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中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
高考物理一輪復(fù)習(xí) 光學(xué)
一．選擇題（共8小題）
1．（2025春 臺(tái)江區(qū)校級(jí)期中）有a、b、c、d四種單色光，在水中的折射率分別為na、nb、nc、nd。a光和b光從水中斜射向空氣的折射光路如圖甲所示：b光和c光從空氣斜射向水中的折射光路如圖乙所示；c光和d光從水中斜射向空氣，光路如圖丙所示。則可判斷（　　）
A．水對(duì)a光的折射率最大
B．a(chǎn)光的頻率最小
C．在水中的傳播速度c最小
D．a(chǎn)光的波長(zhǎng)最大
2．（2025春 雁塔區(qū)校級(jí)期中）抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示，激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)遮光板的同樣寬度的窄縫規(guī)律相同。觀察光束經(jīng)過(guò)細(xì)絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可判斷細(xì)絲粗細(xì)的變化，下列敘述中正確的是（　　）
A．這里應(yīng)用的是光的偏振現(xiàn)象
B．這里應(yīng)用的是光的干涉現(xiàn)象
C．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗
D．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì)
3．（2025春 溫州期中）如圖所示，真空中平行玻璃磚的折射率，一束單色光與界面成θ＝45°角斜射到玻璃磚表面上，最后在玻璃磚的右側(cè)面豎直光屏上出現(xiàn)了兩個(gè)光點(diǎn)A和B，相距h＝2.0cm，則下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．若減小θ角，則在玻璃磚的下表面將會(huì)沒(méi)有光線射出
B．該單色光射入玻璃磚的折射角為60°
C．該玻璃磚的厚度
D．若減小θ角，則射出玻璃磚的光線側(cè)移越小
4．（2025春 河西區(qū)期中）如圖所示，一束復(fù)色光由真空射向玻璃，發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．玻璃對(duì)a光的折射率較大
B．a(chǎn)光在玻璃中的傳播速度較大
C．a(chǎn)光在真空中的傳播速度較大
D．由玻璃射向真空時(shí)，a光發(fā)生全反射的臨界角比較大
5．（2025春 南開(kāi)區(qū)校級(jí)期中）下列有關(guān)光現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是（　　）
A．司機(jī)開(kāi)車(chē)時(shí)戴的司機(jī)眼鏡是利用了光的干涉原理制成的
B．以相同入射角從水中射向空氣，紫光能發(fā)生全反射，紅光也一定能發(fā)生全反射
C．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由紫光改為紅光，則條紋間距一定變大
D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度
6．（2025春 南開(kāi)區(qū)校級(jí)期中）中國(guó)古人對(duì)許多自然現(xiàn)象有深刻認(rèn)識(shí)，唐人張志和在《玄真子 濤之靈》中寫(xiě)道：“雨色映日而為虹”。從物理學(xué)角度看，虹是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)雨滴的兩次折射和一次反射形成的。如圖是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則兩光（　　）
A．在同種玻璃中傳播，a光的傳播速度一定大于b光
B．以相同角度斜射到同一玻璃板透過(guò)平行面后，b光側(cè)移量大
C．以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能看到一種光時(shí)，一定是a光
D．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，b光的干涉條紋比a光的寬
7．（2025春 雁塔區(qū)校級(jí)期中）增反膜被廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)透鏡。如圖，入射光1以接近法線方向入射鍍膜鏡片，反射光2和3在P處相干加強(qiáng)，則2和3在P處的光振動(dòng)圖像可能為（　　）
A． B．
C． D．
8．（2025 天津模擬）一種光學(xué)傳感器是通過(guò)接收器接收到紅綠燈光信號(hào)而觸發(fā)工作的。如圖所示，一細(xì)束黃色光沿AB方向從汽車(chē)玻璃外側(cè)（汽車(chē)玻璃可視為兩表面平行的玻璃磚）的B點(diǎn)射入，入射角為i，折射光線剛好沿BC方向在汽車(chē)玻璃內(nèi)側(cè)C點(diǎn)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(chē)玻璃內(nèi)側(cè)C點(diǎn)觸發(fā)光學(xué)傳感器。下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．若改用綠色光射入，需要入射角i增大到某一合適的角度
B．若改用綠色光射入，綠光通過(guò)BC的時(shí)間比黃光通過(guò)BC的時(shí)間短
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．若改用紅色光射入，可能會(huì)在C點(diǎn)發(fā)生全反射
二．多選題（共4小題）
（多選）9．（2025春 南岸區(qū)校級(jí)期中）下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．照相機(jī)鏡頭表面的增透膜利用了薄膜干涉原理
B．光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大
C．在光導(dǎo)纖維內(nèi)傳送圖像利用了光的色散
D．雨后積水路面漂浮的彩色油膜屬于光的衍射現(xiàn)象
（多選）10．（2025春 溫州期中）關(guān)于以下四張圖片，則下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．圖甲豎直的肥皂膜看起來(lái)是一條條水平彩色橫紋，是由于光的衍射現(xiàn)象
B．圖乙當(dāng)磁鐵靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化而接通，干簧管起到開(kāi)關(guān)的作用
C．圖丙方解石的雙折射現(xiàn)象，說(shuō)明所有晶體在光學(xué)性質(zhì)方面都具有各向異性
