資源簡介

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高考物理高頻易錯押題預測 光學
一．選擇題（共8小題）
1．（2024秋 撫順期末）“環天頂弧”外形似“天空的微笑”，實際上它不是彩虹，而是日暈，是由薄而均勻的卷云里面大量扁平的六角片狀冰晶（直六棱柱）折射形成的。簡化光路如圖所示，當太陽光從冰晶的上底面進入時，經折射恰好在側面發生全反射，已知此時太陽光的入射角α的正弦值，則冰晶的折射率為（　　）
A． B． C． D．
2．（2024秋 徐州期末）紅光和藍光分別通過0.4mm、0.8mm的單縫產生明暗相間的條紋，如圖所示。其中藍光通過0.8mm的單縫產生的條紋應是（　　）
A． B．
C． D．
3．（2024秋 龍崗區期末）《夢溪筆談》是中國科學技術史上的重要文獻，書中對彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨則有之”。彩虹成因的簡化示意圖所示，設水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內，a、b是兩種不同頻率的單色光。下列說法正確的是（　　）
A．在水滴中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度
B．水滴對a光的臨界角大于對b光的臨界角
C．在水滴中，a光的波長大于b光的波長
D．雨后太陽光入射到水滴中發生色散而形成彩虹
4．（2024秋 龍崗區期末）關于波的說法正確的是（　　）
A．系統在周期性驅動力的作用下振動，一定發生共振現象
B．聲波由水傳播到空氣中，波長會改變
C．泊松亮斑是光的偏振現象
D．當波源與觀察者相互接近時，觀察者觀測到波的頻率小于波源振動的頻率
5．（2024秋 南京期末）關于教材中出現的以下四張圖片，下列說法中正確的是（　　）
A．圖甲所示豎直的肥皂膜看起來常常是水平彩色橫紋，是由于光的衍射產生的
B．圖乙所示水中的氣泡看上去特別明亮，是由于光的折射引起的
C．圖丙所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的
D．圖丁中的P、Q是偏振片，當P固定不動，緩慢轉動Q時，光屏上的光亮度將一明一暗交替變化，此現象表明光波是縱波
6．（2024秋 徐州期末）光纖通信利用光信號傳遞數據，具有高速、大容量、低損耗、抗干擾等優勢。光纖通信中光傳播的主要載體是光導纖維，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 揚州期末）如圖，將手機放在水平桌面上，無論怎樣轉動偏振片Q都無法觀察到屏幕上的字。撤去Q，并將手機在水平面內旋轉90°，此過程中觀察到屏幕的亮度（　　）
A．變暗 B．變亮
C．不變 D．先變亮后變暗
8．（2024秋 揚州期末）如圖，用該實驗裝置觀察雙縫干涉圖樣，雙縫間距為0.2mm，單縫縫寬為0.4mm，用紅色濾光片，從目鏡中看到紅色干涉條紋。能使條紋間距變大的做法是（　　）
A．改用綠色濾光片
B．改用間距為0.4mm的雙縫
C．改用縫寬為0.2mm的單縫
D．把毛玻璃屏向遠離雙縫的方向移動
二．多選題（共4小題）
（多選）9．（2024秋 江岸區期末）如圖所示，一個半圓形折射率為的玻璃磚可在紙面內繞過圓心O點的軸轉動，一束單色光沿半徑方向射入。當玻璃磚底面與光屏平行時，光束經玻璃磚射到光屏上的P點，初始時測出入射光在O點與法線間的夾角θ＝30°，O點到光屏的垂直距離h＝10cm。現保持入射光線不變，使玻璃磚繞O點轉動，則（　　）
A．初始時P點距玻璃磚圓心O的距離20cm
B．玻璃磚繞O點轉動時，光透過玻璃磚射到光屏上的點不動
C．若玻璃磚繞O點逆時針轉動30°，則光點較初始位置向左移動了10cm
D．若玻璃磚繞O點順時針轉動15°，則光屏上沒有透過玻璃磚折射出的光點
（多選）10．（2023秋 博愛縣校級期末）如圖所示，利用單色光照射透明標準板來檢查平面N的上表面的平滑情況，觀察到現象如圖乙所示的條紋中的A和B的情況，這說明（　　）
A．N的上表面A處向上凸起
B．N的上表面B處向上凸起
C．N的上表面A處向下凹陷
D．N的上表面B處向下凹陷
（多選）11．（2024 甘肅）如圖為一半圓柱形均勻透明材料的橫截面，一束紅光a從空氣沿半徑方向入射到圓心O，當θ＝30°時，反射光b和折射光c剛好垂直。下列說法正確的是（　　）
A．該材料對紅光的折射率為
B．若θ＝45°，光線c消失
C．若入射光a變為白光，光線b為白光
D．若入射光a變為紫光，光線b和c仍然垂直
（多選）12．（2023秋 開封期末）圖甲是雙縫干涉示意圖，兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置得到的干涉圖樣如圖乙、丙所示。下列說法正確的是（　　）
A．形成乙圖樣的光的波長比形成丙圖樣的光的波長長
B．形成丙圖樣的光的頻率比形成乙圖樣的光的頻率小
