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2026年高考物理二轮复习第12讲光学专项训练
一、选择题
1．（2025高三下·湖北期末）如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光，则（　　）
A．玻璃砖对a光的折射率比b大
B．b光在玻璃中的传播速度比a在玻璃中的传播速度大
C．b光的光子能量比a光的光子能量大
D．若入射点O不变，逆时针旋转入射光，则a光先发生全反射
2．（2024高三下·红桥模拟）如图所示，一束由绿、橙、蓝三种单色光组成的复色光照射到三棱镜上，在右侧光屏M、N、P处各呈现一亮线，不计光在三棱镜中的多次反射，以下说法正确的是（　　）
A．光屏上的三条亮线由上到下的顺序是蓝、绿、橙
B．光屏上的三条亮线是光的干涉条纹
C．三种色光相比，照射到P处的色光在三棱镜中传播的时间最长
D．三种色光相比，照射到P处的色光最容易发生明显衍射
3．（2025·武昌模拟）如图所示是一根粗细均匀的玻璃丝截面图，玻璃丝的直径为d，弯曲段AB为半圆形，A、B连线是半圆的直径。一细激光束射到A点的方向与界面夹角，之后在AB段内发生了5次全反射（不含A、B两点），其中有3次是恰好发生全反射，并恰好能射到B点。已知真空中光速为c，则该激光束从A点传播到B点的时间为（　　）
A． B． C． D．
4．（2025高二下·广东期中）如图，一潜水员在清澈的满水泳池潜水，当他离泳池岸边x=1.2m时，恰能看到岸边安全员的头顶。已知安全员高h=1.8m，距泳池边缘L=1.35m，泳池水的折射率n=1.2，则潜水员的视角下安全员的身高为（　　）
A． B． C． D．
5．（2025·威海模拟）如图所示，将一个玻璃圆台放置在一块平面玻璃上，圆台的纵截面为等腰梯形。让红光垂直圆台的上表面入射，从上向下观察，可以看到明暗相间的同心圆环状条纹。下列说法正确的是（　　）
A．环状条纹是圆台上表面和侧面的反射光叠加形成的
B．从圆心向外环状条纹越来越稀疏
C．改用紫光入射，条纹间距变小
D．用同一单色光入射，圆台侧面与玻璃平面的夹角越小，条纹间距越小
6．（2025·湖北模拟）如图所示，横截面为正方形的玻璃，边长为d，玻璃折射率，平行于对角线的光线从左侧边射入，入射点P在或边上（不包括A、B、D），光在真空中传播速度为c，下列说法正确的是（　　）
A．光在玻璃中传播时间为
B．入射点P位置不同，光线在玻璃中传播时间不同
C．入射点P位置不同，光线从玻璃射出时出射角不同
D．入射点P位置不同，边上始终没有光线射出
7．（2025·永州模拟）如图所示为截去了一部分的半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，光路如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．光线a的折射率小于光线b的折射率
B．光线a为红光，光线b为紫光
C．a光从O到B的传播时间大于b光由O到C的传播时间
D．通过同一双缝干涉装置，a光相邻条纹间距比b光的大
8．（2025高三上·高密期末）某同学用单色光a、b分别照射同一双缝干涉实验装置，双缝到光屏的距离保持不变，在光屏上出现的干涉图样分别如图所示，下列关于两单色光a、b的说法中正确的是（　　）
A．单色光a比单色光b更容易发生明显衍射
B．单色光a的频率小于单色光b的频率
C．单色光a的光子能量大于单色光b的光子能量
D．在同一玻璃砖中单色光a的传播速度比b大
9．（2025高三上·盐山期中）在一个科普馆的光学展示区，有一套杨氏双缝干涉实验装置。其中为双缝，为光屏。前来参观的学生们看到光屏上点是中央亮纹的中心，为第一级亮纹的中心。此时，工作人员为了拓展展示效果，将光屏向左平移了一段距离。在其他条件都保持不变的情况下，关于平移后光屏上的情况，下列说法正确的是（　　）
A．平移后光屏上点可能是暗纹中心
B．平移后位置会出现暗纹
C．平移后处可能仍是亮纹，但条纹间距会改变
D．平移后光屏上干涉条纹间距不变
10．（2025高二上·滨江期末）我国某企业正在全力研发“浸没式”光刻机，原理是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长，提高分辨率的技术，如图所示，若浸没液体的折射率为1.5，则加上液体后，该曝光光波（　　）
A．在浸没液体中的传播时频率变大
B．在浸没液体中的传播速度变为原来的1.5倍
C．在浸没液体中的曝光波长变为原来的
D．传播相等的距离，在浸没液体中所需的时间变为原来的
11．（2025高三上·青岛期末）如图所示，S为单色光源，其发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上，平面镜与光屏垂直。某次实验将整套装置完全浸没在某种透明溶液中，光屏上形成干涉条纹。已知光屏上相邻两亮条纹的中心间距为，光源S到平面镜和到光屏的垂直距离分别为a和l，，单色光在真空中的波长为。则透明溶液的折射率为（　　）
A． B． C． D．
12．（2025高三上·河北期末）如图所示为横截面为四分之一圆的棱镜，光线从AO侧面上最高点A点射入棱镜，折射光线在圆弧内侧面上恰好发生全反射，经过在圆弧内侧面上两次全反射后，光线恰好到达OB侧面上最右侧的B点，并从B点射出棱镜。则光线在A点入射角i的正弦值为（　　）
A． B． C． D．
二、多项选择题
13．（2025·西峰模拟）一束红色光和一束蓝色光同时由空气射到某介质的界面MN上的O点，由于折射而合成一复色光C，如图所示。已知同一介质对频率较大的光的折射率也更大，则下列说法正确的是（　　）
A．A光为蓝色光
B．A光在介质中的传播速度较大
C．在真空中B光的传播速度比A光的大
D．用同样的装置做光的双缝干涉实验，A光得到的干涉条纹的间距比B光得到的干涉条纹的间距小
14．（2025高二下·岳阳期末）如图甲所示，倒挂的“彩虹”被叫做“天空的微笑”，是光由卷云里随机旋转的大量六角片状冰晶（直六棱柱）折射形成的。光线从冰晶的上顶面进入后，经折射从侧面射出（如图乙），发生色散。以下分析正确的是（　　）
A．光线从空气进入冰晶后频率不变
B．在冰晶中紫光的传播速度大于红光
C．光线从空气射入冰晶时，增加入射角α可能发生全反射
D．当入射角α减小，在侧面最先发生全反射的是紫光
15．（2024高二上·武汉月考）对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是（　　）
A．图甲中若改变复色光的入射角，则b光先在玻璃球中发生全反射
B．图乙中若只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹间距离将减小
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向右移动，条纹间距将变大
D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度会发生变化
