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微专题二　光学　电磁波
高考热点·突破
热点一　光的折射和全反射
例1　(2024·广东卷)如图所示,红绿两束单色光,同时从空气沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生反射。反射光射向PQ面。若θ逐渐增大,两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是(　　)
A.在PQ面上,红光比绿光更靠近P点
B.θ逐渐增大时,红光的全反射现象先消失
C.θ逐渐增大时,入射光可能在MN面发生全反射
D.θ逐渐减小时,两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
[思维路径]　光的折射和全反射问题的分析思路
训练1　(2024·江苏卷)现有一束光以相同的入射角θ,打在不同浓度NaCl的溶液甲、乙中,折射光线如图所示(β1<β2),已知NaCl的溶液的折射率随NaCl浓度增大而增大。则(　　)
A.甲溶液折射率较大
B.甲溶液NaCl浓度较小
C.光在甲溶液中的传播速度较大
D.光在甲中发生全反射的临界角较大
热点二　光的波动性　电磁波
例2　(2025·重庆卷)杨氏双缝干涉实验中,双缝与光屏距离为l,波长为λ的激光垂直入射到双缝上,在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a,则(　　)
A.相邻两亮条纹间距为
B.相邻两暗条纹间距为
C.双缝之间的距离为λ
D.双缝之间的距离为λ
[实战技巧]　理解双缝干涉图样中条纹间距与波长的关系式中各物理量的物理意义是解题的关键。
例3　(多选)现在人们的生活越来越与电磁波密不可分。例如,我国自主建立的北斗卫星导航系统,所使用的电磁波频率约为1 561 MHz,家用wifi所使用的电磁波频率约为5 725 MHz。下列说法正确的是(　　)
A.可见光也是电磁波
B.家用wifi所使用的电磁波比北斗导航系统所使用的电磁波波长长
C.家用wifi所使用的电磁波频率高,故其在真空中传播的速度大
D.γ射线的频率比家用wifi的电磁波频率高
热点三　几何光学与物理光学的综合应用
例4 (2025·安徽二模)“天宫课堂”中,航天员演示了微重力环境下的神奇现象,液体呈球状,往其中央注入空气,可以在液体内部形成一个同心球形气泡。液体球和同心球形气泡可简化为空心透明球壳模型,图示为该球壳截面图,O为球壳的球心。若液体球壳内表面的P点有一个点光源,可发出两种不同频率的单色光a和b。当图中θ=30°时,a光恰好不能从液体球壳的外表面射出,b光射出的折射角β=45°。已知真空中的光速为c。则(　　)
A.a光在液体中折射率为
B.b光在液体中传播的速度为c
C.分别用a、b光在同一装置上做双缝干涉实验,a光产生的条纹间距大于b光
D.b光照射到某金属表面能发生光电效应现象,a光照射到该金属表面也一定能发生光电效应现象
[方法归纳]　各种色光的比较
颜色 红橙黄绿蓝靛紫
频率ν 由低到高
同一介质中的折射率 由小到大
同一介质中的速度 由大到小
波长 由大到小
临界角 由大到小
通过棱镜的偏折角 由小到大
训练2(2025·大连模拟)如图所示,一束可见光穿过玻璃三棱镜后,变为三束单色光。关于a光、b光和c光,下列说法正确的是(　　)
A.c光可能是红光
B.b光的频率小于a光的频率
C.在玻璃三棱镜中c光的速度小于a光的速度
D.c光比a光更容易发生衍射
高考真题·体验
1.(2025·北京卷)下列现象属于光的衍射的是(　　)
A.雨后天空出现彩虹
B.通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹
C.肥皂膜在日光照射下呈现彩色
D.水中的气泡看上去特别明亮
2.(2024·新课标卷)三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献,荣获了2023年诺贝尔化学奖。不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红光,下列说法正确的是(　　)
A.蓝光光子的能量大于红光光子的能量
B.蓝光光子的动量小于红光光子的动量
C.在玻璃中传播时,蓝光的速度大于红光的速度
D.蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率
3.(2025·黑吉辽蒙卷)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
4.(2025·广西卷)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
5.(2025·山东卷)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S1、S2关于OO'轴对称,光屏垂直于OO'轴放置。将偏振片P1垂直于OO'轴置于双缝左侧,单色平行光沿OO'轴方向入射在屏上观察到干涉条纹,再将偏振片P2置于双缝右侧,P1、P2透振方向平行。保持P1不动,将P2绕OO'轴转动90°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
