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高考物理一轮复习 光学
一．选择题（共8小题）
1．（2025春 台江区校级期中）有a、b、c、d四种单色光，在水中的折射率分别为na、nb、nc、nd。a光和b光从水中斜射向空气的折射光路如图甲所示：b光和c光从空气斜射向水中的折射光路如图乙所示；c光和d光从水中斜射向空气，光路如图丙所示。则可判断（　　）
A．水对a光的折射率最大
B．a光的频率最小
C．在水中的传播速度c最小
D．a光的波长最大
2．（2025春 雁塔区校级期中）抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是（　　）
A．这里应用的是光的偏振现象
B．这里应用的是光的干涉现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
3．（2025春 温州期中）如图所示，真空中平行玻璃砖的折射率，一束单色光与界面成θ＝45°角斜射到玻璃砖表面上，最后在玻璃砖的右侧面竖直光屏上出现了两个光点A和B，相距h＝2.0cm，则下列说法正确的是（　　）
A．若减小θ角，则在玻璃砖的下表面将会没有光线射出
B．该单色光射入玻璃砖的折射角为60°
C．该玻璃砖的厚度
D．若减小θ角，则射出玻璃砖的光线侧移越小
4．（2025春 河西区期中）如图所示，一束复色光由真空射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对a光的折射率较大
B．a光在玻璃中的传播速度较大
C．a光在真空中的传播速度较大
D．由玻璃射向真空时，a光发生全反射的临界角比较大
5．（2025春 南开区校级期中）下列有关光现象的说法正确的是（　　）
A．司机开车时戴的司机眼镜是利用了光的干涉原理制成的
B．以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
6．（2025春 南开区校级期中）中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子 涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光（　　）
A．在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光
B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行面后，b光侧移量大
C．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光
D．在光的双缝干涉实验中，b光的干涉条纹比a光的宽
7．（2025春 雁塔区校级期中）增反膜被广泛应用于各种光学透镜。如图，入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片，反射光2和3在P处相干加强，则2和3在P处的光振动图像可能为（　　）
A． B．
C． D．
8．（2025 天津模拟）一种光学传感器是通过接收器接收到红绿灯光信号而触发工作的。如图所示，一细束黄色光沿AB方向从汽车玻璃外侧（汽车玻璃可视为两表面平行的玻璃砖）的B点射入，入射角为i，折射光线刚好沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。若入射光的颜色发生变化，且入射光的入射位置B不变，仍要使折射光线沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。下列说法正确的是（　　）
A．若改用绿色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度
B．若改用绿色光射入，绿光通过BC的时间比黄光通过BC的时间短
C．若改用红色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度
D．若改用红色光射入，可能会在C点发生全反射
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2025春 南岸区校级期中）下列说法正确的是（　　）
A．照相机镜头表面的增透膜利用了薄膜干涉原理
B．光导纤维的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
C．在光导纤维内传送图像利用了光的色散
D．雨后积水路面漂浮的彩色油膜属于光的衍射现象
（多选）10．（2025春 温州期中）关于以下四张图片，则下列说法正确的是（　　）
A．图甲竖直的肥皂膜看起来是一条条水平彩色横纹，是由于光的衍射现象
B．图乙当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管起到开关的作用
C．图丙方解石的双折射现象，说明所有晶体在光学性质方面都具有各向异性
D．图丁医生通过发射频率已知的超声波来检查血管是否发生病变，俗称“彩超”，这是利用超声波的多普勒效应
