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专题16 光学 电磁波 相对论
1．（2025·山东·高考真题）用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝关于轴对称，光屏垂直于轴放置。将偏振片垂直于轴置于双缝左侧，单色平行光沿轴方向入射，在屏上观察到干涉条纹，再将偏振片置于双缝右侧，透振方向平行。保持不动，将绕轴转动的过程中，关于光屏上的干涉条纹，下列说法正确的是（ ）
A．条纹间距不变，亮度减小 B．条纹间距增大，亮度不变
C．条纹间距减小，亮度减小 D．条纹间距不变，亮度增大
【答案】A
【详解】根据干涉条纹间距公式可知当P2旋转时，，，均不变，故条纹间距不变；随着P2的旋转，透过P2的光强在减小，干涉条纹的亮度在减小。
故选A。
2．（2025·河南·高考真题）折射率为的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶点入射，光线与竖直方向的夹角为，如图所示。该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角为（不考虑光线在圆柱内的反射）（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】
设光线射入圆柱体时的折射角为，根据光的折射定律可知
解得
如图，根据几何关系可知光线射出圆柱体时的入射角
则法线与竖直方向的夹角
根据光的折射定律可知
解得光线射出圆柱体时的折射角
光线从圆柱体内射出时，与竖直方向的夹角为
故选B。
3．（2025·广西·高考真题）如图扇形的材料，折射率大于，现有两条光线1和2，从扇形材料的A点传播，光线1传到圆弧（圆）AC的中点B．光线2传播到C点偏上，则两光线发生下列哪种情况（　　）
A．1不全反射，2全反射 B．都不全反射
C．都全反射 D．1全反射，2不全反射
【答案】C
【详解】因可得临界角
即C<45°
因射到B点的光线的入射角为
可知光线1会发生全反射；因射到C点偏上的的光线的入射角为
可知光线2会发生全反射。
故选C。
4．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）如图，利用液导激光技术加工器件时，激光在液束流与气体界面发生全反射。若分别用甲、乙两种液体形成液束流，甲的折射率比乙的大，则（ ）
A．激光在甲中的频率大 B．激光在乙中的频率大
C．用甲时全反射临界角大 D．用乙时全反射临界角大
【答案】D
【详解】AB．激光在不同介质中传播时，其频率不变，故AB错误；
CD．根据，甲的折射率比乙的大，则用乙时全反射临界角大，故C错误，D正确。
故选D 。
5．（2025·浙江·高考真题）测量透明溶液折射率的装置如图1所示。在转盘上共轴放置一圆柱形容器，容器被透明隔板平分为两部分，一半充满待测溶液，另一半是空气。一束激光从左侧沿直径方向入射，右侧放置足够大的观测屏。在某次实验中，容器从图2（俯视图）所示位置开始逆时针匀速旋转，此时观测屏上无亮点；随着继续转动，亮点突然出现，并开始计时，经后亮点消失。已知转盘转动角速度为，空气折射率为1，隔板折射率为n，则待测溶液折射率为（ ）（光从折射率的介质射入折射率的介质，入射角与折射角分别为与，有）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】由题意可知当屏上无光点时，光线从隔板射到空气上时发生了全发射，出现亮点时，光线从溶液射到隔板再射到空气时发生了折射，可知从出现亮点到亮点消失，容器旋转满足
光线能透过液体和隔板从空气中射出时，即出现亮点时，可知光线的在空气中的入射角为θ时，光线在隔板和空气界面发生全反射,在隔板和液体界面，有
在隔板和空气界面
解得
故选A。
6．（2025·海南·高考真题）测量某半圆形玻璃砖的折射率，操作步骤如下
I．在白纸上画一条直线，半圆形玻璃砖放白纸上，玻璃砖直径与直线重合，描出直径两端点和，取走玻璃砖，用刻度尺求圆心点，过点作垂线，放回玻璃砖，将光屏垂直贴近玻璃砖点放置。
II．沿玻璃砖由向缓慢移动激光笔，使得入射光线平行纸面且始终沿着半径方向射向圆心，从玻璃砖射出的激光在下方的光屏上恰好消失，记下激光入射点，取走玻璃砖，过点作的垂线。
(1)步骤II中，当激光从点入射到点在面下方光屏上恰好消失时是光的_____。
A．色散现象 B．衍射现象 C．全反射现象
(2)用刻度尺测得、，则玻璃砖的折射率_____。
【答案】(1)C
(2)1.6
【详解】（1）当激光从点入射到点在面下方光屏上恰好消失时，此时光线在AB面发生全反射，故是光的全反射现象。
故选C。
（2）根据前面分析可知此时入射角等于临界角，即，故可得
根据
可得玻璃砖的折射率
7．（2025·安徽·高考真题）如图，玻璃砖的横截面是半径为R的半圆，圆心为O点，直径与x轴重合。一束平行于x轴的激光，从横截面上的P点由空气射入玻璃砖，从Q点射出。已知P点到x轴的距离为，P、Q间的距离为。
(1)求玻璃砖的折射率；
(2)在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O点发生全反射，求入射光线与x轴之间夹角的范围。
【答案】(1)
(2)或
【详解】（1）根据题意得出光路图如图所示
根据几何关系可得，，
可得，
根据折射定律
（2）发生全反射的临界角满足
可得
要使激光能在圆心O点发生全反射，激光必须指向点射入，如图所示
只要入射角大于，即可发生全反射，则使激光能在圆心O点发生全反射，入射光线与x轴之间夹角的范围。由对称性可知，入射光线与x轴之间夹角的范围还可以为。
8．（2025·山东·高考真题）由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示，器件下表面圆弧以O点为圆心，上表面圆弧以点为圆心，两圆弧的半径及O、两点间距离均为R，点A、B、C在下表面圆弧上。左界面AF和右界面CH与平行，到的距离均为。
(1)B点与的距离为，单色光线从B点平行于射入介质，射出后恰好经过点，求介质对该单色光的折射率n；
(2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质，并垂直CH射出，出射点在GE的延长线上，E点在上，、E两点间的距离为，空气中的光速为c，求该光在介质中的传播时间t。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）如图
根据题意可知B点与的距离为，，所以
可得
又因为出后恰好经过点，点为该光学器件上表面圆弧的圆心，则该单色光在上表面垂直入射，光路不变；因为，所以根据几何关系可知
介质对该单色光的折射率
（2）若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质，第一次射出介质的点为D，且，可知
