五年（2021-2025）高考真題分類匯編PAGEPAGE1專題14光學(xué)考點(diǎn)五年考情（2021-2025）命題趨勢(shì)考點(diǎn)14光學(xué)2025年河北卷13；2024年河北卷11；2023年河北卷2；2022年河北卷18；2021年河北卷18；新課標(biāo)對(duì)光學(xué)聚焦幾何光學(xué)與波動(dòng)光學(xué)的核心規(guī)律。光學(xué)的高頻考點(diǎn)：折射定律、折射率、全反射與臨界角的計(jì)算：干涉、衍射、偏振的概念與現(xiàn)象解釋；兩實(shí)驗(yàn)的原理、操作與數(shù)據(jù)處理。河北省物理高考光學(xué)命題將延續(xù)“穩(wěn)中有新”，以幾何光學(xué)（折射/全反射）為核心，波動(dòng)光學(xué)（干涉/衍射/偏振）為高頻，實(shí)驗(yàn)與情境化應(yīng)用比重逐步提升，整體難度中等、重作圖與建模?？键c(diǎn)14光學(xué)一、單選題1．(2023·河北卷·2)制造某型芯片所使用的銀灰色硅片覆上一層厚度均勻的無(wú)色透明薄膜后，在自然光照射下硅片呈現(xiàn)深紫色。關(guān)于此現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是（）A．上述現(xiàn)象與彩虹的形成原理相同 B．光在薄膜的下表面發(fā)生了全反射C．薄膜上下表面的反射光發(fā)生了干涉 D．薄膜厚度發(fā)生變化，硅片總呈現(xiàn)深紫色【答案】C【詳析】A．上述現(xiàn)象是由于光的干涉造成的，彩虹的形成原理主要為光的折射，上述現(xiàn)象與彩虹的形成原理不相同，故A錯(cuò)誤；BC．硅片呈現(xiàn)深紫色的原因是薄膜的厚度正好使紫光在薄膜上下表面的反射光發(fā)生干涉，振動(dòng)加強(qiáng)，故B錯(cuò)誤，C正確；D．根據(jù)光的干涉中相互加強(qiáng)的條件，可知當(dāng)薄膜的厚度發(fā)生變化時(shí)，滿足加強(qiáng)條件的波長(zhǎng)也會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致硅片呈現(xiàn)不同的顏色，故D錯(cuò)誤。故選C。二、實(shí)驗(yàn)題2．(2024·河北卷·11)某同學(xué)通過(guò)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量單色光的波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，其中測(cè)量頭包括毛玻璃、游標(biāo)尺、分劃板、手輪、目鏡等。該同學(xué)調(diào)整好實(shí)驗(yàn)裝置后，分別用紅色、綠色濾光片，對(duì)干涉條紋進(jìn)行測(cè)量，并記錄第一條和第六條亮紋中心位置對(duì)應(yīng)的游標(biāo)尺讀數(shù)，如表所示：?jiǎn)紊忸悇e單色光110.6018.64單色光28.4418.08根據(jù)表中數(shù)據(jù)，判斷單色光1為（填“紅光”或“綠光”）?！敬鸢浮烤G光【詳析】根據(jù)，可得由圖表帶入數(shù)據(jù)可知故則已知綠光的波長(zhǎng)小于紅光波長(zhǎng)，則單色光1是綠光。三、解答題3．光纖光譜儀的部分工作原理如圖所示。待測(cè)光在光纖內(nèi)經(jīng)多次全反射從另一端射出，再經(jīng)棱鏡偏轉(zhuǎn)，然后(2025·河北卷·13)通過(guò)狹縫進(jìn)入光電探測(cè)器。(1)若將光纖簡(jiǎn)化為真空中的長(zhǎng)玻璃絲，設(shè)玻璃絲的折射率為，求光在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射時(shí)的最小入射角。(2)若探測(cè)器光陰極材料的逸出功為，求該材料的截止頻率。