16．（2024高三上·罗湖月考）某些为屏蔽电磁波设计的人工材料，其折射率为负值（n<0），称为负折射率材料。电磁波从空气射入这类材料时，折射定律和电磁波传播规律仍然不变，但是折射波与入射波位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。如图所示，波源S发出的一束电磁波的入射角i=45°，经负折射率的平板介质材料后，从另一侧面射出（图中未画出），已知平板介质的厚度为d，电磁波在真空中的传播速度为c，不考虑电磁波在介面处的反射，下列说法正确的是（　　）
A．该电磁波的出射点位于法线OO1的上方
B．电磁波射出平板的出射方向与射入平板的入射方向平行
C．电磁波由空气进入平板介质，波长变长
D．电磁波在平板介质中的传播时间为
17．（2025·内江模拟）如图所示，是一透明材料制成的空心球体过球心的横截面，内径为R，外径为2R。在纸面内，现有一束单色光从外球面上A点射入，光线与AO直线所成夹角为时，经折射后恰好与内球面相切，已知光速为c、则下列说法中正确的是（　　）
A．材料对该单色光的折射率
B．该单色光在材料中的传播速度为
C．当单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A点射入的光线与AO直线的夹角为
D．当单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A点射入的光线与AO直线的夹角为
三、计算题
18．（2025·山西、陕西、宁夏、青海模拟） 如图，半径为R的球面凹面镜内注有透明液体，将其静置在水平桌面上，液体中心厚度CD为10mm。一束单色激光自中心轴上距液面15mm的A处以60 入射角射向液面B处，其折射光经凹面镜反射后沿原路返回，液体折射率为。求：
（1）光线在B点进入液体的折射角；
（2）凹面镜半径R。
19．（2025·湖北）如图所示，三角形ABC是三棱镜的横截面，AC=BC，∠C=30°，三棱镜放在平面镜上，AC边紧贴镜面。在纸面内，一光线入射到镜面O点，入射角为α，O点离A点足够近。已知三棱镜的折射率为
（1）当α=45°时，求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值：
（2）若光线从AB边折射后直接到达BC边，并在BC边刚好发生全反射，求此时的α值。
20．（2024高三下·长沙） 随着5G、智能车以及算力需求等爆发，有着“电子产品之母”之称的电子级特种树脂高速化发展。如图所示为一电子产品取下的半径为R的半球形电子级特种树脂，球心为O点，A点为R半球面的顶点，且满足AO与底面垂直。一束单色光平行于AO射向半球面的B点，折射后在底面D点（图中未画出）处恰好发生全反射，已知透明树脂的折射率为，求：
（1）B点处入射角的正切值；
（2）该束光在树脂中从B点传播到D点所用的时间。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；光子及其动量
【解析】【解答】解：A. 由折射定律，两光入射角相等，a光折射角小于b光折射角，可知玻璃砖对b光的折射率大于a光，该选项错误。
B. 光在介质中的传播速度公式为，折射率n越大，传播速度v越小，b光折射率更大，故b光在玻璃中的传播速度更小，该选项错误。
C. 光子能量公式为，光的折射率越大，频率越高，光子能量越大，b光折射率大，故b光光子能量比a光大，该选项正确。
D. 全反射临界角公式为，b光折射率大，临界角更小，逆时针旋转入射光时，b光的折射角先达到90°，先发生全反射，该选项错误。
故答案为：C
【分析】本题考查光的折射定律、光在介质中的传播速度、光子能量以及全反射临界角的综合应用。解题时先根据折射角大小结合折射定律判断折射率的大小关系，再由折射率与频率、传播速度、临界角的关联公式，依次分析各选项，频率决定光子能量，临界角大小决定全反射发生的先后顺序。
2．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的衍射
【解析】【解答】A．由于三种光中蓝光的频率最大，橙光的频率最小，由于频率大则折射率大，因蓝光折射率最大，橙光折射率最小，所以折射角最小所以向下偏折最大的是蓝光，最小的是橙光，由此可知光屏上的三条亮线由上到下的顺序是橙、绿、蓝，选项A错误；
B．由于三种光的折射率不同，所以发生折射时折射角不同，所以三种光偏折的路径不同，则光屏上的三条亮线是光的折射造成的色散现象，选项B错误；
C．三种色光相比，照射到P处的蓝光折射率最大，由光速和折射率的关系有
所以蓝光在棱镜中的速度最小，根据折射路径越往下在棱镜中传播距离最长，可知该蓝光在三棱镜中传播的时间最长，选项C正确；
D．三种色光相比，照射到P处的蓝色光由于频率最大所以波长最短，则最不容易发生明显衍射，选项D错误。
故选C。
【分析】光的色散条纹是由于光发生折射现象；由于三种光的频率不同折射率不同，利用频率大折射率大折射角小可以判别最小面的是蓝光；利用折射率的大小可以比较光传播的速度，结合传播的路程可以比较传播的时间；利用光的波长大小可以比较衍射现象的明显程度。
3．【答案】A
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】 一细激光束射到A点的方向与界面夹角，之后在AB段内发生了5次全反射（不含A、B两点），其中有3次是恰好发生全反射，并恰好能射到B点。画出光的折射路径如下
光在光导纤维半圆的外圆内表面恰好发生全反射，可知发生全反射的临界角为30°，根据全反射定律有
可得光导纤维的折射率n=2
设OA长为r，则OD=d+r
根据几何关系可知OD=2OAcos30°
得
根据折射率可以得出光在光导纤维中的传播速度
光在光导纤维中的路程s=6r
根据路程和时间可以求出该光束在半圆形光导纤维中运动的时间
故选A。
【分析】画出光折射的路径，利用全反射定律及临界角可以求出折射率的大小，利用几何关系可以求出光传播的路程，结合光传播的速度可以求出光传播的时间。
4．【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】光路图如图
入射角
由折射定律
解得
潜水员逆着光路看过去，安全员的身高满足
故答案为：A。
【分析】本题的核心是利用光的折射定律，结合几何关系求解潜水员视角下安全员的视高，首先确定光线从安全员头顶到潜水员的传播路径，找到入射角和折射角，通过折射定律计算角度关系，再用三角函数求出视高。
5．【答案】C
【知识点】薄膜干涉
【解析】【解答】A．这些同心环纹本质上是圆台底面与下面平板玻璃之间所形成的空气薄膜形成的“薄膜干涉”现象，而非由上表面与侧面反射光的叠加所致，故A错误。
B．由于截面为等腰梯形，所以条纹间距从第二条起为等间距，而不是从圆心向外环状条纹越来越稀疏，故B错误。
C．由可知，干涉条纹的间距与光的波长成正比，红光波长比紫光长，改用紫光时条纹间距变小，故C正确。
D．在同一单色光下，若圆台与平面玻璃的夹角变小，则干涉空隙增厚得更缓慢，条纹在水平方向上反而拉得更开，间距增大，故D错误。
故选C。
【分析】发生干涉的条件是两列光的频率相同。“薄膜干涉”是光通过薄膜的两个表面反射后叠加形成干涉图样；由判断薄膜干涉图样条纹宽度变化。
本题主要考查光的干涉的应用，解决本题的关键知道光发生干涉的条件：两列光的频率必须相同。
6．【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】A．光在玻璃中传播速度