C．若只增大擋板與屏間的距離L，兩種單色光相鄰亮條紋間的距離Δx都將減小
D．若只減小擋板上兩個狹縫間的距離d，兩種單色光相鄰亮條紋間的距離Δx都將增大
三．填空題（共4小題）
13．（2024秋 上海校級期末）激光技術在工農業生產、光纖通信、寬帶網絡、信息處理、醫療衛生、文化教育、科技研究、軍事發展等多方面都發揮著重要的作用。
（1）有關激光的特點與應用，下列說法錯誤的是 　 　。
A.激光是一種人工產生的相干光，全息照相技術，利用了激光相干性好的特點
B.激光在醫學上被當做“光刀”使用，但其亮度還不足以在金屬上打孔、切割、焊接
C.激光具有良好的單色性，光纖通信是激光和光導纖維相結合的產物
D.激光的平行度非常好，可以用來進行精確的測距
（2）用單色光完成“楊氏雙縫干涉實驗”，光屏上形成的圖樣是 　 　。
（3）如圖所示，兩束單色光a和b從水中射向水面的O點，它們進入空氣后的光合成一束光c。根據這一現象可知，下列說法正確的是 　 　。
A.兩束光在空氣中頻率相同
B.兩束光在水中的傳播速度相同
C.水對a光的折射率較小
D.從水射向空氣時，a光全反射的臨界角小于b光的臨界角
14．（2023秋 福建期末）光纖在通信、醫療等領域應用廣泛。如圖所示，光纖由內芯和包層構成，為使入射光能在光纖內發生全反射，實現在內芯中傳播，要求內芯折射率n1　 　（選填“大于”“等于”或“小于”）包層折射率n2。已知n1＝1.5，光從空氣進入內芯時，折射角的正弦值，則入射角正弦值sini＝ 　 　。
15．（2024 福建模擬）如圖，一束復色光a垂直射向三棱鏡右側面，從左側面透射出b、c兩束單色光，不考慮光在棱鏡中的多次反射，則三棱鏡對b光的折射率 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）對c光的折射率；b光在三棱鏡中的傳播時間 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）c光在三棱鏡中的傳播時間。
16．（2024 福建）鍍有反射膜的三棱鏡常用在激光器中進行波長的選擇。如圖，一束復色光以一定入射角i（i≠0）進入棱鏡后，不同顏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輸出。若復色光含藍、綠光，已知棱鏡對藍光的折射率大于綠光，則藍光在棱鏡中的折射角 　 　（填“大于”“等于”或“小于”）綠光的折射角；若激光器輸出的是藍光，當要調為綠光輸出時，需將棱鏡以過入射點O且垂直紙面的軸 　 　（填“順時針”或“逆時針”）轉動一小角度。
四．解答題（共4小題）
17．（2024秋 渝中區校級期末）老師上課使用的激光筆（圖甲），發出的紅光激光用來投映一個光點或一條光線指向物體，如圖乙所示，AB為半圓的直徑，O為圓心，在O點左側用激光筆從E點垂直AB面射入的紅光進入半球形介質后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角C＝45°。已知該半球形介質的半徑為R，光在真空中的傳播速度為c，不考慮紅光在AB面上的多次反射。求：
（1）半球形介質的折射率n；
（2）上述情景里，該紅色激光從半球形介質中射出的時間t。
18．（2024秋 貴陽期末）如圖，一半徑為r、圓心為O的圓形黑色薄紙片漂浮靜止在某種液體的表面上，O點正下方液體中A點處有一單色點光源。光源發出的一條與水平方向夾角為60°的光線AB；經過紙片的邊緣B點射入空氣中，其折射光線與水平方向的夾角為45°。已知光在真空中的傳播速度大小為c。
（1）求該液體的折射率及光在液體中的傳播速度大小；
（2）若此光源發出的光都不能射出液面，求該光源向上移動的最小距離。
19．（2024秋 雨花區校級期末）道威棱鏡是醫用內窺鏡的重要組成部分（如圖甲），它被廣泛用于圖形翻轉。道威棱鏡的橫截面ABCD是底角為45°的等腰梯形，棱鏡的折射率為。如圖乙所示，現有一光源F發出一組平行于AD的光線，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）求光線1從AB射入“道威棱鏡”后的折射角；
（2）求光線1在棱鏡中的傳播速度；
（3）通過計算判斷光線1能否從BC邊射出。
20．（2024秋 濰坊期末）如圖所示，半徑為R的半圓形玻璃磚平放在水平桌面上，O點為其圓心，玻璃磚底面距離為d處固定一光屏，光屏與玻璃磚底面平行。某同學用激光自玻璃磚邊緣處的A點沿半徑方向照射O點，激光恰好垂直照在光屏上的O1點。保持激光的入射方向不變，現將玻璃磚繞O點順時針轉過30°，激光照射到光屏上的位置到O1點的距離為，光屏足夠長，光在真空中傳播的速度為c，求：
（1）玻璃磚對入射激光的折射率n；
（2）從玻璃磚底面水平到繞O點順時針轉過45°過程中，激光在光屏上的落點移動的距離L。（結果可保留根號）
高考物理高頻易錯押題預測 光學
參考答案與試題解析
一．選擇題（共8小題）
