高中物理备战2025年高考专题04光学试题含解析答案

这是一份高中物理备战2025年高考专题04光学试题含解析答案，共36页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．柱状光学器件横截面如图所示，右侧是以O为圆心、半径为R的圆，左侧是直角梯形，长为R，与夹角，中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直面入射，器件介质对a，b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能在面全反射后，从面射出的光是（不考虑三次反射以后的光）（ ）
A．仅有a光B．仅有b光C．a、b光都可以D．a、b光都不可以
2．双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为。玻璃片厚度为10，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是（ ）
A．B．C．D．
3．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
4．如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（ ）

A．劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动B．劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C．劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动D．劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
5．用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
6．哈尔滨是中国著名的冰雪旅游城市，每年冬季都会举办盛大的冰雪节。冰雕展则成为了人们探访冬季梦幻之旅的最佳选择，冰雕展上有一块底边长为2L，宽为L，高为L的长方体冰块，冰块内上下底面中心连线为，在处安装了一盏可视为点光源的黄灯，已知冰对黄光的折射率为，光在真空中传播的速度为c。下列说法正确的是（ ）
A．由灯直接发出的光照射到冰块上表面时都能从上表面射出
B．由灯直接发出的光照射到冰块四个侧面时都能从侧面射出
C．未经反射直接从玻璃砖中射出的黄光在玻璃砖中传播的最长时间为
D．未经反射直接从玻璃砖中射出的黄光在玻璃砖中传播的最长时间为
7．如图所示，一装满水的长方体玻璃容器，高度为，上下两个面为边长的正方形，底面中心O点放有一单色点光源，可向各个方向发射单色光。水面上漂浮一只可视为质点的小甲虫，已知水对该单色光的折射率为，则小甲虫能在水面上看到点光源的活动区域面积为（ ）
A．B．C．D．
8．水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球型物品。如图甲所示为一个质量分布均匀的透明水晶球，半径为a，过球心的截面如图乙所示，PQ为直径，一单色细光束从P点射入球内，折射光线与PQ夹角为37℃，出射光线与PQ平行。已知光在真空中的传播速度为c，sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，则（ ）
A．光束在P点的入射角为53°B．“水晶球”的折射率为1.6
C．光在“水晶球”中的传播速度为D．光在“水晶球”中的传播时间为
9．五一假期济宁太白湖公园的湖水里安装了一批圆形线状光源，将该光源水平放置于湖水下方处，该光源发出红光时，可在水面上观察到红色亮环，如图所示。已知水对红光的折射率为，则亮环的宽度d为（ ）
A．0.3mB．0.4mC．0.5mD．0.6m
10．如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，一束蓝光从P点垂直界面入射（）后，恰好能在玻璃砖圆形表面发生全反射，已知O、P间的距离为。不考虑玻璃砖圆形内表面反射的光线，以下说法正确的是（ ）
A．玻璃砖的折射率为
B．当入射角时，从玻璃砖射出的光线与入射光线平行
C．选择合适的入射角（），光线也可以在圆形表面发生全反射
D．在相同的情况下，红光在玻璃砖中传播的时间比蓝光长
11．如图所示，将一块平凹形玻璃板倒扣在另一块平板玻璃之上，从而在两块玻璃之间形成一层空气薄膜，玻璃板的一边沿x方向，用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板，观察到的干涉条纹形状可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
12．如图所示为双缝干涉实验装置示意图，单色光源到两缝、的距离相等。要使相邻亮条纹之间的距离变小且干涉条纹上移，下列办法可行的是（ ）
A．增大双缝到屏的距离并下移光源