微专题二　光学　电磁波
例1　B　解析　在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率,在MN面,入射角相同,根据折射定律n=可知绿光在MN面的折射角较小,根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点,A项错误;根据全反射发生的条件sin C=可知红光发生全反射的临界角较大,θ逐渐增大时,折射光线与NP面的交点左移过程中,在NP面的入射角逐渐减小,且红光的入射角始终小于绿光的入射角,所以红光的全反射现象先消失,B项正确;在MN面,光是从光疏介质到光密介质,无论θ多大,在MN面都不可能发生全反射,C项错误;根据折射定律n=可知,θ逐渐减小时,两束光在MN面折射的折射角逐渐减小,D项错误。
训练1　A　解析　入射角相同,由于β1<β2,根据折射定律可知n甲>n乙,故甲浓度大;根据v=,可知光线在甲中的传播速度较小,由sin C=可知折射率越大临界角越小,故甲临界角小,A项正确。
例2　C　解析　根据题意,由题图可知,相邻两亮条纹(暗条纹)间距为Δx=,A、B两项错误;由公式Δx=λ可得,双缝之间的距离为d==,C项正确,D项错误。
例3　AD　解析　可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分,A项正确;根据λ=,家用wifi所使用的电磁波频率比北斗导航系统所使用的电磁波频率高,家用wifi所使用的电磁波波长比北斗导航系统所使用的电磁波波长短,B项错误;两种电磁波在真空中的传播速度相同,均为光速c,C项错误;家用wifi的电磁波是无线电波,由电磁波谱的排列可知,γ射线的频率比家用wifi的电磁波频率高,D项正确。
例4　D　解析　根据题意可知a光恰好不能从液体球壳的外表面射出,则有sin 30°=,解得na=2,A项错误;对b光根据折射定律,有nb=,解得nb=,在液体中传播的速度为v==c,B项错误;因为a光的折射率大于b光的折射率,a光的频率大于b光的频率,所以a光的波长小于b光的波长,根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ,分别用a、b光在同一装置上做双缝干涉实验,a光产生的条纹间距小于b光,C项错误;因为a光的折射率大于b光的折射率,a光的频率大于b光的频率,所以b光照射到某金属表面能发生光电效应现象,a光照射到该金属表面也一定能发生光电效应现象,D项正确。
训练2　C　解析　对同一种介质,光的频率越大,其折射率就越大,折射时的偏折程度就越大;红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光中,由红光到紫光的频率越来越大,折射率依次越来越大,红光的频率和折射率最小,紫光的频率和折射率最大。由光路图可知,偏折程度从大到小的顺序为c、b、a,则三种光的折射率及频率从大到小的顺序为c、b、a,所以c光不可能是红光,A、B两项错误;a光折射率小于c光折射率,根据v=可知在玻璃三棱镜中c光的传播速度小于a光的传播速度,C项正确;c光的频率大于a光的频率,根据c=λf可知c光的波长小于a光的波长,所以a光比c光更容易发生衍射,D项错误。
高考真题体验
1.B　解析　雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的,属于光的色散现象,A项错误;通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹,是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象,B项正确;肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的,属于薄膜干涉,C项错误;水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生的全反射现象,D项错误。
2.A　解析　由于红光的频率小于蓝光的频率,则红光的波长大于蓝光的波长,根据E=hν可知蓝光光子的能量大于红光光子的能量;根据p=可知蓝光光子的动量大于红光光子的动量,A项正确,B项错误;由于红光的折射率小于蓝光,根据v=可知在玻璃中传播时,蓝光的速度小于红光的速度,C项错误;光从一种介质射入另一种介质中频率不变,D项错误。
3.D　解析　激光由一种介质进入另一种介质时,激光的频率不会发生变化,所以激光在两种液体中的频率相同,A、B两项错误;由临界角公式sin C=可知,折射率越大,临界角越小,由于甲的折射率比乙的大,所以用甲时全反射的临界角小,用乙时全反射的临界角大,C项错误,D项正确。
4.C　解析　因n>可得临界角sin C=<=,即C<45°,因射到B点的光线的入射角为α==67.5°>C,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β=>45°>C,可知光线2会发生全反射,C项正确。
5.A　解析　初始时P2与P1的透振方向平行,则光屏上的干涉条纹亮度最大,P2绕OO'轴转动90°的过程中,亮度逐渐减小,B、D两项错误;转动P2不会影响光的波长λ、双缝间距d和光屏到双缝的距离L,由双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,条纹间距不变,A项正确,C项错误。(共33张PPT)