1．（2024秋 撫順期末）“環天頂弧”外形似“天空的微笑”，實際上它不是彩虹，而是日暈，是由薄而均勻的卷云里面大量扁平的六角片狀冰晶（直六棱柱）折射形成的。簡化光路如圖所示，當太陽光從冰晶的上底面進入時，經折射恰好在側面發生全反射，已知此時太陽光的入射角α的正弦值，則冰晶的折射率為（　　）
A． B． C． D．
【考點】光的折射定律．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】D
【分析】光線恰好在側面發生全反射，入射角等于臨界角C，根據折射定律、臨界角公式以及幾何關系求解冰晶的折射率。
【解答】解：如圖
根據光的折射定律有
根據臨界角公式有
根據幾何關系可知β＝90°﹣C
解得
故D正確，ABC錯誤。
故選：D。
【點評】解答本題時，要掌握全反射條件和臨界角公式，結合折射定律和幾何知識解答。
2．（2024秋 徐州期末）紅光和藍光分別通過0.4mm、0.8mm的單縫產生明暗相間的條紋，如圖所示。其中藍光通過0.8mm的單縫產生的條紋應是（　　）
A．
B．
C．
D．
【考點】光的單縫衍射和小孔衍射．
【專題】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和電磁本性專題；推理論證能力．
【答案】D
【分析】根據單縫衍射條紋特點分析。單縫越窄，衍射現象越明顯。
【解答】解：單縫衍射條紋是中間明亮且寬大，越向兩側寬度越小越暗，而波長越大，中央亮條紋越粗，單縫越窄，衍射現象越明顯，中央亮條紋越寬，藍光波長小于紅光，所以藍光通過0.8mm的單縫產生的條紋中央亮紋應該是最窄的。故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
【點評】掌握單縫衍射圖樣的特點和圖樣與波長的關系是解決此題的唯一途徑，故要加強對基礎知識的記憶。
3．（2024秋 龍崗區期末）《夢溪筆談》是中國科學技術史上的重要文獻，書中對彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨則有之”。彩虹成因的簡化示意圖所示，設水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內，a、b是兩種不同頻率的單色光。下列說法正確的是（　　）
A．在水滴中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度
B．水滴對a光的臨界角大于對b光的臨界角
C．在水滴中，a光的波長大于b光的波長
D．雨后太陽光入射到水滴中發生色散而形成彩虹
【考點】全反射的條件、判斷和臨界角；光的折射現象；折射率的波長表達式和速度表達式．
【專題】定性思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】D
【分析】由圖可知，水滴對同樣的入射角的a、b兩束光的偏折程度，結合折射率的公式，可知a、b兩種光的折射率、傳播速度的大小；由折射率與臨界角的關系，可比較臨界角的大小；由折射率與頻率的特點，可知兩種光的頻率大小，結合波長、頻率、周期的關系，即可比較波長；由色散特點，即可知彩虹的形成原理。
【解答】解：A、由圖可知，水滴對同樣的入射角的a、b兩束光，對a光的偏折程度更大，
折射率：，，故在水滴中，b光的傳播速度更大，故A錯誤；
B、由折射率與臨界角的關系：，可知b光的臨界角更大，故B錯誤；
C、由折射率與頻率的特點，可知b光的頻率更小，結合波長、頻率、周期的關系，即可知b光的波長更大，故C錯誤；
D、雨后彩虹是由于太陽光入射到水滴中，發生折射時，由于對不同色光的偏折程度不同，發生的色散現象，故D正確。
故選：D。
【點評】本題考查光的折射，關鍵是掌握折射率的不同計算方法，靈活運用折射率、頻率、傳播速度、折射角與入射角的關系。
4．（2024秋 龍崗區期末）關于波的說法正確的是（　　）
A．系統在周期性驅動力的作用下振動，一定發生共振現象
B．聲波由水傳播到空氣中，波長會改變
C．泊松亮斑是光的偏振現象
D．當波源與觀察者相互接近時，觀察者觀測到波的頻率小于波源振動的頻率
【考點】偏振現象的應用；共振及其應用；波的折射現象；多普勒效應及其應用．
【專題】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和電磁本性專題；推理論證能力．
【答案】B
【分析】根據波的相關知識，包括共振、波的傳播、光的衍射以及多普勒效應等逐一分析每個選項。
【解答】解：A.共振現象是指系統在特定頻率的周期性驅動力作用下，振動幅度顯著增大的現象。但并非所有周期性驅動力都能引發共振，只有當驅動力的頻率接近或等于系統的固有頻率時，才會發生共振，故A錯誤；
B.聲波在不同介質中的傳播速度是不同的。當聲波由水傳播到空氣中時，由于空氣的傳播速度小于水的傳播速度，而聲波的頻率在傳播過程中保持不變（由波源決定），根據波速公式＝λf（其中v是波速，λ是波長，f是頻率），波長λ會相應減小，故B正確；
C.泊松亮斑是光的衍射現象，而不是偏振現象，衍射是光繞過障礙物繼續傳播的現象，而偏振是光波在特定方向上的振動，故C錯誤；