B．减小双缝间距离并上移光源
C．减小光源到双缝的距离并上移光源
D．更换波长更短的单色光源并下移光源
13．用波长为的单色光做杨氏双缝干涉实验，在观察屏上可看到干涉条纹。今将一个厚度为l的薄玻璃片放到上面狭缝的后面，发现中央亮条纹移动到了第m亮条纹的位置，以下说法正确的是（ ）
A．条纹向下移动
B．条纹间距随之变宽
C．玻璃的折射率为
D．再将一个折射率为的薄云母片放到下面狭缝的后面，发现条纹恢复到最初的位置，则云母片的厚度为
14．如图甲所示，将两块平板玻璃M、N放在水平桌面上，并在两块玻璃之间右侧边缘垫上两个纸条，用平行单色光竖直向下照射玻璃板，就会在玻璃板上方看到如图乙所示的明暗相间的条纹。下列说法正确的是（ ）
A．图乙中的条纹是M的上表面、N的下表面两列反射光发生干涉的结果
B．在任意一条明条纹的下方，空气薄膜的厚度都是均匀变化的
C．如果撤掉一个纸条，则条纹间距增大
D．若改用频率更高的单色光进行实验，则条纹间距会更大
15．如图所示，将透镜凸起的一面压在表面平整的玻璃板上，让单色光从上方射入，从上往下看透镜，可以看到明暗相间的圆环状条纹。已知透镜凸起面表现为球面，球面的半径叫作这个曲面的曲率半径（曲率半径越大，球面弯曲程度越小）。下列说法正确的是（ ）
A．圆环状条纹是透镜上下两个表面反射的两列光发生干涉形成的
B．圆环状条纹间距不相等，越往外条纹间距越宽
C．换用曲率半径更大的透镜，可以看到条纹将变密集
D．改用频率更高的单色光照射，可以看到条纹将变密集
16．小明利用同一实验装置在真空中进行双缝干涉实验。仅换用甲、乙两种不同的单色光，在屏上分别观察到的干涉条纹如图所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则甲、乙两种不同单色光的频率之比为（ ）
A．2:1B．1:2C．3:1D．1:3
17．如图所示是用干涉法检查厚玻璃板b的上表面是否平整的装置，将一标准样板玻璃a放置在厚玻璃板b之上，在两玻璃板右端插入薄片c。用红光照射标准样板，从上往下可看到干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A．干涉条纹是由a的上表面和b的上表面反射的光叠加而成的
B．干涉条纹是由a的下表面和b的上表面反射的光叠加而成的
C．当薄片c向左移动少许时，干涉条纹间距将增大
D．若将红光改为紫光，干涉条纹间距将增大
二、多选题
18．截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB'C'C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面AA'CC的光线。下列说法正确的是（ ）
A．光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的
B．光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的
C．若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将增大
D．若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将减小
19．某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝，的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是（ ）

A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
20．矿井空气中的瓦斯浓度超过1%时，容易发生瓦斯爆炸。某同学通过查阅资料得知含有瓦斯的空气折射率大于干净空气的折射率，他利用光的干涉监测瓦斯浓度。如图，在双缝后面放置两个完全相同的薄壁透明容器A、B，容器A中是干净的空气，容器B与矿井中空气相通。用某种单色光照射单缝，观察屏上的干涉条纹，就能够大致判断瓦斯的浓度。下列说法正确的是（ ）
A．若屏的正中央是亮纹，说明B中的空气一定不含瓦斯
B．若屏的正中央是暗纹，说明B中的空气一定含有瓦斯
C．同种频率的光在含有瓦斯的空气中比在干净空气中传播的速度小
D．用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变小
21．如图所示，为a、b两种单色光以相同的入射角从玻璃斜射向空气的光路图，关于a、b两种单色光，下列说法中正确的是（ ）
A．增大入射角，b光先发生全反射
B．单色光a的光子能量比单色光b的光子能量大
C．用同一装畳进行双缝干涉实验，b光在屏上的干涉条纹的间距较大
D．单色光a、b分别通过同一单缝发生衍射时，单色光a的中央亮纹更宽