微专题二
专题五　机械振动和机械波　光学　电磁波
光学　电磁波
热点一　光的折射和全反射
例1　(2024·广东卷)如图所示，红绿两束单色光，同时从空气沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生反射。反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是(　　)
A.在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B.θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C.θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D.θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率，在MN面，入射角相同，根据折射定律n=可知绿光在MN面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点，A项错误；根据全反射发生的条件sin C=可知红光发生全反射的临界角较大，θ逐渐增大时，折射光线与NP面的交点左移过程中，在NP面的入射角逐渐减小，且红光的入射角始终小于绿光的入射角，所以红光的全反射现象先
解析
消失，B项正确；在MN面，光是从光疏介质到光密介质，无论θ多大，在MN面都不可能发生全反射，C项错误；根据折射定律n=可知，θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，D项错误。
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[思维路径]　光的折射和全反射问题的分析思路
训练1　(2024·江苏卷)现有一束光以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的溶液甲、乙中，折射光线如图所示(β1<β2)，已知NaCl的溶液的折射率随NaCl浓度增大而增大。则(　　)
A.甲溶液折射率较大
B.甲溶液NaCl浓度较小
C.光在甲溶液中的传播速度较大
D.光在甲中发生全反射的临界角较大
入射角相同，由于β1<β2，根据折射定律可知n甲>n乙，故甲浓度 大；根据v=，可知光线在甲中的传播速度较小，由sin C=可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小，A项正确。
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热点二　光的波动性　电磁波
例2　(2025·重庆卷)杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为l，波长为λ的激光垂直入射到双缝上，在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a，则(　　)
A.相邻两亮条纹间距为
B.相邻两暗条纹间距为
C.双缝之间的距离为λ
D.双缝之间的距离为λ
根据题意，由题图可知，相邻两亮条纹(暗条纹)间距为Δx=，A、B两项错误；由公式Δx=λ可得，双缝之间的距离为d==，C项正确，D项错误。
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[实战技巧]　理解双缝干涉图样中条纹间距与波长的关系式中各物理量的物理意义是解题的关键。
例3　(多选)现在人们的生活越来越与电磁波密不可分。例如，我 国自主建立的北斗卫星导航系统，所使用的电磁波频率约为
1 561 MHz，家用wifi所使用的电磁波频率约为5 725 MHz。下列说法正确的是(　　)
A.可见光也是电磁波
B.家用wifi所使用的电磁波比北斗导航系统所使用的电磁波波长长
C.家用wifi所使用的电磁波频率高，故其在真空中传播的速度大
D.γ射线的频率比家用wifi的电磁波频率高
可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分，A项正确；根据λ=，家用wifi所使用的电磁波频率比北斗导航系统所使用的电磁波频率高，家用wifi所使用的电磁波波长比北斗导航系统所使用的电磁波波长短，B项错误；两种电磁波在真空中的传播速度相同，均为光速c，C项错误；家用wifi的电磁波是无线电波，由电磁波谱的排列可知，γ射线的频率比家用wifi的电磁波频率高，D项正确。
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热点三　几何光学与物理光学的综合应用
例4 (2025·安徽二模)“天宫课堂”中，航天员演示了微重力环境下的神奇现象，液体呈球状，往其中央注入空气，可以在液体内部形成一个同心球形气泡。液体球和同心球形气泡可简化为空心透明球壳模型，图示为该球壳截面图，O为球壳的球心。若液体球壳内表面的