（多选）11．（2025春 宁波期中）超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为θ。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离为d，脉冲激光中包含两种频率的光a，b，它们在棱镜中的折射率分别为n1和n2。下列说法正确的是（　　）
A．n1＞n2
B．三棱镜顶角θ的最大正弦值为
C．若θ＝30°，两束光在第二个三棱镜上的入射点间的距离为
D．若θ＝30°，两束光通过整个展宽器的过程中在空气中的路程差为
（多选）12．（2025 长沙模拟）关于下列光学现象解释正确的是（　　）
A．如图甲使用光的干涉法检测物体表面平整度的装置中，M端与N端的间距越大，则干涉条纹间距越大
B．在沙漠中会出现如图乙所示的蜃景，远处景物发出光线射向地面，光线在靠近地面时发生了全反射，所以能够看到倒立的虚像
C．将两个全反射棱镜配合使用可以制作潜望镜，如图丙所示，物体光线从左侧进入经过两个棱镜，可以在右侧观察到物体等大正立的像
D．在折射率为n的水面下方h处有一点光源S，人在光源正上方的水面上观察，则他看到点光源的深度H
三．填空题（共4小题）
13．（2025春 和平区校级期中）如图所示，一小孩在河水清澈的河面上沿直线游泳，已知这条河的深度为，不考虑水面波动对视线的影响。某时刻他看到自己正下方的河底有一小石块，向前游了3m时他恰好看不到小石块了，则河水的折射率是 　 　 ，若光在真空中的速度是c＝3.0×108m/s，则光在河水中的速度是 　 　 。
14．（2025 泉州模拟）如图，半圆柱形玻璃砖圆心为O，半径为R。一光线从P点以入射角θ＝53°入射后，恰好经过A点，半径OA垂直OP，O、P间的距离为，取sin53°＝0.8，则玻璃的折射率为 　 　 ；真空中的光速为c，光从P点到A点的传播时间为 　 　 ；若θ＝0°，则光射到玻璃砖圆弧面时 　 　 （选填“会”或“不会”）发生全反射。
15．（2025春 思明区校级期中）光盘是存储信息的一种重要载体，其中只读光盘按照激光源不同可分为CD、DVD、BD三类，分别使用红外、红、蓝激光读取数据。激光的折射率越大，经凸透镜会聚的光斑越小，光盘容量就可以做得越大。如图所示，激光经过凸透镜会聚后，当经过光盘反射层凹痕的边缘时，两束反射回的激光会干涉减弱，光强变小，经过光电转换形成明显信号。则一般来说容量最大的光盘种类是 　 　 （填“CD”、“DVD”或“BD”），光盘凹痕的深度应为激光波长的 　 　 （填“四分之一”、“二分之一”或“一倍”）。
16．（2025 泉州模拟）如图所示，一个透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点．已知∠BOC＝30°，∠BCO＝30°，该球体对蓝光的折射率为 　 　 ；若换用一束红光同样从A点水平射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置 　 　 （填“偏左”、“偏右”或“不变”）．
四．解答题（共4小题）
17．（2025春 成都期中）如图所示，手机防窥膜的原理可以解释为“超微细百叶窗技术”，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对每一个像素单元的可视角度θ的控制。发光像素单元紧贴手机屏幕，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。若屏障的高度为，相邻屏障的间隙为2d。求：
（1）从介质射向空气中的光线的最大入射角；
（2）若要使最大入射角的光线能从透明介质射入空气中，透明介质的折射率的最大值？
18．（2025春 南京期中）半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O为圆心，直径MN水平，一细束单色光Ⅰ沿半径方向从A处射入玻璃砖后，恰好在O点发生全反射。另一细束同 色光Ⅱ平行于单色光Ⅰ从最高点B射入玻璃砖后，折射到MN上的D点，OD的长度为9d，B、D两点间的距离为25d，光在真空中传播的速度为c。
（1）求玻璃砖对单色光的折射率n；
（2）求单色光Ⅱ通过玻璃砖所用的时间t。
19．（2025 大通县三模）如图所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点以α＝45°角射入，已知棱镜的折射率n，BC＝CD＝16cm，OBcm，∠ADC＝60°，真空中光速c＝3×108m/s，求：
（1）光线在棱镜AB边的折射角；
（2）光线在棱镜中传播的时间。
20．（2025春 佛山期中）在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图，ABCD是棱镜的横截面，棱镜横截面是底角为45°的等腰梯形。现有与BC平行、与ABCD共面的两条相同的单色光线a、b射至AB面，经折射均能到BC面，已知棱镜材料对a、b光线的折射率n，光在真空中传播速度c。
（1）判断光线在BC界面能否发生全反射。
（2）若光线a、b在未进入AB面之前距离为d，求两条光线进入AB面发生第一次折射时两条折射光线的距离D。
高考物理一轮复习 光学
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．（2025春 台江区校级期中）有a、b、c、d四种单色光，在水中的折射率分别为na、nb、nc、nd。a光和b光从水中斜射向空气的折射光路如图甲所示：b光和c光从空气斜射向水中的折射光路如图乙所示；c光和d光从水中斜射向空气，光路如图丙所示。则可判断（　　）