光在玻璃中传播路程
光在玻璃中传播时间，故A正确；
B．通过几何关系可知入射点P位置不同，光线在玻璃里传播路径相等，所以光线在玻璃中传播时间相同，B错误。
CD．根据题意知光线入射角，折射角为，由折射定律
解得，
由，可知，所以入射光从边射入时，光线在边发生全反射，在边上的入射角为30°，根据折射定律，射出时的角度为45°，同理，入射光从边射入时，光线在边发生全反射，在边上的入射角为30°，根据折射定律，射出时的角度为45°，故CD错误；
故答案为：A。
【分析】先由折射定律求光在玻璃中的折射角，结合几何关系确定光在玻璃中的传播路径长度，再结合光速公式求传播时间；同时分析入射点位置对传播时间、出射角及全反射的影响。
7．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】AB．根据题意，由图可知，入射角相同的情况下，光线a的折射角较小，由折射定律可知，光线a的折射率较大，光线a为紫光，故AB错误；
C．由题意得，设复合光的入射角为，光线a和光线b折射角分别为和，则有，
假设光线射到，如图所示
由几何关系可得，
光线a和光线b在介质中的传播速度为，
则a光从O到B的传播时间为
b光由O到的传播时间为
即
则a光从O到B的传播时间大于b光由O到C的传播时间，故C正确；
D．光线a的折射率较大，则光线a的波长小，通过同一双缝干涉装置，a光相邻条纹间距比b光的小，故D错误。
故答案为：C。
【分析】结合光的折射定律（折射率与偏折程度的关系）、光速公式，结合光的折射定律（折射率与偏折程度的关系）、光速公式
8．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；干涉条纹和光的波长之间的关系；光的衍射；光子及其动量
【解析】【解答】A．a光干涉条纹间距小，由干涉条纹间距公式可知，单色光a比单色光b波长短，单色光a比单色光b更不容易发生明显衍射，故A错误；
B．单色光a比单色光b波长短，单色光a的频率大于色光b的频率，故B错误；
C．根据可知，单色光a的光子能量大于单色光b的光子能量，故C正确；
D．由公式可知，在同一玻璃砖中单色光a的传播速度比b小，故D错误。
故选C。
【分析】根据干涉条纹间距公式比较波长，然后根据发生明显衍射的条件分析；根据波长和频率的关系分析；根据光子能量公式分析；根据频率和折射率的关系，以及速度与折射率的关系分析。
9．【答案】C
【知识点】光的双缝干涉
【解析】【解答】A．光屏上点到两个光源的距离相等，仍然为中央亮纹中心，故A错误；
BCD．根据，屏向左平移，减小，可知相邻干涉条纹间距离减小，原来屏上位置是第一级亮纹的中心，现在第一条亮纹向点移动，位置可能是暗纹的中心，也可能是亮纹，故BD错误，C正确。
故选C。
【分析】一、核心知识
1、条纹间距公式，L：双缝到屏的距离，d：双缝间距，λ：波长， 与 L 成正比，L 减小 → 条纹间距变小。
2、中央亮纹的位置
中央亮纹（光程差为 0）始终位于 双缝中垂线与光屏的交点。
如果光屏平行移动，中央亮纹在新屏上的位置沿中垂线移动，但空间固定点如果原来在中垂线上，则永远光程差为 0。
3、某固定空间点的干涉级次变化
初始时某点 P 对应第 m 级亮纹（光程差 ），当光屏平移时，该固定空间点的光程差不变（因为几何路径固定），但新的光屏上该位置对应的干涉级次已经不符合原来的整数m（因为条纹间距变了，整个条纹分布相对于空间点移动了）。
二、本题易错点
1、误以为O点可能变暗
学生可能误以为屏移动后，O点的光程差会变。实际上双缝固定、O点空间位置固定、O在初始时在中垂线上，则 O 到双缝的距离相等永远不变，所以 O 点光程差始终为 0，永远是亮纹中心。
2、忽视条纹间距必然改变
只要 L 变， 必变，与 P 点是否亮纹无关。C 正确是因为它同时说了“可能仍是亮纹”和“条纹间距会改变”。
三、类似题拓展
如果改成“双缝与光源之间加入玻璃片”或“双缝间距 d 改变”，则影响的是中央亮纹位置是否移动，以及条纹间距变化，分析思路不同，但核心都是 光程差决定明暗，以及 的应用。
10．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】 A . 频率由光源决定，与介质无关，故在液体中频率不变，A错误；
B . 折射率1.5，由波速公式知液体中的传播速度变为，故B错误；
C . 曝光波长，变为原来，C正确；
D . 波速变为原来的，传播相同距离时间变为原来的，D错误；
故选C；
【分析】（1）解题方法：光从空气进入介质时频率不变，波速和波长变化，公式为 和；突破点在于区分频率、波速和波长的变化规律，结合折射率定义分析；波长变短相当于“作用周期”或“空间周期”缩短（即一个波长对应的空间距离减小），但单个光子能量不变，因此单位长度内的能量密度增加（因波长更密集），从而增强了光刻效果（提高分辨率），而是波动特性的体现波长越短，衍射极限越小，分辨率越高，波长改变直接影响光刻最小可分辨尺寸；光（通过其电场）对介质中的电荷做功 → 导致电荷发生受迫振荡并消耗光的能量 → 这种相互作用宏观表现为光速变慢和波长变短，“类比Fs的s改变”F： 类比为光波电场对电荷的作用力F=qE，s：类比为电荷在电场力作用下振荡的位移，这个位移的幅度与电场强度 E 和介质的性质有关，Fs功： 类比为电场力在电荷振荡的一个周期内所做的功，这部分功最终转化为热能，波长λ变短，意味着光波振荡的空间周期变短了，它并不直接改变单个电荷振荡的位移幅度 s，但它改变了电场在空间中的分布梯度，影响了能量传递和分布的效率，从而实现了更高的成像分辨率，在光速介质中，是光波的电场在对介质中的带电粒子做功，导致能量转移，并由此引发了波速降低和波长变短的现象；
（2）易错点：误认为频率随介质变化；混淆波速和波长的变化比例（波速变为原来的，波长也变为原来的）；忽略时间计算需结合波速和距离。
11．【答案】A
【知识点】干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】已知光屏上相邻两亮条纹的中心间距为， 设单色光在介质中的波长为，则有
光在不同介质中传播时频率不变，故
解得，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【分析】根据折射率公式求解光进入某种透明溶液的传播速度，根据波长、频率和波速的关系求波长；根据双缝干涉条纹间距公式求折射率。
12．【答案】A
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】本题考查对光的折射、全反射的理解，熟悉折射公式和临界角公式的运用，关键要作出光路图，根据几何关系分析。折射光线在圆弧内侧面上恰好发生全反射， 做出折射光路如图所示，
由几何关系易得全反射的临界角为
则棱镜折射率为
由角度关系得折射角
由折射定律
可得
计算可得
故选A。
【分析】作出光路图，根据几何关系分析折射角和折射率，然后根据折射公式求解入射角。
13．【答案】A,D
【知识点】光的折射及折射定律；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】A．由题图可知，A光的入射角较大，根据折射定律可知，介质对A光的折射率较大，由电磁波谱的知识知，蓝色光的频率较大，则介质对蓝色光的折射率较大，可知A光为蓝色光，故A正确；