D．圖丁醫(yī)生通過(guò)發(fā)射頻率已知的超聲波來(lái)檢查血管是否發(fā)生病變，俗稱“彩超”，這是利用超聲波的多普勒效應(yīng)
（多選）11．（2025春 寧波期中）超強(qiáng)超短光脈沖產(chǎn)生方法曾獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，其中用到的一種脈沖激光展寬器截面如圖所示。在空氣中對(duì)稱放置四個(gè)相同的直角三棱鏡，頂角為θ。一細(xì)束脈沖激光垂直第一個(gè)棱鏡左側(cè)面入射，經(jīng)過(guò)前兩個(gè)棱鏡后分為平行的光束，再經(jīng)過(guò)后兩個(gè)棱鏡重新合成為一束，此時(shí)不同頻率的光前后分開(kāi)，完成脈沖展寬。已知相鄰兩棱鏡斜面間的距離為d，脈沖激光中包含兩種頻率的光a，b，它們?cè)诶忡R中的折射率分別為n1和n2。下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．n1＞n2
B．三棱鏡頂角θ的最大正弦值為
C．若θ＝30°，兩束光在第二個(gè)三棱鏡上的入射點(diǎn)間的距離為
D．若θ＝30°，兩束光通過(guò)整個(gè)展寬器的過(guò)程中在空氣中的路程差為
（多選）12．（2025 長(zhǎng)沙模擬）關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象解釋正確的是（　　）
A．如圖甲使用光的干涉法檢測(cè)物體表面平整度的裝置中，M端與N端的間距越大，則干涉條紋間距越大
B．在沙漠中會(huì)出現(xiàn)如圖乙所示的蜃景，遠(yuǎn)處景物發(fā)出光線射向地面，光線在靠近地面時(shí)發(fā)生了全反射，所以能夠看到倒立的虛像
C．將兩個(gè)全反射棱鏡配合使用可以制作潛望鏡，如圖丙所示，物體光線從左側(cè)進(jìn)入經(jīng)過(guò)兩個(gè)棱鏡，可以在右側(cè)觀察到物體等大正立的像
D．在折射率為n的水面下方h處有一點(diǎn)光源S，人在光源正上方的水面上觀察，則他看到點(diǎn)光源的深度H
三．填空題（共4小題）
13．（2025春 和平區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，一小孩在河水清澈的河面上沿直線游泳，已知這條河的深度為，不考慮水面波動(dòng)對(duì)視線的影響。某時(shí)刻他看到自己正下方的河底有一小石塊，向前游了3m時(shí)他恰好看不到小石塊了，則河水的折射率是 　 　 ，若光在真空中的速度是c＝3.0×108m/s，則光在河水中的速度是 　 　 。
14．（2025 泉州模擬）如圖，半圓柱形玻璃磚圓心為O，半徑為R。一光線從P點(diǎn)以入射角θ＝53°入射后，恰好經(jīng)過(guò)A點(diǎn)，半徑OA垂直O(jiān)P，O、P間的距離為，取sin53°＝0.8，則玻璃的折射率為 　 　 ；真空中的光速為c，光從P點(diǎn)到A點(diǎn)的傳播時(shí)間為 　 　 ；若θ＝0°，則光射到玻璃磚圓弧面時(shí) 　 　 （選填“會(huì)”或“不會(huì)”）發(fā)生全反射。
15．（2025春 思明區(qū)校級(jí)期中）光盤(pán)是存儲(chǔ)信息的一種重要載體，其中只讀光盤(pán)按照激光源不同可分為CD、DVD、BD三類，分別使用紅外、紅、藍(lán)激光讀取數(shù)據(jù)。激光的折射率越大，經(jīng)凸透鏡會(huì)聚的光斑越小，光盤(pán)容量就可以做得越大。如圖所示，激光經(jīng)過(guò)凸透鏡會(huì)聚后，當(dāng)經(jīng)過(guò)光盤(pán)反射層凹痕的邊緣時(shí)，兩束反射回的激光會(huì)干涉減弱，光強(qiáng)變小，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換形成明顯信號(hào)。則一般來(lái)說(shuō)容量最大的光盤(pán)種類是 　 　 （填“CD”、“DVD”或“BD”），光盤(pán)凹痕的深度應(yīng)為激光波長(zhǎng)的 　 　 （填“四分之一”、“二分之一”或“一倍”）。
16．（2025 泉州模擬）如圖所示，一個(gè)透明球體放置在水平面上，一束藍(lán)光從A點(diǎn)沿水平方向射入球體后經(jīng)B點(diǎn)射出，最后射到水平面上的C點(diǎn)．已知∠BOC＝30°，∠BCO＝30°，該球體對(duì)藍(lán)光的折射率為 　 　 ；若換用一束紅光同樣從A點(diǎn)水平射向該球體，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相比，位置 　 　 （填“偏左”、“偏右”或“不變”）．
四．解答題（共4小題）
17．（2025春 成都期中）如圖所示，手機(jī)防窺膜的原理可以解釋為“超微細(xì)百葉窗技術(shù)”，某種防窺屏由透明介質(zhì)和對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)像素單元的可視角度θ的控制。發(fā)光像素單元緊貼手機(jī)屏幕，可視為點(diǎn)光源，位于相鄰兩屏障的正中間。若屏障的高度為，相鄰屏障的間隙為2d。求：
（1）從介質(zhì)射向空氣中的光線的最大入射角；
（2）若要使最大入射角的光線能從透明介質(zhì)射入空氣中，透明介質(zhì)的折射率的最大值？
18．（2025春 南京期中）半圓柱形玻璃磚的橫截面如圖所示，O為圓心，直徑MN水平，一細(xì)束單色光Ⅰ沿半徑方向從A處射入玻璃磚后，恰好在O點(diǎn)發(fā)生全反射。另一細(xì)束同 色光Ⅱ平行于單色光Ⅰ從最高點(diǎn)B射入玻璃磚后，折射到MN上的D點(diǎn)，OD的長(zhǎng)度為9d，B、D兩點(diǎn)間的距離為25d，光在真空中傳播的速度為c。
（1）求玻璃磚對(duì)單色光的折射率n；
（2）求單色光Ⅱ通過(guò)玻璃磚所用的時(shí)間t。
19．（2025 大通縣三模）如圖所示，ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線由O點(diǎn)以α＝45°角射入，已知棱鏡的折射率n，BC＝CD＝16cm，OBcm，∠ADC＝60°，真空中光速c＝3×108m/s，求：
（1）光線在棱鏡AB邊的折射角；
（2）光線在棱鏡中傳播的時(shí)間。
20．（2025春 佛山期中）在光學(xué)儀器中，“道威棱鏡”被廣泛用來(lái)進(jìn)行圖形翻轉(zhuǎn)。如圖，ABCD是棱鏡的橫截面，棱鏡橫截面是底角為45°的等腰梯形。現(xiàn)有與BC平行、與ABCD共面的兩條相同的單色光線a、b射至AB面，經(jīng)折射均能到BC面，已知棱鏡材料對(duì)a、b光線的折射率n，光在真空中傳播速度c。
（1）判斷光線在BC界面能否發(fā)生全反射。
（2）若光線a、b在未進(jìn)入AB面之前距離為d，求兩條光線進(jìn)入AB面發(fā)生第一次折射時(shí)兩條折射光線的距離D。
高考物理一輪復(fù)習(xí) 光學(xué)
參考答案與試題解析
一．選擇題（共8小題）