A．水对a光的折射率最大
B．a光的频率最小
C．在水中的传播速度c最小
D．a光的波长最大
【考点】光的折射定律；折射率的波长表达式和速度表达式．
【专题】应用题；学科综合题；定性思想；推理法；图析法；全反射和临界角专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】根据光的偏折程度比较光的折射率大小，然后根据折射定律和全反射临界角公式，结合光路图分析各单色光的折射率、频率、波长及在水中传播速度的大小关系。
【解答】解：A、图甲中，a、b光从水中入射到空气，由可知入射角β相等，a的偏折程度大，则水对a光的折射率比b光的大，即na＞nb；图乙中，b、c以相同的入射角，从空气入射到水中，b光的偏折程度大，则水对b光的折射率比c光的大，即nb＞nc，图丙中，c、d光从水中入射到空气，c光发生全反射，d光没有发生全反射，由可知折射率越大，越容易发生全反射，所以水对c光的折射率比d光的大，即nc＞nd，所以有：na＞nb＞nc＞nd，故A正确；
B、对于同一种介质，光的折射率越大，频率越大，因为na最大，所以a光频率最大，故B错误；
C、根据（c为真空中光速，n为介质折射率），折射率越大，在介质中传播速度越小，a光折射率最大，则a光在水中传播速度最小，故C错误；
D、根据可知，a光折射率n和频率f都最大，所以a光波长最短，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了光的折射及折射定律，解决本题的突破口在于通过光的偏折程度比较出光的折射率，折射率大的频率大。
2．（2025春 雁塔区校级期中）抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是（　　）
A．这里应用的是光的偏振现象
B．这里应用的是光的干涉现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
【考点】光发生明显衍射的条件；光的衍射现象．
【专题】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和电磁本性专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】让激光通过细丝，产生衍射条纹，条纹变宽，知金属丝变细，从而即可求解。
【解答】解：当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则金属丝变细，故D正确，ABC错误。
故选：D。
【点评】解决本题的关键知道衍射条纹的特点，以及知道发生明显衍射的条件。
3．（2025春 温州期中）如图所示，真空中平行玻璃砖的折射率，一束单色光与界面成θ＝45°角斜射到玻璃砖表面上，最后在玻璃砖的右侧面竖直光屏上出现了两个光点A和B，相距h＝2.0cm，则下列说法正确的是（　　）
A．若减小θ角，则在玻璃砖的下表面将会没有光线射出
B．该单色光射入玻璃砖的折射角为60°
C．该玻璃砖的厚度
D．若减小θ角，则射出玻璃砖的光线侧移越小
【考点】光的折射与全反射的综合问题；光的折射定律．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】根据光的可逆性分析A，根据折射定律结合几何关系分析BCD。
【解答】解：A、根据光的可逆性可知，减小θ角，则在玻璃砖的下表面依然会有光线射出，故A错误；
B、由图可知单色光的入射角为45°，故B错误；
C、由折射率公式n
解得θ2＝30°
作出如图所示的光路，△CDE为等边三角形，四边形ABEC为梯形，CE＝AB＝h，玻璃的厚度d就是边长h的等边三角形的高
故d＝hcos30°
解得
故C正确；
D、由C分析可知，减小θ角，则θ2变大，玻璃砖厚度不变，则射出玻璃砖的光线侧移越小，故D错误；
故选：C。
【点评】本题根据光路可逆原理及光的反射定律可以证明AC与BE平行，从而确定厚度。
4．（2025春 河西区期中）如图所示，一束复色光由真空射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对a光的折射率较大
B．a光在玻璃中的传播速度较大
C．a光在真空中的传播速度较大
D．由玻璃射向真空时，a光发生全反射的临界角比较大
【考点】全反射的条件、判断和临界角；光的折射定律；折射率的波长表达式和速度表达式．
【专题】定量思想；推理法；全反射和临界角专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】根据折射定律分析判断；根据v分析判断；所有光在真空中的传播速度都为c；根据sinC分析判断。
【解答】解：A、根据折射定律，光线从真空射向玻璃时，入射角相同，折射角越小，折射率越大。由图可知，a光的折射角较小，所以玻璃对a光的折射率较大，故A正确；
B、根据
v
玻璃对a光的折射率较大，所以a光在玻璃中的传播速度较小，故B错误；
C、所有光在真空中的传播速度都相同，均为光速c，故C错误；
D、根据
sinC