D.根據多普勒效應，當波源與觀察者相互接近時，觀察者觀測到的波的頻率會大于波源振動的頻率；當波源與觀察者相互遠離時，觀察者觀測到的波的頻率會小于波源振動的頻率，故D錯誤。
故選：B。
【點評】本題知識點多，難度小，關鍵是多看書，記住相關知識點。
5．（2024秋 南京期末）關于教材中出現的以下四張圖片，下列說法中正確的是（　　）
A．圖甲所示豎直的肥皂膜看起來常常是水平彩色橫紋，是由于光的衍射產生的
B．圖乙所示水中的氣泡看上去特別明亮，是由于光的折射引起的
C．圖丙所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的
D．圖丁中的P、Q是偏振片，當P固定不動，緩慢轉動Q時，光屏上的光亮度將一明一暗交替變化，此現象表明光波是縱波
【考點】光的偏振現象及原理；光的全反射現象；薄膜干涉現象；泊松亮斑．
【專題】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和電磁本性專題；推理論證能力．
【答案】C
【分析】白光從射入肥皂薄膜，前后表面的反射光在前表面發生疊加，產生干涉；當光從光密介質射入光疏介質，入射角大于臨界角時，光線全部反射回原介質的現象叫全反射現象；泊松亮斑是光的衍射現象；橫波具有偏振現象。
【解答】解：A、豎直的肥皂膜看起來常常是水平彩色橫紋，是由于光的干涉產生的，故A錯誤；
B、水中的氣泡看上去特別光亮，是光從水射向氣泡時發生了全反射造成的，故B錯誤；
C、泊松亮斑是光的圓板衍射現象，故C正確；
D、圖丁中的P、Q是偏振片，當P固定不動，緩慢轉動Q時，光屏上的光亮度將一明一暗交替變化，此現象表明光波是橫波，橫波才具有偏振現象，故D錯誤。
故選：C。
【點評】解決本題的關鍵知道光現象產生原因及實際應用的原理。
6．（2024秋 徐州期末）光纖通信利用光信號傳遞數據，具有高速、大容量、低損耗、抗干擾等優勢。光纖通信中光傳播的主要載體是光導纖維，它主要是利用了光的（　　）
A．干涉 B．衍射 C．偏振 D．全反射
【考點】光導纖維及其應用．
【專題】定性思想；推理法；全反射和臨界角專題；理解能力．
【答案】D
【分析】光導纖維由內芯和包層組成，內芯的折射率高于包層，當光從內芯射向包層時，如果入射角大于臨界角，光將在內芯與包層的界面發生全反射，從而在光纖內部形成光的封閉傳播路徑。因此，光纖通信中光傳播的主要載體是光導纖維，其主要利用的物理原理是光的全反射。
【解答】解：光導纖維是利用了光的全反射原理，故ABC錯誤，D正確；
故選：D。
【點評】光纖通信中，光導纖維的全反射現象是其能夠實現高速、大容量、低損耗、抗干擾等優勢的關鍵。理解光的全反射原理，對于深入理解光纖通信的工作機制具有重要意義。
7．（2024秋 揚州期末）如圖，將手機放在水平桌面上，無論怎樣轉動偏振片Q都無法觀察到屏幕上的字。撤去Q，并將手機在水平面內旋轉90°，此過程中觀察到屏幕的亮度（　　）
A．變暗 B．變亮
C．不變 D．先變亮后變暗
【考點】偏振現象的應用．
【專題】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和電磁本性專題；理解能力．
【答案】B
【分析】當光通過偏振片時，只有與偏振片偏振方向一致的光能通過。手機屏幕發出的光是偏振光，其偏振方向與屏幕的長邊平行。當偏振片Q的偏振方向與手機屏幕的偏振方向垂直時，光無法通過偏振片，因此無法觀察到屏幕上的字。當手機旋轉時，屏幕的偏振方向也隨之改變，從而影響通過偏振片的光的強度。
【解答】解：無論怎樣轉動偏振片Q都無法觀察到屏幕上的字，說明偏振片P的偏振方向與手機發出光的偏振方向垂直，則撤去Q后，將手機在水平面內旋轉90°，手機發出光的偏振方向與偏振片P的偏振方向趨近于相同觀察到屏幕變亮，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
【點評】本題的關鍵在于理解偏振光的性質以及偏振片對光的過濾作用。當偏振片的偏振方向與光的偏振方向一致時，光能夠通過偏振片；當偏振方向垂直時，光無法通過。通過旋轉手機，可以改變屏幕的偏振方向，從而影響通過偏振片的光的強度。
8．（2024秋 揚州期末）如圖，用該實驗裝置觀察雙縫干涉圖樣，雙縫間距為0.2mm，單縫縫寬為0.4mm，用紅色濾光片，從目鏡中看到紅色干涉條紋。能使條紋間距變大的做法是（　　）
A．改用綠色濾光片
B．改用間距為0.4mm的雙縫
C．改用縫寬為0.2mm的單縫
D．把毛玻璃屏向遠離雙縫的方向移動
【考點】更換光的顏色判斷條紋間距的變化；改變雙縫的間距判斷干涉條紋間距的變化；改變雙縫到光屏的距離判斷干涉條紋間距的變化．
【專題】定性思想；推理法；光的干涉專題；推理論證能力．
【答案】D
【分析】由雙縫干涉時的條紋間距公式，可知要增大條紋間距，可以增大雙縫與屏的距離、增大波長、減小雙縫間距，結合選項的變化特點，即可知方法。