P点有一个点光源，可发出两种不同频率的单色光a和b。当图中θ=30°时，a光恰好不能从液体球壳的外表面射出，b光射出的折射角β=45°。已知真空中的光速为c。则(　　)
A.a光在液体中折射率为
B.b光在液体中传播的速度为c
C.分别用a、b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光产生的条纹间距大于b光
D.b光照射到某金属表面能发生光电效应现象，a光照射到该金属表面也一定能发生光电效应现象
根据题意可知a光恰好不能从液体球壳的外表面射出，则有
sin 30°=，解得na=2，A项错误；对b光根据折射定律，有nb=，解得nb=，在液体中传播的速度为v==c，B项错 误；因为a光的折射率大于b光的折射率，a光的频率大于b光的频率，所以a光的波长小于b光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ，分别用a、b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光产生的
解析
条纹间距小于b光，C项错误；因为a光的折射率大于b光的折射 率，a光的频率大于b光的频率，所以b光照射到某金属表面能发 生光电效应现象，a光照射到该金属表面也一定能发生光电效应现象，D项正确。
解析
[方法归纳]　各种色光的比较
颜色 红橙黄绿蓝靛紫
频率ν 由低到高
同一介质中的折射率 由小到大
同一介质中的速度 由大到小
波长 由大到小
临界角 由大到小
通过棱镜的偏折角 由小到大
训练2 (2025·大连模拟)如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜 后，变为三束单色光。关于a光、b光和c光，下列说法正确的是
(　　)
A.c光可能是红光
B.b光的频率小于a光的频率
C.在玻璃三棱镜中c光的速度小于a光的速度
D.c光比a光更容易发生衍射
对同一种介质，光的频率越大，其折射率就越大，折射时的偏折程度就越大；红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光中，由红光到紫光的频率越来越大，折射率依次越来越大，红光的频率和折射率最小，紫光的频率和折射率最大。由光路图可知，偏折程度从大到 小的顺序为c、b、a，则三种光的折射率及频率从大到小的顺序为 c、b、a，所以c光不可能是红光，A、B两项错误；a光折射率小于c光折射率，根据v=可知在玻璃三棱镜中c光的传播速度小于a光的传播速度，C项正确；c光的频率大于a光的频率，根据c=λf可知c光的波长小于a光的波长，所以a光比c光更容易发生衍射，D项错误。
解析
1.(2025·北京卷)下列现象属于光的衍射的是(　　)
A.雨后天空出现彩虹
B.通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹
C.肥皂膜在日光照射下呈现彩色
D.水中的气泡看上去特别明亮
雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的，属于光的色散现象，A项错误；通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹，是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象，B项正确；肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的，属于薄膜干涉，C项错误；水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生的全反射现 象，D项错误。
解析
2.(2024·新课标卷)三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了2023年诺贝尔化学奖。不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红光，下列说法正确的是(　　)
A.蓝光光子的能量大于红光光子的能量
B.蓝光光子的动量小于红光光子的动量
C.在玻璃中传播时，蓝光的速度大于红光的速度
D.蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率
由于红光的频率小于蓝光的频率，则红光的波长大于蓝光的波 长，根据E=hν可知蓝光光子的能量大于红光光子的能量；根据p=可知蓝光光子的动量大于红光光子的动量，A项正确，B项错误；由于红光的折射率小于蓝光，根据v=可知在玻璃中传播时，蓝光的速度小于红光的速度，C项错误；光从一种介质射入另一种介质中频率不变，D项错误。
解析
3.(2025·黑吉辽蒙卷)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
激光由一种介质进入另一种介质时，激光的频率不会发生变化，所以激光在两种液体中的频率相同，A、B两项错误；由临界角公式sin C=可知，折射率越大，临界角越小，由于甲的折射率比乙的大，所以用甲时全反射的临界角小，用乙时全反射的临界角 大，C项错误，D项正确。
解析
4.(2025·广西卷)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