（普朗克常量）【答案】(1)(2)【詳析】（1）光在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射的最小入射角滿足可得（2）根據(jù)愛(ài)因斯坦光電方程可得4．(2022·河北卷·18)如圖，一個(gè)半徑為R的玻璃球，O點(diǎn)為球心。球面內(nèi)側(cè)單色點(diǎn)光源S發(fā)出的一束光在A點(diǎn)射出，出射光線AB與球直徑SC平行，θ=30°。光在真空中的傳播速度為c。求：（i）玻璃的折射率；（ii）從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點(diǎn)的最短時(shí)間?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳析】（i）根據(jù)題意將光路圖補(bǔ)充完整，如下圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可知i1=θ=30°，i2=60°根據(jù)折射定律有nsini1=sini2解得（ii）設(shè)全反射的臨界角為C，則光在玻璃球內(nèi)的傳播速度有根據(jù)幾何關(guān)系可知當(dāng)θ=45°時(shí)，即光路為圓的內(nèi)接正方形，從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點(diǎn)的時(shí)間最短，則正方形的邊長(zhǎng)則最短時(shí)間為5．(2021·河北卷·18)將兩塊半徑均為R、完全相同的透明半圓柱體A、B正對(duì)放置，圓心上下錯(cuò)開(kāi)一定距離，如圖所示，用一束單色光沿半徑照射半圓柱體A，設(shè)圓心處入射角為，當(dāng)時(shí)，A右側(cè)恰好無(wú)光線射出；當(dāng)時(shí)，有光線沿B的半徑射出，射出位置與A的圓心相比下移h，不考慮多次反射，求：（1）半圓柱體對(duì)該單色光的折射率；（2）兩個(gè)半圓柱體之間的距離d?！敬鸢浮浚╥）；（ii）【詳析】（i）光從半圓柱體A射入，滿足從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，當(dāng)時(shí)發(fā)生全反射，有解得（ii）當(dāng)入射角，經(jīng)兩次折射從半圓柱體B的半徑出射，設(shè)折射角為，光路如圖由折射定律有有幾何關(guān)系有聯(lián)立解得一、單選題1．（2025·河北石家莊·三模）一個(gè)柱狀玻璃磚的橫截面如圖所示，它可視為由半徑為R的扇形OPQ與直角三角形OPM組成，∠QOP=90°，∠OPM=90°，∠OMP=45°?，F(xiàn)有一束單色光從OQ邊上的N點(diǎn)垂直邊界OQ射入玻璃磚，在圓弧面PQ剛好發(fā)生全反射。已知光在真空中的速率為c，該單色光在玻璃磚中的折射率為，則單色光在玻璃磚中的傳播時(shí)間為（）A． B． C． D．【答案】C【詳析】根據(jù)題意作圖，如圖根據(jù)全反射臨界角公式有解得根據(jù)幾何關(guān)系可知光程為光在介質(zhì)中的速度為則單色光在玻璃磚中的傳播時(shí)間為故選C。2．（2025·河北石家莊·二模）在一定深度的水池底部水平放置由四條細(xì)燈帶構(gòu)成的正方形發(fā)光體。水池面積足夠大，則水面上有光射出區(qū)域的形狀（用陰影表示）可能為（）A． B．C． D．【答案】C【詳析】當(dāng)光從光密介質(zhì)（水）射向光疏介質(zhì)（空氣）時(shí)，若入射角大于臨界角，就會(huì)發(fā)生全反射，光無(wú)法射出水面。由一個(gè)發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光在水面上形成的是一個(gè)圓，故光射出水面形狀的邊緣為弧形，所以整個(gè)光源是一個(gè)內(nèi)切為圓的四邊形，且光線射出水面的區(qū)域無(wú)空缺。故選C。3．（2025·河北石家莊·一模）1808年，艾蒂安-路易·馬呂斯在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了光的偏振現(xiàn)象。關(guān)于偏振現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是（