22．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色线光源，M为一平面镜。S发出的光直接照到光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射到光屏上，这两束光在光屏上叠加发生干涉形成明屏暗相间条纹。事实证明光从光疏介质射向光密介质时，反射光会产生π大小的相位突变，即发生所谓半波损失。设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为d和L，单色光的波长为λ，下列说法正确的是（ ）
A．在整个光屏上都会呈现明暗相间的干涉条纹
B．若将平面镜向左平移，则光屏上相邻明条纹中心间距离将增大
C．若将光屏向左平移到平面镜右端B处，光屏上与B接触处出现暗条纹
D．在光屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间的距离为
23．以下说法正确的是（ ）
A．泊松亮斑是由光的衍射形成的
B．将托马斯•杨双缝干涉实验装置放进水中，条纹间距会变大
C．用一个偏振片来观察某光源发出的光，在垂直光的传播方向上旋转偏振片时，发现光的强度发生变化，说明该光是偏振光
D．为增加透射光的强度，在眼镜、相机等镜片表面涂有一层“薄膜”，使光学系统成像更清晰，这是利用了薄膜前后表面反射光相互干涉的原理
三、解答题
24．某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O点，半径为R；直角三棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R，∠FEG=30°。横截面所在平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。
（1）求sinθ；
（2）以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入射点D（图中未标出）到E点距离的范围。
25．一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N，相距为d，直径均为，折射率为n（）。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至N下端面，N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。
（1）从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为，求的正弦值；
（2）被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。

26．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。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，脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折射率分别为和。取，，。
（1）为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求的取值范围；
（2）若，求两种频率的光通过整个展宽器的过程中，在空气中的路程差（保留3位有效数字）。
27．2024年国产智能手机技术发展迅猛，某一国产手机首次配备了超聚光伸缩摄像头，某同学用一块截面为等腰直角三角形的透明材料替代透镜模拟该摄像头的工作原理。如图所示，光屏与边平行，过中点与顶点A的虚线与光屏交于点。两束单色光平行于射入透明材料。已知透明材料的折射率为，边长为，两束单色光射入点到的距离均为，的距离为，不考虑在直角边上发生的反射，真空中的光速为，，求
（1）光穿过透明材料所用的时间；
（2）要使两束单色光经过透明材料后汇聚到光屏上的点，通过计算说明应将透明材料沿向左还是向右移动。
28．某学习小组测量半径为R的透明半圆柱体玻璃的折射率，其横截面如图所示为半圆形，是通过透明玻璃体横截面圆心O的直线，用激光笔沿平行于的直线射向该柱体，B为入射点，角。为出射光线，与相交，夹角。已知光在真空中的传播速度为c，求：
（1）透明玻璃半圆柱体材料对该激光束的折射率；
（2）激光束在半圆柱体中传播的最短时间。
29．如图所示，是某激光液位自动监测仪的示意图。矩形为长方体液池的截面，宽度，装有深度为的某种液体，在池底部水平放置宽度的平面镜，平面镜的右端与C点重合，在其正上方水平放置一长度等于池宽的标尺，池左壁高处有一激光器S，激光器发出的一束单色光以与池壁成角射到平面镜上，经平面镜反射后再从液体的上表面射出，打在标尺上形成一亮点。改变角，测得此截面上能折射出光线的液面的长度为，不考虑光在液面上的反射光。
（1）求该液体的折射率n；
（2）若保持，发现液体的深度从h发生变化，变化后标尺上亮点向右移动了，试问液面高度是上升还是下降？液面高度变化量是多少？
30．一块玻璃砖平放在水平桌面上，其横截面如图所示，∠A=∠C=90°，∠B=60°，AD=CD=a，AB、BC两侧面分别镀银，一束平行于CB方向的单色光从AD、CD两侧面射入玻璃砖，其中从AD侧面入射的光线在玻璃砖内经多次折射与反射后仍从AD侧面平行于BC方向射出玻璃砖。已知光在真空中传播的速度为c，求：