【解答】解：ABD、由雙縫干涉時的條紋間距公式，可知要增大條紋間距，可以增大雙縫與屏的距離、增大波長、減小雙縫間距，故AB錯誤，D正確；
C、由雙縫干涉時的條紋間距公式，可知單縫的寬度對條紋間距無影響，故C錯誤。
故選：D。
【點評】本題考查雙縫干涉實驗的分析，關鍵是理解條紋間距的表達式中的各物理量，對其間距的影響情況。
二．多選題（共4小題）
（多選）9．（2024秋 江岸區期末）如圖所示，一個半圓形折射率為的玻璃磚可在紙面內繞過圓心O點的軸轉動，一束單色光沿半徑方向射入。當玻璃磚底面與光屏平行時，光束經玻璃磚射到光屏上的P點，初始時測出入射光在O點與法線間的夾角θ＝30°，O點到光屏的垂直距離h＝10cm。現保持入射光線不變，使玻璃磚繞O點轉動，則（　　）
A．初始時P點距玻璃磚圓心O的距離20cm
B．玻璃磚繞O點轉動時，光透過玻璃磚射到光屏上的點不動
C．若玻璃磚繞O點逆時針轉動30°，則光點較初始位置向左移動了10cm
D．若玻璃磚繞O點順時針轉動15°，則光屏上沒有透過玻璃磚折射出的光點
【考點】光的折射定律．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】AD
【分析】根據折射定律結合幾何關系解得A；璃磚繞O點順時針轉動15°，此時入射角為45°，可發生全反射，玻璃磚繞O點逆時針轉動30°，根據幾何關系作答。
【解答】解：A、根據折射定律可知n
解得折射角r＝60°
根據幾何關系可知初始時P點距玻璃磚圓心O的距離
解得20cm
故A正確；
BD、若玻璃磚繞O點順時針轉動15°，此時入射角為45°，光發生全反射的臨界角為sinC
由于sin45°sinC
則光屏上沒有透過玻璃磚折射出的光點，故B錯誤，D正確；
C、若玻璃磚繞O點逆時針轉動30°，則光線與法線重合，射出玻璃磚后與豎直方向的夾角為θ＝30°，射到光屏的位置與O點的距離為
x
較初始位置向左移動了
Δxx
解得Δx＝（20）cm
故C錯誤；
故選：AD。
【點評】確定邊界光線，掌握折射定律，掌握幾何關系及全反射臨界角公式的運用即可解題。
（多選）10．（2023秋 博愛縣校級期末）如圖所示，利用單色光照射透明標準板來檢查平面N的上表面的平滑情況，觀察到現象如圖乙所示的條紋中的A和B的情況，這說明（　　）
A．N的上表面A處向上凸起
B．N的上表面B處向上凸起
C．N的上表面A處向下凹陷
D．N的上表面B處向下凹陷
【考點】用薄膜干涉檢查工件的平整度．
【專題】定性思想；歸納法；光的干涉專題；理解能力．
【答案】BC
【分析】根據干涉條紋間距變化分析即可。
【解答】解：BD.薄膜干涉是等厚干涉，即同一條明紋處空氣膜DE厚度相同；從彎曲的條紋可知，B處應該在同一條紋上，厚度相同，但現在推遲出現條紋，說明平面N的上表面B處向上凸起，故B正確，D錯誤；
AC.A處所在的條紋是同一條紋，若為直線，則說明該處同一水平線，線上各點對應的空氣層厚度都相同，但實際上A處條紋向左彎曲，意味著后一級條紋（圖中白色條紋）提前出現，可見平面N的上表面的A處所對應的空氣層厚度與后一級條紋對應的空氣層厚度相同，而后一級條紋本來對應的空氣層厚度比前一級大，可見A處向下凹陷，才能實現該處空氣層厚度與下一級條紋對應的空氣層厚度一樣，故A錯誤，C正確。
故選：BC。
【點評】掌握發生光的干涉條件，知道出現明條紋的條件是解題的關鍵。
（多選）11．（2024 甘肅）如圖為一半圓柱形均勻透明材料的橫截面，一束紅光a從空氣沿半徑方向入射到圓心O，當θ＝30°時，反射光b和折射光c剛好垂直。下列說法正確的是（　　）
A．該材料對紅光的折射率為
B．若θ＝45°，光線c消失
C．若入射光a變為白光，光線b為白光
D．若入射光a變為紫光，光線b和c仍然垂直
【考點】光的折射與全反射的綜合問題．
【專題】信息給予題；定量思想；推理法；光的折射專題；理解能力．
【答案】ABC
【分析】A.根據反射定律和折射定律求解折射率；
B.根據臨界角公式求解臨界角，然后根據全反射的條件分析作答；
C.根據反射定律分析光線的反射角，再分析反射光線是否會發生色散，然后作答；
D.紫光與紅光的折射率不同，根據折射定律和反射定律分析作答。
【解答】解：A.根據反射定律，反射角α＝θ＝30°
由于反射光b和折射光c剛好垂直，因此折射角β＝180°﹣90°﹣α＝180°﹣90°﹣30°＝60°
根據折射定律，該材料對紅光的折射率，故A正確；
B.根據臨界角公式
當θ＝45°時，入射角大于臨界角，入射光線在界面發生全反射，折射光線c消失，故B正確；
C.入射光線a為白光，所有反射光的反射角都相同，反射光線b也為白光，故C正確；
D.若入射光a變為紫光，根據反射定律，反射角等于入射角，反射角不發生變化；
根據折射定律
由于透明材料對紅光和紫光的折射率不同，因此折射角不同，所以光線b和c不能垂直，故D錯誤。
故選：ABC。
【點評】本題主要考查了光的反射和折射，理解光發生全反射的條件，掌握折射定律和臨界角公式是解題的關鍵。