玻璃对a光的折射率较大，所以由玻璃射向真空时，a光发生全反射的临界角比较小，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了光的折射定律与全反射规律，易错点在于记错全反射的发生条件，忽略了从光密介质进入光疏介质这一条件。
5．（2025春 南开区校级期中）下列有关光现象的说法正确的是（　　）
A．司机开车时戴的司机眼镜是利用了光的干涉原理制成的
B．以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
【考点】光的偏振现象及原理；折射率的波长表达式和速度表达式；全反射的条件、判断和临界角；光的波长与干涉条纹间距的关系．
【专题】定性思想；推理法；光的衍射、偏振和电磁本性专题；理解能力．
【答案】C
【分析】偏振片只能使振动方向与偏振片狭缝的方向相同的那一部分光透过透过，而其它光不能通过；双缝干涉实验中相邻亮条纹之间的距离满足公式；全反射的临界角C满足折射定律。
【解答】解：A、司机开车时戴的司机眼镜是利用了光的偏振原理制成的，故A错误；
B、根据可知折射率n越大临界角C越小，由于紫光的折射率大，故临界角小，故当紫光能发生全反射，入射角不一定大于红光的临界角，故红光不一定能发生全反射，故B错误；
C、根据双缝干涉条纹间距公式可知，在其它条件不变的情况下，将入射光由紫光改为红光即波长λ增大，相邻条纹间距一定变大，故C正确；
D、偏振片只能使振动方向与偏振片狭缝的方向相同的那一部分光透过，而沿其它方向振动的光被减弱；玻璃的反射光是偏振光，拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃的反射光，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查光的干涉、偏振、全反射等，知识点多，难度小，关键是记住基础知识，识别常见光现象。
6．（2025春 南开区校级期中）中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子 涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光（　　）
A．在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光
B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行面后，b光侧移量大
C．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光
D．在光的双缝干涉实验中，b光的干涉条纹比a光的宽
【考点】光的波长与干涉条纹间距的关系；光的折射定律；全反射的条件、判断和临界角．
【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题；理解能力．
【答案】D
【分析】由图看出第一次折射时，b光折射角较大，其折射率较小，频率较小，波长较长，波速大；以相同的入射角度射入平行玻璃砖折射率越大侧移量越大；折射率较小，则临界角大，不容易发生全反射；根据双缝干涉条纹间距公式分析。
【解答】解：A．由图可知，光线a的折射率大于b，根据
可以确定a光在同种玻璃中速度小于b光，故A错误；
B．以相同的入射角度射入平行玻璃砖折射率越大侧移量越大，则a光侧移量较大，故B错误；
C．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光，因为根据
折射率越大，越容易发生全反射，在水外越不容易看到，故C错误；
D．光线a的折射率大，波长小，频率大，根据
可知同样的“双缝干涉”装置条件下，a光的干涉条纹小于b光的干涉条纹宽度，故D正确。
故选：D。
【点评】光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象称为全反射现象。发生全反射的条件：①光线从光密介质斜射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角。
7．（2025春 雁塔区校级期中）增反膜被广泛应用于各种光学透镜。如图，入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片，反射光2和3在P处相干加强，则2和3在P处的光振动图像可能为（　　）
A． B．
C． D．
【考点】增透膜与增反膜；光的双缝干涉图样．
【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】根据发生光的干涉时，振动加强的条件分析。
【解答】解：因为反射光2和3在P处相干加强，所以反射光2和3到达振动情况正好相同，即振动步调正好相同，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】增反膜、增透膜均是薄膜干涉现象的应用。增反膜是增加反射光，膜前、后表面两次反射的光程差为光在该膜中波长的整数倍，反射光得到加强。
8．（2025 天津模拟）一种光学传感器是通过接收器接收到红绿灯光信号而触发工作的。如图所示，一细束黄色光沿AB方向从汽车玻璃外侧（汽车玻璃可视为两表面平行的玻璃砖）的B点射入，入射角为i，折射光线刚好沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。若入射光的颜色发生变化，且入射光的入射位置B不变，仍要使折射光线沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。下列说法正确的是（　　）
