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第十四章　光　学
一、单项选择题(每题4分，共24分)
1.(2026·山东菏泽一模)关于图示情景，下列说法正确的是(　　)
A.图甲中减弱单色光的强度，相邻亮条纹之间的距离不变
B.图乙中利用偏振眼镜能观看立体电影，说明光属于纵波
C.图丙中水里的气泡看起来很亮主要是因为光的折射
D.图丁中五颜六色的彩虹是光的衍射现象
答案：A
解析：由双缝干涉条纹间距表达式Δx＝λ可知，减弱单色光的强度，亮条纹变暗，相邻亮条纹之间的距离不变，故A正确；利用偏振眼镜能观看立体电影，说明光属于横波，故B错误；水里的气泡看起来很亮主要是因为光的全反射，故C错误；五颜六色的彩虹是光的色散现象，故D错误。
2.(2026·四川自贡一模)如图，截面为等腰直角三角形的棱镜置于空气中，顶角为90°，一光线从左侧入射后经两次折射，从右侧射出。入射光、出射光与左、右侧腰的夹角相等，且出射光与入射光的偏折角为30°。则棱镜的折射率为(　　)
A. B.
C. D.
答案：C
解析：作出光路图如图，由几何关系可得∠ACD＝45°，2α＝30°，可得θ2＝45°，α＝15°，θ1＝60°，由n＝可得n＝＝。故选C。
3.(2026·湖南长沙模拟)高速公路上的标志牌使用的“回归反光膜”内含有球体反射元件。如图所示，反光膜内均匀分布着直径0.2 mm的球形细玻璃珠，所用玻璃的折射率为1.6，某一入射光线经玻璃珠依次发生折射、反射、折射后，出射光线恰好与入射光线平行，则此入射光线与出射光线间的距离为(　　)
A.0.120 mm B.0.168 mm
C.0.175 mm D.0.192 mm
答案：D
解析：光路如图所示，
根据对称性以及几何关系可知i＝2r，根据折射定律有＝n＝1.6，联立以上两式可得sin r＝0.6，故sin i＝0.96，入射光线与出射光线间的距离为d＝2×sin i＝2××0.96 mm＝0.192 mm。故选D。
4.(2026·浙江嘉兴二模)如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知入射角α＝53°，水的折射率n＝，真空中光速c＝3.0×108 m/s，sin 53°＝，打开出水口放水，则光斑在底面移动时(　　)
A.激光在水中传播的速度v＝4.0×108 m/s
B.仅增大入射角α，激光能在水面发生全反射
C.光斑P移动的速度大小保持不变
D.光斑P移动距离x与水面下降距离h间关系满足x＝h
答案：D
解析：根据v＝，代入数据得v＝2.25×108 m/s，A错误；当光从光密介质进入到光疏介质时才会发生全反射，题干是从空气中射入水中，是从光疏介质到光密介质，故增大入射角α，激光不会在水面发生全反射，B错误；根据题意画出光路图，如图，
由折射定律有n＝，由图可看出OO'＝h，AB＝x，由几何关系可知O'B＝htan α，O'A ＝htan β，则x＝AB＝O'B－O'A＝h，D正确；光斑P移动的速度大小为v＝＝，打开出水口，水平下降的过程中，底部的水压不断在减小，故水面下降的速度越来越慢，则由上式可知光斑P移动的速度越来越慢，故C错误。
5.翠鸟的食物以鱼类为主，翠鸟入水之后是凭借触觉来抓捕猎物的，因此在入水之前，翠鸟先看清楚鱼的位置，在时机成熟时会张开翅膀，以俯冲的姿势，快速地冲入水中将猎物捕获。若开始时翠鸟停在距离水面1.5 m高的苇秆上，看到与水面成37°的方向有一条鱼，鱼的实际位置在水面下方40 cm处。已知水对光线的折射率为，
sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则下列说法正确的是(　　)
A.鱼的实际深度比翠鸟观察到的要浅
B.鱼看到的翠鸟比实际位置要高
C.翠鸟以与水面成37°的方向俯冲做直线运动即可捕获鱼
D.鱼距离翠鸟的实际水平距离为2.5 m
答案：B
解析：水里的鱼反射的光线射出水面时发生折射，折射角大于入射角，折射光线远离法线，翠鸟逆着折射光线看过去会看到比实际位置高的鱼的虚像，故鱼的实际深度比翠鸟观察到的要深，故A错误；翠鸟反射的光线射入水中时发生折射，折射角小于入射角，折射光线靠近法线，鱼逆着折射光线看过去会看到比实际位置高的翠鸟的虚像，故B正确；鱼的实际深度比翠鸟观察到的要深，故翠鸟以与水面成37°的方向俯冲做直线运动不能捕获鱼，故C错误；光路如图所示，其中A点为翠鸟所在位置，B点为鱼所在位置，图中i＝90°－37°＝53°，由n＝，解得r＝37°，根据几何关系有OD＝＝2 m，BC＝OCtan r＝0.3 m，则鱼距离翠鸟的实际水平距离x＝BC＋OD＝2.3 m，故D错误。
6.珠宝学院的学生实习时，手工师傅往往要求学生打磨出不同形状的工件。如图所示为某同学打造出的“蘑菇形”透明工件的截面图，该工件的顶部是半径为R的半球体，OO'为工件的对称轴，A、B是工件上关于OO'轴对称的两点，A、B两点到OO'轴的距离均为d＝R，工件的底部涂有反射膜，工件上最高点与最低点之间的距离为2R。一束单色光从A点平行于对称轴射入工件且恰好从B点射出，则工件的折射率为(　　)
A. B.
C. D.
答案：A
解析：单色光的光路如图所示，设A点处的入射角为α，折射角为β，由几何关系得sin α＝＝，即α＝60°，由几何知识得β＝30°，由折射定律得n＝＝。故选A。
二、多项选择题(每题6分，共18分)
7.(2026·辽宁大连一模)如图甲所示，一圆柱形玻璃茶壶中央有一个圆柱形的茶叶滤网，当茶壶中盛有水时，观察者从侧面看到滤网的水下部分要比水上部分粗一些。如图乙所示，O点在滤网与茶壶共同的轴上，观察者看到的滤网水下部分边缘上的A'点是滤网边缘上A点的像。测得茶壶的直径为D，滤网的直径为d1，滤网的像的直径为d2，忽略茶壶玻璃壁的厚度，则(　　)
A.该现象成因是光的折射
B.该现象成因是光的全反射
C.该茶壶中水的折射率为
D.该茶壶中水的折射率为
答案：AC
解析：由题图可知，该现象成因是光的折射，故A正确，B错误；如图，设入射角为α，折射角为β，则sin α＝＝，sin β＝＝，根据光的折射定律，可知该茶壶中水的折射率为n＝＝，故C正确，D错误。
8.(2026·河北衡水联考)如图甲所示，等腰△ABC为一棱镜的横截面，AB＝AC；一平行于BC边的细光束从AB边射入棱镜，在BC边经过一次反射后从AC边射出，出射光分成了不同颜色的Ⅰ、Ⅱ两束光。图乙是这两束光分别通过相同的双缝和单缝装置后形成的图样，下列说法正确的是(　　)
A.Ⅰ光的波长比Ⅱ光的长
B.Ⅰ光在棱镜中的传播速度比Ⅱ光的小
C.图乙中a是Ⅱ光的干涉图样
D.图乙中c是Ⅰ光的衍射图样
答案：AD
解析：由折射定律可得，Ⅱ光在AB上的折射角小，折射率大，所以Ⅱ光的频率大，波长短，故A正确；由n＝得，Ⅰ光在棱镜中的传播速度比Ⅱ光的大，故B错误；由Δx＝λ得，双缝干涉条纹间距与波长成正比，Ⅱ光的波长短，故题图乙中a是Ⅰ光的干涉图样，故C错误；波长越长，衍射现象越明显，衍射图样中央亮条纹宽度越宽，故题图乙中c是Ⅰ光的衍射图样，故D正确。
9.(2026·湖北武汉模拟)图甲为太阳光穿过转动的六边形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为太阳光穿过六边形冰晶的过程，a、b是其中两种单色光的光路。下列说法正确的是(　　)