因n>可得临界角sin C=<=，即C<45°，因射到B点的光线的入射角为α==67.5°>C，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β=>45°>C，可知光线2会发生全反射，C项正确。
解析
5.(2025·山东卷)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S1、S2关于OO'轴对称，光屏垂直于OO'轴放置。将偏振片P1垂直于OO'轴置于双缝左侧，单色平行光沿OO'轴方向入射在屏上观察到干涉条纹，再将偏振片P2置于双缝右侧，P1、P2透振方向平行。保持P1不动，将P2绕OO'轴转动90°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
初始时P2与P1的透振方向平行，则光屏上的干涉条纹亮度最大，P2绕OO'轴转动90°的过程中，亮度逐渐减小，B、D两项错误；转动P2不会影响光的波长λ、双缝间距d和光屏到双缝的距离L，由双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知，条纹间距不变，A项正确， C项错误。
解析专题精练15　光学　电磁波
保分基础练
1.(2024·江苏卷)用观看立体电影的特殊眼镜观察手机液晶屏幕上的图片,通过左镜片的图片明亮,右镜片的灰暗。旋转手机屏幕90°,透过两镜片的图片(　　)
A.均变明亮
B.均变灰暗
C.亮度均无变化
D.左镜片的变暗,右镜片的变亮
2.(2025·深圳一模)每一种宝石都有其色散值,这个数值通过对太阳光谱中B线(红区686.7 nm)和G线(紫区430.8 nm)的光所测得的折射率的差值来表示。水晶无论如何切割它看起来都是无色的。经精心设计的钻石琢型,钻石冠部会射出耀眼夺目的“火彩”,以冷艳的蓝光为主的彩光。无色的金红石,它不需要切割,看起来就呈现“俗不可耐”的黄褐色。以上三种宝石相比,正确的有(　　)
A.水晶的色散值最大
B.钻石的色散值最大
C.金红石的色散值最大
D.加工好的钻石,表面某一位置“火彩”颜色是一定的
3.(2024·重庆卷)某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示,其宽度为16 cm,让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角,当反射光与折射光垂直时,测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h,就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度,由该方案可知(　　)
A.若h=4 cm,则n=
B.若h=6 cm,则n=
C.若n=,则h=10 cm
D.若n=,则h=5 cm
4.(多选)(2024·甘肃卷)如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面,一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O,当θ=30°时,反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是(　　)
A.该材料对红光的折射率为
B.若θ=45°,光线c消失
C.若入射光a变为白光,光线b为白光
D.若入射光a变为紫光,光线b和c仍然垂直
5.(2024·山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示,将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间,用单色平行光垂直照射平板玻璃,形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格,下列说法正确的是(　　)
A.滚珠b、c均合格
B.滚珠b、c均不合格
C.滚珠b合格,滚珠c不合格
D.滚珠b不合格,滚珠c合格
6.(2025·青岛模拟)“半波损失”是指反射光在离开反射点时的振动方向相对于入射光到达入射点时的振动方向相反的现象,这种现象仅存在于光从光疏介质射向光密介质的反射光中,折射光没有“半波损失”。某种防蓝光眼镜,从眼镜前面观察,发现镜片呈蓝色,这是因为镜片前表面镀膜增强了蓝光的反射。已知膜的折射率大于镜片的折射率,膜的最小厚度为d,蓝光在膜中的波长为λ。下列说法正确的是(　　)
A.d= B.d=
C.d= D.d=
7.(2025·长沙一模)光屏竖直放置,直线OO1与光屏垂直,用激光笔沿与OO1方向成45°角的AB方向照射光屏,光屏上C处有激光亮点。此时在光屏前竖直放置厚度为d,折射率为的平板玻璃,激光亮点从光屏上的C点移动到D点(未画出),则CD间距为 (　　)
A.d B.d
C.d D.d
增分提能练
8.(2025·石家庄三模)一个柱状玻璃砖的横截面如图所示,它可视为由半径为R的扇形OPQ与直角三角形OPM组成,∠QOP=90°,∠OPM=90°,∠OMP=45°。现有一束单色光从OQ边上的N点垂直边界OQ射入玻璃砖,在圆弧面PQ刚好发生全反射。已知光在真空中的速率为c,该单色光在玻璃砖中的折射率为,则单色光在玻璃砖中的传播时间为(　　)