A．若改用绿色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度
B．若改用绿色光射入，绿光通过BC的时间比黄光通过BC的时间短
C．若改用红色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度
D．若改用红色光射入，可能会在C点发生全反射
【考点】光的折射与全反射的综合问题；光的折射定律．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】AB.若改用绿色光射入，则频率变大，结合光的折射定律，即可分析判断，根据几何关系分析传播时间；
C.若改用红色光射入，根据光的折射定律，即可分析判断；
D.根据光的可逆性分析。
【解答】解：AB.若改用绿色光射入，则频率变大，折射率变大，折射角不变，根据光的折射定律可得n
由此可知，入射角变大，需要入射角i增大到某一合适的角度；
光在玻璃中的光程为s
传播时间为t
解得t
绿光的折射角较小，则绿光通过BC的时间比黄光通过BC的时间长，故A正确，B错误；
C.若改用红色光射入，则频率变小，折射率变小，折射角不变，根据光的折射定律可得n
由此可知，入射角变小，故C错误；
D.根据光发生折射的可逆性可知，改用红色光射入，不会在C点发生全反射，故D错误；
故选：A。
【点评】本题考查光的折射定律，解题时需注意：确定光的相关参数，找到变量与不变量，依光的折射定律列式求解。
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2025春 南岸区校级期中）下列说法正确的是（　　）
A．照相机镜头表面的增透膜利用了薄膜干涉原理
B．光导纤维的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
C．在光导纤维内传送图像利用了光的色散
D．雨后积水路面漂浮的彩色油膜属于光的衍射现象
【考点】光的干涉现象；薄膜干涉现象；光导纤维及其应用；光的折射与全反射的综合问题．
【专题】定性思想；归纳法；全反射和临界角专题；光的干涉专题；理解能力．
【答案】AB
【分析】根据薄膜干涉的原理判断相机镜头表面的增透膜的原理；全反射的必要条件是：光必须从光密介质射入光疏介质；积水路面漂浮的彩色油膜属于光的薄膜干涉。
【解答】解：A、照相机镜头表面的增透膜，利用了薄膜干涉原理来减弱反射光的强度，使拍摄的照片更加清晰，故A正确；
BC、在光导纤维内芯传送图像利用了光的全反射原理，结合全反射的条件，可知光导纤维的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，与光的色散无关，故B正确，C错误；
D、雨后积水路面漂浮的彩色油膜属于光的薄膜干涉现象，故D错误。
故选：AB。
【点评】掌握全反射现象和干涉现象的本质的不同是顺利解决此类题目的关键。
（多选）10．（2025春 温州期中）关于以下四张图片，则下列说法正确的是（　　）
A．图甲竖直的肥皂膜看起来是一条条水平彩色横纹，是由于光的衍射现象
B．图乙当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管起到开关的作用
C．图丙方解石的双折射现象，说明所有晶体在光学性质方面都具有各向异性
D．图丁医生通过发射频率已知的超声波来检查血管是否发生病变，俗称“彩超”，这是利用超声波的多普勒效应
【考点】光的衍射现象；各向异性和各向同性；多普勒效应及其应用；薄膜干涉现象．
【专题】定性思想；归纳法；光的干涉专题；理解能力．
【答案】BD
【分析】白光从射入肥皂薄膜，前后表面的反射光在前表面发生叠加，产生干涉；根据传感器的特点判断；方解石晶体具有各向异性；根据多普勒效应判断。
【解答】解：A、竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的干涉产生的，故A错误；
B、当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，两簧片又分开，经常被用于控制电路的通断，故B正确；
C、双折射是光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象，方解石的双折射现象，该现象说明方解石晶体具有各向异性，但是不能说明所有晶体都有光学的各向异性，故C错误；
D、测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，是利用多普勒效应原理，故D正确。
故选：BD。
【点评】解决本题的关键知道光现象产生原因及实际应用的原理，同时牢记多普勒效应是由于观察者和波源间位置的变化而产生的，掌握物理概念要一定要理解其真正意义。
（多选）11．（2025春 宁波期中）超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为θ。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离为d，脉冲激光中包含两种频率的光a，b，它们在棱镜中的折射率分别为n1和n2。下列说法正确的是（　　）
