專題十四光考點1光的折射全反射考點2光的波動性目錄三年模擬五年高考實驗微專題16測量玻璃的折射率實驗微專題17用雙縫干涉實驗測量光的波長實驗微專題題型23光路分析練綜合題型強化練/限時檢測練/五年高考考點1光的折射全反射考向1光的折射折射率1.

(2023江蘇,5,4分)地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大,太陽光斜射向地面的過程中會發(fā)生彎曲。下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是

(

)A2.

(2021浙江6月,12,3分)用激光筆照射透明塑料制成的光盤邊緣時觀察到的現(xiàn)象如圖所示。入射點O和兩出射點P、Q恰好位于光盤邊緣等間隔的三點處,空氣中的四

條細光束分別為入射光束a、反射光束b、出射光束c和d。已知光束a和b間的夾角為9

0°,則

(

)A.光盤材料的折射率n=2B.光在光盤內(nèi)的速度為真空中光速的三分之二C.光束b、c和d的強度之和等于光束a的強度D.光束c的強度小于O點處折射光束OP的強度D3.

(2022江蘇,12,8分)如圖所示,兩條距離為D的平行光線,以入射角θ從空氣射入平靜水面,反射光線與折射光線垂直。求:(1)水的折射率n;(2)兩條折射光線之間的距離d。

答案

(1)tanθ

(2)D·tanθ4.

(模塊融合)(2022湖北,14,9分)如圖所示,水族館訓練員在訓練海豚時,將一發(fā)光小球高舉在水面上方的A位置,海豚的眼睛在B位置,A位置和B位置的水平距離為d,A位

置離水面的高度為

d。訓練員將小球向左水平拋出,入水點在B位置的正上方,入水前瞬間速度方向與水面夾角為θ。小球在A位置發(fā)出的一束光線經(jīng)水面折射后到達B位

置,折射光線與水平方向的夾角也為θ。已知水的折射率n=

,求:(1)tanθ的值;(2)B位置到水面的距離H。

答案

(1)

(2)

d考向2全反射5.

(回歸教材·人教版選必一P94)(2024浙江6月,3,3分)如圖為水流導光實驗,出水口受激光照射,下面桶中的水被照亮,則

(

)

A.激光在水和空氣中速度相同

B.激光在水流中有全反射現(xiàn)象C.水在空中做勻速率曲線運動

D.水在水平方向做勻加速運動B6.

(數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式創(chuàng)新)(2021江蘇,7,4分)某種材料制成的半圓形透明磚平放在方格紙上,將激光束垂直于AC面入射,可以看到光束從圓弧面ABC出射,沿AC方向緩慢平移

該磚,在如圖所示位置時,出射光束恰好消失。該材料的折射率為

(

)

A.1.2

B.1.4

C.1.6

D.1.8A7.

(2023湖北,6,4分)如圖所示,楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°,OP邊上的點光源S到頂點O的距離為d,垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為45°。不考慮多次

反射,OQ邊上有光射出部分的長度為

(

)

A.

d

B.

d

C.d

D.

dC8.

(2020山東,9,4分)(多選)截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB'C'C面的線狀單色可見光光源,DE與三棱鏡的ABC面垂直,D位于

線段BC的中點。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對該單色光的折射率為

,只考慮由DE直接射向側(cè)面AA'C'C的光線。下列說法正確的是

(

)ACA.光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的

B.光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的

C.若DE發(fā)出的單色光頻率變小,AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將增大D.若DE發(fā)出的單色光頻率變小,AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將減小9.

[2022廣東,16(2),6分]一個水平放置的圓柱形罐體內(nèi)裝了一半的透明液體,液體上方是空氣,其截面如圖所示。一激光器從罐體底部P點沿著罐體的內(nèi)壁向上移動,它所

發(fā)出的光束始終指向圓心O點。當光束與豎直方向成45°角時,恰好觀察不到從液體表

面射向空氣的折射光束。已知光在空氣中的傳播速度為c,求液體的折射率n和激光在

液體中的傳播速度v。答案

c考向3光路分析10.

(2020浙江1月,12,3分)如圖所示,一束光與某材料表面成45°角入射,每次反射的光能量為入射光能量的k倍(0<k<1)。若這束光最終進入材料的能量為入射光能量

的(1-k2)倍,則該材料折射率至少為

(

)

A.

B.

C.1.5

D.2A11.