C．不同的光在真空中的速度大小相同，故C错误；
B．由可知，B光在介质中的传播速度较大，故B错误；
D．由及知，用同样的装置做光的双缝干涉实验，A光得到的干涉条纹的间距比B光得到的干涉条纹的间距小，故D正确。
故答案为：AD。
【分析】结合折射定律（入射角、折射率的关系）、电磁波的频率特性，以及双缝干涉条纹间距公式，分析两种光的性质。
14．【答案】A,D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】解：光的频率由光源决定，与传播介质无关，光线从空气进入冰晶，传播介质改变，频率保持不变，故A正确。
可见光中紫光的频率高于红光，冰晶对紫光的折射率大于对红光的折射率，由光在介质中的传播速度公式可知，折射率越大，传播速度越小，因此冰晶中紫光的传播速度小于红光，故B错误。
全反射的发生条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于等于临界角；光线从空气射入冰晶，是从光疏介质射向光密介质，不满足全反射的介质条件，因此无论如何增大入射角，都不会发生全反射，故C错误。
由临界角公式可知，折射率越大，临界角越小，紫光的折射率最大，临界角最小；当入射角减小时，光线在冰晶上顶面的折射角减小，导致光线在侧面射出时的入射角增大，紫光的折射角最小，其在侧面的入射角最大，因此最先达到临界角发生全反射，故D正确。
故答案为：AD
【分析】本题考查光的折射、全反射和色散，涉及频率、折射率、传播速度和临界角的关系。先根据光的频率的决定因素，判断光进入冰晶后频率的变化；再结合折射率与频率的关系，利用传播速度公式比较紫光和红光的速度；根据全反射的发生条件，判断光从空气射入冰晶时能否发生全反射；最后根据临界角公式，结合折射角的变化，分析入射角减小时哪种光最先在侧面发生全反射，逐一判断选项。
15．【答案】B,D
【知识点】光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系；薄膜干涉；光的偏振现象
【解析】【解答】解决本题时要掌握折射率与光的偏折程度的关系，理解平行板玻璃砖的光学特性，知道光是一种横波。A．根据图像可知
由于a光的折射率较小，入射时折射角较大，根据可知临界角较大，第一次出射时入射时较大，而b光的折射率较大，则临界角较小，出射时入射角较小，故无法确定哪种光先发生全反射，A错误；
B．由于条纹间距
可知只减小屏到挡板的距离L，相邻亮条纹间距离将减小，B正确；
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向右移动，即增大空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间距将会变小，C错误；
D．自然光通过M后变成偏振光，若N的偏振方向与M的偏振方向相同，光屏上光斑最亮；若N的偏振方向与M的偏振方向垂直，光屏上几乎没有亮斑，因此当M和N发生相对转动时，光屏上的光斑亮度会发生变化，D正确。
故选BD。
【分析】根据光的可逆性分析；根据双缝干涉条纹间距离公式系分析；根据薄膜干涉原理，将薄片向右移动时，增大空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间距会变小；根据光发生偏振现象分析。
16．【答案】B,D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】本题考查了折射定律的基本运用，与平时做的常规题有所区别，注意折射光线与入射光线在法线的同一侧，掌握折射率的公式和的灵活运用。
A． 折射定律和电磁波传播规律仍然不变， 由于平板介质材料的折射率为负值，则电磁波在材料中折射方向位于法线的下方，所以该电磁波的出射点位于法线的下方，故A错误；
B．根据光路可逆原理，电磁波的出射方向与电磁波入射到平板介质的方向平行，故B正确；
C．根据
则电磁波由空气进入平板介质，波长变短，故C错误；
D．根据
得折射光线与法线夹角为
由B选项可知，光在平板介质中的速度为，则电磁波在平板介质中的传播时间为
故D正确。
故选BD。
【分析】根据折射的规律分析，根据折射定律结合几何关系解得电磁波的传播路程和传播速度，从而计算时间。
17．【答案】B,C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】 本题考查光学知识，解决几何光学问题的关键是根据题意正确画出光路图，然后根据几何关系以及相关物理知识求解。
A． 内径为R，外径为2R， 经折射后恰好与内球面相切， 根据下图可得折射角，根据折射率公式
解得
故A错误；
B．根据折射率公式
解得
故B正确；
CD．如图，设单色光在该材料内球面的B点恰好发生全反射，此时全反射角的大小为C，则在三角形AOB内，有
根据全反射临界角
联立解得
设此时光纤在A点入射的与AO夹角为，根据折射定律有
解得
故
故C正确，D错误；
故选BC。
【分析】根据已知条件找到入射角折射角，然后利用结合关系求出折射率。在透明材料中的传播速度用求出，然后找到传播路程，求出传播时间。利用几何知识找到发生全反射的光路图，找到临界角。
18．【答案】（1）解： 根据光的折射定律
可知，光线在 点进入液体的折射角满足
可知
光线在 点进入液体的折射角为 ；
（2）解： 因折射光经凹面镜反射后沿原路返回，可知折射光线垂直于凹面镜。如图所示，折射光线的反向延长线过凹面镜的圆心 ，如图所示，由几何关系得
由题干可知 的距离为
O C 的距离为
由几何关系得凹面镜半径
【知识点】光的折射及折射定律；生活中的光现象
【解析】【分析】（1）画出入射光线和入射角，根据折射定律分析解答；
（2）根据题意作图，根据几何关系分析解答。
19．【答案】（1）光路图如图甲所示，
∠C＝30°，AC＝BC，则∠BAC＝∠B＝75°，当α＝45°时，由几何关系得，光线在AB边上的入射角i＝90°﹣（∠BAC﹣∠1）＝60°，
由折射定律得，解得；
（2）光在BC边上恰好发生全反射时，入射角等于临界角，光路图如图乙所示，
，则θ＝45°，由几何关系知光在AB边上的折射角为i2＝180°﹣（180°﹣∠B）﹣θ＝30°，由折射定律得，解得i1＝45°，由几何关系得α＝60°。
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】（1）根据题意画出光路图，根据几何知识求得光在AB面上的入射角，再根据折射定律列式求解光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值。
（2）根据题意画出光路图，根据临界角公式和几何知识求得光在AB面上的折射角，再利用折射定律公式求得此时的α值。
20．【答案】（1）解：作出该束光的光路图如图所示
则有
其中C为临界角，则有
解得
（2）解：该束光在树脂中的光速大小为
由几何关系有
故该束光在树脂中从B点射向D点所用的时问是
解得
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】（1）根据光线在介质中传播的光路图，利用折射率的定义式及其折射率与临界角的关系式可得出角度关系；（2）利用折射率和光速的关系可求出光在介质中的速度，根据几何关系可求出光程，进而可得出传播时间。