A．n1＞n2
B．三棱镜顶角θ的最大正弦值为
C．若θ＝30°，两束光在第二个三棱镜上的入射点间的距离为
D．若θ＝30°，两束光通过整个展宽器的过程中在空气中的路程差为
【考点】光的折射与全反射的综合问题；光的折射定律；光的全反射现象．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】BD
【分析】根据折射定律分析光线的传播，会计算全反射的临界角，寻找两束光满足的临界条件，光线在第一个三棱镜右侧斜面上恰好发生全反射时，根据全反射临界角公式解出顶角θ的范围；根据折射定律，结合几何关系联立求解。根据双缝干涉的条纹公式判断。
【解答】解：A．根据光的偏折程度可知，a光折射率小于b光折射率，故
n1＜n2
故A错误；
B．要使得两种频率的光都从左侧第一个棱镜斜面射出，则θ需要比两种频率光线的全反射角都小，设C是全反射的临界角，则有
代入较大的折射率得
故B正确；
C．脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折射，设折射角分别为α1和α2，由折射定律得
、
根据三角函数知识可得
两束光在第二个三棱镜上的入射点间的距离
故C错误；
D．设两束光在前两个三棱镜斜面之间的路程分别为L1和L2，则
、
ΔL＝2（L2﹣L1）
解得
故D正确。
故选：BD。
【点评】本题借助“超强超短光脉冲产生方法”这一材料来考查光的折射定律和临界角的相关知识，结合几何关系。联立解题。
（多选）12．（2025 长沙模拟）关于下列光学现象解释正确的是（　　）
A．如图甲使用光的干涉法检测物体表面平整度的装置中，M端与N端的间距越大，则干涉条纹间距越大
B．在沙漠中会出现如图乙所示的蜃景，远处景物发出光线射向地面，光线在靠近地面时发生了全反射，所以能够看到倒立的虚像
C．将两个全反射棱镜配合使用可以制作潜望镜，如图丙所示，物体光线从左侧进入经过两个棱镜，可以在右侧观察到物体等大正立的像
D．在折射率为n的水面下方h处有一点光源S，人在光源正上方的水面上观察，则他看到点光源的深度H
【考点】光的折射定律；光的折射与全反射的综合问题．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；分析综合能力．
【答案】BCD
【分析】相邻明条纹间的空气层的厚度差为，MN之间垫块的高度越高，空气层的夹角越大，据此分析即可；
根据沙漠蜃景形成的原理分析；
根据潜望镜的原理分析；
依据视深和实深的关系判断。
【解答】解：A、发生薄膜干涉时，相邻明条纹间的空气层的厚度差为，MN之间垫块的高度越高，空气层的夹角越大，所以相邻明条纹之间的距离变小，故A错误；
B、沙漠上下层空气温度比上层高，密度比上层小，故沙漠地表附近的空气折射率从下到上逐渐增大。发生全反射现象，因此人们看到远方的景物低于水平面成倒立的虚像，故B正确；
C、潜望镜中的第一个全反射棱镜将水平入射的光线垂直向下反射，使得光线的传播方向改变90°。第二个全反射棱镜再将垂直向下的光线水平反射，使其传播方向又改变90°，最终进入人眼。在这个过程中，由于全反射棱镜只是改变了光线的传播方向，没有改变光线的发散或会聚性质，所以所成的像与物体是等大的。同时，经过两次反射，像的上下、左右关系相对于物体并没有改变，所以是等大正立的虚像，故C正确；
D、根据折射定律，人看到点光源的深度H与实际深度h的几何关系如下图所示：
d＝H tanθ＝h tanβ
n
人在光源正上方的水面上观察时，θ、β均很小，可认为sinθ≈tanθ，sinβ≈tanβ
可得：，故D正确。
故选：BCD。
【点评】解决本题的关键要掌握全反射现象及其形成的必要条件：光从光密介质射入光疏介质，要注意全反射是光的反射是两种不同的现象，形成的条件也是不同的。
三．填空题（共4小题）
13．（2025春 和平区校级期中）如图所示，一小孩在河水清澈的河面上沿直线游泳，已知这条河的深度为，不考虑水面波动对视线的影响。某时刻他看到自己正下方的河底有一小石块，向前游了3m时他恰好看不到小石块了，则河水的折射率是 　　 ，若光在真空中的速度是c＝3.0×108m/s，则光在河水中的速度是 　2.25×108　 。
【考点】光的折射与全反射的综合问题．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】；2.25×108
【分析】小孩恰好看不到小石块，说明光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角C，根据几何关系求出临界角C，再由sinC求出河水的折射率，根据v计算光在河水中的速度。
【解答】解：向前游了3m时他恰好看不到小石块，则知光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角C，如图
根据几何关系得 sinC
根据全反射临界角公式得 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，则光在河水中的速度是v
解得v＝2.25×108m/s
故答案为：；2.25×108
【点评】解决本题的关键要理解全反射现象，明确恰好发生全反射时，入射角等于临界角，结合几何知识帮助解答。
