃磚圓形表面的B點射出，且從B點射出的光線與從M點射入的光線平行。則玻璃磚的折射率為（）A． B． C．1.5 D．25．（2023·江蘇南京·校聯(lián)考一模）如圖，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學(xué)實驗，在失重環(huán)境下，往水球中央注入空氣，形成了一個明亮的氣泡。若入射光在氣泡表面的p點恰好發(fā)生全反射，反射角為，光在真空中傳播速度為c，則（）A．水的折射率n=sinθB．光在水球中的傳播速度C．光從空氣進入水球，波長變短D．光從空氣進入水球，頻率變大二、多選題6．（2023·浙江·校聯(lián)考一模）某種材料的直角三棱鏡截面如圖所示，。一束垂直邊從點入射的細光束，經(jīng)三棱鏡反射、折射后，有光線從邊的中點垂直方向射出，該光線在三棱鏡內(nèi)只經(jīng)歷一次反射。已知真空中的光速為，邊長度為。下列說法正確的是（

）A．三棱鏡對該單色光的折射率為 B．該單色光在邊發(fā)生全反射C．該單色光在三棱鏡中的傳播速度為 D．從點射出的光線在三棱鏡中的傳播路程為7．如圖所示，“階躍型”光導(dǎo)纖維由“纖芯”和“包層”兩個圓柱體組成，其截面為同心圓，中心部分是“纖芯”，“纖芯”以外的部分稱為“包層”。下列說法正確的是（）

A．光導(dǎo)纖維只能傳輸可見光B．光導(dǎo)纖維中“纖芯”的折射率大于“包層”的折射率C．不同頻率的光從同一根光導(dǎo)纖維的一端傳輸?shù)搅硪欢说臅r間相同D．光從“纖芯”一端傳到另一端的時間與從“纖芯”端面射入時的入射角有關(guān)8．光纖主要由折射率不同的纖芯與外套組成，在光纖中傳輸?shù)男盘柺敲}沖光信號。當一個光脈沖從光纖中輸入，經(jīng)過一段長度的光纖傳輸之后，其輸出端的光脈沖會變寬，這種情況會降低信號傳輸質(zhì)量。引起這一差別的主要原因之一是光通過光纖纖芯時路徑長短的不同（如圖），沿光纖軸線傳輸?shù)墓饫w用時最短，在兩種介質(zhì)界面多次全反射的光線用時較長。為簡化起見，我們研究一根長直光纖，設(shè)其內(nèi)芯折射率為，外套折射率為。在入射端，光脈沖寬度（即光持續(xù)時間）為t，在接收端光脈沖寬度（即光持續(xù)時間）為，（）A．外套材料的折射率變小，與t的差值不變B．內(nèi)芯材料的折射率越大，光脈沖將越不容易從外套“漏”出C．入射光波長變短，與t的差值不變D．光纖的直徑變小，與t的差值不變?nèi)⒔獯痤}9．如圖所示為單反照相機取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個截面，AB⊥BC。光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出。若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值是多少?（計算結(jié)果可用三角函數(shù)表示）10．（2024·四川南充·統(tǒng)考一模）如圖是半徑為R半球形玻璃磚的剖面圖，圓心為O，AB為水平直徑，S為剖面的最低點，現(xiàn)有一單色細光束從距離O點的點以與堅直方向成的角度射入，光束折射后恰好能到達S點。Ⅰ.求玻璃磚的折射率n；Ⅱ.若用該單色光垂直照射整個AB面，求能從半球面射出的光的橫截面積。11．（2023·全國·模擬預(yù)測）如圖所示，直角三角形ABC是一玻璃磚的橫截面，AB=L，C=90°，A=60°一束單色光PD從AB邊上的D點射入玻璃磚，入射角為45°，DB=，折射光DE