（多選）12．（2023秋 開封期末）圖甲是雙縫干涉示意圖，兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置得到的干涉圖樣如圖乙、丙所示。下列說法正確的是（　　）
A．形成乙圖樣的光的波長比形成丙圖樣的光的波長長
B．形成丙圖樣的光的頻率比形成乙圖樣的光的頻率小
C．若只增大擋板與屏間的距離L，兩種單色光相鄰亮條紋間的距離Δx都將減小
D．若只減小擋板上兩個狹縫間的距離d，兩種單色光相鄰亮條紋間的距離Δx都將增大
【考點】光的雙縫干涉圖樣；光的波長與干涉條紋間距的關系．
【專題】定性思想；推理法；光的干涉專題；理解能力．
【答案】BD
【分析】根據干涉條紋間距公式分析；根據c＝λν分析。
【解答】解：A．根據干涉條紋間距公式
可知，同一雙縫干涉實驗的裝置，光的波長越長，干涉條紋的間距越大，所以形成乙圖樣的光的波長比形成丙圖樣的光的波長短，故A錯誤；
B．所有的光在真空中的速度相等，根據
c＝λν
可知，由于
λ乙＜λ丙
則可得
ν乙＞ν丙
故B正確；
C．根據條紋間距公式
可知，若只增大擋板與屏間的距離L，兩種單色光相鄰亮條紋間的距離Δx都將增大，故C錯誤；
D．根據條紋間距公式
可知，若只減小擋板上兩個狹縫間的距離d，兩種單色光相鄰亮條紋間的距離Δx都將增大，故D正確。
故選：BD。
【點評】掌握干涉條紋間距公式是解題的基礎。
三．填空題（共4小題）
13．（2024秋 上海校級期末）激光技術在工農業生產、光纖通信、寬帶網絡、信息處理、醫療衛生、文化教育、科技研究、軍事發展等多方面都發揮著重要的作用。
（1）有關激光的特點與應用，下列說法錯誤的是 　B　。
A.激光是一種人工產生的相干光，全息照相技術，利用了激光相干性好的特點
B.激光在醫學上被當做“光刀”使用，但其亮度還不足以在金屬上打孔、切割、焊接
C.激光具有良好的單色性，光纖通信是激光和光導纖維相結合的產物
D.激光的平行度非常好，可以用來進行精確的測距
（2）用單色光完成“楊氏雙縫干涉實驗”，光屏上形成的圖樣是 　C　。
（3）如圖所示，兩束單色光a和b從水中射向水面的O點，它們進入空氣后的光合成一束光c。根據這一現象可知，下列說法正確的是 　C　。
A.兩束光在空氣中頻率相同
B.兩束光在水中的傳播速度相同
C.水對a光的折射率較小
D.從水射向空氣時，a光全反射的臨界角小于b光的臨界角
【考點】激光的特點及其應用；折射率及其測定；折射率的波長表達式和速度表達式；全反射的條件、判斷和臨界角；光的雙縫干涉圖樣．
【專題】定量思想；方程法；光的折射專題；理解能力．
【答案】（1）B；（2）A；（3）C。
【分析】（1）根據激光的特點判斷各選項。
（2）根據干涉和衍射的特點判斷各選項。
（3）當兩束單色光從水中射向空氣時，它們的折射角不同，但合成后的光束c表明它們在空氣中的傳播方向相同。這意味著兩束光在空氣中的頻率相同，因為頻率是光的固有屬性，不會因介質變化而改變。同時，由于折射率與光的頻率有關，不同頻率的光在同種介質中的折射率不同，因此兩束光在水中的傳播速度也不同。此外，根據全反射的條件，折射率較大的光束在從水射向空氣時，其全反射的臨界角較小。
【解答】解：（1）A、激光是一種人工產生的相干光，全息照相技術，利用了激光相干性好的特點，故A 正確；
B、激光在醫學上被當做“光刀”使用，可以在金屬上打孔、切割、焊接，故B錯誤；
C、激光具有良好的單色性，光纖通信是激光和光導纖維相結合的產物，故C正確；
D、用激光從各個方向照射參加核聚變的物質，利用光壓可使反應物質“擠”在一起發生反應，故D 正確。
本題選錯誤的，故選：B。
（2）用單色光完成“楊氏雙縫干涉實驗”，光屏上形成的圖樣是平行等間距的明暗相間的條紋，故C正確，ABD錯誤；
故選：A。
（3）A C、由題圖可知，a光由水中射向空氣時的入射角大于b光的入射角，即γa＞γb，而兩束光進人空氣中時，折射角相等，即ia＝ib，由折射率的定義n可知，na＜nb，故a光的頻率小于b光的頻率，同種介質對不同頻率的光折射率不同，故C正確，A錯誤；
B、由折射率與光速的關系n，可知va＞vb，故B錯誤；
D、由臨界角與折射率關系 sinC可知，Ca＞Cb，故D錯誤。
故選：C。
故答案為：（1）B；（2）A；（3）C。
【點評】本題的關鍵在于理解光的折射和全反射原理，以及折射率與光的頻率的關系。通過分析兩束光在不同介質中的傳播特性，可以判斷出它們的頻率、折射率和全反射臨界角的關系。明確干涉和衍射和激光的特點。
14．（2023秋 福建期末）光纖在通信、醫療等領域應用廣泛。如圖所示，光纖由內芯和包層構成，為使入射光能在光纖內發生全反射，實現在內芯中傳播，要求內芯折射率n1　大于　（選填“大于”“等于”或“小于”）包層折射率n2。已知n1＝1.5，光從空氣進入內芯時，折射角的正弦值，則入射角正弦值sini＝ 　　。
【考點】光導纖維及其應用．
【專題】定量思想；方程法；全反射和臨界角專題；理解能力．
【答案】大于； 。
【分析】全反射是光纖通信中光信號能夠在光纖內部傳播而不傳播到外部的關鍵。
要實現全反射，必須滿足內芯的折射率大于包層的折射率，這是全反射發生的必要條件。