14．（2025 泉州模拟）如图，半圆柱形玻璃砖圆心为O，半径为R。一光线从P点以入射角θ＝53°入射后，恰好经过A点，半径OA垂直OP，O、P间的距离为，取sin53°＝0.8，则玻璃的折射率为 　　 ；真空中的光速为c，光从P点到A点的传播时间为 　　 ；若θ＝0°，则光射到玻璃砖圆弧面时 　会　 （选填“会”或“不会”）发生全反射。
【考点】光的折射与全反射的综合问题；折射率的波长表达式和速度表达式．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；全反射和临界角专题；推理论证能力．
【答案】；；会。
【分析】由光从空气射入玻璃砖时的折射关系，结合几何关系，可得到折射角，即可计算折射率；由折射率与光速的关系，可得到光在玻璃砖内传播时的速度，根据几何关系可得到PA的长度，根据光在玻璃砖中传播的速度、长度，即可计算时间；若θ＝0°，光从空气中射到圆弧面时，根据几何关系，可得到光在玻璃砖中传播时的角度，结合折射率，可分析能否发生全反射。
【解答】解：由光从空气射入玻璃砖时的折射关系，结合几何关系可得：，可得到折射角满足：，
即可得折射率：，解得：；
由折射率与光速的关系：，可得到光在玻璃砖内传播时的速度：，光在玻璃砖中传播的速度、长度、时间满足：，解得：；
若θ＝0°，光从空气中射到圆弧面时，根据几何关系可知如下图：
可得到光在玻璃砖中传播时的角度满足：，解得：，结合折射率，可知刚好发生全反射。
故答案为：；；会。
【点评】本题考查光的折射，关键是根据几何关系，得到角度和长度的关系。
15．（2025春 思明区校级期中）光盘是存储信息的一种重要载体，其中只读光盘按照激光源不同可分为CD、DVD、BD三类，分别使用红外、红、蓝激光读取数据。激光的折射率越大，经凸透镜会聚的光斑越小，光盘容量就可以做得越大。如图所示，激光经过凸透镜会聚后，当经过光盘反射层凹痕的边缘时，两束反射回的激光会干涉减弱，光强变小，经过光电转换形成明显信号。则一般来说容量最大的光盘种类是 　BD　 （填“CD”、“DVD”或“BD”），光盘凹痕的深度应为激光波长的 　四分之一　 （填“四分之一”、“二分之一”或“一倍”）。
【考点】光的干涉现象．
【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题；推理论证能力．
【答案】BD；四分之一
【分析】根据激光的折射率越大，光盘容量就可以做得越大分析，结合光发生干涉，振动减弱条件分析。
【解答】解：根据题述，激光的折射率越大，经凸透镜会聚的光斑越小，光盘容量就可以做得越大，故蓝色激光的频率最大，折射率最大，光盘BD容量最大。
激光经过光盘反射层凹痕处时，两束反射激光干涉减弱，两束激光的波程差最小为
则凹痕深度
故答案为：BD；四分之一
【点评】本题解题关键是读懂题目的意思并知道光发生干涉，振动减弱的条件。
16．（2025 泉州模拟）如图所示，一个透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点．已知∠BOC＝30°，∠BCO＝30°，该球体对蓝光的折射率为 　　 ；若换用一束红光同样从A点水平射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置 　偏右　 （填“偏左”、“偏右”或“不变”）．
【考点】光的折射定律．
【专题】光的折射专题．
【答案】见试题解答内容
【分析】根据入射角与折射角，由n求折射率．换用红光，折射率减小，偏折程度变小，从而确定出折射后落到水平面上的位置．
【解答】解：根据几何关系得，入射角 i＝∠AOB＝30°．折射角 β＝60°
根据折射定律得球体对蓝光的折射率为 n．
红光的折射率比蓝光小，则光线射出后偏折程度减小，即β变小，所以从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置偏右．
故答案为：，偏右．
【点评】本题考查了几何光学问题，关键运用几何知识确定出入射角和折射角，通过折射定律进行求解．
四．解答题（共4小题）
17．（2025春 成都期中）如图所示，手机防窥膜的原理可以解释为“超微细百叶窗技术”，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对每一个像素单元的可视角度θ的控制。发光像素单元紧贴手机屏幕，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。若屏障的高度为，相邻屏障的间隙为2d。求：
（1）从介质射向空气中的光线的最大入射角；
（2）若要使最大入射角的光线能从透明介质射入空气中，透明介质的折射率的最大值？
【考点】光的折射与全反射的综合问题．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】（1）点光源在透明介质中对应的最大入射角为30°；
（2）透明介质的折射率的最大值为2。
【分析】（1）当光线沿着屏障上边缘射向透明介质与空气的分界面时入射角最大，根据几何关系求最大入射角；
（2）当光线在透明介质与空气的分界面发生全反射时，根据折射定律求此时透明介质的折射率，再得到透明介质的折射率的最大值。
【解答】解：（1）当光线沿着屏障上边缘射向透明介质与空气的分界面时入射角最大，如图所示。