(2022山東,7,3分)柱狀光學器件橫截面如圖所示,OP右側(cè)是以O為圓心、半徑為R的

圓,左側(cè)是直角梯形,AP長為R,AC與CO夾角45°,AC中點為B。a、b兩種頻率的細激光束,垂直AB面入射,器件介質(zhì)對a、b光的折射率分別為1.42、1.40。保持光的入

射方向不變,入射點從A向B移動過程中,能在PM面全反射后,從OM面出射的光是(不考

慮三次反射以后的光)

(

)

A.僅有a光

B.僅有b光C.a、b光都可以

D.a、b光都不可以A12.

(2023浙江1月,13,3分)如圖所示為一斜邊鍍銀的等腰直角棱鏡的截面圖。一細黃光束從直角邊AB以角度θ入射,依次經(jīng)AC和BC兩次反射,從直角邊AC出射。出射

光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)了α角,則α

(

)A.等于90°

B.大于90°C.小于90°

D.與棱鏡的折射率有關(guān)A13.

[2024全國甲,34(2),10分]一玻璃柱的折射率n=

,其橫截面為四分之一圓,圓的半徑為R,如圖所示。截面所在平面內(nèi),一束與AB邊平行的光線從圓弧入射。入射光

線與AB邊的距離由小變大,距離為h時,光線進入柱體后射到BC邊恰好發(fā)生全反射。

求此時h與R的比值。答案

14.

(2024山東,15,8分)某光學組件橫截面如圖所示,半圓形玻璃磚圓心為O點,半徑為R;直角三棱鏡FG邊的延長線過O點,EG邊平行于AB邊且長度等于R,∠FEG=30°。

橫截面所在平面內(nèi),單色光線以θ角入射到EF邊發(fā)生折射,折射光線垂直EG邊射出。

已知玻璃磚和三棱鏡對該單色光的折射率均為1.5。(1)求sinθ;(2)以θ角入射的單色光線,若第一次到達半圓弧AMB可以發(fā)生全反射,求光線在EF上入射點D(圖中未標出)到E點距離的范圍。答案

(1)

(2)ED≤

15.

[2022重慶,16(2),8分]如圖所示,水面上有一透明均質(zhì)球,上半球露出水面,下半球內(nèi)豎直中心軸上有紅、藍兩種單色燈(可視為點光源),均質(zhì)球?qū)煞N色光的折射率

分別為n紅和n藍。為使從光源照射到上半球面的光,都能發(fā)生折射(不考慮光線在球內(nèi)

反射后的折射),若紅燈到水面的最大距離為h紅,①求藍燈到水面的最大距離;②兩燈都裝在各自到水面的最大距離處,藍燈在紅燈的上方還是下方?為什么?答案見解析16.

[2022湖南,16(2),8分]如圖,某種防窺屏由透明介質(zhì)和對光完全吸收的屏障構(gòu)成,其中屏障垂直于屏幕平行排列,可實現(xiàn)對像素單元可視角度θ的控制(可視角度θ定

義為某像素單元發(fā)出的光在圖示平面內(nèi)折射到空氣后最大折射角的2倍)。透明介質(zhì)

的折射率n=2,屏障間隙L=0.8mm。發(fā)光像素單元緊貼屏下,位于相鄰兩屏障的正中

間。不考慮光的衍射。(ⅰ)若把發(fā)光像素單元視為點光源,要求可視角度θ控制為60°,求屏障的高度d;(ⅱ)若屏障高度d=1.0mm,且發(fā)光像素單元的寬度不能忽略,求像素單元寬度x最小為

多少時,其可視角度θ剛好被擴為180°(只要看到像素單元的任意一點,即視為能看到該

像素單元)。

答案

(ⅰ)

mm

(ⅱ)

mm17.

(2023山東,16,8分)一種反射式光纖位移傳感器可以實現(xiàn)微小位移測量,其部分原理簡化如圖所示。兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲M、N,相距為d,直徑均為2a,折射率

為n(n<

)。M、N下端橫截面平齊且與被測物體表面平行。激光在M內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測物體,經(jīng)被測物體表面鏡面反射至N下端面,N下端面被照亮的面

積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關(guān)。(1)從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為θ,求θ的正弦值;(2)被測物體自上而下微小移動,使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮,求

玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應范圍(只考慮在被測物體表面反射一次的光

線)。

答案

(1)

(2)

≤b≤

考點2光的波動性1.