A.从冰晶射入空气中发生全反射时，a光比b光的临界角大
B.用同一装置做双缝干涉实验，a光比b光的干涉条纹窄
C.用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹宽度比b光窄
D.在同一均匀介质中传播时，a光比b光传播速度大
答案：AD
解析：由题图乙知a光偏折程度较小，可知在冰晶中a光的折射率小于b光的折射率，由sin C＝可知，从冰晶射入空气中发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，故A正确；因折射率na＜nb，则频率fa＜fb，根据c＝λf，可知波长λa＞λb，由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，a光的干涉条纹比b光的宽，故B错误；由于a光波长大于b光波长，所以用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹宽度比b光宽，故C错误；在同种均匀介质中传播时，根据v＝可知，a光的折射率小于b光的折射率，则a光的传播速度大于b光的传播速度，故D正确。
三、非选择题(共18分)
10.(18分)某光学元件由两种不同材质的透明材料Ⅰ和Ⅱ构成，其横截面如图所示。O点为半球体的球心，在该点正上方R处的P点有一点光源，能够朝各个方向发射某单色光。已知透明材料Ⅱ上表面水平，∠BAC＝45°，半球体透明材料Ⅰ的半径为R，折射率n1＝2，透明材料Ⅱ的折射率n2＝，真空中的光速为c。
(1)求半球体外表面发光区域在水平面内的投影面积(忽略各界面上的反射光)；
(2)求沿PO方向射出的光在透明材料Ⅰ和Ⅱ内传播的总时间(忽略多次反射光)。
答案：(1)　(2)
解析：(1)光由透明材料Ⅰ射向空气，临界角满足sin C1＝
解得C1＝30°
恰好发生全反射的光路图如图所示，由正弦定理得＝
解得∠OPQ＝120°，∠POQ＝30°
透明半球体外表面发光区域为球冠，其在水平面内的投影的半径为r＝Rsin ∠POQ＝
投影的面积为S＝πr2＝。
(2)设光在透明材料Ⅱ中发生全反射的临界角为C2，则sin C2＝
可得C2＜45°
所以光在透明材料Ⅱ中发生全反射
光在透明材料Ⅰ中的传播速度为v1＝
光在透明材料Ⅱ中的传播速度为v2＝
光在透明材料Ⅰ中的传播时间为t1＝
光在透明材料Ⅱ中的传播时间为t2＝
沿PO方向射出的光在透明材料Ⅰ和Ⅱ内传播的总时间为t＝t1＋t2
联立解得t＝。(共29张PPT)
第十四章 光学
高三总复习讲义　新高考
第十四章 光学
1.(2026·山东菏泽一模)关于图示情景，下列说法正确的是
A.图甲中减弱单色光的强度，相邻亮条纹之间的距离不变
B.图乙中利用偏振眼镜能观看立体电影，说明光属于纵波
C.图丙中水里的气泡看起来很亮主要是因为光的折射
D.图丁中五颜六色的彩虹是光的衍射现象
√
由双缝干涉条纹间距表达式Δx＝λ可知，减弱单色光的强度，亮条纹变暗，相邻亮条纹之间的距离不变，故A正确；利用偏振眼镜能观看立体电影，说明光属于横波，故B错误；水里的气泡看起来很亮主要是因为光的全反射，故C错误；五颜六色的彩虹是光的色散现象，故D
错误。
2.(2026·四川自贡一模)如图，截面为等腰直角三角形的棱镜置于空气中，顶角为90°，一光线从左侧入射后经两次折射，从右侧射出。入射光、出射光与左、右侧腰的夹角相等，且出射光与入射光的偏折角为30°。则棱镜的折射率为
A.
B.
C.
D.