）A．只有橫波才有偏振現(xiàn)象B．橫波和縱波都可以發(fā)生偏振現(xiàn)象C．自然光經(jīng)玻璃反射后仍是自然光D．自然光透過(guò)偏振片后強(qiáng)度不變【答案】A【詳析】不同的橫波，即使傳播方向相同，振動(dòng)方向也可能是不同的，這個(gè)現(xiàn)象稱為“偏振現(xiàn)象”。AB．只有橫波才有偏振現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生偏振現(xiàn)象，故A正確，B錯(cuò)誤；C．自然光在玻璃表面反射時(shí)，反射光和折射光都是偏振光，故自然光經(jīng)玻璃反射后不再是自然光，故C錯(cuò)誤；D．自然光透過(guò)偏振片后強(qiáng)度減弱，故D錯(cuò)誤。故選A。4．（2025·河北石家莊·一模）如圖所示，ABCDE為五棱鏡的一個(gè)截面，其中AB⊥BC?，F(xiàn)有一束單色光垂直AB邊射入五棱鏡，經(jīng)CD和EA邊兩次反射后垂直BC邊射出，且在CD和EA邊均恰好發(fā)生全反射。已知光在真空中的傳播速度為c，則光在該棱鏡中傳播的速度為（）A．csin15° B．csin22.5° C．csin30° D．csin45°【答案】B【詳析】光線在CD面和AE面上恰好發(fā)生全反射，如圖所示設(shè)臨界角為C，根據(jù)幾何關(guān)系可知所以則光在該棱鏡中傳播的速度為故選B。5．（2023·河北唐山·一模）如圖用頻率為f的單色光，垂直照射雙縫，在光屏上O是中央亮條紋，P點(diǎn)是O上方第二條亮條紋中心，已知雙縫間距為d，雙縫到光屏的距離為L(zhǎng)，光速為c，下列說(shuō)法正確的是（）

A．該單色光的波長(zhǎng)B．C．OP之間的距離為D．若換用頻率更大的單色光照射雙縫，O點(diǎn)上方第二條亮條紋中心在P點(diǎn)上方【答案】C【詳析】A．根據(jù)波速、波長(zhǎng)關(guān)系故A錯(cuò)誤；B．P點(diǎn)是O點(diǎn)上方第二條亮條紋中心故B錯(cuò)誤；C．雙縫干涉兩條相鄰亮條紋中心間距OP之間的距離為故C正確；D．若換用頻率更大（波長(zhǎng)更短）的單色光照射雙縫，O點(diǎn)上方第二條亮條紋中心在P點(diǎn)下方，故D錯(cuò)誤。故選C。6．（2024·河北保定·三模）如圖所示是指紋識(shí)別原理圖，其原理是利用光學(xué)棱鏡的全反射特性，在指紋谷線（凹部），入射光在棱鏡界面發(fā)生全反射，在指紋脊線（凸部），入射光的某些部分被吸收或者漫反射到別的地方，這樣，指紋模塊可接收到明暗相間的指紋圖像。已知水的折射率約為1.33，玻璃的折射率約為1.5。下列說(shuō)法正確的是（）A．指紋模塊接收光線較亮的部位是指紋脊線指紋模塊B．指紋模塊接收光線較暗的部位是干涉減弱的地方光源C．沒(méi)有手指放入時(shí)，若光源正常發(fā)光，指紋模塊不會(huì)接收到光信號(hào)D．手指濕潤(rùn)時(shí)，指紋識(shí)別率會(huì)降低【答案】D【詳析】AB．在指紋凸部（脊線），入射光的某些部分被吸收或者漫反射到別的地方，指紋模塊接收到光線較暗，并不是因?yàn)楦缮娑饩€較暗；在指紋凹部（谷線），入射光在棱鏡界面發(fā)生全反射，指紋模塊接收到光線較亮，因此指紋模塊接收光線較暗的部位是指紋脊線，較亮的部位是指紋谷線，故AB錯(cuò)誤；C．沒(méi)有手指放入時(shí)，若光源正常發(fā)光，入射光在棱鏡界面發(fā)生全反射，指紋模塊上會(huì)接收到全亮圖像，故C錯(cuò)誤；D．因玻璃的折射率大于水的折射率，因此手指濕潤(rùn)時(shí)，棱鏡界面仍然有部分光能發(fā)生全反射，也有部分光無(wú)法發(fā)生全反射，使得指紋識(shí)別率低，故D正確。故選D。7．（2023·河北衡水·三模）如圖所示，a、b兩束光以相同的入射角射入長(zhǎng)方體形玻璃磚中，兩束出射光在平行于玻璃磚的屏上形成M、N兩個(gè)光斑，已知a光折射光線的側(cè)移量大于b光折射光線的側(cè)移量。下列說(shuō)法正確的是（）