由于
所以光线在上表面D点发生全反射，轨迹如图
根据几何关系有则光在介质中传播的距离为
光在介质中传播的速度为
所以光在介质中的传播时间
9．（2025·云南·高考真题）用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5，盖玻片厚度，盖玻片与物镜的间距，不考虑光在盖玻片中的多次反射，取真空中光速。
(1)求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积（结果保留2位有效数字）；
(2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为，求（结果保留2位有效数字）。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）由折射定律可知，全反射的临界角满足
设未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光圆的半径为r，由几何关系
代入数据解得
根据
所以未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积为
（2）当光从O点垂直于盖玻片的上表面入射时，传播的时间最短，则未滴油滴时，光从O点传播到物镜的最短时间为
滴油滴时，光从O点传播到物镜的最短时间为
故
1．如图甲为水晶透明“平安扣”由同材质同心环形材料组成，将“平安扣”平放在水平桌面上，过环心的横截面如图乙所示，外环的半径为R。细光束从P点射入“平安扣”时，经一次折射后，恰好在内环上发生全发射，且从外环上第一次的射出点为Q（图中未画出），并测得圆心角POQ为2θ，已知光在真空中的传播速度为c，水晶的折射率为n。细光在“平安扣”中由P点入射到Q点出射所经历的时间为（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【来源】2025届河北省部分校高三下学期5月模拟冲刺卷物理试题
【详解】作出光在水晶中的光路如图所示
设P点到内表面发生全发射的点距离为l，根据图中几何关系和正弦定理有
光在内环上刚好发生全反射，则
由对称性可知，光从P点射入到从Q点射出的时间为
又光在水晶中的传播速度
联立解得
故选A。
2．有一透明材料制成的C型半圆柱体，内径是R，外径是2R，其横截面如图所示，OO′是对称轴。圆柱体内部弧面上均涂有特殊材料，使光到达时全部被吸收。O′处有一可以旋转的单色激光发射器，使发出的光线绕O′以角速度ω在纸面内匀速转动。已知单色光在透明材料中的折射率为，真空中的光速为c，则下列说法正确的是（　　）
A．这束单色光可能在该材料右侧截面上发生全反射
B．光点在右侧截面移动的区域长度为
C．光点在右侧截面即将消失时的瞬时速率为2ωR
D．光在材料中传播的最长时间为
【答案】B
【来源】2025届浙江省z20名校联盟高三下学期模拟预测物理试题
【详解】A．发生全反射的临界角为
即C=45°
由几何关系当光线射到右侧界面上最下端时的入射角为45°，但此时光线在O＇点的入射角为90°，可知这束单色光不可能在该材料右侧截面上发生全反射，故A错误；
B．当光线与内侧圆弧相切时与OO＇夹角为30°，此时光点距离O点的距离为
可知光点在右侧截面移动的区域长度为
故B正确；
C．光点在右侧截面即将消失时的瞬时速率为
其中的是射到介质中的折射光线绕O＇点旋转的角速度，
即
故C错误；
D．光在材料中射到最低端的光线传播时间最长，则传播的最长时间为
故D错误。
故选B。
3．如图所示，科研人员在研究一半径为的透明半球体时，用一束激光垂直照射半球体底面各点，发现激光束照射点距离球心为时，激光束恰好不能从半球表面透出，则半球体对此激光束的折射率为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【来源】2025届四川省达州市高级中学校高三下学期模拟预测物理试题
【详解】设激光束从点垂直底面射入半球体，刚好在点不能从半球表面射出，则恰好为临界角，由几何关系可得
由临界角公式可得
可得半球体对此激光束的折射率为。
故选D。
4．如图所示是一个半径为R的均匀透明介质球过其球心的截面，PQ为直径。一单色细光束从P点射入球内，折射光线与PQ夹角，出射光线与PQ平行。光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　）
A．介质对该光束的折射率为
B．光束在P点的入射角为
C．该光束在介质中的传播速度为
D．该光束在介质中的传播时间为
【答案】D
【来源】2025届河南省部分重点高中高三下学期5月联合模拟考试物理试题
【详解】AB．根据题意，作出光路如图所示
由几何关系可知，光线射出时的折射角，折射率
可知光束在P点的入射角
故AB错误；
C．该光束在介质中的传播速度
故C错误；
D．该光束在介质中的传播距离
则传播时间
故D正确；
故选D。
5．一个底面半径为R，高为4R的均匀透明圆柱体玻璃砖被切割成如图甲所示的形状，横截面如图乙所示，现有一束由a、b两种单色光组成的复合平行光从空气垂直平面AB射入柱体，已知，该玻璃对单色光a的折射率，对单色光b的折射率，关于这束光初次在柱体内到达圆弧形界面ACB时的说法正确的是（　　）
A．从区域II入射的所有单色光a的光线都不会发生全反射
B．从区域II入射的所有单色光b的光线都不会发生全反射
C．从区域I、III入射的所有光线都会发生全反射
D．若只有区域II内有入射光线，则圆弧形界面ACB上有单色光射出的面积与有复色光射出的面积之比为7∶30
【答案】D
【来源】2025届安徽省百师联盟高三下学期二轮复习联考（三）物理试卷
【详解】AB．II部分光线垂直AB射入圆柱体，方向不变射到圆柱体内表面上，在圆弧形界面ACB上射出时入射角最大为45°，由
可知单色光a发生全反射的临界角为30°，单色光b发生全反射的临界角为37°，所以II部分光线两种色光都有光线发生全反射，故AB错误；
C．I、III两部分光线射入圆柱体时的折射角等于再射到圆柱体内表面上的入射角，根据光路可逆性分析可知，光线不能发生全反射，一定能从透明体射出，故C错误；
D．单色光a的临界角为30°，单色光b的临界角为37°，有单色光a射出的面积对应的圆心角为60°，有单色光b射出的面积对应的圆心角为74°，则有单色光射出的面积对应的圆心角为14°，有复色光射出的面积对应的圆心角为60°，面积比为7∶30，故D正确。
故选D。
6．如图所示，矩形玻璃砖abcd平行于光屏P放置于上方高H处，两束平行的单色光A、B斜射到玻璃砖的ad面，两个入射点间距离为x1，穿过玻璃砖下表面bc后，射在光屏P上两个点间距离为x2，已知x1>x2。不考虑光在玻璃砖中的反射。只向上平移玻璃砖，其他条件和状态保持不变，射在光屏上两个点（　　）
A．位置不变，距离不变 B．位置右移，距离不变
C．位置左移，距离变大 D．位置右移，距离变大
【答案】A