(2024山東,4,3分)檢測球形滾珠直徑是否合格的裝置如圖甲所示,將標準滾珠a與待測滾珠b、c放置在兩塊平板玻璃之間,用單色平行光垂直照射平板玻璃,形成如圖乙

所示的干涉條紋。若待測滾珠與標準滾珠的直徑相等為合格,下列說法正確的是

(

)A.滾珠b、c均合格B.滾珠b、c均不合格C.滾珠b合格,滾珠c不合格D.滾珠b不合格,滾珠c合格C2.

(2023河北,2,4分)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C3.

(2023遼寧,8,6分)(多選)“球鼻艏”是位于遠洋輪船船頭水面下方的裝置,當輪船以設計的標準速度航行時,球鼻艏推起的波與船首推起的波如圖所示,兩列波的疊加

可以大幅度減小水對輪船的阻力。下列現(xiàn)象的物理原理與之相同的是

(

)A.插入水中的筷子,看起來折斷了B.陽光下的肥皂膜,呈現(xiàn)彩色條紋C.駛近站臺的火車,汽笛音調(diào)變高D.振動音叉的周圍,聲音忽高忽低BD4.

(2023重慶,5,4分)某實驗小組利用雙縫干涉實驗裝置分別觀察a、b兩單色光的干涉條紋,發(fā)現(xiàn)在相同的條件下光屏上a光相鄰兩亮條紋的間距比b光的小。他們又將

a、b光以相同的入射角由水斜射入空氣,發(fā)現(xiàn)a光的折射角比b光的大。則

(

)A.在空氣中傳播時,a光的波長比b光的大B.在水中傳播時,a光的速度比b光的大C.在水中傳播時,a光的頻率比b光的小D.由水射向空氣時,a光的全反射臨界角比b光的小D5.

(2024黑吉遼,4,4分)某同學自制雙縫干涉實驗裝置:在紙板上割出一條窄縫,于窄縫中央沿縫方向固定一根拉直的頭發(fā)絲形成雙縫,將該紙板與墻面平行放置,如圖所

示。用綠色激光照射雙縫,能夠在墻面上觀察到干涉條紋。下列做法可以使相鄰兩條

亮條紋中心間距變小的是

(

)A.換用更粗的頭發(fā)絲B.換用紅色激光照射雙縫C.增大紙板與墻面的距離D.減小光源與紙板的距離A6.

(2023山東,5,3分)如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標準石英環(huán),C為待測柱形樣品,C的上表面與上方標準平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光

垂直照射上方石英板,會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù),當溫度

升高時,下列說法正確的是

(

)A.劈形空氣層的厚度變大,條紋向左移動B.劈形空氣層的厚度變小,條紋向左移動C.劈形空氣層的厚度變大,條紋向右移動D.劈形空氣層的厚度變小,條紋向右移動A7.

(2021江蘇,6,4分)鐵絲圈上附有肥皂膜,豎直放置時,肥皂膜上的彩色條紋上疏下密,由此推測肥皂膜前后兩個面的側(cè)視形狀應當是

(

)

C8.

(2021浙江6月,16,2分)(多選)肥皂膜的干涉條紋如圖所示,條紋間距上面寬、下面窄。下列說法正確的是

(

)

A.過肥皂膜最高和最低點的截面一定不是梯形B.肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋C.肥皂膜從形成到破裂,條紋的寬度和間距不會發(fā)生變化D.將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動90°,條紋也會跟著轉(zhuǎn)動90°AB9.

(2021湖北,5,4分)如圖所示,由波長為λ1和λ2的單色光組成的一束復色光,經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光,透射光經(jīng)擴束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干

涉條紋。O是兩單色光中央亮條紋的中心位置,P1和P2分別是波長為λ1和λ2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M和N位

置出射,則

(

)A.λ1<λ2,M是波長為λ1的光出射位置B.λ1<λ2,N是波長為λ1的光出射位置C.λ1>λ2,M是波長為λ1的光出射位置D.λ1>λ2,N是波長為λ1的光出射位置D10.

(2024湖南,9,5分)(多選)1834年,洛埃利用平面鏡得到楊氏雙縫干涉的結(jié)果(稱洛埃鏡實驗),平面鏡沿OA放置,靠近并垂直于光屏。某同學重復此實驗時,平面鏡意外

傾斜了某微小角度θ,如圖所示。S為單色點光源。下列說法正確的是

(

)A.沿AO向左略微平移平面鏡,干涉條紋不移動B.沿OA向右略微平移平面鏡,干涉條紋間距減小C.若θ=0°,沿OA向右略微平移平面鏡,干涉條紋間距不變D.若θ=0°,沿AO向左略微平移平面鏡,干涉條紋向A處移動BC11.