A．在真空中，a光的波長(zhǎng)更長(zhǎng)B．在真空中，a光光子的動(dòng)量更大C．若a、b兩束光在屏上會(huì)聚于一點(diǎn)，可發(fā)生干涉現(xiàn)象D．若a、b兩束光分別通過(guò)同一個(gè)狹縫，則a光形成的中央亮條紋更寬【答案】B【詳析】C．由題意和圖可知，玻璃磚對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率，故a光的頻率大于b光的頻率，兩束光會(huì)聚于一點(diǎn)，不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；AD．根據(jù)可知，在真空中a光的波長(zhǎng)較短，根據(jù)條紋間距關(guān)系可知，若a、b兩束光分別通過(guò)同一個(gè)狹縫，則a光形成的中央亮條紋更窄，A、D錯(cuò)誤；B．由可知，在真空中a光光子的動(dòng)量更大，B正確。故選B。8．（2023·河北衡水·二模）如圖所示，三角形為棱鏡的橫截面，，一束光線從邊的M點(diǎn)以入射角射入棱鏡，從N點(diǎn)射出的光線恰好與平行。已知入射點(diǎn)M與A點(diǎn)的距離為d，光在真空中的傳播速度為c、則光在棱鏡中傳播的時(shí)間為（）

A． B． C． D．【答案】A【詳析】如圖所示

設(shè)光在點(diǎn)的折射角為，在點(diǎn)的入射角為，則折射角三角形為等邊三角形，設(shè)光在棱鏡中傳播的速度為，根據(jù)折射定律有解得故選A。9．（2024·河北邯鄲·三模）如圖所示，一束單色光平行于平面且與成角（）射入長(zhǎng)方體玻璃磚，在玻璃磚的上下表面均發(fā)生了反射和折射。A、B、C、D為光線上的四個(gè)點(diǎn)，其中A為入射光線上的點(diǎn)且到的距離為3cm，B到A的水平距離為14cm，B、C連線平行于且B、C兩點(diǎn)的距離為4cm，C、D連線垂直于且C、D兩點(diǎn)的距離為13cm，已知光在真空中傳播的速度為，下列說(shuō)法正確的是（）A．玻璃磚的厚度為4cmB．玻璃磚的折射率為1.5C．光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度為D．過(guò)C點(diǎn)的光線在玻璃磚中傳播的時(shí)間為【答案】A【詳析】A．如圖所示，故，，，，，則玻璃磚的厚度故A正確；BC．因?yàn)椴ＡТu的折射率為光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度為故BC錯(cuò)誤；D．過(guò)點(diǎn)的光線在玻璃磚中傳播的距離為傳播的時(shí)間為故D錯(cuò)誤。故選A。10．（2024·河北邯鄲·一模）如圖所示，一棱鏡的截面為直角三角形，一束單色光從AC邊的P點(diǎn)進(jìn)入棱鏡，棱鏡對(duì)該單色光的折射率為。當(dāng)入射角等于i時(shí)，折射到AB邊上的光線剛好發(fā)生全反射，則入射角i的正弦值為（