1．（2025春 臺(tái)江區(qū)校級(jí)期中）有a、b、c、d四種單色光，在水中的折射率分別為na、nb、nc、nd。a光和b光從水中斜射向空氣的折射光路如圖甲所示：b光和c光從空氣斜射向水中的折射光路如圖乙所示；c光和d光從水中斜射向空氣，光路如圖丙所示。則可判斷（　　）
A．水對(duì)a光的折射率最大
B．a(chǎn)光的頻率最小
C．在水中的傳播速度c最小
D．a(chǎn)光的波長(zhǎng)最大
【考點(diǎn)】光的折射定律；折射率的波長(zhǎng)表達(dá)式和速度表達(dá)式．
【專題】應(yīng)用題；學(xué)科綜合題；定性思想；推理法；圖析法；全反射和臨界角專題；推理論證能力．
【答案】A
【分析】根據(jù)光的偏折程度比較光的折射率大小，然后根據(jù)折射定律和全反射臨界角公式，結(jié)合光路圖分析各單色光的折射率、頻率、波長(zhǎng)及在水中傳播速度的大小關(guān)系。
【解答】解：A、圖甲中，a、b光從水中入射到空氣，由可知入射角β相等，a的偏折程度大，則水對(duì)a光的折射率比b光的大，即na＞nb；圖乙中，b、c以相同的入射角，從空氣入射到水中，b光的偏折程度大，則水對(duì)b光的折射率比c光的大，即nb＞nc，圖丙中，c、d光從水中入射到空氣，c光發(fā)生全反射，d光沒(méi)有發(fā)生全反射，由可知折射率越大，越容易發(fā)生全反射，所以水對(duì)c光的折射率比d光的大，即nc＞nd，所以有：na＞nb＞nc＞nd，故A正確；
B、對(duì)于同一種介質(zhì)，光的折射率越大，頻率越大，因?yàn)閚a最大，所以a光頻率最大，故B錯(cuò)誤；
C、根據(jù)（c為真空中光速，n為介質(zhì)折射率），折射率越大，在介質(zhì)中傳播速度越小，a光折射率最大，則a光在水中傳播速度最小，故C錯(cuò)誤；
D、根據(jù)可知，a光折射率n和頻率f都最大，所以a光波長(zhǎng)最短，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了光的折射及折射定律，解決本題的突破口在于通過(guò)光的偏折程度比較出光的折射率，折射率大的頻率大。
2．（2025春 雁塔區(qū)校級(jí)期中）抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示，激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)遮光板的同樣寬度的窄縫規(guī)律相同。觀察光束經(jīng)過(guò)細(xì)絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可判斷細(xì)絲粗細(xì)的變化，下列敘述中正確的是（　　）
A．這里應(yīng)用的是光的偏振現(xiàn)象
B．這里應(yīng)用的是光的干涉現(xiàn)象
C．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗
D．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì)
【考點(diǎn)】光發(fā)生明顯衍射的條件；光的衍射現(xiàn)象．
【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】讓激光通過(guò)細(xì)絲，產(chǎn)生衍射條紋，條紋變寬，知金屬絲變細(xì)，從而即可求解。
【解答】解：當(dāng)障礙物的尺寸與波的波長(zhǎng)相當(dāng)，或小于波的波長(zhǎng)，會(huì)發(fā)生明顯的衍射，該裝置的原理是運(yùn)用光的衍射現(xiàn)象，如果屏上條紋變寬，則金屬絲變細(xì)，故D正確，ABC錯(cuò)誤。
故選：D。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道衍射條紋的特點(diǎn)，以及知道發(fā)生明顯衍射的條件。
3．（2025春 溫州期中）如圖所示，真空中平行玻璃磚的折射率，一束單色光與界面成θ＝45°角斜射到玻璃磚表面上，最后在玻璃磚的右側(cè)面豎直光屏上出現(xiàn)了兩個(gè)光點(diǎn)A和B，相距h＝2.0cm，則下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．若減小θ角，則在玻璃磚的下表面將會(huì)沒(méi)有光線射出
B．該單色光射入玻璃磚的折射角為60°
C．該玻璃磚的厚度
D．若減小θ角，則射出玻璃磚的光線側(cè)移越小
【考點(diǎn)】光的折射與全反射的綜合問(wèn)題；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】C
【分析】根據(jù)光的可逆性分析A，根據(jù)折射定律結(jié)合幾何關(guān)系分析BCD。
【解答】解：A、根據(jù)光的可逆性可知，減小θ角，則在玻璃磚的下表面依然會(huì)有光線射出，故A錯(cuò)誤；
B、由圖可知單色光的入射角為45°，故B錯(cuò)誤；
C、由折射率公式n
解得θ2＝30°
作出如圖所示的光路，△CDE為等邊三角形，四邊形ABEC為梯形，CE＝AB＝h，玻璃的厚度d就是邊長(zhǎng)h的等邊三角形的高
故d＝hcos30°
解得
故C正確；
D、由C分析可知，減小θ角，則θ2變大，玻璃磚厚度不變，則射出玻璃磚的光線側(cè)移越小，故D錯(cuò)誤；
故選：C。
【點(diǎn)評(píng)】本題根據(jù)光路可逆原理及光的反射定律可以證明AC與BE平行，從而確定厚度。
4．（2025春 河西區(qū)期中）如圖所示，一束復(fù)色光由真空射向玻璃，發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．玻璃對(duì)a光的折射率較大
B．a(chǎn)光在玻璃中的傳播速度較大
C．a(chǎn)光在真空中的傳播速度較大
D．由玻璃射向真空時(shí)，a光發(fā)生全反射的臨界角比較大
【考點(diǎn)】全反射的條件、判斷和臨界角；光的折射定律；折射率的波長(zhǎng)表達(dá)式和速度表達(dá)式．
【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】A
【分析】根據(jù)折射定律分析判斷；根據(jù)v分析判斷；所有光在真空中的傳播速度都為c；根據(jù)sinC分析判斷。
【解答】解：A、根據(jù)折射定律，光線從真空射向玻璃時(shí)，入射角相同，折射角越小，折射率越大。由圖可知，a光的折射角較小，所以玻璃對(duì)a光的折射率較大，故A正確；
B、根據(jù)
v
玻璃對(duì)a光的折射率較大，所以a光在玻璃中的傳播速度較小，故B錯(cuò)誤；
C、所有光在真空中的傳播速度都相同，均為光速c，故C錯(cuò)誤；
D、根據(jù)
sinC
玻璃對(duì)a光的折射率較大，所以由玻璃射向真空時(shí)，a光發(fā)生全反射的臨界角比較小，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了光的折射定律與全反射規(guī)律，易錯(cuò)點(diǎn)在于記錯(cuò)全反射的發(fā)生條件，忽略了從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)這一條件。