【来源】2025届江苏省苏州市八校高三下学期三模联考物理试卷
【详解】作出光路图，如图所示。
根据光的折射知识可知，两束单色光射出玻璃后仍相互平行，根据题意作出光的折射的光路图，如图所示
当只向上平移玻璃砖，如图虚线的位置，由于入射角不变，折射角不变，则移动玻璃砖前后，同一个光线在玻璃砖内的折射光线平行，射出玻璃砖后的折射光线平行，根据几何关系可得，向上平移玻璃砖后，穿过玻璃砖下表面光线通过平移前的出射点，则射在光屏P上的位置不变，距离不变。
故选A。
7．如图为置于真空中厚度为L的矩形透明砖的截面图，O、分别为上下表面的中点，一光线从O点以一定角度射入透明砖，刚好射在图中a点（）。换同样大小的另一材质矩形透明砖放在原位置，让同一光线仍然从O点以相同的角度射入透明砖，刚好射在图中b点。关于该光线在这两种介质中传播，下列说法正确的是（　　）
A．在b点一定不会发生全反射 B．在第一种材质中传播时频率更小
C．在第二种材质中的波长更大 D．穿过第二种材料的时间较短
【答案】A
【来源】2025届天津市红桥区高三下学期二模物理试卷
【详解】A．光线射到b点的入射角等于设到O点的折射角，可知光线在b点一定不会发生全反射，选项A正确；
BCD．光的频率由光源决定，与传播的介质无关，可知光在两种介质中的频率相同；根据
在第一种材质中折射角较大，可知第一中材料的折射率更小，根据
可知在第一种材料中的速度更大，根据
可知在第一种材质中的波长更大；传播时间
可知在第一种材质中的折射角r=45°，可知传播时间t较短，选项BCD错误。
故选A。
8．如图所示，有一横截面为边长为a的正三角形的三棱镜ABC，BC边为吸光材质，一平面光源可发出垂直于光源平面的平行单色光，光源平面与水平方向夹角θ为60°，光源发出的平行光穿过三棱镜的光路图如图所示，图中光线在三棱镜中的光路与BC平行，且垂直打在光屏上，下列说法正确的是（　　）
A．三棱镜的折射率
B．从光源发出的所有经过三棱镜到达光屏的光的传播时间相等
C．从光源发出的所有经过三棱镜到达光屏的光中，从AB中点入射的光线传播时间最短
D．缓慢绕B点顺时针转动光源，所有光线依然都能经过三棱镜传播到光屏
【答案】B
【来源】2025届江苏省泰州市姜堰区高三下学期二模物理试卷
【详解】A．根据题意，做出法线如图所示
由几何关系可得，
由折射定律可得
故A错误；
BC．根据题意，设的长度为，由几何关系和对称性可知，光线在三棱镜外传播的距离为，在三棱镜内传播的距离为，由公式
可得，光在三棱镜内传播速度
则传播时间为
可知，从光源发出的所有经过三棱镜到达光屏的光的传播时间相等，故B正确，C错误；
D．缓慢绕B点顺时针转动光源，结合上述分析可知，光线在面的入射角逐渐减小，则光线在面的折射角逐渐减小，折射光线向下偏移，可能出现折射光线打在面被吸收，则不是所有光线都能经过三棱镜传播到光屏，故D错误。
故选B。
9．如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，在凸透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的狭缝层。单色光从上方垂直凸透镜的上表面射向凸透镜，沿光的入射方向看到的明暗相间的干涉条纹可能是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【来源】2025届山西省晋城市高三下学期第三次模拟考试物理试题
【详解】干涉条纹是由凸透镜下表面与平面玻璃间空气膜上、下表面的反射光叠加形成的，越靠近透镜边缘，空气膜的厚度变化越快，观察到的圆环状条纹间距越来越小，条纹越来越密集，ABD错误，C正确。
故选C。
10．(24-25高三下·江苏宿迁泗阳县·适考)透明介质球的球心为O，水平直径上有一点光源P，A点为从P射出的光线能直接从左侧面射出的临界点，则能直接从右侧面射出的临界点B的位置可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【来源】江苏省宿迁市泗阳县2024-2025学年高三下学期第一次适应性考试（一模）物理试卷
【详解】光线从临界点A射出时，其入射角恰好为临界角C， 在PO延长线上取一点Q，使得OP=OQ，过A点作PO的平行线交圆弧于M点，作垂直于PO的直径，取M两侧两点F、E如图所示
由对称性知
在三角形POM中，由正弦定理可得
在三角形OQM中，由正弦定理可得
由图可知,
联立可知
由图易知
而光线从临界点B射出时，其入射角恰好为临界角C，则 B点应位于MG间圆弧上，B选项符合题意。
故B正确，
11．彩虹是由太阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的。下图为彩虹形成的示意图，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光线。则（　　）
A．a光的频率小于b光的频率
B．a、b光在由空气进入水滴后波长变长
C．从同一介质射向空气，a光比b光容易发生全反射
D．通过同一双缝干涉装置，a光的相邻条纹间距比b光的大
【答案】C
【来源】2025届广东省广州市普通高中高三下学期第三次模考物理试题
【详解】A．由光路图可知，光的偏折程度大于光，可知水滴对光的折射率大于对光的折射率，所以光的频率大于光的频率，故A错误；
B．、光在由空气进入水滴后波速变小，频率不变，根据
可知波长变短，故B错误；
C．根据可知，光的临界角小于光的临界角，即光比光容易发生全反射，故C正确；
D．由于光的频率大于光的频率，所以光的波长小于光的波长，根据可知，通过同一双缝干涉装置，光干涉的相邻条纹间距比光的小，故D错误。
故选C。
12．如图，两种颜色的光从真空中沿同一光路由圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为a和b。已知入射角α=45°，a光束与玻璃砖左侧平面的夹角β=60°，下列说法正确的是（　　）
A．若a光束为蓝光，b光束可能是红光
B．a光在该玻璃柱体中传播的速度比b光大
C．玻璃对a光的折射率为
D．用a光和b光分别照射同双狭缝，观察干涉现象，a光的条纹间距更窄
【答案】B
【来源】2025届陕西省汉中市西乡县第一中学高三下学期二模物理试题
【详解】A．由光路图可知，a光和b光射入玻璃柱体时入射角相同，a光折射角大于b光折射角，根据折射定律可知，a光的折射率小于b光的折射率，若a光束为蓝光，b光束不可能是红光，故A错误；
B．根据可得
由于a光的折射率小于b光的折射率，故a光在该玻璃柱体中传播的速度比b光大，故B正确；
C．根据折射定律可知
玻璃对a光的折射率为
故C错误；
D . a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，由可知，a光的波长大于b光的波长，根据可知，用a光和b光分别照射同双狭缝，观察干涉现象，b光的条纹间距更窄，故D错误；
故选B。