）A． B． C． D．【答案】C【詳析】作出光路圖如圖根據(jù)折射率可得由幾何關(guān)系可得又由聯(lián)立求得C正確。故選C。二、多選題11．（2024·河北邯鄲·一模）如圖所示為半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑，一束由紫光和紅光組成的復(fù)色光沿AO方向從真空射入玻璃，分別從B、C點(diǎn)射出。下列說(shuō)法中正確的是（）A．從B點(diǎn)射出的是紅光B．在相同條件下，從C點(diǎn)射出的光更容易發(fā)生衍射C．兩束光從O點(diǎn)射入，到從B、C點(diǎn)射出所用的時(shí)間相等D．沿OB、OC折射的單色光的能量之和等于沿AO入射復(fù)色光的能量【答案】BC【詳析】A．紅光和紫光的入射角相同，但紅光的折射率小于紫光的折射率，根據(jù)折射定律可知，紅光的折射角大于紫光的折射角，所以從B點(diǎn)射出的是紫光，從C點(diǎn)射出的是紅光，故A錯(cuò)誤；B．由于從C點(diǎn)射出的光是紅光，紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，更容易發(fā)生衍射，故B正確；C．作出光路圖，如圖所示光在玻璃中的傳播距離為則光在玻璃中的傳播時(shí)間為由此可知，兩束光從O點(diǎn)射入，到從B、C點(diǎn)射出所用的時(shí)間相等，故C正確；D．光在空氣與玻璃的分界面既有折射光線也有反射光線，根據(jù)能量守恒定律可知，沿OB、OC折射的單色光的能量之和小于沿AO入射復(fù)色光的能量，故D錯(cuò)誤。故選BC。12．（2024·河北邯鄲·二模）如圖所示，半圓形玻璃磚的圓心為O、半徑為R，折射率，一束單色光從C點(diǎn)垂直AB界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當(dāng)入射角為α?xí)r，光束折射后恰好能到達(dá)S點(diǎn)。已知真空中的光速為c，則（）A．OC間的距離為B．入射角C．光束從C點(diǎn)傳播到S點(diǎn)用時(shí)D．若用該單色光垂直照射整個(gè)AB面，則透光弧長(zhǎng)為【答案】ACD【詳析】A．畫(huà)出光線從點(diǎn)射入的光路圖，如圖所示由于玻璃磚的折射率，根據(jù)可知臨界角由幾何關(guān)系可得故A正確；B．當(dāng)入射角為時(shí)，光束折射后恰好能到達(dá)點(diǎn)，由幾何關(guān)系可知，此時(shí)折射角與相等根據(jù)解得可知故B錯(cuò)誤；C．光束從點(diǎn)傳播到點(diǎn)經(jīng)過(guò)距離根據(jù)可知，光束在玻璃磚中的傳播速度為因此傳播用時(shí)故C正確；D．若用該單色光垂直照射整個(gè)面，根據(jù)對(duì)稱性可知在半圓弧上有光透出的弧長(zhǎng)所對(duì)圓心角為，所以透光弧長(zhǎng)為，故D正確。故選ACD。三、解答題13．（2024·河北石家莊·二模）如圖所示，一特制玻璃磚的截面由等邊三角形ABC和以O(shè)為圓心、BC為直徑的半圓組成。一束寬度等于BO且平行于AO的單色光射到AB面上，折射光線恰與AC平行。已知，不考慮半圓面的反射光。求：（1）玻璃磚的折射率；（2）半圓面上有光射出的部分所對(duì)應(yīng)的圓心角。【答案】（1）；（2）71°【詳析】（1）根據(jù)題意，光在AB面發(fā)生折射時(shí)，入射角為60°，折射角為30°，根據(jù)折射定律可得（2）若折射光線在BC圓弧面恰好發(fā)生全反射，如圖所示根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系可得解得若恰好在C點(diǎn)發(fā)生全反射，則若恰好在D點(diǎn)發(fā)生全反射，則所以半圓面上有光射出的部分所對(duì)應(yīng)的圓心角為14．（2025·河北唐山·二模）如圖所示，某透明介質(zhì)做成的四棱柱的橫截面圖，其中，，AD邊長(zhǎng)為，CD邊長(zhǎng)為。現(xiàn)有一條單色光從圖示中P點(diǎn)位置垂直入射到棱柱的AB面上，在CD面上恰好發(fā)生全反射，已知PA的長(zhǎng)度為，光在真空中的傳播速度為，求：(1)該透明介質(zhì)的折射率；(2)該光線在介質(zhì)中傳播時(shí)間?！敬鸢浮?1)(2)【詳析】（