5．（2025春 南開(kāi)區(qū)校級(jí)期中）下列有關(guān)光現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是（　　）
A．司機(jī)開(kāi)車(chē)時(shí)戴的司機(jī)眼鏡是利用了光的干涉原理制成的
B．以相同入射角從水中射向空氣，紫光能發(fā)生全反射，紅光也一定能發(fā)生全反射
C．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由紫光改為紅光，則條紋間距一定變大
D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度
【考點(diǎn)】光的偏振現(xiàn)象及原理；折射率的波長(zhǎng)表達(dá)式和速度表達(dá)式；全反射的條件、判斷和臨界角；光的波長(zhǎng)與干涉條紋間距的關(guān)系．
【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】C
【分析】偏振片只能使振動(dòng)方向與偏振片狹縫的方向相同的那一部分光透過(guò)透過(guò)，而其它光不能通過(guò)；雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中相鄰亮條紋之間的距離滿足公式；全反射的臨界角C滿足折射定律。
【解答】解：A、司機(jī)開(kāi)車(chē)時(shí)戴的司機(jī)眼鏡是利用了光的偏振原理制成的，故A錯(cuò)誤；
B、根據(jù)可知折射率n越大臨界角C越小，由于紫光的折射率大，故臨界角小，故當(dāng)紫光能發(fā)生全反射，入射角不一定大于紅光的臨界角，故紅光不一定能發(fā)生全反射，故B錯(cuò)誤；
C、根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式可知，在其它條件不變的情況下，將入射光由紫光改為紅光即波長(zhǎng)λ增大，相鄰條紋間距一定變大，故C正確；
D、偏振片只能使振動(dòng)方向與偏振片狹縫的方向相同的那一部分光透過(guò)，而沿其它方向振動(dòng)的光被減弱；玻璃的反射光是偏振光，拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以減弱玻璃的反射光，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查光的干涉、偏振、全反射等，知識(shí)點(diǎn)多，難度小，關(guān)鍵是記住基礎(chǔ)知識(shí)，識(shí)別常見(jiàn)光現(xiàn)象。
6．（2025春 南開(kāi)區(qū)校級(jí)期中）中國(guó)古人對(duì)許多自然現(xiàn)象有深刻認(rèn)識(shí)，唐人張志和在《玄真子 濤之靈》中寫(xiě)道：“雨色映日而為虹”。從物理學(xué)角度看，虹是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)雨滴的兩次折射和一次反射形成的。如圖是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則兩光（　　）
A．在同種玻璃中傳播，a光的傳播速度一定大于b光
B．以相同角度斜射到同一玻璃板透過(guò)平行面后，b光側(cè)移量大
C．以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能看到一種光時(shí)，一定是a光
D．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，b光的干涉條紋比a光的寬
【考點(diǎn)】光的波長(zhǎng)與干涉條紋間距的關(guān)系；光的折射定律；全反射的條件、判斷和臨界角．
【專題】定性思想；推理法；光的干涉專題；理解能力．
【答案】D
【分析】由圖看出第一次折射時(shí)，b光折射角較大，其折射率較小，頻率較小，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，波速大；以相同的入射角度射入平行玻璃磚折射率越大側(cè)移量越大；折射率較小，則臨界角大，不容易發(fā)生全反射；根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式分析。
【解答】解：A．由圖可知，光線a的折射率大于b，根據(jù)
可以確定a光在同種玻璃中速度小于b光，故A錯(cuò)誤；
B．以相同的入射角度射入平行玻璃磚折射率越大側(cè)移量越大，則a光側(cè)移量較大，故B錯(cuò)誤；
C．以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能看到一種光時(shí)，一定是b光，因?yàn)楦鶕?jù)
折射率越大，越容易發(fā)生全反射，在水外越不容易看到，故C錯(cuò)誤；
D．光線a的折射率大，波長(zhǎng)小，頻率大，根據(jù)
可知同樣的“雙縫干涉”裝置條件下，a光的干涉條紋小于b光的干涉條紋寬度，故D正確。
故選：D。
【點(diǎn)評(píng)】光照射到兩種介質(zhì)界面上時(shí)，光線全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象稱為全反射現(xiàn)象。發(fā)生全反射的條件：①光線從光密介質(zhì)斜射向光疏介質(zhì)；②入射角大于或等于臨界角。
7．（2025春 雁塔區(qū)校級(jí)期中）增反膜被廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)透鏡。如圖，入射光1以接近法線方向入射鍍膜鏡片，反射光2和3在P處相干加強(qiáng)，則2和3在P處的光振動(dòng)圖像可能為（　　）
A． B．
C． D．
【考點(diǎn)】增透膜與增反膜；光的雙縫干涉圖樣．
【專題】定性思想；推理法；光的干涉專題；推理論證能力．
【答案】A
【分析】根據(jù)發(fā)生光的干涉時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)的條件分析。
【解答】解：因?yàn)榉瓷涔?和3在P處相干加強(qiáng)，所以反射光2和3到達(dá)振動(dòng)情況正好相同，即振動(dòng)步調(diào)正好相同，故A正確，BCD錯(cuò)誤。
故選：A。
【點(diǎn)評(píng)】增反膜、增透膜均是薄膜干涉現(xiàn)象的應(yīng)用。增反膜是增加反射光，膜前、后表面兩次反射的光程差為光在該膜中波長(zhǎng)的整數(shù)倍，反射光得到加強(qiáng)。