13．真空中，一半圆形玻璃砖放置在转盘上，圆心恰好在转轴处，玻璃砖右侧有一足够大的光屏。一束由单色光a、b组成的光线从左侧沿着玻璃砖半径方向入射，荧光屏上有两个亮点。使转盘从图示位置开始顺时针匀速转动，光屏上单色光a的亮点先消失。下列说法正确的是（　　）
A．a光的频率小于b光的频率
B．a光在玻璃砖内的传播速度大于b光在玻璃砖内的传播速度
C．用同样的装置做双缝干涉实验时，b光相邻亮条纹间距较大
D．若a、b均能使某金属发生光电效应，则b光产生的光电子对应的遏止电压更大
【答案】C
【来源】2025届山东省实验中学高三下学期第二次模拟考试物理试题
【详解】A．a光的光斑先消失，所以a光的临界角小于b光的临界角，根据
则有
则a光的频率大于b光的频率，故A错误；
B．根据
可知，a光在玻璃砖内的传播速度小于b光在玻璃砖内的传播速度，故B错误；
C．由a光的频率大于b光的频率，结合可知，a光的波长小于b光的波长，根据
可知，b光相邻亮条纹间距较大，故C正确；
D．根据
可知，因为a光的频率大于b光的频率，即，所以a光产生的光电子对应的遏止电压更大，故D错误。
故选C。
14．如题所示，一束真空波长为λ的光射入双缝，双缝间距为d；距离双缝l远处平行放置一个光屏（l>d），双缝与光屏之间充满折射率为n的介质，则光屏上相邻亮条纹的间距是（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【来源】2025届山东省Flawless联考高三下学期选考科目考试（四）物理试题
【详解】光在介质中的波长为
根据条纹间距表达式
可得
故选D。
15．如图所示，一圆柱形筒的直径为8cm、高为6cm。人眼在筒的斜上方某处观察时，恰好能看到桶底，当筒中装满某种液体时，恰能看到筒底圆心。则光在此液体中的折射率为（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【来源】2025届青海省海东市属中学高三下学期5月模拟预测物理试题
【详解】根据题意画出光路图如图所示
根据图中几何关系有入射角的正弦值为
折射角的正弦值为
根据折射率公式
可解得折射率
故选B正确。
16．如图甲所示，凸透镜放置在水平玻璃板上，波长为的单色光竖直向下照射，呈现出如图乙所示的亮暗相间的同心圆环，P处位于亮环上。下列说法正确的是（　　）
A．仅更换形状相同、折射率更大的凸透镜，P处仍位于亮环上
B．对凸透镜施加向下的压力，同一级亮环的半径将变小
C．仅将入射光的波长调整为，则P处位于暗环上
D．空气膜厚度为（k=1，2，3…）的位置均位于暗环上
【答案】A
【来源】2025届山东省德州市高三下学期三模物理试题
【详解】A．P处位于亮环上，P处干涉加强，根据薄膜干涉原理有（m=1，2，3…）
根据折射率的规律有
解得（m=1，2，3…）
仅更换形状相同、折射率更大的凸透镜，上述表达式仍然成立，只是整数m将增大，可知，P处仍然为干涉加强位置，即P处仍位于亮环上，故A正确；
B．对凸透镜施加向下的压力，凸透镜与水平玻璃板间的薄膜厚度减小，结合上述可知，同一厚度对应的亮条纹对应的位置将外移，可知，同一级亮环的半径将变大，故B错误；
C．仅将入射光的波长调整为，根据折射率的规律有
根据薄膜干涉原理有（m=1，2，3…）
解得（m=1，2，3…）
可知，仅将入射光的波长调整为，则P处位于亮环上，故C错误；
D．空气膜厚度为（k=1，2，3…）
若该处为干涉减弱，根据薄膜干涉原理有（m=1，2，3…）
根据折射率的规律有
解得
可知，折射率满足上述表达式时，空气膜厚度为（k=1，2，3…）的位置均位于暗环上。若该处为干涉加强，根据薄膜干涉原理有（m=1，2，3…）
根据折射率的规律有
解得
可知，折射率满足上述表达式时，空气膜厚度为（k=1，2，3…）的位置均位于亮环上，故D错误。
故选A。
17．歼-20的光学着陆系统中用到了双缝干涉的知识。某物理兴趣小组用如图甲所示的装置做双缝干涉实验，通过目镜观察到屏上的条纹如图乙所示。只改变一个条件，使观察到的条纹如图丙所示，则改变的条件是（　　）
A．换用长度更长的遮光筒 B．增大单缝到双缝的距离
C．换用间距更小的双缝 D．红色滤光片换成紫色滤光片
【答案】D
【来源】2025届山东省潍坊市高三下学期二模物理试题
【详解】根据相邻条纹间距公式
可知，若要减小条纹间距 x，则可以减小光屏到双缝的距离L，减小波长λ，增大双缝间距d，由于红光波长比紫光更长，所以可以将红色滤光片换成紫色滤光片，减小波长。
故选D。
18．如图所示，内径为的圆柱形容器内装有某种透明液体，液体深度为R，在容器底边缘有一点光源P，可以向液体内发出某种单色光，当光源发出的光照射到液面某处入射角为时，折射角为，则液面上有光射出区域的面积大小为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【来源】2025届山西省青桐鸣大联考高三下学期5月模拟预测物理试卷
【详解】由题可知，液体对光的折射率
则光在液面处发生全反射的临界角C满足
解得
则液面上有光射出区域的面积大小为
故D正确，ABC错误。
故选D。
19．如图所示，BCD为一直角三角形棱镜的截面，，棱镜的折射率为，P为垂直于直线BC的光屏，现有一激光器从A点由静止自由下落到桌面O点，整个下落过程中从激光器发出的光束始终平行于BC边，经棱镜折射后在屏P上形成一个移动的光斑，已知A点距离BC桌面高度h，若真空中光速为c，当地重力加速度为g，忽略光到屏的传播时间，则下列说法正确的是（　　）
A．激光束在棱镜上的CD边上会发生全反射
B．激光束在棱镜中传播的速度等于
C．光斑在屏P上移动的距离为
D．光斑在屏P上移动的平均速度
【答案】D
【来源】2025届四川省成都市郫都区高三下学期三模物理试题
【详解】A．由全反射知识可得
由题意知，激光束从棱镜射向空气时的入射角
可见，全反射临界角C大于入射角，不会发生全反射，故A错误；
B．由得，故B错误；
C．设高度h对应的棱镜斜边长度为l，光斑在屏P上移动的距离为d
则有数学知识可得
联立可得，故C错误；
D．设激光器下落时间为t
则由自由落体运动知识可得
光斑在屏P上移动的平均速度
联立解得，故D正确；
故选D。
20．水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球形物品。如图所示，一个质量分布均匀的透明水晶球，过球心的截面是半径为的圆。一单色细光束平行直径从点射入球内，折射光线与夹角为。已知光在真空中的传播速度为，则（　　）
A．水晶球的折射率为
B．光在水晶球中的传播速度为
C．光在水晶球中的传播时间为
D．若逐渐增大射向水晶球表面光的入射角，光可能因发生全反射而无法射出水晶球
【答案】B
【来源】2025届山西省部分名校高三下学期第二次模拟考试物理试卷
【详解】A．作出A点的法线如图所示
由几何关系可知，光线射入时的入射角
则折射率为
故A错误；
B．光在水晶球中的传播速度为
故B正确；
C．由几何关系可知
光在水晶球中的传播时间为
故C错误；