(2021山東,7,3分)用平行單色光垂直照射一層透明薄膜,觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋。下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標x的變化圖像,可能正確的是

(

)D三年模擬題型23光路分析1.

(2024湖南名校聯(lián)合體聯(lián)考)(多選)在光學儀器中,“道威棱鏡”被廣泛用來進行圖形翻轉(zhuǎn)。如圖所示,等腰梯形ABCD是“道威棱鏡”的橫截面,底角為45°。一束

單色光從AB邊的E點沿平行BC邊的方向射入棱鏡,折射光線經(jīng)BC邊反射后照射在CD

邊上的F點(圖中未標出),然后讓光束繞E點沿順時針轉(zhuǎn)過45°,此過程中BC邊的反射光

線均直接照射到CD邊,不考慮光在CD邊的反射,已知棱鏡對光的折射率為

,下列說法正確的是

(

)BDA.開始時,光束在E點射入棱鏡時的折射角為60°B.光束在F點發(fā)生折射,折射光線與BC邊平行C.在光束繞E點轉(zhuǎn)動過程中,照射到BC邊的光束會從BC邊射出D.在光束繞E點轉(zhuǎn)動過程中,光束在棱鏡中傳播時間會越來越短2.

(2024遼寧名校聯(lián)盟一模)(多選)一個柱狀玻璃磚的橫截面如圖所示,它可視為由半徑為R的四分之一圓OPQ與直角三角形OPM組成,∠OPM=90°,∠OMP=60°。現(xiàn)

有一束單色光從OM邊上的S點以入射角i=45°射入玻璃磚,折射光線恰好與OP垂直,接

著經(jīng)圓弧面PQ反射后從N點垂直邊界OQ射出。已知光在真空中的傳播速度為c,則

(

)A.玻璃對該單色光的折射率為

B.ON=

RC.OS=

RD.該單色光在玻璃磚中的傳播時間為

AC3.

(2024雅禮中學月考)某半徑為r的類地行星表面有一單色點光源P,其發(fā)出的沿各方向的光經(jīng)過厚度為(

-1)r、折射率n=2的均勻行星大氣層射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面(如圖所示),設此截面內(nèi),一衛(wèi)星探測器在半徑為

的軌道上繞行星做勻速圓周運動。忽略行星表面對光的反射。sin15°=

。(1)從P點發(fā)出的光入射到大氣外表面時,求發(fā)生全反射的臨界角;(2)求大氣外表面發(fā)光區(qū)域在截面上形成的弧長;(3)衛(wèi)星探測器運行時,只能在軌道某些部分觀測到光,求這部分軌道的弧長。

答案

(1)30°

(2)

(3)

三年模擬30分鐘1.

(2024安徽名校聯(lián)盟期末)下列說法正確的是

(

)A.光導纖維束傳送信號利用了光的衍射現(xiàn)象B.在光的雙縫干涉實驗中,把入射光由紅光改為藍光,條紋間距將變寬C.潛艇利用聲吶探測周圍物體的分布情況,其原理是波的衍射D.用標準平面檢查光學表面的平整程度利用了光的干涉現(xiàn)象D2.

(2024山東濰坊一模)制造半導體元件,需要精確測定硅片上涂有的二氧化硅(SiO2)薄膜的厚度,把左側(cè)二氧化硅薄膜腐蝕成如圖甲所示的劈尖,用波長λ=630nm的激光

從上方照射劈尖(不考慮光在反射過程中的半波損失),觀察到在腐蝕區(qū)域內(nèi)有8條暗

紋,且斜面轉(zhuǎn)為平面的棱MN處是亮紋,二氧化硅的折射率為1.5,則二氧化硅薄膜的厚度

為

(

)A.1680nm

B.1890nmC.2520nm

D.3780nmA3.

(2024山東淄博期末)洛埃鏡實驗可以得到楊氏雙縫干涉實驗的結(jié)果,其實驗的基本裝置如圖所示。S為單色光源,M為一平面鏡,S發(fā)出的光直接照在光屏上,同時S發(fā)

出的光還通過平面鏡反射到光屏上,最終在光屏上得到明暗相間的干涉條紋。設光源

S到平面鏡所在平面的距離和到光屏的距離分別為d和L,光的波長為λ,在光屏上形成

干涉條紋,則

(

)A.若將平面鏡M右移一小段距離,光屏上的條紋間距變小B.若將平面鏡M右移一小段距離,光屏上的條紋間距變大C.相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)間的距離Δx=

λD.相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)間的距離Δx=

λD4.