8．（2025 天津模擬）一種光學(xué)傳感器是通過(guò)接收器接收到紅綠燈光信號(hào)而觸發(fā)工作的。如圖所示，一細(xì)束黃色光沿AB方向從汽車(chē)玻璃外側(cè)（汽車(chē)玻璃可視為兩表面平行的玻璃磚）的B點(diǎn)射入，入射角為i，折射光線剛好沿BC方向在汽車(chē)玻璃內(nèi)側(cè)C點(diǎn)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(chē)玻璃內(nèi)側(cè)C點(diǎn)觸發(fā)光學(xué)傳感器。下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．若改用綠色光射入，需要入射角i增大到某一合適的角度
B．若改用綠色光射入，綠光通過(guò)BC的時(shí)間比黃光通過(guò)BC的時(shí)間短
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．若改用紅色光射入，可能會(huì)在C點(diǎn)發(fā)生全反射
【考點(diǎn)】光的折射與全反射的綜合問(wèn)題；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】A
【分析】AB.若改用綠色光射入，則頻率變大，結(jié)合光的折射定律，即可分析判斷，根據(jù)幾何關(guān)系分析傳播時(shí)間；
C.若改用紅色光射入，根據(jù)光的折射定律，即可分析判斷；
D.根據(jù)光的可逆性分析。
【解答】解：AB.若改用綠色光射入，則頻率變大，折射率變大，折射角不變，根據(jù)光的折射定律可得n
由此可知，入射角變大，需要入射角i增大到某一合適的角度；
光在玻璃中的光程為s
傳播時(shí)間為t
解得t
綠光的折射角較小，則綠光通過(guò)BC的時(shí)間比黃光通過(guò)BC的時(shí)間長(zhǎng)，故A正確，B錯(cuò)誤；
C.若改用紅色光射入，則頻率變小，折射率變小，折射角不變，根據(jù)光的折射定律可得n
由此可知，入射角變小，故C錯(cuò)誤；
D.根據(jù)光發(fā)生折射的可逆性可知，改用紅色光射入，不會(huì)在C點(diǎn)發(fā)生全反射，故D錯(cuò)誤；
故選：A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查光的折射定律，解題時(shí)需注意：確定光的相關(guān)參數(shù)，找到變量與不變量，依光的折射定律列式求解。
二．多選題（共4小題）
（多選）9．（2025春 南岸區(qū)校級(jí)期中）下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．照相機(jī)鏡頭表面的增透膜利用了薄膜干涉原理
B．光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大
C．在光導(dǎo)纖維內(nèi)傳送圖像利用了光的色散
D．雨后積水路面漂浮的彩色油膜屬于光的衍射現(xiàn)象
【考點(diǎn)】光的干涉現(xiàn)象；薄膜干涉現(xiàn)象；光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用；光的折射與全反射的綜合問(wèn)題．
【專題】定性思想；歸納法；全反射和臨界角專題；光的干涉專題；理解能力．
【答案】AB
【分析】根據(jù)薄膜干涉的原理判斷相機(jī)鏡頭表面的增透膜的原理；全反射的必要條件是：光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；積水路面漂浮的彩色油膜屬于光的薄膜干涉。
【解答】解：A、照相機(jī)鏡頭表面的增透膜，利用了薄膜干涉原理來(lái)減弱反射光的強(qiáng)度，使拍攝的照片更加清晰，故A正確；
BC、在光導(dǎo)纖維內(nèi)芯傳送圖像利用了光的全反射原理，結(jié)合全反射的條件，可知光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大，與光的色散無(wú)關(guān)，故B正確，C錯(cuò)誤；
D、雨后積水路面漂浮的彩色油膜屬于光的薄膜干涉現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。
故選：AB。
【點(diǎn)評(píng)】掌握全反射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象的本質(zhì)的不同是順利解決此類題目的關(guān)鍵。
（多選）10．（2025春 溫州期中）關(guān)于以下四張圖片，則下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．圖甲豎直的肥皂膜看起來(lái)是一條條水平彩色橫紋，是由于光的衍射現(xiàn)象
B．圖乙當(dāng)磁鐵靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化而接通，干簧管起到開(kāi)關(guān)的作用
C．圖丙方解石的雙折射現(xiàn)象，說(shuō)明所有晶體在光學(xué)性質(zhì)方面都具有各向異性
D．圖丁醫(yī)生通過(guò)發(fā)射頻率已知的超聲波來(lái)檢查血管是否發(fā)生病變，俗稱“彩超”，這是利用超聲波的多普勒效應(yīng)
【考點(diǎn)】光的衍射現(xiàn)象；各向異性和各向同性；多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用；薄膜干涉現(xiàn)象．
【專題】定性思想；歸納法；光的干涉專題；理解能力．
【答案】BD
【分析】白光從射入肥皂薄膜，前后表面的反射光在前表面發(fā)生疊加，產(chǎn)生干涉；根據(jù)傳感器的特點(diǎn)判斷；方解石晶體具有各向異性；根據(jù)多普勒效應(yīng)判斷。
【解答】解：A、豎直的肥皂膜看起來(lái)常常是水平彩色橫紋，是由于光的干涉產(chǎn)生的，故A錯(cuò)誤；
B、當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化而接通，當(dāng)磁體遠(yuǎn)離干簧管時(shí)，軟磁性材料制成的簧片失去磁性，兩簧片又分開(kāi)，經(jīng)常被用于控制電路的通斷，故B正確；
C、雙折射是光束入射到各向異性的晶體，分解為兩束光而沿不同方向折射的現(xiàn)象，方解石的雙折射現(xiàn)象，該現(xiàn)象說(shuō)明方解石晶體具有各向異性，但是不能說(shuō)明所有晶體都有光學(xué)的各向異性，故C錯(cuò)誤；
D、測(cè)出反射波的頻率變化就能知道血流的速度，這種方法俗稱“彩超”，是利用多普勒效應(yīng)原理，故D正確。
故選：BD。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道光現(xiàn)象產(chǎn)生原因及實(shí)際應(yīng)用的原理，同時(shí)牢記多普勒效應(yīng)是由于觀察者和波源間位置的變化而產(chǎn)生的，掌握物理概念要一定要理解其真正意義。