D．由几何关系可知
若逐渐增大射向水晶球表面光的入射角，光不会因为全反射而无法射出水晶球，故D错误。
故选B。
21．如图所示的是半球形透明介质主视图，球心为，半径为，为圆面上的一点，距球心的距离为。一束截面积为的红色光束垂直射向圆面并恰好覆盖球形上表面，实验发现从点入射的光在透明介质的球面上恰好发生全反射。已知光在真空中传播的速度为，球冠的面积公式（为球冠的高），不考虑光在球形上表面的反射，下列选项正确的是（　　）
A．该介质折射率为
B．透明介质球面被照亮的面积为
C．距离球心处入射的光在介质中传播的时间为
D．若将红光换成紫光，透明介质球面被照亮的面积增大
【答案】AC
【来源】2025届江西省重点中学协作体高三下学期第二次联考物理试卷
【详解】A．根据几何关系可得从点入射的光在透明介质的球面上的光的入射角满足
根据发生全反射的条件
联立可得该介质折射率为
故A正确；
B．如图所示
根据几何关系可得
则球冠高为
透明介质球面被照亮的面积为
故B错误；
C．根据几何关系可得距离球心处入射的光在球面的入射角满足
会发生全反射，光路图如图所示
可知在A点会发生全反射，同理可得出在B、C两点也会发生全反射，
在介质中传播的距离
光在介质中传播的速度
距离球心处入射的光在介质中传播的时间为
故C正确；
D．若将红光换成紫光，紫光的折射率更大，根据可知临界角越小，则恰好发生全反射的光线向着圆心移动，则透明介质球面被照亮的面积减小，故D错误。
故选AC。
22．虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示。考虑M、N、P、Q点对应的光，则（　　）
A．以相同入射角射入玻璃砖，N光的侧移量比P光大
B．照射同一光电效应装置，M光的饱和光电流比Q光大
C．入射同一单缝，P光中心衍射条纹宽度比Q光小
D．白光中由氢原子发出的光，则M光比N光从更高能级跃迁到相同的第一激发态
【答案】BD
【来源】2025届浙江省精诚联盟高三下学期二模物理试题
【详解】根据光的折射和色散规律知射到M点和Q点的光折射率都是最大的，即频率最大，射到N点和P点的光的折射率都是最小的，即频率最小，即频率关系为
A．因N和P两种光频率相同，折射率相同，则有N光的侧移量与P相同，选项A错误；
C．P光波长大于Q光，可知P光衍射现象更加明显，即P光中心衍射条纹宽度比Q光大，选项C错误；
D．M光比N光频率更大，则跃迁时对应的能级差更大，即M光从更高能级跃迁到相同的第一激发态，选项D正确；
B．M光与Q光频率一样，但M光是经过一次反射射出，Q光是经过两次反射射出的，则M光的光强大，故饱和光电流大，选项B正确。
故选BD。
23．公园夜晚景观池有可变化形状的灯光秀，现将一半圆形线状光源（如图甲）水平放置在水面以下，随着放置深度或灯光颜色的不同，人们在水面上会看到不同形状的发光区域，如图乙、丙所示。下列说法正确的是（　　）
A．若乙、丙两图是由同一颜色、不同深度的光形成的，则乙图比丙图中的光源更深
B．若乙、丙两图是由同一颜色、不同深度的光形成的，则乙图比丙图中的光源更浅
C．若乙、丙两图是由同一深度、不同颜色的光形成的，则水对乙图中光的折射率更大
D．若乙、丙两图是由同一深度、不同颜色的光形成的，则水对丙图中光的折射率更大
【答案】BC
【来源】2025届河南省名校联盟高三下学期5月第二次模拟考试物理试题
【详解】取线光源上某一点作为点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形，设此圆形的半径为r，点光源发出的光线在水面恰好发生全反射的临界角为C。则
整理有
由图乙、丙可知，水面上乙图圆形半径小于丙图圆形半径，若乙、丙两图是由同一颜色的光形成的，则水对光的折射率一定，由于乙图圆形半径小于丙图圆形半径，根据上式可知，乙图比丙图中的光源的h更小，即深度更浅；若乙、丙两图是由同一深度、不同颜色的光形成的，则根据上式可知，则水对乙图中光的折射率更大。
故选BC。
24．投影仪中常用的图像翻转棱镜的横截面是底角为的等腰梯形，高为，上底边长为。一单色光沿如图所示的方向射入棱镜，且能到达边的中点，已知棱镜对该单色光的折射率，光在真空中传播的速度为，有折射时，不考虑反射。下列说法正确的是（　　）
A．光在边发生全反射
B．光在边发生折射，折射角为
C．光在棱镜中的传播时间为
D．光在棱镜中的传播时间为
【答案】AD
【来源】2025届甘肃省多校高三下学期5月联考考试物理试卷
【详解】AB．根据
可知，发生全反射的临界角为，故光在边发生全反射，并射到边的中点，再一次发生全反射，最终从边射出，选项A正确，B错误；
CD．由几何关系可知，光在棱镜中通过的路程
该过程所需的时间
选项C错误，D正确。
故选AD。
25．某工艺摆件由透明材料制成，其矩形竖直截面如图所示，PQ、MN分别为其竖直截面的上、下底边，真空中一束单色红光从PQ边的O点斜向右下射入后直接到达MN，依次经MN反射、QM的中点E反射后，从PQ上的点射出，射出时出射光线与PQ的夹角为30°。已知PN厚为h，QM边恰好无红光射出，光在真空中的传播速度为c，只考虑第一次从点射出的光线。下列说法正确的是（　　）
A．底座材料对该单色红光的折射率为
B．底座材料对该单色红光的折射率为
C．该单色红光在底座内从O点传播到点的时间为
D．该单色红光在底座内从O点传播到点的时间为
【答案】BD
【来源】2025届山东省潍坊市高三下学期三模物理试卷
【详解】AB．由题知，QM边恰好无红光射出，则光在E点发生全反射，则作出光路图，如图所示
根据几何关系可知在点，光在空气中的角度
光在介质中的角度
根据折射定律有
又光在E点发生全反射，则有
联立解得，，
故A错误，B正确；
CD．光从点入射到点射出，根据几何关系，可知光在两点的夹角相同，根据几何关系，可知光通过的路程为
根据几何关系有，
又
联立可得
光在介质中的速度为
则光在底座内从O点传播到点的时间为
故C错误，D正确。
故选BD。
26．如图，透明材料制成圆柱形棒，折射率为。圆柱的直径为d=4cm，长为L=40cm。一束光线射向圆柱棒底面中心，折射入圆柱棒后经侧面全反射最终由棒的另一底面射出。求
(1)欲使光线在棒侧面发生全反射，求入射角θ的正弦值取值范围；
(2)计算说明该光线可能经历的全发射次数最多为多少次。
【答案】(1)
(2)6次
【来源】2025届山东省济宁市高三下学期考前押题联合测试物理试题
【详解】（1）光线恰好在棒侧面发生全发射
由，
联立得
取值范围为
（2）光线在侧面恰好发生全发射时，光线经历的全发射次数最多全发射临界角由
得
第一次全发射时，光线沿中心线通过的距离为
则
即光线最多经历6次全发射。
27．如图所示，清澈的湖面下S处有一点光源，S到水面的距离，已知水的折射率，当很小时，求：
(1)点光源发出的光能直接射出水面的面积；
(2)在点光源正上方的水面上能看到点光源的视深。
【答案】(1)
(2)
【来源】2025届山东省临沂市高三下学期学业水平等级模拟物理试卷