(2024湖南邵陽二模)“半波損失”是一種在波的反射過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象,是指波從波疏介質(zhì)射向波密介質(zhì)時,反射波在離開反射點時的振動方向相對于入射波到達

入射點時的振動方向相反,即反射波相對于入射波相位突變π的現(xiàn)象?，F(xiàn)有一種防藍

光眼鏡,從眼鏡前面觀察,可以發(fā)現(xiàn)鏡片呈現(xiàn)藍色,它是通過在鏡片前表面鍍膜增強藍

光的反射來實現(xiàn)的,膜的折射率為n1,鏡片材質(zhì)的折射率為n2,且n1>n2,膜的最小厚度為d,

藍光在膜中的波長為λ,則

(

)A.d=

B.d=

C.d=

D.d=

A5.

(2024湖南益陽三模)由于大氣層的存在,太陽光在大氣中折射,使太陽“落山”后我們?nèi)匀荒芸匆娝?。某同學為研究這一現(xiàn)象,建立了一個簡化模型。將折射率很小

的不均勻大氣等效成折射率為

的均勻大氣,并將大氣層的厚度等效為地球半徑R。根據(jù)此模型,一個住在赤道上的人在太陽“落山”后還能看到太陽的時間大約為(地

球自轉(zhuǎn)周期為24h,地球上看到的太陽光可以看成平行光)

(

)A.3h

B.2hC.1.5h

D.1hD6.

(真實情境·反機械刷題)(2024江蘇南通二模)如圖所示,桌面上放一枚硬幣,一個透明圓柱體放在硬幣上。從圓柱體側(cè)面任意位置觀察硬幣,均未能看到。圓柱體的折

射率可能等于

(

)

A.1.30

B.1.33

C.1.38

D.1.48D7.

(2024湖北八市聯(lián)考)琉璃燈表演中有一個長方體玻璃柱,如圖所示,底面是邊長為a的正方形,高為2a。在玻璃柱正中央豎直固定一長為a的線狀光源,向四周發(fā)出紅

光。已知玻璃柱的材料對紅光的折射率為

,忽略線狀光源的粗細,則玻璃柱一個側(cè)面的發(fā)光面積為

(

)

A.

a2

B.

a2

C.

a2

D.2a2

A8.

(2024皖南八校聯(lián)考)如圖所示,有一束復色光沿等邊三棱鏡截面ABC所在平面從空氣射向AB邊的中點D,入射方向與AB邊的夾角θ=30°,經(jīng)三棱鏡折射后分為a、b兩

束單色光,單色光a折射到BC邊的中點E,單色光b折射到F點。下列說法正確的是

(

)A.a光在三棱鏡中的傳播速度大于b光在三棱鏡中的傳播速度B.對同一障礙物,a光比b光的衍射現(xiàn)象更明顯C.入射光從DB之間且垂直AB邊射入,則a光不能從BC邊射出D.用a、b光分別照射同一種金屬,若a光能發(fā)生光電效應,則b光也一定能發(fā)生光電效應C9.

(2024江蘇南京二模)如圖所示,在“測量玻璃的折射率”的實驗中,某同學發(fā)現(xiàn)當光以入射角i=60°從空氣射入截面為矩形的玻璃磚時,下表面射出玻璃磚的光線相

對入射光線的側(cè)移恰好等于BC。已知玻璃磚的厚度為L,光在真空中的傳播速度

為c。求:(1)玻璃對光的折射率;(2)光在玻璃磚中傳播的時間。答案

(1)

(2)

10.

(2024河北部分學校一模)如圖所示,邊長為a的等邊三角形ABC是一中空玻璃棱鏡的橫截面,中空部分是圓心在三角形垂心O處、半徑為

的圓。讓一束激光從AB邊的D點以45°的入射角射入棱鏡,光恰能沿平行于BC邊的直線經(jīng)O點后從AC邊射出。(1)求玻璃的折射率n;(2)若保持入射角45°不變,使入射點沿AB邊向A點緩慢移動,當入射點移至E點(圖中未畫出)時,恰好沒有光進入中空部分,求A、E兩點間的距離x。答案

(1)

(2)