（多選）11．（2025春 寧波期中）超強(qiáng)超短光脈沖產(chǎn)生方法曾獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，其中用到的一種脈沖激光展寬器截面如圖所示。在空氣中對(duì)稱放置四個(gè)相同的直角三棱鏡，頂角為θ。一細(xì)束脈沖激光垂直第一個(gè)棱鏡左側(cè)面入射，經(jīng)過(guò)前兩個(gè)棱鏡后分為平行的光束，再經(jīng)過(guò)后兩個(gè)棱鏡重新合成為一束，此時(shí)不同頻率的光前后分開(kāi)，完成脈沖展寬。已知相鄰兩棱鏡斜面間的距離為d，脈沖激光中包含兩種頻率的光a，b，它們?cè)诶忡R中的折射率分別為n1和n2。下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．n1＞n2
B．三棱鏡頂角θ的最大正弦值為
C．若θ＝30°，兩束光在第二個(gè)三棱鏡上的入射點(diǎn)間的距離為
D．若θ＝30°，兩束光通過(guò)整個(gè)展寬器的過(guò)程中在空氣中的路程差為
【考點(diǎn)】光的折射與全反射的綜合問(wèn)題；光的折射定律；光的全反射現(xiàn)象．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】BD
【分析】根據(jù)折射定律分析光線的傳播，會(huì)計(jì)算全反射的臨界角，尋找兩束光滿足的臨界條件，光線在第一個(gè)三棱鏡右側(cè)斜面上恰好發(fā)生全反射時(shí)，根據(jù)全反射臨界角公式解出頂角θ的范圍；根據(jù)折射定律，結(jié)合幾何關(guān)系聯(lián)立求解。根據(jù)雙縫干涉的條紋公式判斷。
【解答】解：A．根據(jù)光的偏折程度可知，a光折射率小于b光折射率，故
n1＜n2
故A錯(cuò)誤；
B．要使得兩種頻率的光都從左側(cè)第一個(gè)棱鏡斜面射出，則θ需要比兩種頻率光線的全反射角都小，設(shè)C是全反射的臨界角，則有
代入較大的折射率得
故B正確；
C．脈沖激光從第一個(gè)三棱鏡右側(cè)斜面射出時(shí)發(fā)生折射，設(shè)折射角分別為α1和α2，由折射定律得
、
根據(jù)三角函數(shù)知識(shí)可得
兩束光在第二個(gè)三棱鏡上的入射點(diǎn)間的距離
故C錯(cuò)誤；
D．設(shè)兩束光在前兩個(gè)三棱鏡斜面之間的路程分別為L(zhǎng)1和L2，則
、
ΔL＝2（L2﹣L1）
解得
故D正確。
故選：BD。
【點(diǎn)評(píng)】本題借助“超強(qiáng)超短光脈沖產(chǎn)生方法”這一材料來(lái)考查光的折射定律和臨界角的相關(guān)知識(shí)，結(jié)合幾何關(guān)系。聯(lián)立解題。
（多選）12．（2025 長(zhǎng)沙模擬）關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象解釋正確的是（　　）
A．如圖甲使用光的干涉法檢測(cè)物體表面平整度的裝置中，M端與N端的間距越大，則干涉條紋間距越大
B．在沙漠中會(huì)出現(xiàn)如圖乙所示的蜃景，遠(yuǎn)處景物發(fā)出光線射向地面，光線在靠近地面時(shí)發(fā)生了全反射，所以能夠看到倒立的虛像
C．將兩個(gè)全反射棱鏡配合使用可以制作潛望鏡，如圖丙所示，物體光線從左側(cè)進(jìn)入經(jīng)過(guò)兩個(gè)棱鏡，可以在右側(cè)觀察到物體等大正立的像
D．在折射率為n的水面下方h處有一點(diǎn)光源S，人在光源正上方的水面上觀察，則他看到點(diǎn)光源的深度H
【考點(diǎn)】光的折射定律；光的折射與全反射的綜合問(wèn)題．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；分析綜合能力．
【答案】BCD
【分析】相鄰明條紋間的空氣層的厚度差為，MN之間墊塊的高度越高，空氣層的夾角越大，據(jù)此分析即可；
根據(jù)沙漠蜃景形成的原理分析；
根據(jù)潛望鏡的原理分析；
依據(jù)視深和實(shí)深的關(guān)系判斷。
【解答】解：A、發(fā)生薄膜干涉時(shí)，相鄰明條紋間的空氣層的厚度差為，MN之間墊塊的高度越高，空氣層的夾角越大，所以相鄰明條紋之間的距離變小，故A錯(cuò)誤；
B、沙漠上下層空氣溫度比上層高，密度比上層小，故沙漠地表附近的空氣折射率從下到上逐漸增大。發(fā)生全反射現(xiàn)象，因此人們看到遠(yuǎn)方的景物低于水平面成倒立的虛像，故B正確；
C、潛望鏡中的第一個(gè)全反射棱鏡將水平入射的光線垂直向下反射，使得光線的傳播方向改變90°。第二個(gè)全反射棱鏡再將垂直向下的光線水平反射，使其傳播方向又改變90°，最終進(jìn)入人眼。在這個(gè)過(guò)程中，由于全反射棱鏡只是改變了光線的傳播方向，沒(méi)有改變光線的發(fā)散或會(huì)聚性質(zhì)，所以所成的像與物體是等大的。同時(shí)，經(jīng)過(guò)兩次反射，像的上下、左右關(guān)系相對(duì)于物體并沒(méi)有改變，所以是等大正立的虛像，故C正確；
D、根據(jù)折射定律，人看到點(diǎn)光源的深度H與實(shí)際深度h的幾何關(guān)系如下圖所示：
d＝H tanθ＝h tanβ
n
人在光源正上方的水面上觀察時(shí)，θ、β均很小，可認(rèn)為sinθ≈tanθ，sinβ≈tanβ
可得：，故D正確。
故選：BCD。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵要掌握全反射現(xiàn)象及其形成的必要條件：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，要注意全反射是光的反射是兩種不同的現(xiàn)象，形成的條件也是不同的。
三．填空題（共4小題）
13．（2025春 和平區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，一小孩在河水清澈的河面上沿直線游泳，已知這條河的深度為，不考慮水面波動(dòng)對(duì)視線的影響。某時(shí)刻他看到自己正下方的河底有一小石塊，向前游了3m時(shí)他恰好看不到小石塊了，則河水的折射率是 　　 ，若光在真空中的速度是c＝3.0×108m/s，則光在河水中的速度是 　2.25×108　 。
【考點(diǎn)】光的折射與全反射的綜合問(wèn)題．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】；2.25×108
【分析】小孩恰好看不到小石塊，說(shuō)明光線恰好發(fā)生了全反射，入射角等于臨界角C，根據(jù)幾何關(guān)系求出臨界角C，再由sinC求出河水的折射率，根據(jù)v計(jì)算光在河水中的速度。
【解答】解：向前游了3m時(shí)他恰好看不到小石塊，則知光線恰好發(fā)生了全反射，入射角等于臨界角C，如圖
根據(jù)幾何關(guān)系得 sinC
根據(jù)全反射臨界角公式得 sinC
解得河水的折射率n
若光在真空中的速度是c＝3.0×108m/s，則光在河水中的速度是v
解得v＝2.25×108m/s
故答案為：；2.25×108
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵要理解全反射現(xiàn)象，明確恰好發(fā)生全反射時(shí)，入射角等于臨界角，結(jié)合幾何知識(shí)幫助解答。