A. B.
C. D.
9.(2025·张家口二模)如图所示,一架遥控无人机在清澈透明的湖面上方拍摄湖底的景象,遥控无人机距离湖面的高度为h,无人机相机镜头竖直向下,对湖底拍照,已知其视角为120°,湖水的折射率为n,遥控无人机能拍到的湖底的面积为12πh2,则湖水的深度为(　　)
A.h B.h
C.nh D.2nh
10.(2025·芜湖二模)自行车尾灯是一组全反射棱镜结构,在夜晚可以反射汽车车灯的光,如图所示,将一束单色光以入射角α从全反射棱镜AB面射入三棱镜中,其中∠C为直角。进入棱镜的光,先后经过AC面和BC面全反射,从AB面再射出,则出射光线相对于最初的入射光线的偏转角度为(　　)
A.90° B.90°+α
C.180° D.2α
11.(2025·安徽模拟)如图所示,半径为R的四分之一圆AOB为某玻璃砖的截面,一束单色光垂直照射到OA面上某点,光进入玻璃砖经AB面两次全反射刚好垂直OB射出,光在玻璃砖内传播的时间为,c为光在真空中传播的速度。已知sin 22.5°=,cos 22.5°=。求:
(1)玻璃砖对光的折射率;
(2)保持光的入射方向不变,将入射点下移,不考虑光在OB面上的反射,则至少下移多少距离,光可以从AB面射出。
专题精练15　光学　电磁波
1.D　解析　观看立体电影的特殊眼镜是利用了光的偏振,其镜片为偏振片,可以理解为开始时左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向一致,右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向接近垂直,手机屏幕旋转90°后,左右镜片的透振方向不变,则左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向接近垂直,透过左镜片的图片亮度变暗,右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向基本一致,因此透过右边镜片的图片亮度变亮,D项正确。
2.C　解析　水晶无论如何切割它看起来都是无色的,说明水晶的色散能力很弱。经精心设计的钻石琢型,钻石冠部会射出耀眼夺目的“火彩”,说明钻石的色散能力居中。而无色的金红石,不需要切割,看起来就呈现“俗不可耐”的黄褐色,说明金红石的色散能力最强。由此可知,三种宝石中,金红石的色散值最大,水晶的色散值最小,A、B两项错误,C项正确;加工好的钻石表面的“火彩”现象是由于光线在钻石内部多次反射和折射造成的,其颜色和亮度会随观察的角度和光线入射角度的变化而变化,因此不是固定不变的,D项错误。
3.B　解析　根据几何关系画出光路图,如图所示,标注入射角θ1,折射角θ2,根据折射定律可得n===。若h=4 cm,则n=2,A项错误;若h=6 cm,则n=,B项正确;若n=,则h= cm,C项错误;若n=,则h= cm,D项错误。
4.ABC　解析　根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为60°,故折射率为n==,A项正确;设临界角为C,得sin C==5.C　解析　单色平行光垂直照射平板玻璃,上玻璃下表面和下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉,形成干涉条纹,路程差为两块玻璃距离的两倍,根据光的干涉知识可知,同一条干涉条纹位置处光的路程差相等,即滚珠a的直径与滚珠b的直径相等,即滚珠b合格,不同的干涉条纹位置处光的路程差不同,则滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等,即滚珠c不合格,C项正确。
6.A　解析　由题意可知,蓝光从空气射入膜产生反射时发生了半波损失,从膜射入镜片产生反射时不会发生半波损失,则膜的前后两个表面反射的蓝光的振动反相,则光程差为膜厚度的2倍,两个反射光振动加强,则有2d=λ(n=0,1,2,…),解得膜的最小厚度为d=,A项正确。
7.B　解析　光通过玻璃砖折射后出射光线与入射光线平行,过D点作DM∥CN,完成光路图如图所示,n=,ME=d·tan α,解得ME=,CD=MN=NE-ME=,B项正确。
8.C　解析　根据题意作图,如图,根据全反射临界角公式有sin C=,解得C=45°,根据几何关系可知光程为s=R++R-R=R+R,光在介质中的传播速度为v=,单色光在玻璃砖中的传播时间为t==,C项正确。
9.A　解析　作出光路图如图所示,由题意可得12πh2=πr2,解得拍到的湖底的面积对应的半径为r=2h,由几何关系可得tan θ=,折射率为n=,联立解得湖水的深度为h'=h,A项正确。
10.C　解析　作出光路图如图所示,根据几何关系,由于是等腰直角三棱镜,利用折射定律和反射定律解得,出射时的入射角∠6与入射时的折射角∠5相等,根据光路可逆原理,出射光线相对于入射光线的偏转的角度为180°,与折射率和入射角均无关,C项正确。
11.答案　(1)　(2)R
解析　(1)根据题意,光在玻璃砖中传播的距离为
s=4Rsin 22.5°=2R,
光在玻璃砖中传播的速度为v==c,
玻璃砖对光的折射率为n,则n==。
(2)开始时,入射点离O点的距离为
d1=Rcos 22.5°=R,
将入射点下移,当光在圆弧面上刚好发生全反射时,入射角等于临界角C,
由于sin C==,
这时入射点离O点距离为d2=Rsin C=R,
则要使光从圆弧面AB上出射,入射点的位置至少下移的距离为d=d1-d2=R。(共25张PPT)
专题精练15　光学　电磁波
1.(2024·江苏卷)用观看立体电影的特殊眼镜观察手机液晶屏幕上的图片，通过左镜片的图片明亮，右镜片的灰暗。旋转手机屏幕90°，透过两镜片的图片(　　)
A.均变明亮
B.均变灰暗
C.亮度均无变化
D.左镜片的变暗，右镜片的变亮
保分基础练