由几何关系可得入射角满足tanθ
可得最大入射角为
θ＝30°
（2）当光线在透明介质与空气的分界面发生全反射时，由折射定律有n0
解得n0＝2
答：（1）点光源在透明介质中对应的最大入射角为30°；
（2）透明介质的折射率的最大值为2。
【点评】本题考查折射定律在实际场景中的应用，理解题意是关键，几何光学作出光路图是解题的前提，应用几何知识结合物理原理解答。
18．（2025春 南京期中）半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O为圆心，直径MN水平，一细束单色光Ⅰ沿半径方向从A处射入玻璃砖后，恰好在O点发生全反射。另一细束同 色光Ⅱ平行于单色光Ⅰ从最高点B射入玻璃砖后，折射到MN上的D点，OD的长度为9d，B、D两点间的距离为25d，光在真空中传播的速度为c。
（1）求玻璃砖对单色光的折射率n；
（2）求单色光Ⅱ通过玻璃砖所用的时间t。
【考点】光的折射与全反射的综合问题；光的折射定律；折射率的波长表达式和速度表达式．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】（1）玻璃砖对单色光的折射率为；
（2）单色光Ⅱ通过玻璃砖所用的时间为。
【分析】（1）根据几何关系得到折射角的正弦，然后根据临界角公式和折射定律计算折射率；
（2）先计算光在玻璃砖中的传播速度，然后计算时间即可。
【解答】解：（1）设单色光Ⅰ在分界面MN上发生全反射的临界角为C，则单色光Ⅱ射入玻璃砖的入射角θ1＝C，设光线Ⅱ从最高点B射入玻璃砖后的折射角为θ2，根据几何关系可知
根据折射定律有
根据临界角与折射率的关系有
解得
（2）光在玻璃砖中的传播速度
光在玻璃砖中传播所用的时间
解得
答：（1）玻璃砖对单色光的折射率为；
（2）单色光Ⅱ通过玻璃砖所用的时间为。
【点评】本题考查了临界角公式，折射定律、折射率、以及光子的能量和动量的相关问题，基础题。
19．（2025 大通县三模）如图所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点以α＝45°角射入，已知棱镜的折射率n，BC＝CD＝16cm，OBcm，∠ADC＝60°，真空中光速c＝3×108m/s，求：
（1）光线在棱镜AB边的折射角；
（2）光线在棱镜中传播的时间。
【考点】光的折射与全反射的综合问题；折射率的波长表达式和速度表达式．
【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．
【答案】（1）光线在棱镜AB边的折射角为30°；
（2）光线在棱镜中传播的时间为。
【分析】（1）根据折射定律计算折射角；
（2）由几何知识求出光线棱镜中传播的路程，由求出光线在棱镜中传播速度，再求光线在棱镜中所用的时间。
【解答】解：（1）根据折射定律有
解得
则β＝30°
（2）设全反射的临界角为C，则
解得C＝45°，光路图如图所示
光线在BC、CD边上的入射角均大于临界角，故在两边上发生全反射，光线最终从AD边射出
根据几何关系可知，CE＝CG＝BC，DG＝CD﹣CG
则光在棱镜中传播的路程
解得
光在棱镜中传播的速度
光在棱镜中传播的时间
解得s
答：（1）光线在棱镜AB边的折射角为30°；
（2）光线在棱镜中传播的时间为。
【点评】解决本题的关键要掌握全反射的条件，以及折射定律，结合几何关系进行求解。作光路图时要注意光线必须画实线、法线必须画虚线。
20．（2025春 佛山期中）在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图，ABCD是棱镜的横截面，棱镜横截面是底角为45°的等腰梯形。现有与BC平行、与ABCD共面的两条相同的单色光线a、b射至AB面，经折射均能到BC面，已知棱镜材料对a、b光线的折射率n，光在真空中传播速度c。
（1）判断光线在BC界面能否发生全反射。
（2）若光线a、b在未进入AB面之前距离为d，求两条光线进入AB面发生第一次折射时两条折射光线的距离D。
【考点】光的折射与全反射的综合问题．
【专题】定量思想；推理法；光的直线传播和光的反射专题；光的折射专题；分析综合能力．
【答案】（1）光线在BC界面发生全反射；
（2）两条光线进入AB面发生第一次折射时两条折射光线的距离D为。
【分析】（1）画出光传播的路径，求出全反射临界角，根据几何关系结合折射定律求解；
（2）根据几何关系求两条光线进入AB面发生第一次折射时两条折射光线的距离D。
【解答】解：（1）如图
由几何关系得：光在界面AB的入射角i＝45°，则：
解得：
r＝30°
所以光在界面BC的入射角α＝75°
设棱镜的全反射临界角为C，则：
解得
C＝45°小于α，则光线在BC界面发生全反射
（2）设两光线在AB面入射点的距离为l，则：
折射后：
D＝lsinr
解得：
。
答：（1）光线在BC界面发生全反射；
（2）两条光线进入AB面发生第一次折射时两条折射光线的距离D为。
【点评】解决该题需要正确作出光路图，能根据几何知识求解相关的角度，熟记折射定律的表达式以及全反射的临界角的表达式。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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