根據折射定律計算入射角的正弦值。
【解答】解：根據題意可知，為使入射光能在光纖內發生全反射，實現在內芯中傳播，要求內芯折射率大于包層折射率，即
n1＞n2
根據折射定律
代入數據解得，入射角正弦值
故答案為：大于； 。
【點評】本題的關鍵在于理解全反射的條件和折射定律的應用。全反射是光纖通信中光信號能夠在光纖內部傳播而不傳播到外部的關鍵，而折射定律則是計算入射角和折射角之間關系的基礎。通過本題的解答，可以加深對光纖通信原理的理解，以及折射定律在實際問題中的應用。
15．（2024 福建模擬）如圖，一束復色光a垂直射向三棱鏡右側面，從左側面透射出b、c兩束單色光，不考慮光在棱鏡中的多次反射，則三棱鏡對b光的折射率 　小于　（填“大于”“等于”或“小于”）對c光的折射率；b光在三棱鏡中的傳播時間 　小于　（填“大于”“等于”或“小于”）c光在三棱鏡中的傳播時間。
【考點】折射率的波長表達式和速度表達式；光的全反射現象．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】小于；小于
【分析】根據折射定律分析bc光折射率的大小，根據光程和光速解得時間，從而比較傳播時間的大小。
【解答】解：根據
根據圖形可知，兩單色光在介質中的入射角相等，b單色光在空氣中的折射角小一些，則三棱鏡對b光的折射率小于對c光的折射率；
根據，
解得
結合上述，可知，b光在三棱鏡中的傳播時間小于c光在三棱鏡中的傳播時間。
故答案為：小于；小于
【點評】解決該題的關鍵是能根據題意分析bc兩種光的折射率的大小關系，注意光在介質中傳播的速度。
16．（2024 福建）鍍有反射膜的三棱鏡常用在激光器中進行波長的選擇。如圖，一束復色光以一定入射角i（i≠0）進入棱鏡后，不同顏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輸出。若復色光含藍、綠光，已知棱鏡對藍光的折射率大于綠光，則藍光在棱鏡中的折射角 　小于　（填“大于”“等于”或“小于”）綠光的折射角；若激光器輸出的是藍光，當要調為綠光輸出時，需將棱鏡以過入射點O且垂直紙面的軸 　逆時針　（填“順時針”或“逆時針”）轉動一小角度。
【考點】光的折射定律．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】小于，逆時針。
【分析】根據折射定律列式判斷折射角大小，結合圖像分析棱鏡如何旋轉才能使藍光輸出改為綠光輸出。
【解答】解：根據折射定律可得，由于透鏡對藍光折射率大于綠光，則透鏡中藍光折射角小于綠光折射角；若此時激光為藍光，要變為綠光，根據，由于綠光的折射率較小，為了保證折射角不變，則入射角i應減小，即逆時針改變入射角。
故答案為：小于，逆時針。
【點評】考查光的折射定律及其應用，會根據題意進行準確分析判斷。
四．解答題（共4小題）
17．（2024秋 渝中區校級期末）老師上課使用的激光筆（圖甲），發出的紅光激光用來投映一個光點或一條光線指向物體，如圖乙所示，AB為半圓的直徑，O為圓心，在O點左側用激光筆從E點垂直AB面射入的紅光進入半球形介質后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角C＝45°。已知該半球形介質的半徑為R，光在真空中的傳播速度為c，不考慮紅光在AB面上的多次反射。求：
（1）半球形介質的折射率n；
（2）上述情景里，該紅色激光從半球形介質中射出的時間t。
【考點】光的折射與全反射的綜合問題．
【專題】定量思想；推理法；全反射和臨界角專題；推理論證能力．
【答案】（1）半球形介質的折射率為；
（2）該紅色激光從半球形介質中射出的時間為。
【分析】（1）由全反射條件及臨界角的值，即可計算折射率；
（2）由幾何特點結合全反射的臨界條件，可知光會在介質中再次全反射，結合折射率與速度的關系，即可計算光在介質中運動的時間。
【解答】解：（1）由全反射條件有：，而C＝45°，解得n；
（2）從E點垂直AB面射入的紅光進入半球形介質后，在上表面恰好全反射，
由幾何關系，可知會再次發生全反射從AB界面射出，光路如下圖：
由幾何關系可知，在半球形介質中的光路程為：，
光在介質中有：，故時間為：，解得：t。
答：（1）半球形介質的折射率為；
（2）該紅色激光從半球形介質中射出的時間為。
【點評】本題考查光的全反射特點，關鍵是結合幾何關系，得到光在介質中傳播的路徑。
18．（2024秋 貴陽期末）如圖，一半徑為r、圓心為O的圓形黑色薄紙片漂浮靜止在某種液體的表面上，O點正下方液體中A點處有一單色點光源。光源發出的一條與水平方向夾角為60°的光線AB；經過紙片的邊緣B點射入空氣中，其折射光線與水平方向的夾角為45°。已知光在真空中的傳播速度大小為c。
（1）求該液體的折射率及光在液體中的傳播速度大小；
（2）若此光源發出的光都不能射出液面，求該光源向上移動的最小距離。
【考點】光的折射與全反射的綜合問題．
【專題】定量思想；推理法；全反射和臨界角專題；推理論證能力．
【答案】（1）該液體的折射率為，光在液體中傳播速度大小為；