1 / 12026年高考物理二轮复习第12讲光学专项训练
一、选择题
1．（2025高三下·湖北期末）如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光，则（　　）
A．玻璃砖对a光的折射率比b大
B．b光在玻璃中的传播速度比a在玻璃中的传播速度大
C．b光的光子能量比a光的光子能量大
D．若入射点O不变，逆时针旋转入射光，则a光先发生全反射
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；光子及其动量
【解析】【解答】解：A. 由折射定律，两光入射角相等，a光折射角小于b光折射角，可知玻璃砖对b光的折射率大于a光，该选项错误。
B. 光在介质中的传播速度公式为，折射率n越大，传播速度v越小，b光折射率更大，故b光在玻璃中的传播速度更小，该选项错误。
C. 光子能量公式为，光的折射率越大，频率越高，光子能量越大，b光折射率大，故b光光子能量比a光大，该选项正确。
D. 全反射临界角公式为，b光折射率大，临界角更小，逆时针旋转入射光时，b光的折射角先达到90°，先发生全反射，该选项错误。
故答案为：C
【分析】本题考查光的折射定律、光在介质中的传播速度、光子能量以及全反射临界角的综合应用。解题时先根据折射角大小结合折射定律判断折射率的大小关系，再由折射率与频率、传播速度、临界角的关联公式，依次分析各选项，频率决定光子能量，临界角大小决定全反射发生的先后顺序。
2．（2024高三下·红桥模拟）如图所示，一束由绿、橙、蓝三种单色光组成的复色光照射到三棱镜上，在右侧光屏M、N、P处各呈现一亮线，不计光在三棱镜中的多次反射，以下说法正确的是（　　）
A．光屏上的三条亮线由上到下的顺序是蓝、绿、橙
B．光屏上的三条亮线是光的干涉条纹
C．三种色光相比，照射到P处的色光在三棱镜中传播的时间最长
D．三种色光相比，照射到P处的色光最容易发生明显衍射
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的衍射
【解析】【解答】A．由于三种光中蓝光的频率最大，橙光的频率最小，由于频率大则折射率大，因蓝光折射率最大，橙光折射率最小，所以折射角最小所以向下偏折最大的是蓝光，最小的是橙光，由此可知光屏上的三条亮线由上到下的顺序是橙、绿、蓝，选项A错误；
B．由于三种光的折射率不同，所以发生折射时折射角不同，所以三种光偏折的路径不同，则光屏上的三条亮线是光的折射造成的色散现象，选项B错误；
C．三种色光相比，照射到P处的蓝光折射率最大，由光速和折射率的关系有
所以蓝光在棱镜中的速度最小，根据折射路径越往下在棱镜中传播距离最长，可知该蓝光在三棱镜中传播的时间最长，选项C正确；
D．三种色光相比，照射到P处的蓝色光由于频率最大所以波长最短，则最不容易发生明显衍射，选项D错误。
故选C。
【分析】光的色散条纹是由于光发生折射现象；由于三种光的频率不同折射率不同，利用频率大折射率大折射角小可以判别最小面的是蓝光；利用折射率的大小可以比较光传播的速度，结合传播的路程可以比较传播的时间；利用光的波长大小可以比较衍射现象的明显程度。
3．（2025·武昌模拟）如图所示是一根粗细均匀的玻璃丝截面图，玻璃丝的直径为d，弯曲段AB为半圆形，A、B连线是半圆的直径。一细激光束射到A点的方向与界面夹角，之后在AB段内发生了5次全反射（不含A、B两点），其中有3次是恰好发生全反射，并恰好能射到B点。已知真空中光速为c，则该激光束从A点传播到B点的时间为（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】 一细激光束射到A点的方向与界面夹角，之后在AB段内发生了5次全反射（不含A、B两点），其中有3次是恰好发生全反射，并恰好能射到B点。画出光的折射路径如下
光在光导纤维半圆的外圆内表面恰好发生全反射，可知发生全反射的临界角为30°，根据全反射定律有
可得光导纤维的折射率n=2
设OA长为r，则OD=d+r
根据几何关系可知OD=2OAcos30°
得
根据折射率可以得出光在光导纤维中的传播速度
光在光导纤维中的路程s=6r
根据路程和时间可以求出该光束在半圆形光导纤维中运动的时间
故选A。
【分析】画出光折射的路径，利用全反射定律及临界角可以求出折射率的大小，利用几何关系可以求出光传播的路程，结合光传播的速度可以求出光传播的时间。
4．（2025高二下·广东期中）如图，一潜水员在清澈的满水泳池潜水，当他离泳池岸边x=1.2m时，恰能看到岸边安全员的头顶。已知安全员高h=1.8m，距泳池边缘L=1.35m，泳池水的折射率n=1.2，则潜水员的视角下安全员的身高为（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】光路图如图
入射角
由折射定律
解得
潜水员逆着光路看过去，安全员的身高满足
故答案为：A。
【分析】本题的核心是利用光的折射定律，结合几何关系求解潜水员视角下安全员的视高，首先确定光线从安全员头顶到潜水员的传播路径，找到入射角和折射角，通过折射定律计算角度关系，再用三角函数求出视高。
5．（2025·威海模拟）如图所示，将一个玻璃圆台放置在一块平面玻璃上，圆台的纵截面为等腰梯形。让红光垂直圆台的上表面入射，从上向下观察，可以看到明暗相间的同心圆环状条纹。下列说法正确的是（　　）
A．环状条纹是圆台上表面和侧面的反射光叠加形成的
B．从圆心向外环状条纹越来越稀疏
C．改用紫光入射，条纹间距变小
D．用同一单色光入射，圆台侧面与玻璃平面的夹角越小，条纹间距越小
【答案】C
【知识点】薄膜干涉
【解析】【解答】A．这些同心环纹本质上是圆台底面与下面平板玻璃之间所形成的空气薄膜形成的“薄膜干涉”现象，而非由上表面与侧面反射光的叠加所致，故A错误。
B．由于截面为等腰梯形，所以条纹间距从第二条起为等间距，而不是从圆心向外环状条纹越来越稀疏，故B错误。
C．由可知，干涉条纹的间距与光的波长成正比，红光波长比紫光长，改用紫光时条纹间距变小，故C正确。
D．在同一单色光下，若圆台与平面玻璃的夹角变小，则干涉空隙增厚得更缓慢，条纹在水平方向上反而拉得更开，间距增大，故D错误。
故选C。
【分析】发生干涉的条件是两列光的频率相同。“薄膜干涉”是光通过薄膜的两个表面反射后叠加形成干涉图样；由判断薄膜干涉图样条纹宽度变化。
本题主要考查光的干涉的应用，解决本题的关键知道光发生干涉的条件：两列光的频率必须相同。
6．（2025·湖北模拟）如图所示，横截面为正方形的玻璃，边长为d，玻璃折射率，平行于对角线的光线从左侧边射入，入射点P在或边上（不包括A、B、D），光在真空中传播速度为c，下列说法正确的是（　　）
A．光在玻璃中传播时间为
B．入射点P位置不同，光线在玻璃中传播时间不同
C．入射点P位置不同，光线从玻璃射出时出射角不同
D．入射点P位置不同，边上始终没有光线射出
【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】A．光在玻璃中传播速度
光在玻璃中传播路程
光在玻璃中传播时间，故A正确；