√
作出光路图如图，由几何关系可得∠ACD＝45°，2α＝30°，可得θ2＝45°，α＝15°，θ1＝60°，由n＝可得n＝＝。故选C。
3.(2026·湖南长沙模拟)高速公路上的标志牌使用的“回归反光膜”内含有球体反射元件。如图所示，反光膜内均匀分布着直径0.2 mm的球形细玻璃珠，所用玻璃的折射率为1.6，某一入射光线经玻璃珠依次发生折射、反射、折射后，出射光线恰好与入射光线平行，则此入射光线与出射光线间的距离为
A.0.120 mm
B.0.168 mm
C.0.175 mm
D.0.192 mm
√
光路如图所示，
根据对称性以及几何关系可知i＝2r，根据折射定律有＝n＝1.6，联立以上两式可得sin r＝0.6，故sin i＝0.96，入射光线与出射光线间的距离为d＝2×sin i＝2××0.96 mm＝0.192 mm。故选D。
4.(2026·浙江嘉兴二模)如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知入射角α＝53°，水的折射率n＝，真空中光速c＝3.0×108 m/s，sin 53°＝，打开出水口放水，则光斑在底面移动时
A.激光在水中传播的速度v＝4.0×108 m/s
B.仅增大入射角α，激光能在水面发生全反射
C.光斑P移动的速度大小保持不变
D.光斑P移动距离x与水面下降距离h间关系满足x＝h
√
根据v＝，代入数据得v＝2.25×108 m/s，A错误；当光从光密介质进入到光疏介质时才会发生全反射，题干是从空气中射入水中，是从光疏介质到光密介质，故增大入射角α，激光不会在水面发生全反射，B错误；根据题意画出光路图，如图，
由折射定律有n＝，由图可看出OO'＝h，AB＝x，由几何关系可知O'B＝htan α，O'A ＝htan β，则x＝AB＝O'B－O'A＝h，D正确；
光斑P移动的速度大小为v＝＝，打开出水口，水平下降的过程中，底部的水压不断在减小，故水面下降的速度越来越慢，则由上式可知光斑P移动的速度越来越慢，故C错误。
5.翠鸟的食物以鱼类为主，翠鸟入水之后是凭借触觉来抓捕猎物的，因此在入水之前，翠鸟先看清楚鱼的位置，在时机成熟时会张开翅膀，以俯冲的姿势，快速地冲入水中将猎物捕获。若开始时翠鸟停在距离水面1.5 m高的苇秆上，看到与水面成37°的方向有一条鱼，鱼的实际位置在水面下方40 cm处。已知水对光线的折射率为，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则下列说法正确的是
A.鱼的实际深度比翠鸟观察到的要浅
B.鱼看到的翠鸟比实际位置要高
C.翠鸟以与水面成37°的方向俯冲做直线运动即可捕获鱼
D.鱼距离翠鸟的实际水平距离为2.5 m
√
水里的鱼反射的光线射出水面时发生折射，折射角大于入射角，折射光线远离法线，翠鸟逆着折射光线看过去会看到比实际位置高的鱼的虚像，故鱼的实际深度比翠鸟观察到的要深，故A错误；翠鸟反射的光线射入水中时发生折射，折射角小于入射角，折射光线靠近法线，鱼逆着折射光线看过去会看到比实际位置高的翠鸟的虚像，故B正确；
鱼的实际深度比翠鸟观察到的要深，故翠鸟以与水面成37°的方向俯冲做直线运动不能捕获鱼，故C错误；光路如图所示，其中A点为翠鸟
所在位置，B点为鱼所在位置，图中i＝90°－37°＝53°，由n＝，解得r＝37°，根据几何关系有OD＝＝2 m，BC＝OCtan r＝
0.3 m，则鱼距离翠鸟的实际水平距离x＝BC＋OD＝2.3 m，故D错误。
6.珠宝学院的学生实习时，手工师傅往往要求学生打磨出不同形状的工件。如图所示为某同学打造出的“蘑菇形”透明工件的截面图，该工件的顶部是半径为R的半球体，OO'为工件的对称轴，A、B是工件上关于OO'
轴对称的两点，A、B两点到OO'轴的距离均为d＝R，工件的底部涂有反
射膜，工件上最高点与最低点之间的距离为2R。一束单色光从A点平行于对称轴射入工件且恰好从B点射出，则工件的折射率为
A.
B.
C.
D.