14．（2025 泉州模擬）如圖，半圓柱形玻璃磚圓心為O，半徑為R。一光線從P點(diǎn)以入射角θ＝53°入射后，恰好經(jīng)過(guò)A點(diǎn)，半徑OA垂直O(jiān)P，O、P間的距離為，取sin53°＝0.8，則玻璃的折射率為 　　 ；真空中的光速為c，光從P點(diǎn)到A點(diǎn)的傳播時(shí)間為 　　 ；若θ＝0°，則光射到玻璃磚圓弧面時(shí) 　會(huì)　 （選填“會(huì)”或“不會(huì)”）發(fā)生全反射。
【考點(diǎn)】光的折射與全反射的綜合問(wèn)題；折射率的波長(zhǎng)表達(dá)式和速度表達(dá)式．
【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】；；會(huì)。
【分析】由光從空氣射入玻璃磚時(shí)的折射關(guān)系，結(jié)合幾何關(guān)系，可得到折射角，即可計(jì)算折射率；由折射率與光速的關(guān)系，可得到光在玻璃磚內(nèi)傳播時(shí)的速度，根據(jù)幾何關(guān)系可得到PA的長(zhǎng)度，根據(jù)光在玻璃磚中傳播的速度、長(zhǎng)度，即可計(jì)算時(shí)間；若θ＝0°，光從空氣中射到圓弧面時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系，可得到光在玻璃磚中傳播時(shí)的角度，結(jié)合折射率，可分析能否發(fā)生全反射。
【解答】解：由光從空氣射入玻璃磚時(shí)的折射關(guān)系，結(jié)合幾何關(guān)系可得：，可得到折射角滿足：，
即可得折射率：，解得：；
由折射率與光速的關(guān)系：，可得到光在玻璃磚內(nèi)傳播時(shí)的速度：，光在玻璃磚中傳播的速度、長(zhǎng)度、時(shí)間滿足：，解得：；
若θ＝0°，光從空氣中射到圓弧面時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系可知如下圖：
可得到光在玻璃磚中傳播時(shí)的角度滿足：，解得：，結(jié)合折射率，可知?jiǎng)偤冒l(fā)生全反射。
故答案為：；；會(huì)。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查光的折射，關(guān)鍵是根據(jù)幾何關(guān)系，得到角度和長(zhǎng)度的關(guān)系。
15．（2025春 思明區(qū)校級(jí)期中）光盤(pán)是存儲(chǔ)信息的一種重要載體，其中只讀光盤(pán)按照激光源不同可分為CD、DVD、BD三類，分別使用紅外、紅、藍(lán)激光讀取數(shù)據(jù)。激光的折射率越大，經(jīng)凸透鏡會(huì)聚的光斑越小，光盤(pán)容量就可以做得越大。如圖所示，激光經(jīng)過(guò)凸透鏡會(huì)聚后，當(dāng)經(jīng)過(guò)光盤(pán)反射層凹痕的邊緣時(shí)，兩束反射回的激光會(huì)干涉減弱，光強(qiáng)變小，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換形成明顯信號(hào)。則一般來(lái)說(shuō)容量最大的光盤(pán)種類是 　BD　 （填“CD”、“DVD”或“BD”），光盤(pán)凹痕的深度應(yīng)為激光波長(zhǎng)的 　四分之一　 （填“四分之一”、“二分之一”或“一倍”）。
【考點(diǎn)】光的干涉現(xiàn)象．
【專題】定性思想；推理法；光的干涉專題；推理論證能力．
【答案】BD；四分之一
【分析】根據(jù)激光的折射率越大，光盤(pán)容量就可以做得越大分析，結(jié)合光發(fā)生干涉，振動(dòng)減弱條件分析。
【解答】解：根據(jù)題述，激光的折射率越大，經(jīng)凸透鏡會(huì)聚的光斑越小，光盤(pán)容量就可以做得越大，故藍(lán)色激光的頻率最大，折射率最大，光盤(pán)BD容量最大。
激光經(jīng)過(guò)光盤(pán)反射層凹痕處時(shí)，兩束反射激光干涉減弱，兩束激光的波程差最小為
則凹痕深度
故答案為：BD；四分之一
【點(diǎn)評(píng)】本題解題關(guān)鍵是讀懂題目的意思并知道光發(fā)生干涉，振動(dòng)減弱的條件。
16．（2025 泉州模擬）如圖所示，一個(gè)透明球體放置在水平面上，一束藍(lán)光從A點(diǎn)沿水平方向射入球體后經(jīng)B點(diǎn)射出，最后射到水平面上的C點(diǎn)．已知∠BOC＝30°，∠BCO＝30°，該球體對(duì)藍(lán)光的折射率為 　　 ；若換用一束紅光同樣從A點(diǎn)水平射向該球體，則它從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相比，位置 　偏右　 （填“偏左”、“偏右”或“不變”）．
【考點(diǎn)】光的折射定律．
【專題】光的折射專題．
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【分析】根據(jù)入射角與折射角，由n求折射率．換用紅光，折射率減小，偏折程度變小，從而確定出折射后落到水平面上的位置．
【解答】解：根據(jù)幾何關(guān)系得，入射角 i＝∠AOB＝30°．折射角 β＝60°
根據(jù)折射定律得球體對(duì)藍(lán)光的折射率為 n．
紅光的折射率比藍(lán)光小，則光線射出后偏折程度減小，即β變小，所以從球體射出后落到水平面上形成的光點(diǎn)與C點(diǎn)相比，位置偏右．
故答案為：，偏右．
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了幾何光學(xué)問(wèn)題，關(guān)鍵運(yùn)用幾何知識(shí)確定出入射角和折射角，通過(guò)折射定律進(jìn)行求解．
四．解答題（共4小題）
17．（2025春 成都期中）如圖所示，手機(jī)防窺膜的原理可以解釋為“超微細(xì)百葉窗技術(shù)”，某種防窺屏由透明介質(zhì)和對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)像素單元的可視角度θ的控制。發(fā)光像素單元緊貼手機(jī)屏幕，可視為點(diǎn)光源，位于相鄰兩屏障的正中間。若屏障的高度為，相鄰屏障的間隙為2d。求：
（1）從介質(zhì)射向空氣中的光線的最大入射角；
（2）若要使最大入射角的光線能從透明介質(zhì)射入空氣中，透明介質(zhì)的折射率的最大值？
【考點(diǎn)】光的折射與全反射的綜合問(wèn)題．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】（1）點(diǎn)光源在透明介質(zhì)中對(duì)應(yīng)的最大入射角為30°；
（2）透明介質(zhì)的折射率的最大值為2。
【分析】（1）當(dāng)光線沿著屏障上邊緣射向透明介質(zhì)與空氣的分界面時(shí)入射角最大，根據(jù)幾何關(guān)系求最大入射角；