B．通过几何关系可知入射点P位置不同，光线在玻璃里传播路径相等，所以光线在玻璃中传播时间相同，B错误。
CD．根据题意知光线入射角，折射角为，由折射定律
解得，
由，可知，所以入射光从边射入时，光线在边发生全反射，在边上的入射角为30°，根据折射定律，射出时的角度为45°，同理，入射光从边射入时，光线在边发生全反射，在边上的入射角为30°，根据折射定律，射出时的角度为45°，故CD错误；
故答案为：A。
【分析】先由折射定律求光在玻璃中的折射角，结合几何关系确定光在玻璃中的传播路径长度，再结合光速公式求传播时间；同时分析入射点位置对传播时间、出射角及全反射的影响。
7．（2025·永州模拟）如图所示为截去了一部分的半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，光路如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．光线a的折射率小于光线b的折射率
B．光线a为红光，光线b为紫光
C．a光从O到B的传播时间大于b光由O到C的传播时间
D．通过同一双缝干涉装置，a光相邻条纹间距比b光的大
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】AB．根据题意，由图可知，入射角相同的情况下，光线a的折射角较小，由折射定律可知，光线a的折射率较大，光线a为紫光，故AB错误；
C．由题意得，设复合光的入射角为，光线a和光线b折射角分别为和，则有，
假设光线射到，如图所示
由几何关系可得，
光线a和光线b在介质中的传播速度为，
则a光从O到B的传播时间为
b光由O到的传播时间为
即
则a光从O到B的传播时间大于b光由O到C的传播时间，故C正确；
D．光线a的折射率较大，则光线a的波长小，通过同一双缝干涉装置，a光相邻条纹间距比b光的小，故D错误。
故答案为：C。
【分析】结合光的折射定律（折射率与偏折程度的关系）、光速公式，结合光的折射定律（折射率与偏折程度的关系）、光速公式
8．（2025高三上·高密期末）某同学用单色光a、b分别照射同一双缝干涉实验装置，双缝到光屏的距离保持不变，在光屏上出现的干涉图样分别如图所示，下列关于两单色光a、b的说法中正确的是（　　）
A．单色光a比单色光b更容易发生明显衍射
B．单色光a的频率小于单色光b的频率
C．单色光a的光子能量大于单色光b的光子能量
D．在同一玻璃砖中单色光a的传播速度比b大
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；干涉条纹和光的波长之间的关系；光的衍射；光子及其动量
【解析】【解答】A．a光干涉条纹间距小，由干涉条纹间距公式可知，单色光a比单色光b波长短，单色光a比单色光b更不容易发生明显衍射，故A错误；
B．单色光a比单色光b波长短，单色光a的频率大于色光b的频率，故B错误；
C．根据可知，单色光a的光子能量大于单色光b的光子能量，故C正确；
D．由公式可知，在同一玻璃砖中单色光a的传播速度比b小，故D错误。
故选C。
【分析】根据干涉条纹间距公式比较波长，然后根据发生明显衍射的条件分析；根据波长和频率的关系分析；根据光子能量公式分析；根据频率和折射率的关系，以及速度与折射率的关系分析。
9．（2025高三上·盐山期中）在一个科普馆的光学展示区，有一套杨氏双缝干涉实验装置。其中为双缝，为光屏。前来参观的学生们看到光屏上点是中央亮纹的中心，为第一级亮纹的中心。此时，工作人员为了拓展展示效果，将光屏向左平移了一段距离。在其他条件都保持不变的情况下，关于平移后光屏上的情况，下列说法正确的是（　　）
A．平移后光屏上点可能是暗纹中心
B．平移后位置会出现暗纹
C．平移后处可能仍是亮纹，但条纹间距会改变
D．平移后光屏上干涉条纹间距不变
【答案】C
【知识点】光的双缝干涉
【解析】【解答】A．光屏上点到两个光源的距离相等，仍然为中央亮纹中心，故A错误；
BCD．根据，屏向左平移，减小，可知相邻干涉条纹间距离减小，原来屏上位置是第一级亮纹的中心，现在第一条亮纹向点移动，位置可能是暗纹的中心，也可能是亮纹，故BD错误，C正确。
故选C。
【分析】一、核心知识
1、条纹间距公式，L：双缝到屏的距离，d：双缝间距，λ：波长， 与 L 成正比，L 减小 → 条纹间距变小。
2、中央亮纹的位置
中央亮纹（光程差为 0）始终位于 双缝中垂线与光屏的交点。
如果光屏平行移动，中央亮纹在新屏上的位置沿中垂线移动，但空间固定点如果原来在中垂线上，则永远光程差为 0。
3、某固定空间点的干涉级次变化
初始时某点 P 对应第 m 级亮纹（光程差 ），当光屏平移时，该固定空间点的光程差不变（因为几何路径固定），但新的光屏上该位置对应的干涉级次已经不符合原来的整数m（因为条纹间距变了，整个条纹分布相对于空间点移动了）。
二、本题易错点
1、误以为O点可能变暗
学生可能误以为屏移动后，O点的光程差会变。实际上双缝固定、O点空间位置固定、O在初始时在中垂线上，则 O 到双缝的距离相等永远不变，所以 O 点光程差始终为 0，永远是亮纹中心。
2、忽视条纹间距必然改变
只要 L 变， 必变，与 P 点是否亮纹无关。C 正确是因为它同时说了“可能仍是亮纹”和“条纹间距会改变”。
三、类似题拓展
如果改成“双缝与光源之间加入玻璃片”或“双缝间距 d 改变”，则影响的是中央亮纹位置是否移动，以及条纹间距变化，分析思路不同，但核心都是 光程差决定明暗，以及 的应用。
10．（2025高二上·滨江期末）我国某企业正在全力研发“浸没式”光刻机，原理是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长，提高分辨率的技术，如图所示，若浸没液体的折射率为1.5，则加上液体后，该曝光光波（　　）
A．在浸没液体中的传播时频率变大
B．在浸没液体中的传播速度变为原来的1.5倍
C．在浸没液体中的曝光波长变为原来的
D．传播相等的距离，在浸没液体中所需的时间变为原来的
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】 A . 频率由光源决定，与介质无关，故在液体中频率不变，A错误；
B . 折射率1.5，由波速公式知液体中的传播速度变为，故B错误；
C . 曝光波长，变为原来，C正确；
D . 波速变为原来的，传播相同距离时间变为原来的，D错误；
故选C；
【分析】（1）解题方法：光从空气进入介质时频率不变，波速和波长变化，公式为 和；突破点在于区分频率、波速和波长的变化规律，结合折射率定义分析；波长变短相当于“作用周期”或“空间周期”缩短（即一个波长对应的空间距离减小），但单个光子能量不变，因此单位长度内的能量密度增加（因波长更密集），从而增强了光刻效果（提高分辨率），而是波动特性的体现波长越短，衍射极限越小，分辨率越高，波长改变直接影响光刻最小可分辨尺寸；光（通过其电场）对介质中的电荷做功 → 导致电荷发生受迫振荡并消耗光的能量 → 这种相互作用宏观表现为光速变慢和波长变短，“类比Fs的s改变”F： 类比为光波电场对电荷的作用力F=qE，s：类比为电荷在电场力作用下振荡的位移，这个位移的幅度与电场强度 E 和介质的性质有关，Fs功： 类比为电场力在电荷振荡的一个周期内所做的功，这部分功最终转化为热能，波长λ变短，意味着光波振荡的空间周期变短了，它并不直接改变单个电荷振荡的位移幅度 s，但它改变了电场在空间中的分布梯度，影响了能量传递和分布的效率，从而实现了更高的成像分辨率，在光速介质中，是光波的电场在对介质中的带电粒子做功，导致能量转移，并由此引发了波速降低和波长变短的现象；