【详解】（1）当从S发出的光在N点处发生全反射时，其光路如图所示。
有
故得
解得
点光源发出的光能直接射出水面的面积
（2）在点光源正上方向的水面上看到点光源时，其光路如图所示。
由折射定律知
由几何关系知，
联立代入数据解得能看到点光源的视深
28．如图所示，阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，ABCO构成边长为R的正方形，AC为圆心在O点的圆弧。一光线从O点射出沿OE方向射入元件，光线恰好不能从AB面射出，∠AOE=30°，真空中光速为c。求：
(1)该材料的折射率n；
(2)光线从O点射出到第一次射至AB面的时间t。
【答案】(1)
(2)
【来源】2025届江苏省苏锡常镇高三下学期二模物理试卷
【详解】（1）设该光学元件全反射临界角为，从点光源沿方向射入元件的光线恰好不能从面射出，则可知
根据
可得：
（2）点光源发出的光沿方向射入元件的光线到达AB面如图所示
光从射到时间
光在介质中的光速为
光从射至边的F点时间为
点光源发出的光射至边的时间
29．某边长为的等边三角形发光元件放在半径为R的半球形透明介质上表面，其中心与半球形圆心重合，光在空气中的速度大小为c，不考虑反射。求：
(1)若介质的折射率为n，从三角形顶点发出的光到达半球形底部A的时间；
(2)要使三角形发光元件发出的光都能从球面射出，介质的折射率应该满足的条件。
【答案】(1)
(2)
【来源】2025届山东省菏泽市高三下学期二模物理试题
【详解】（1）设三角形某一顶点到圆心的距离为h，到底部A的距离为s，由几何关系
，，
联立得光线从到底部A的时间
（2）由正弦定理
α等于90°时，θ最大，此时
解得
故折射率应满足。
30．某家庭水族箱内安装了一盏环形LED装饰灯，灯带镶嵌在内径为R、外径为2R的透明亚克力圆环中，圆心为O。当打开特定模式时，位于顶部C点的激光模块会射出一道蓝光，该光线在亚克力环中形成正六边形闭合光路，宛如在水面下编织出光之网，如图所示。家人观察到光线始终在环壁内反射，从未穿透到空气中。已知真空中的光速为c，亚克力材料的折射率为n。
(1)为保证光线在环壁处完全反射，求亚克力材料的折射率最小值。
(2)当采用最小折射率的材料时，求蓝光完成正六边形闭环路径所需的最短时间。
【答案】(1)
(2)
【来源】2025届河南省名校联盟高三下学期5月第三次模拟考试物理试卷
【详解】（1）由几何关系有
因为没有光线从亚克力圆环射出，说明发生的都是全反射，有
解得
即光在亚克力圆环中的折射率最小值为。
（2）由几何关系可知光在亚克力圆环中传播的路程
光线在亚克力圆环中传播的时间
又
解得
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题16 光学 电磁波 相对论
1．（2025·山东·高考真题）用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝关于轴对称，光屏垂直于轴放置。将偏振片垂直于轴置于双缝左侧，单色平行光沿轴方向入射，在屏上观察到干涉条纹，再将偏振片置于双缝右侧，透振方向平行。保持不动，将绕轴转动的过程中，关于光屏上的干涉条纹，下列说法正确的是（ ）
A．条纹间距不变，亮度减小 B．条纹间距增大，亮度不变
C．条纹间距减小，亮度减小 D．条纹间距不变，亮度增大
2．（2025·河南·高考真题）折射率为的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶点入射，光线与竖直方向的夹角为，如图所示。该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角为（不考虑光线在圆柱内的反射）（　　）
A． B． C． D．
3．（2025·广西·高考真题）如图扇形的材料，折射率大于，现有两条光线1和2，从扇形材料的A点传播，光线1传到圆弧（圆）AC的中点B．光线2传播到C点偏上，则两光线发生下列哪种情况（　　）
A．1不全反射，2全反射 B．都不全反射
C．都全反射 D．1全反射，2不全反射
4．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）如图，利用液导激光技术加工器件时，激光在液束流与气体界面发生全反射。若分别用甲、乙两种液体形成液束流，甲的折射率比乙的大，则（ ）
A．激光在甲中的频率大 B．激光在乙中的频率大
C．用甲时全反射临界角大 D．用乙时全反射临界角大
5．（2025·浙江·高考真题）测量透明溶液折射率的装置如图1所示。在转盘上共轴放置一圆柱形容器，容器被透明隔板平分为两部分，一半充满待测溶液，另一半是空气。一束激光从左侧沿直径方向入射，右侧放置足够大的观测屏。在某次实验中，容器从图2（俯视图）所示位置开始逆时针匀速旋转，此时观测屏上无亮点；随着继续转动，亮点突然出现，并开始计时，经后亮点消失。已知转盘转动角速度为，空气折射率为1，隔板折射率为n，则待测溶液折射率为（ ）（光从折射率的介质射入折射率的介质，入射角与折射角分别为与，有）
A． B．
C． D．
6．（2025·海南·高考真题）测量某半圆形玻璃砖的折射率，操作步骤如下
I．在白纸上画一条直线，半圆形玻璃砖放白纸上，玻璃砖直径与直线重合，描出直径两端点和，取走玻璃砖，用刻度尺求圆心点，过点作垂线，放回玻璃砖，将光屏垂直贴近玻璃砖点放置。
II．沿玻璃砖由向缓慢移动激光笔，使得入射光线平行纸面且始终沿着半径方向射向圆心，从玻璃砖射出的激光在下方的光屏上恰好消失，记下激光入射点，取走玻璃砖，过点作的垂线。
(1)步骤II中，当激光从点入射到点在面下方光屏上恰好消失时是光的_____。
A．色散现象 B．衍射现象 C．全反射现象
(2)用刻度尺测得、，则玻璃砖的折射率_____。
7．（2025·安徽·高考真题）如图，玻璃砖的横截面是半径为R的半圆，圆心为O点，直径与x轴重合。一束平行于x轴的激光，从横截面上的P点由空气射入玻璃砖，从Q点射出。已知P点到x轴的距离为，P、Q间的距离为。
(1)求玻璃砖的折射率；
(2)在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O点发生全反射，求入射光线与x轴之间夹角的范围。
8．（2025·山东·高考真题）由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示，器件下表面圆弧以O点为圆心，上表面圆弧以点为圆心，两圆弧的半径及O、两点间距离均为R，点A、B、C在下表面圆弧上。左界面AF和右界面CH与平行，到的距离均为。
(1)B点与的距离为，单色光线从B点平行于射入介质，射出后恰好经过点，求介质对该单色光的折射率n；
(2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质，并垂直CH射出，出射点在GE的延长线上，E点在上，、E两点间的距离为，空气中的光速为c，求该光在介质中的传播时间t。