（2）當(dāng)光線在透明介質(zhì)與空氣的分界面發(fā)生全反射時(shí)，根據(jù)折射定律求此時(shí)透明介質(zhì)的折射率，再得到透明介質(zhì)的折射率的最大值。
【解答】解：（1）當(dāng)光線沿著屏障上邊緣射向透明介質(zhì)與空氣的分界面時(shí)入射角最大，如圖所示。
由幾何關(guān)系可得入射角滿足tanθ
可得最大入射角為
θ＝30°
（2）當(dāng)光線在透明介質(zhì)與空氣的分界面發(fā)生全反射時(shí)，由折射定律有n0
解得n0＝2
答：（1）點(diǎn)光源在透明介質(zhì)中對(duì)應(yīng)的最大入射角為30°；
（2）透明介質(zhì)的折射率的最大值為2。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查折射定律在實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用，理解題意是關(guān)鍵，幾何光學(xué)作出光路圖是解題的前提，應(yīng)用幾何知識(shí)結(jié)合物理原理解答。
18．（2025春 南京期中）半圓柱形玻璃磚的橫截面如圖所示，O為圓心，直徑MN水平，一細(xì)束單色光Ⅰ沿半徑方向從A處射入玻璃磚后，恰好在O點(diǎn)發(fā)生全反射。另一細(xì)束同 色光Ⅱ平行于單色光Ⅰ從最高點(diǎn)B射入玻璃磚后，折射到MN上的D點(diǎn)，OD的長(zhǎng)度為9d，B、D兩點(diǎn)間的距離為25d，光在真空中傳播的速度為c。
（1）求玻璃磚對(duì)單色光的折射率n；
（2）求單色光Ⅱ通過(guò)玻璃磚所用的時(shí)間t。
【考點(diǎn)】光的折射與全反射的綜合問(wèn)題；光的折射定律；折射率的波長(zhǎng)表達(dá)式和速度表達(dá)式．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】（1）玻璃磚對(duì)單色光的折射率為；
（2）單色光Ⅱ通過(guò)玻璃磚所用的時(shí)間為。
【分析】（1）根據(jù)幾何關(guān)系得到折射角的正弦，然后根據(jù)臨界角公式和折射定律計(jì)算折射率；
（2）先計(jì)算光在玻璃磚中的傳播速度，然后計(jì)算時(shí)間即可。
【解答】解：（1）設(shè)單色光Ⅰ在分界面MN上發(fā)生全反射的臨界角為C，則單色光Ⅱ射入玻璃磚的入射角θ1＝C，設(shè)光線Ⅱ從最高點(diǎn)B射入玻璃磚后的折射角為θ2，根據(jù)幾何關(guān)系可知
根據(jù)折射定律有
根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系有
解得
（2）光在玻璃磚中的傳播速度
光在玻璃磚中傳播所用的時(shí)間
解得
答：（1）玻璃磚對(duì)單色光的折射率為；
（2）單色光Ⅱ通過(guò)玻璃磚所用的時(shí)間為。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了臨界角公式，折射定律、折射率、以及光子的能量和動(dòng)量的相關(guān)問(wèn)題，基礎(chǔ)題。
19．（2025 大通縣三模）如圖所示，ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線由O點(diǎn)以α＝45°角射入，已知棱鏡的折射率n，BC＝CD＝16cm，OBcm，∠ADC＝60°，真空中光速c＝3×108m/s，求：
（1）光線在棱鏡AB邊的折射角；
（2）光線在棱鏡中傳播的時(shí)間。
【考點(diǎn)】光的折射與全反射的綜合問(wèn)題；折射率的波長(zhǎng)表達(dá)式和速度表達(dá)式．
【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；推理論證能力．
【答案】（1）光線在棱鏡AB邊的折射角為30°；
（2）光線在棱鏡中傳播的時(shí)間為。
【分析】（1）根據(jù)折射定律計(jì)算折射角；
（2）由幾何知識(shí)求出光線棱鏡中傳播的路程，由求出光線在棱鏡中傳播速度，再求光線在棱鏡中所用的時(shí)間。
【解答】解：（1）根據(jù)折射定律有
解得
則β＝30°
（2）設(shè)全反射的臨界角為C，則
解得C＝45°，光路圖如圖所示
光線在BC、CD邊上的入射角均大于臨界角，故在兩邊上發(fā)生全反射，光線最終從AD邊射出
根據(jù)幾何關(guān)系可知，CE＝CG＝BC，DG＝CD﹣CG
則光在棱鏡中傳播的路程
解得
光在棱鏡中傳播的速度
光在棱鏡中傳播的時(shí)間
解得s
答：（1）光線在棱鏡AB邊的折射角為30°；
（2）光線在棱鏡中傳播的時(shí)間為。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵要掌握全反射的條件，以及折射定律，結(jié)合幾何關(guān)系進(jìn)行求解。作光路圖時(shí)要注意光線必須畫(huà)實(shí)線、法線必須畫(huà)虛線。
20．（2025春 佛山期中）在光學(xué)儀器中，“道威棱鏡”被廣泛用來(lái)進(jìn)行圖形翻轉(zhuǎn)。如圖，ABCD是棱鏡的橫截面，棱鏡橫截面是底角為45°的等腰梯形。現(xiàn)有與BC平行、與ABCD共面的兩條相同的單色光線a、b射至AB面，經(jīng)折射均能到BC面，已知棱鏡材料對(duì)a、b光線的折射率n，光在真空中傳播速度c。
（1）判斷光線在BC界面能否發(fā)生全反射。
（2）若光線a、b在未進(jìn)入AB面之前距離為d，求兩條光線進(jìn)入AB面發(fā)生第一次折射時(shí)兩條折射光線的距離D。
【考點(diǎn)】光的折射與全反射的綜合問(wèn)題．
【專題】定量思想；推理法；光的直線傳播和光的反射專題；光的折射專題；分析綜合能力．
【答案】（1）光線在BC界面發(fā)生全反射；
（2）兩條光線進(jìn)入AB面發(fā)生第一次折射時(shí)兩條折射光線的距離D為。
【分析】（1）畫(huà)出光傳播的路徑，求出全反射臨界角，根據(jù)幾何關(guān)系結(jié)合折射定律求解；
（2）根據(jù)幾何關(guān)系求兩條光線進(jìn)入AB面發(fā)生第一次折射時(shí)兩條折射光線的距離D。
【解答】解：（1）如圖
由幾何關(guān)系得：光在界面AB的入射角i＝45°，則：
解得：
r＝30°
所以光在界面BC的入射角α＝75°
設(shè)棱鏡的全反射臨界角為C，則：
解得
C＝45°小于α，則光線在BC界面發(fā)生全反射
（2）設(shè)兩光線在AB面入射點(diǎn)的距離為l，則：
折射后：
D＝lsinr
解得：
。
答：（1）光線在BC界面發(fā)生全反射；
（2）兩條光線進(jìn)入AB面發(fā)生第一次折射時(shí)兩條折射光線的距離D為。
【點(diǎn)評(píng)】解決該題需要正確作出光路圖，能根據(jù)幾何知識(shí)求解相關(guān)的角度，熟記折射定律的表達(dá)式以及全反射的臨界角的表達(dá)式。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
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