（2）易错点：误认为频率随介质变化；混淆波速和波长的变化比例（波速变为原来的，波长也变为原来的）；忽略时间计算需结合波速和距离。
11．（2025高三上·青岛期末）如图所示，S为单色光源，其发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上，平面镜与光屏垂直。某次实验将整套装置完全浸没在某种透明溶液中，光屏上形成干涉条纹。已知光屏上相邻两亮条纹的中心间距为，光源S到平面镜和到光屏的垂直距离分别为a和l，，单色光在真空中的波长为。则透明溶液的折射率为（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】已知光屏上相邻两亮条纹的中心间距为， 设单色光在介质中的波长为，则有
光在不同介质中传播时频率不变，故
解得，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【分析】根据折射率公式求解光进入某种透明溶液的传播速度，根据波长、频率和波速的关系求波长；根据双缝干涉条纹间距公式求折射率。
12．（2025高三上·河北期末）如图所示为横截面为四分之一圆的棱镜，光线从AO侧面上最高点A点射入棱镜，折射光线在圆弧内侧面上恰好发生全反射，经过在圆弧内侧面上两次全反射后，光线恰好到达OB侧面上最右侧的B点，并从B点射出棱镜。则光线在A点入射角i的正弦值为（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】本题考查对光的折射、全反射的理解，熟悉折射公式和临界角公式的运用，关键要作出光路图，根据几何关系分析。折射光线在圆弧内侧面上恰好发生全反射， 做出折射光路如图所示，
由几何关系易得全反射的临界角为
则棱镜折射率为
由角度关系得折射角
由折射定律
可得
计算可得
故选A。
【分析】作出光路图，根据几何关系分析折射角和折射率，然后根据折射公式求解入射角。
二、多项选择题
13．（2025·西峰模拟）一束红色光和一束蓝色光同时由空气射到某介质的界面MN上的O点，由于折射而合成一复色光C，如图所示。已知同一介质对频率较大的光的折射率也更大，则下列说法正确的是（　　）
A．A光为蓝色光
B．A光在介质中的传播速度较大
C．在真空中B光的传播速度比A光的大
D．用同样的装置做光的双缝干涉实验，A光得到的干涉条纹的间距比B光得到的干涉条纹的间距小
【答案】A,D
【知识点】光的折射及折射定律；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】A．由题图可知，A光的入射角较大，根据折射定律可知，介质对A光的折射率较大，由电磁波谱的知识知，蓝色光的频率较大，则介质对蓝色光的折射率较大，可知A光为蓝色光，故A正确；
C．不同的光在真空中的速度大小相同，故C错误；
B．由可知，B光在介质中的传播速度较大，故B错误；
D．由及知，用同样的装置做光的双缝干涉实验，A光得到的干涉条纹的间距比B光得到的干涉条纹的间距小，故D正确。
故答案为：AD。
【分析】结合折射定律（入射角、折射率的关系）、电磁波的频率特性，以及双缝干涉条纹间距公式，分析两种光的性质。
14．（2025高二下·岳阳期末）如图甲所示，倒挂的“彩虹”被叫做“天空的微笑”，是光由卷云里随机旋转的大量六角片状冰晶（直六棱柱）折射形成的。光线从冰晶的上顶面进入后，经折射从侧面射出（如图乙），发生色散。以下分析正确的是（　　）
A．光线从空气进入冰晶后频率不变
B．在冰晶中紫光的传播速度大于红光
C．光线从空气射入冰晶时，增加入射角α可能发生全反射
D．当入射角α减小，在侧面最先发生全反射的是紫光
【答案】A,D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】解：光的频率由光源决定，与传播介质无关，光线从空气进入冰晶，传播介质改变，频率保持不变，故A正确。
可见光中紫光的频率高于红光，冰晶对紫光的折射率大于对红光的折射率，由光在介质中的传播速度公式可知，折射率越大，传播速度越小，因此冰晶中紫光的传播速度小于红光，故B错误。
全反射的发生条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于等于临界角；光线从空气射入冰晶，是从光疏介质射向光密介质，不满足全反射的介质条件，因此无论如何增大入射角，都不会发生全反射，故C错误。
由临界角公式可知，折射率越大，临界角越小，紫光的折射率最大，临界角最小；当入射角减小时，光线在冰晶上顶面的折射角减小，导致光线在侧面射出时的入射角增大，紫光的折射角最小，其在侧面的入射角最大，因此最先达到临界角发生全反射，故D正确。
故答案为：AD
【分析】本题考查光的折射、全反射和色散，涉及频率、折射率、传播速度和临界角的关系。先根据光的频率的决定因素，判断光进入冰晶后频率的变化；再结合折射率与频率的关系，利用传播速度公式比较紫光和红光的速度；根据全反射的发生条件，判断光从空气射入冰晶时能否发生全反射；最后根据临界角公式，结合折射角的变化，分析入射角减小时哪种光最先在侧面发生全反射，逐一判断选项。
15．（2024高二上·武汉月考）对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是（　　）
A．图甲中若改变复色光的入射角，则b光先在玻璃球中发生全反射
B．图乙中若只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹间距离将减小
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向右移动，条纹间距将变大
D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度会发生变化
【答案】B,D
【知识点】光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系；薄膜干涉；光的偏振现象
【解析】【解答】解决本题时要掌握折射率与光的偏折程度的关系，理解平行板玻璃砖的光学特性，知道光是一种横波。A．根据图像可知
由于a光的折射率较小，入射时折射角较大，根据可知临界角较大，第一次出射时入射时较大，而b光的折射率较大，则临界角较小，出射时入射角较小，故无法确定哪种光先发生全反射，A错误；
B．由于条纹间距
可知只减小屏到挡板的距离L，相邻亮条纹间距离将减小，B正确；
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向右移动，即增大空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间距将会变小，C错误；
D．自然光通过M后变成偏振光，若N的偏振方向与M的偏振方向相同，光屏上光斑最亮；若N的偏振方向与M的偏振方向垂直，光屏上几乎没有亮斑，因此当M和N发生相对转动时，光屏上的光斑亮度会发生变化，D正确。