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观看立体电影的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，可以理解为开始时左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向一致，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向接近垂直，手机屏幕旋转90°后，左右镜片的透振方向不变，则左镜片的透振方向与手机屏幕光的振动方向接近垂直，透过左镜片的图片亮度变暗，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向基本一致，因此透过右边镜片的图片亮度变亮，D项正确。
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2.(2025·深圳一模)每一种宝石都有其色散值，这个数值通过对太阳光谱中B线(红区686.7 nm)和G线(紫区430.8 nm)的光所测得的折射率的差值来表示。水晶无论如何切割它看起来都是无色的。经精心设计的钻石琢型，钻石冠部会射出耀眼夺目的“火彩”，以冷艳的蓝光为主的彩光。无色的金红石，它不需要切割，看起来就呈现“俗不可耐”的黄褐色。以上三种宝石相比，正确的有(　　)
A.水晶的色散值最大
B.钻石的色散值最大
C.金红石的色散值最大
D.加工好的钻石，表面某一位置“火彩”颜色是一定的
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水晶无论如何切割它看起来都是无色的，说明水晶的色散能力很弱。经精心设计的钻石琢型，钻石冠部会射出耀眼夺目的“火彩”,说明钻石的色散能力居中。而无色的金红石，不需要切割，看起来就呈现“俗不可耐”的黄褐色，说明金红石的色散能力最强。由此可知，三种宝石中，金红石的色散值最大，水晶的色散值最小,
A、B两项错误，C项正确；加工好的钻石表面的“火彩”现象是由于光线在钻石内部多次反射和折射造成的，其颜色和亮度会随观察的角度和光线入射角度的变化而变化，因此不是固定不变的，D项错误。
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3.(2024·重庆卷)某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16 cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度，由该方案可知(　　)
A.若h=4 cm，则n=
B.若h=6 cm，则n=
C.若n=，则h=10 cm
D.若n=，则h=5 cm
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根据几何关系画出光路图，如图所示，标注入
射角θ1，折射角θ2，根据折射定律可得n=
==。若h=4 cm，则n=2，A项错误；若h=
6 cm，则n=，B项正确；若n=，则h= cm，
C项错误；若n=，则h= cm，D项错误。
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4.(多选)(2024·甘肃卷)如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当θ=30°时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是(　　)
A.该材料对红光的折射率为
B.若θ=45°，光线c消失
C.若入射光a变为白光，光线b为白光
D.若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直
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根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为60°，故折射率为n==，A项正确；设临界角为C，得sin C==<
sin 45°，故θ=45°时会发生全反射，光线c消失，B项正确；由于光线b为反射光线，反射角等于入射角，故当入射光a变为白光，光线b为白光，C项正确；对同种介质，紫光的折射率比红光大，故若入射光a变为紫光，折射角将变大，光线b和c不会垂直，D项错误。
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5.(2024·山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是(　　)
A.滚珠b、c均合格
B.滚珠b、c均不合格
C.滚珠b合格，滚珠c不合格
D.滚珠b不合格，滚珠c合格
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单色平行光垂直照射平板玻璃，上玻璃下表面和下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，路程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的路程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的直径相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的路程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠c不合格，C项正确。