9．（2025·云南·高考真题）用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5，盖玻片厚度，盖玻片与物镜的间距，不考虑光在盖玻片中的多次反射，取真空中光速。
(1)求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积（结果保留2位有效数字）；
(2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为，求（结果保留2位有效数字）。
1．如图甲为水晶透明“平安扣”由同材质同心环形材料组成，将“平安扣”平放在水平桌面上，过环心的横截面如图乙所示，外环的半径为R。细光束从P点射入“平安扣”时，经一次折射后，恰好在内环上发生全发射，且从外环上第一次的射出点为Q（图中未画出），并测得圆心角POQ为2θ，已知光在真空中的传播速度为c，水晶的折射率为n。细光在“平安扣”中由P点入射到Q点出射所经历的时间为（　　）
A． B． C． D．
2．有一透明材料制成的C型半圆柱体，内径是R，外径是2R，其横截面如图所示，OO′是对称轴。圆柱体内部弧面上均涂有特殊材料，使光到达时全部被吸收。O′处有一可以旋转的单色激光发射器，使发出的光线绕O′以角速度ω在纸面内匀速转动。已知单色光在透明材料中的折射率为，真空中的光速为c，则下列说法正确的是（　　）
A．这束单色光可能在该材料右侧截面上发生全反射
B．光点在右侧截面移动的区域长度为
C．光点在右侧截面即将消失时的瞬时速率为2ωR
D．光在材料中传播的最长时间为
3．如图所示，科研人员在研究一半径为的透明半球体时，用一束激光垂直照射半球体底面各点，发现激光束照射点距离球心为时，激光束恰好不能从半球表面透出，则半球体对此激光束的折射率为（　　）
A． B． C． D．
4．如图所示是一个半径为R的均匀透明介质球过其球心的截面，PQ为直径。一单色细光束从P点射入球内，折射光线与PQ夹角，出射光线与PQ平行。光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　）
A．介质对该光束的折射率为
B．光束在P点的入射角为
C．该光束在介质中的传播速度为
D．该光束在介质中的传播时间为
5．一个底面半径为R，高为4R的均匀透明圆柱体玻璃砖被切割成如图甲所示的形状，横截面如图乙所示，现有一束由a、b两种单色光组成的复合平行光从空气垂直平面AB射入柱体，已知，该玻璃对单色光a的折射率，对单色光b的折射率，关于这束光初次在柱体内到达圆弧形界面ACB时的说法正确的是（　　）
A．从区域II入射的所有单色光a的光线都不会发生全反射
B．从区域II入射的所有单色光b的光线都不会发生全反射
C．从区域I、III入射的所有光线都会发生全反射
D．若只有区域II内有入射光线，则圆弧形界面ACB上有单色光射出的面积与有复色光射出的面积之比为7∶30
6．如图所示，矩形玻璃砖abcd平行于光屏P放置于上方高H处，两束平行的单色光A、B斜射到玻璃砖的ad面，两个入射点间距离为x1，穿过玻璃砖下表面bc后，射在光屏P上两个点间距离为x2，已知x1>x2。不考虑光在玻璃砖中的反射。只向上平移玻璃砖，其他条件和状态保持不变，射在光屏上两个点（　　）
A．位置不变，距离不变 B．位置右移，距离不变
C．位置左移，距离变大 D．位置右移，距离变大
7．如图为置于真空中厚度为L的矩形透明砖的截面图，O、分别为上下表面的中点，一光线从O点以一定角度射入透明砖，刚好射在图中a点（）。换同样大小的另一材质矩形透明砖放在原位置，让同一光线仍然从O点以相同的角度射入透明砖，刚好射在图中b点。关于该光线在这两种介质中传播，下列说法正确的是（　　）
A．在b点一定不会发生全反射 B．在第一种材质中传播时频率更小
C．在第二种材质中的波长更大 D．穿过第二种材料的时间较短
8．如图所示，有一横截面为边长为a的正三角形的三棱镜ABC，BC边为吸光材质，一平面光源可发出垂直于光源平面的平行单色光，光源平面与水平方向夹角θ为60°，光源发出的平行光穿过三棱镜的光路图如图所示，图中光线在三棱镜中的光路与BC平行，且垂直打在光屏上，下列说法正确的是（　　）
A．三棱镜的折射率
B．从光源发出的所有经过三棱镜到达光屏的光的传播时间相等
C．从光源发出的所有经过三棱镜到达光屏的光中，从AB中点入射的光线传播时间最短
D．缓慢绕B点顺时针转动光源，所有光线依然都能经过三棱镜传播到光屏
9．如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，在凸透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的狭缝层。单色光从上方垂直凸透镜的上表面射向凸透镜，沿光的入射方向看到的明暗相间的干涉条纹可能是（　　）
A． B．
C． D．
10．(24-25高三下·江苏宿迁泗阳县·适考)透明介质球的球心为O，水平直径上有一点光源P，A点为从P射出的光线能直接从左侧面射出的临界点，则能直接从右侧面射出的临界点B的位置可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
11．彩虹是由太阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的。下图为彩虹形成的示意图，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光线。则（　　）
A．a光的频率小于b光的频率
B．a、b光在由空气进入水滴后波长变长
C．从同一介质射向空气，a光比b光容易发生全反射
D．通过同一双缝干涉装置，a光的相邻条纹间距比b光的大
12．如图，两种颜色的光从真空中沿同一光路由圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为a和b。已知入射角α=45°，a光束与玻璃砖左侧平面的夹角β=60°，下列说法正确的是（　　）
A．若a光束为蓝光，b光束可能是红光
B．a光在该玻璃柱体中传播的速度比b光大
C．玻璃对a光的折射率为
D．用a光和b光分别照射同双狭缝，观察干涉现象，a光的条纹间距更窄
13．真空中，一半圆形玻璃砖放置在转盘上，圆心恰好在转轴处，玻璃砖右侧有一足够大的光屏。一束由单色光a、b组成的光线从左侧沿着玻璃砖半径方向入射，荧光屏上有两个亮点。使转盘从图示位置开始顺时针匀速转动，光屏上单色光a的亮点先消失。下列说法正确的是（　　）
A．a光的频率小于b光的频率
B．a光在玻璃砖内的传播速度大于b光在玻璃砖内的传播速度
C．用同样的装置做双缝干涉实验时，b光相邻亮条纹间距较大
D．若a、b均能使某金属发生光电效应，则b光产生的光电子对应的遏止电压更大
14．如题所示，一束真空波长为λ的光射入双缝，双缝间距为d；距离双缝l远处平行放置一个光屏（l>d），双缝与光屏之间充满折射率为n的介质，则光屏上相邻亮条纹的间距是（　　）