故选BD。
【分析】根据光的可逆性分析；根据双缝干涉条纹间距离公式系分析；根据薄膜干涉原理，将薄片向右移动时，增大空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间距会变小；根据光发生偏振现象分析。
16．（2024高三上·罗湖月考）某些为屏蔽电磁波设计的人工材料，其折射率为负值（n<0），称为负折射率材料。电磁波从空气射入这类材料时，折射定律和电磁波传播规律仍然不变，但是折射波与入射波位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。如图所示，波源S发出的一束电磁波的入射角i=45°，经负折射率的平板介质材料后，从另一侧面射出（图中未画出），已知平板介质的厚度为d，电磁波在真空中的传播速度为c，不考虑电磁波在介面处的反射，下列说法正确的是（　　）
A．该电磁波的出射点位于法线OO1的上方
B．电磁波射出平板的出射方向与射入平板的入射方向平行
C．电磁波由空气进入平板介质，波长变长
D．电磁波在平板介质中的传播时间为
【答案】B,D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】本题考查了折射定律的基本运用，与平时做的常规题有所区别，注意折射光线与入射光线在法线的同一侧，掌握折射率的公式和的灵活运用。
A． 折射定律和电磁波传播规律仍然不变， 由于平板介质材料的折射率为负值，则电磁波在材料中折射方向位于法线的下方，所以该电磁波的出射点位于法线的下方，故A错误；
B．根据光路可逆原理，电磁波的出射方向与电磁波入射到平板介质的方向平行，故B正确；
C．根据
则电磁波由空气进入平板介质，波长变短，故C错误；
D．根据
得折射光线与法线夹角为
由B选项可知，光在平板介质中的速度为，则电磁波在平板介质中的传播时间为
故D正确。
故选BD。
【分析】根据折射的规律分析，根据折射定律结合几何关系解得电磁波的传播路程和传播速度，从而计算时间。
17．（2025·内江模拟）如图所示，是一透明材料制成的空心球体过球心的横截面，内径为R，外径为2R。在纸面内，现有一束单色光从外球面上A点射入，光线与AO直线所成夹角为时，经折射后恰好与内球面相切，已知光速为c、则下列说法中正确的是（　　）
A．材料对该单色光的折射率
B．该单色光在材料中的传播速度为
C．当单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A点射入的光线与AO直线的夹角为
D．当单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A点射入的光线与AO直线的夹角为
【答案】B,C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】 本题考查光学知识，解决几何光学问题的关键是根据题意正确画出光路图，然后根据几何关系以及相关物理知识求解。
A． 内径为R，外径为2R， 经折射后恰好与内球面相切， 根据下图可得折射角，根据折射率公式
解得
故A错误；
B．根据折射率公式
解得
故B正确；
CD．如图，设单色光在该材料内球面的B点恰好发生全反射，此时全反射角的大小为C，则在三角形AOB内，有
根据全反射临界角
联立解得
设此时光纤在A点入射的与AO夹角为，根据折射定律有
解得
故
故C正确，D错误；
故选BC。
【分析】根据已知条件找到入射角折射角，然后利用结合关系求出折射率。在透明材料中的传播速度用求出，然后找到传播路程，求出传播时间。利用几何知识找到发生全反射的光路图，找到临界角。
三、计算题
18．（2025·山西、陕西、宁夏、青海模拟） 如图，半径为R的球面凹面镜内注有透明液体，将其静置在水平桌面上，液体中心厚度CD为10mm。一束单色激光自中心轴上距液面15mm的A处以60 入射角射向液面B处，其折射光经凹面镜反射后沿原路返回，液体折射率为。求：
（1）光线在B点进入液体的折射角；
（2）凹面镜半径R。
【答案】（1）解： 根据光的折射定律
可知，光线在 点进入液体的折射角满足
可知
光线在 点进入液体的折射角为 ；
（2）解： 因折射光经凹面镜反射后沿原路返回，可知折射光线垂直于凹面镜。如图所示，折射光线的反向延长线过凹面镜的圆心 ，如图所示，由几何关系得
由题干可知 的距离为
O C 的距离为
由几何关系得凹面镜半径
【知识点】光的折射及折射定律；生活中的光现象
【解析】【分析】（1）画出入射光线和入射角，根据折射定律分析解答；
（2）根据题意作图，根据几何关系分析解答。
19．（2025·湖北）如图所示，三角形ABC是三棱镜的横截面，AC=BC，∠C=30°，三棱镜放在平面镜上，AC边紧贴镜面。在纸面内，一光线入射到镜面O点，入射角为α，O点离A点足够近。已知三棱镜的折射率为
（1）当α=45°时，求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值：
（2）若光线从AB边折射后直接到达BC边，并在BC边刚好发生全反射，求此时的α值。
【答案】（1）光路图如图甲所示，
∠C＝30°，AC＝BC，则∠BAC＝∠B＝75°，当α＝45°时，由几何关系得，光线在AB边上的入射角i＝90°﹣（∠BAC﹣∠1）＝60°，
由折射定律得，解得；
（2）光在BC边上恰好发生全反射时，入射角等于临界角，光路图如图乙所示，
，则θ＝45°，由几何关系知光在AB边上的折射角为i2＝180°﹣（180°﹣∠B）﹣θ＝30°，由折射定律得，解得i1＝45°，由几何关系得α＝60°。
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】（1）根据题意画出光路图，根据几何知识求得光在AB面上的入射角，再根据折射定律列式求解光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值。
（2）根据题意画出光路图，根据临界角公式和几何知识求得光在AB面上的折射角，再利用折射定律公式求得此时的α值。
20．（2024高三下·长沙） 随着5G、智能车以及算力需求等爆发，有着“电子产品之母”之称的电子级特种树脂高速化发展。如图所示为一电子产品取下的半径为R的半球形电子级特种树脂，球心为O点，A点为R半球面的顶点，且满足AO与底面垂直。一束单色光平行于AO射向半球面的B点，折射后在底面D点（图中未画出）处恰好发生全反射，已知透明树脂的折射率为，求：
（1）B点处入射角的正切值；
（2）该束光在树脂中从B点传播到D点所用的时间。
【答案】（1）解：作出该束光的光路图如图所示
则有
其中C为临界角，则有
解得
（2）解：该束光在树脂中的光速大小为
由几何关系有
故该束光在树脂中从B点射向D点所用的时问是
解得
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】（1）根据光线在介质中传播的光路图，利用折射率的定义式及其折射率与临界角的关系式可得出角度关系；（2）利用折射率和光速的关系可求出光在介质中的速度，根据几何关系可求出光程，进而可得出传播时间。
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