√
单色光的光路如图所示，设A点处的入射角为α，折射角为β，由几何关系得sin α＝＝，即α＝60°，由几何知识得β＝30°，由折射定律得n＝＝。故选A。
7.(2026·辽宁大连一模)如图甲所示，一圆柱形玻璃茶壶中央有一个圆柱形的茶叶滤网，当茶壶中盛有水时，观察者从侧面看到滤网的水下部分要比水上部分粗一些。如图乙所示，O点在滤网与茶壶共同的轴上，观察者看到的滤网水下部分边缘上的A'点是滤网边缘上A点的像。测得茶壶的直径为D，滤网的直径为d1，滤网的像的直径为d2，忽略茶壶玻璃壁的厚
度，则
A.该现象成因是光的折射
B.该现象成因是光的全反射
C.该茶壶中水的折射率为
D.该茶壶中水的折射率为
√
√
由题图可知，该现象成因是光的折射，故A正确，B错误；如图，设入射角为α，折射角为β，则sin α＝＝，sin β＝＝，根据光的折射定律，可知该茶壶中水的折射率为n＝＝，故C正确，D错误。
8.(2026·河北衡水联考)如图甲所示，等腰△ABC为一棱镜的横截面，AB＝AC；一平行于BC边的细光束从AB边射入棱镜，在BC边经过一次反射后从AC边射出，出射光分成了不同颜色的Ⅰ、Ⅱ两束光。图乙是这两束光分别通过相同的双缝和单缝装置后形成的图样，下列说法正确的是
A.Ⅰ光的波长比Ⅱ光的长
B.Ⅰ光在棱镜中的传播速度比Ⅱ光的小
C.图乙中a是Ⅱ光的干涉图样
D.图乙中c是Ⅰ光的衍射图样
√
√
由折射定律可得，Ⅱ光在AB上的折射角小，折射率大，所以Ⅱ光的频率大，波长短，故A正确；由n＝得，Ⅰ光在棱镜中的传播速度比Ⅱ光的大，故B错误；由Δx＝λ得，双缝干涉条纹间距与波长成正比，Ⅱ光的波长短，故题图乙中a是Ⅰ光的干涉图样，故C错误；波长越长，衍射现象越明显，衍射图样中央亮条纹宽度越宽，故题图乙中c是Ⅰ光的衍射图样，故D正确。
9.(2026·湖北武汉模拟)图甲为太阳光穿过转动的六边形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为太阳光穿过六边形冰晶的过程，a、b是其中两种单色光的光路。下列说法正确的是
A.从冰晶射入空气中发生全反射时，a光比b光的临界角大
B.用同一装置做双缝干涉实验，a光比b光的干涉条纹窄
C.用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹宽度比b光窄
D.在同一均匀介质中传播时，a光比b光传播速度大
√
√
由题图乙知a光偏折程度较小，可知在冰晶中a光的折射率小于b光的折射率，由sin C＝可知，从冰晶射入空气中发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，故A正确；因折射率na＜nb，则频率fa＜fb，根据c＝λf，可知波长λa＞λb，由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，a光的干涉条纹比b光的宽，故B错误；
由于a光波长大于b光波长，所以用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹宽度比b光宽，故C错误；在同种均匀介质中传播时，根据v＝可知，a光的折射率小于b光的折射率，则a光的传播速度大于b光的传播速度，故D正确。
10.(18分)某光学元件由两种不同材质的透明材料Ⅰ和Ⅱ构成，其横截面如
图所示。O点为半球体的球心，在该点正上方R处的P点有一点光源，能
够朝各个方向发射某单色光。已知透明材料Ⅱ上表面水平，∠BAC＝45°，半球体透明材料Ⅰ的半径为R，折射率n1＝2，透明材料Ⅱ的折射率
n2＝，真空中的光速为c。
(1)求半球体外表面发光区域在水平面内的投影面积(忽略各界面上的反
射光)；
答案：
光由透明材料Ⅰ射向空气，临界角满足sin C1＝
解得C1＝30°
恰好发生全反射的光路图如图所示，由正弦定理
得＝
解得∠OPQ＝120°，∠POQ＝30°
透明半球体外表面发光区域为球冠，其在水平面内的投影的半径为r＝
Rsin ∠POQ＝
投影的面积为S＝πr2＝。
(2)求沿PO方向射出的光在透明材料Ⅰ和Ⅱ内传播的总时间(忽略多次反
射光)。
答案：
设光在透明材料Ⅱ中发生全反射的临界角为C2，则sin C2＝
可得C2＜45°
所以光在透明材料Ⅱ中发生全反射
光在透明材料Ⅰ中的传播速度为v1＝
光在透明材料Ⅱ中的传播速度为v2＝
光在透明材料Ⅰ中的传播时间为t1＝
光在透明材料Ⅱ中的传播时间为t2＝
沿PO方向射出的光在透明材料Ⅰ和Ⅱ内传播的
总时间为t＝t1＋t2
联立解得t＝。
谢 谢 观 看
周末双休练 光学

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