A． B． C． D．
15．如图所示，一圆柱形筒的直径为8cm、高为6cm。人眼在筒的斜上方某处观察时，恰好能看到桶底，当筒中装满某种液体时，恰能看到筒底圆心。则光在此液体中的折射率为（　　）
A． B． C． D．
16．如图甲所示，凸透镜放置在水平玻璃板上，波长为的单色光竖直向下照射，呈现出如图乙所示的亮暗相间的同心圆环，P处位于亮环上。下列说法正确的是（　　）
A．仅更换形状相同、折射率更大的凸透镜，P处仍位于亮环上
B．对凸透镜施加向下的压力，同一级亮环的半径将变小
C．仅将入射光的波长调整为，则P处位于暗环上
D．空气膜厚度为（k=1，2，3…）的位置均位于暗环上
17．歼-20的光学着陆系统中用到了双缝干涉的知识。某物理兴趣小组用如图甲所示的装置做双缝干涉实验，通过目镜观察到屏上的条纹如图乙所示。只改变一个条件，使观察到的条纹如图丙所示，则改变的条件是（　　）
A．换用长度更长的遮光筒 B．增大单缝到双缝的距离
C．换用间距更小的双缝 D．红色滤光片换成紫色滤光片
18．如图所示，内径为的圆柱形容器内装有某种透明液体，液体深度为R，在容器底边缘有一点光源P，可以向液体内发出某种单色光，当光源发出的光照射到液面某处入射角为时，折射角为，则液面上有光射出区域的面积大小为（ ）
A． B． C． D．
19．如图所示，BCD为一直角三角形棱镜的截面，，棱镜的折射率为，P为垂直于直线BC的光屏，现有一激光器从A点由静止自由下落到桌面O点，整个下落过程中从激光器发出的光束始终平行于BC边，经棱镜折射后在屏P上形成一个移动的光斑，已知A点距离BC桌面高度h，若真空中光速为c，当地重力加速度为g，忽略光到屏的传播时间，则下列说法正确的是（　　）
A．激光束在棱镜上的CD边上会发生全反射
B．激光束在棱镜中传播的速度等于
C．光斑在屏P上移动的距离为
D．光斑在屏P上移动的平均速度
20．水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球形物品。如图所示，一个质量分布均匀的透明水晶球，过球心的截面是半径为的圆。一单色细光束平行直径从点射入球内，折射光线与夹角为。已知光在真空中的传播速度为，则（　　）
A．水晶球的折射率为
B．光在水晶球中的传播速度为
C．光在水晶球中的传播时间为
D．若逐渐增大射向水晶球表面光的入射角，光可能因发生全反射而无法射出水晶球
21．如图所示的是半球形透明介质主视图，球心为，半径为，为圆面上的一点，距球心的距离为。一束截面积为的红色光束垂直射向圆面并恰好覆盖球形上表面，实验发现从点入射的光在透明介质的球面上恰好发生全反射。已知光在真空中传播的速度为，球冠的面积公式（为球冠的高），不考虑光在球形上表面的反射，下列选项正确的是（　　）
A．该介质折射率为
B．透明介质球面被照亮的面积为
C．距离球心处入射的光在介质中传播的时间为
D．若将红光换成紫光，透明介质球面被照亮的面积增大
22．虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示。考虑M、N、P、Q点对应的光，则（　　）
A．以相同入射角射入玻璃砖，N光的侧移量比P光大
B．照射同一光电效应装置，M光的饱和光电流比Q光大
C．入射同一单缝，P光中心衍射条纹宽度比Q光小
D．白光中由氢原子发出的光，则M光比N光从更高能级跃迁到相同的第一激发态
23．公园夜晚景观池有可变化形状的灯光秀，现将一半圆形线状光源（如图甲）水平放置在水面以下，随着放置深度或灯光颜色的不同，人们在水面上会看到不同形状的发光区域，如图乙、丙所示。下列说法正确的是（　　）
A．若乙、丙两图是由同一颜色、不同深度的光形成的，则乙图比丙图中的光源更深
B．若乙、丙两图是由同一颜色、不同深度的光形成的，则乙图比丙图中的光源更浅
C．若乙、丙两图是由同一深度、不同颜色的光形成的，则水对乙图中光的折射率更大
D．若乙、丙两图是由同一深度、不同颜色的光形成的，则水对丙图中光的折射率更大
24．投影仪中常用的图像翻转棱镜的横截面是底角为的等腰梯形，高为，上底边长为。一单色光沿如图所示的方向射入棱镜，且能到达边的中点，已知棱镜对该单色光的折射率，光在真空中传播的速度为，有折射时，不考虑反射。下列说法正确的是（　　）
A．光在边发生全反射
B．光在边发生折射，折射角为
C．光在棱镜中的传播时间为
D．光在棱镜中的传播时间为
25．某工艺摆件由透明材料制成，其矩形竖直截面如图所示，PQ、MN分别为其竖直截面的上、下底边，真空中一束单色红光从PQ边的O点斜向右下射入后直接到达MN，依次经MN反射、QM的中点E反射后，从PQ上的点射出，射出时出射光线与PQ的夹角为30°。已知PN厚为h，QM边恰好无红光射出，光在真空中的传播速度为c，只考虑第一次从点射出的光线。下列说法正确的是（　　）
A．底座材料对该单色红光的折射率为
B．底座材料对该单色红光的折射率为
C．该单色红光在底座内从O点传播到点的时间为
D．该单色红光在底座内从O点传播到点的时间为
26．如图，透明材料制成圆柱形棒，折射率为。圆柱的直径为d=4cm，长为L=40cm。一束光线射向圆柱棒底面中心，折射入圆柱棒后经侧面全反射最终由棒的另一底面射出。求
(1)欲使光线在棒侧面发生全反射，求入射角θ的正弦值取值范围；
(2)计算说明该光线可能经历的全发射次数最多为多少次。
27．如图所示，清澈的湖面下S处有一点光源，S到水面的距离，已知水的折射率，当很小时，求：
(1)点光源发出的光能直接射出水面的面积；
(2)在点光源正上方的水面上能看到点光源的视深。
28．如图所示，阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，ABCO构成边长为R的正方形，AC为圆心在O点的圆弧。一光线从O点射出沿OE方向射入元件，光线恰好不能从AB面射出，∠AOE=30°，真空中光速为c。求：
(1)该材料的折射率n；
(2)光线从O点射出到第一次射至AB面的时间t。
29．某边长为的等边三角形发光元件放在半径为R的半球形透明介质上表面，其中心与半球形圆心重合，光在空气中的速度大小为c，不考虑反射。求：
(1)若介质的折射率为n，从三角形顶点发出的光到达半球形底部A的时间；
(2)要使三角形发光元件发出的光都能从球面射出，介质的折射率应该满足的条件。
30．某家庭水族箱内安装了一盏环形LED装饰灯，灯带镶嵌在内径为R、外径为2R的透明亚克力圆环中，圆心为O。当打开特定模式时，位于顶部C点的激光模块会射出一道蓝光，该光线在亚克力环中形成正六边形闭合光路，宛如在水面下编织出光之网，如图所示。家人观察到光线始终在环壁内反射，从未穿透到空气中。已知真空中的光速为c，亚克力材料的折射率为n。
(1)为保证光线在环壁处完全反射，求亚克力材料的折射率最小值。
(2)当采用最小折射率的材料时，求蓝光完成正六边形闭环路径所需的最短时间。
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