（2）為使此光源發出的光都不能射出液面，該光源應至少向上移動（）r。
【分析】（1）由圖可知光折射時，在空氣中和液體中的角度，結合折射率定義，即可計算折射率；由折射率與速度的關系，可計算光在液體中的速度大小；
（2）若使此光源發出的光都不能射出液面，使光發生全反射，由折射率與臨界角的關系，即可計算臨界角；由幾何關系，可知光源應向上移動的最小距離。
【解答】解：（1）由圖可知光折射時，在空氣中的角度為90°﹣45°＝45°，在液體中的角度為90°﹣60°＝30°，結合折射率定義，即可知折射率為：，解得：n；
由折射率與速度的關系，可計算光在液體中的速度大小滿足：，解得：v；
（2）若使此光源發出的光都不能射出液面，使光發生全反射，由折射率與臨界角的關系，即可知臨界角滿足：，解得：C＝45°；
由幾何關系，可知光源應向上移動的最小距離滿足：，解得：h＝（）r。
答：（1）該液體的折射率為，光在液體中傳播速度大小為；
（2）為使此光源發出的光都不能射出液面，該光源應至少向上移動（）r。
【點評】本題考查全反射問題，關鍵是綜合利用光的折射率的兩種計算方法。
19．（2024秋 雨花區校級期末）道威棱鏡是醫用內窺鏡的重要組成部分（如圖甲），它被廣泛用于圖形翻轉。道威棱鏡的橫截面ABCD是底角為45°的等腰梯形，棱鏡的折射率為。如圖乙所示，現有一光源F發出一組平行于AD的光線，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）求光線1從AB射入“道威棱鏡”后的折射角；
（2）求光線1在棱鏡中的傳播速度；
（3）通過計算判斷光線1能否從BC邊射出。
【考點】全反射的條件、判斷和臨界角；光的折射定律；折射率的波長表達式和速度表達式．
【專題】應用題；學科綜合題；定量思想；推理法；方程法；光線傳播的規律綜合專題；推理論證能力．
【答案】（1）光線1從AB射入“道威棱鏡”后的折射角為30°；
（2）光線1在棱鏡中的傳播速度為2.1×108m/s；
（3）光線1不能從BC邊射出，見解析。
【分析】（1）根據幾何關系結合光的折射定律求出折射角；
（2）由可求傳播速度；
（3）根據全反射的條件判斷光線1是否能從BC邊射出。
【解答】解：（1）畫出光路圖如圖所示：
由折射定律可得：，解得：，所以有：r＝30°；
（2）光線1在棱鏡中傳播的速度為：；
（3）由幾何關系可知關系1射到BC邊的入射角為θ＝90°﹣（180°﹣45°﹣30°﹣90°）＝75°，由臨界角公式可得：，解得：，所以有：C＝45°，由于θ＝75°＞C＝45°，則光線1在BC邊發生全反射，則光線1不能從BC邊射出。
答：（1）光線1從AB射入“道威棱鏡”后的折射角為30°；
（2）光線1在棱鏡中的傳播速度為2.1×108m/s；
（3）光線1不能從BC邊射出，見解析。
【點評】解決該題的關鍵是能根據題意正確作出光在棱鏡中傳播的光路圖，根據全反射的臨界角公式判斷光在棱鏡中是否能發生全反射，根據求解光傳播的速度。
20．（2024秋 濰坊期末）如圖所示，半徑為R的半圓形玻璃磚平放在水平桌面上，O點為其圓心，玻璃磚底面距離為d處固定一光屏，光屏與玻璃磚底面平行。某同學用激光自玻璃磚邊緣處的A點沿半徑方向照射O點，激光恰好垂直照在光屏上的O1點。保持激光的入射方向不變，現將玻璃磚繞O點順時針轉過30°，激光照射到光屏上的位置到O1點的距離為，光屏足夠長，光在真空中傳播的速度為c，求：
（1）玻璃磚對入射激光的折射率n；
（2）從玻璃磚底面水平到繞O點順時針轉過45°過程中，激光在光屏上的落點移動的距離L。（結果可保留根號）
【考點】光的折射與全反射的綜合問題．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；全反射和臨界角專題；推理論證能力．
【答案】（1）折射率為；
（2）激光在光屏上的落點移動的距離為。
【分析】（1）由光到光屏上的位置與O1的距離及玻璃磚與光屏的距離關系，可得到出射光線，結合幾何關系，可得到光的入射角、折射角；根據折射率定義，可由入射角、折射角，計算折射率；
（2）由折射率，可知臨界角小于45°；結合臨界角，即可計算激光在光屏上的落點移動的距離。
【解答】解：（1）由光到光屏上的位置與O1的距離及玻璃磚與光屏的距離關系，可得到出射光線如圖：
結合幾何關系，可得到，得到θ＝30°，光的入射角α＝30°，折射角β＝α+θ＝30°+30°＝60°；
根據折射率定義，可得折射率n；
（2）玻璃磚未轉動時，激光打在O1點；
由折射率與臨界角的關系可知：，即C＜45°；
故轉動過程中，發生全反射，此時打在光屏上的距離最遠；
由圖可知此時：，解得：L。
答：（1）折射率為；
（2）激光在光屏上的落點移動的距離為。
【點評】本題考查光的折射計算，再分析玻璃磚轉動過程中的落點移動情況時，注意先比較臨界角與入射角，得到能射出玻璃磚的最大入射角。
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