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6.(2025·青岛模拟)“半波损失”是指反射光在离开反射点时的振动方向相对于入射光到达入射点时的振动方向相反的现象，这种现象仅存在于光从光疏介质射向光密介质的反射光中，折射光没有“半波损失”。某种防蓝光眼镜，从眼镜前面观察，发现镜片呈蓝色，这是因为镜片前表面镀膜增强了蓝光的反射。已知膜的折射率大于镜片的折射率，膜的最小厚度为d，蓝光在膜中的波长为λ。下列说法正确的是(　　)
A.d= B.d= C.d= D.d=
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由题意可知，蓝光从空气射入膜产生反射时发生了半波损失，从膜射入镜片产生反射时不会发生半波损失，则膜的前后两个表面反射的蓝光的振动反相，则光程差为膜厚度的2倍，两个反射光振动加强，则有2d=λ(n=0，1，2，…)，解得膜的最小厚度为d=，A项正确。
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7.(2025·长沙一模)光屏竖直放置，直线OO1与光
屏垂直，用激光笔沿与OO1方向成45°角的AB方
向照射光屏，光屏上C处有激光亮点。此时在光
屏前竖直放置厚度为d，折射率为的平板玻璃,
激光亮点从光屏上的C点移动到D点(未画出)，则
CD间距为(　　)
A.d B.d C.d D.d
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光通过玻璃砖折射后出射光线与入射光线平行，过D点作DM∥CN，完成光路图如图所示，n=，ME=d·tan α，解得ME
=，CD=MN=NE-ME=，B项正确。
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8.(2025·石家庄三模)一个柱状玻璃砖的横截面如
图所示，它可视为由半径为R的扇形OPQ与直角
三角形OPM组成，∠QOP=90°，∠OPM=90°，
∠OMP=45°。现有一束单色光从OQ边上的N点垂
直边界OQ射入玻璃砖，在圆弧面PQ刚好发生全反射。已知光在真空中的速率为c，该单色光在玻璃砖中的折射率为，则单色光在玻璃砖中的传播时间为(　　)
A. B. C. D.
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增分提能练
根据题意作图，如图，根据全反射临界角公式有sin C=，解得C=45°，根据几何关系可知光程为s=R++R-R=R+R，光在介质中的传播速度为v=，单色光在玻璃砖中的传播时间为t==，C项正确。
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9.(2025·张家口二模)如图所示，一架遥
控无人机在清澈透明的湖面上方拍摄湖底
的景象，遥控无人机距离湖面的高度为h，
无人机相机镜头竖直向下，对湖底拍照，
已知其视角为120°，湖水的折射率为n，遥控无人机能拍到的湖底的面积为12πh2，则湖水的深度为(　　)
A.h B.h
C.nh D.2nh
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作出光路图如图所示，由题意可得12πh2
=πr2，解得拍到的湖底的面积对应的半
径为r=2h，由几何关系可得tan θ=
，折射率为n=，联立解
得湖水的深度为h′=h，A项正确。
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10.(2025·芜湖二模)自行车尾灯是
一组全反射棱镜结构，在夜晚可以
反射汽车车灯的光，如图所示，将
一束单色光以入射角α从全反射棱
镜AB面射入三棱镜中，其中∠C为
直角。进入棱镜的光，先后经过AC面和BC面全反射，从AB面再射出，则出射光线相对于最初的入射光线的偏转角度为(　　)
A.90° B.90°+α C.180° D.2α
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作出光路图如图所示，根据几何关系，由于是等腰直角三棱镜，利用折射定律和反射定律解得，出射时的入射角∠6与入射时的折射角∠5相等，根据光路可逆原理，出射光线相对于入射光线的偏转的角度为180°，与折射率和入射角均无关，C项正确。
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11.(2025·安徽模拟)如图所示，半径为R的四分之一圆AOB为某玻璃砖的截面，一束单色光垂直照射到OA面上某点，光进入玻璃砖经AB面两次全反射刚好垂直OB射出，光在玻璃砖内传播的时间为，c为光在真空中传播的速度。已知sin 22.5°=，cos 22.5°=。求：
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根据题意，光在玻璃砖中传播的距离为
s=4Rsin 22.5°=2R，
光在玻璃砖中传播的速度为v==c，
玻璃砖对光的折射率为n，则n==。
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(1)玻璃砖对光的折射率；
开始时，入射点离O点的距离为
d1=Rcos 22.5°=R，
将入射点下移，当光在圆弧面上刚好发生全反射时，入射角等于临界角C，
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(2)保持光的入射方向不变，将入射点下移，不考虑光在OB面上的反射，则至少下移多少距离，光可以从AB面射出。
由于sin C==，
这时入射点离O点距离为d2=Rsin C=R，
则要使光从圆弧面AB上出射，入射点的位置至少下移的距离为d=d1-d2=R。
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