（1）玻璃砖的折射率n；
（2）光在玻璃砖中的最长传播时间t。
31．光导纤维是一种利用全反射规律使光线沿着弯曲路径传播的光学元件。如图所示为某一光导纤维（可简化为圆柱形长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长度，直径为，折射率为。已知光在真空中的传播速度为，，则
（1）欲使从玻璃丝左侧横截面圆心O射入的激光在玻璃丝中发生全发射，求入射角的正弦值取值范围；
（2）若从玻璃丝左侧横截面圆心O射入的激光在玻璃丝中恰好发生全发射，求激光在玻璃丝中传播所用的时间及发生反射的次数（结果均保留两位有效数字）。
32．如图所示，一工件由透明材料制作而成，其横截面ABCD是边长为a的正方形，以CD的中点O为圆心、为半径的内切半圆部分被挖出。O处有一单色点光源，从正方形ABCD的三边AB、AD、BC射出光线区域的总长度为。已知光在真空中传播的速度为c，光线发生折射时不考虑光的反射。求：
（1）透明材料对该单色光的折射率n；
（2）从光源直接射到正方形ABCD边界的光线，传播所用的最长时间t；
（3）在正方形ABCD边界恰好发生全反射的光线，能够从边界射出时出射角的正弦值。
参考答案：
1．A
【详解】当两种频率的细激光束从A点垂直于AB面入射时，激光沿直线传播到O点，经第一次反射沿半径方向直线传播出去。
保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，如下图可知，激光沿直线传播到CO面经反射向PM面传播，根据图像可知，入射点从A向B移动过程中，光线传播到PM面的入射角逐渐增大。
当入射点为B点时，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到PM面的P点，此时光线在PM面上的入射角最大，设为，由几何关系得
根据全反射临界角公式得
两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为
故在入射光从A向B移动过程中，a光能在PM面全反射后，从OM面射出；b光不能在PM面发生全反射，故仅有a光。A正确，BCD错误。
故选A。
2．A
【详解】光在玻璃中的传播速度为
可知时间差
故选A。
3．C
【详解】单色平行光垂直照射平板玻璃，上、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，光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波程差相等，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波程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠c不合格。
故选C。
4．A
【详解】由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。
故选A。
5．D
【详解】用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，从透明薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的，其光程差为透明薄膜厚度的2倍，当光程差△x=nλ时此处表现为亮条纹，即当薄膜的厚度
时对应的条纹为亮条纹，在题目的干涉条纹中，从左向右条纹的间距逐渐增大，结合干涉条纹公式对应的厚度公式可知从左向右薄膜厚度的变化率逐渐减小。
故选D。
6．C
【详解】AB．由折射率公式知
代入得
故临界角等于，由题意知，底边边长为2L，高为L，如图所示
，则点光源刚好在上表面A点发生全反射，由几何关系知，，，则
代入得
则可知，故可知其照射范围如图所示
由灯直接发出的光照射到冰块上表面时部分不能从上表面射出，同理得，当光照射到冰块四个侧面时部分不能从侧面射出，A、B错误；
CD．最长光路长度为，传播速度为，则
传播速度为
则传播最长时间为
故未经反射直接从玻璃砖中射出的黄光在玻璃砖中传播的最长时间为，C正确，D错误；
故选C。
7．A
【详解】全反射的临界角满足
当入射角为临界角时，在上表面能折射出光线的最大半径为r，光路图如图所示
根据几何关系可得
解得
水面的对角线长度为
故小甲虫能在整个水面上看到点光源，活动区域面积为
故选A。
8．B
【详解】B．根据题意作出光路图如图
由几何关系可知，光线射出时的折射角r为2θ，折射率
故B正确；
A．由图
β = r = 2θ = 74°
故A错误；
C．光在“水晶球”中的传播速度为
故C错误；
D．光在“水晶球”中传播的距离
时间
带入数据有
故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
光线照射到水面时临界角满足
由三角函数关系可知
亮环的宽度
故选D。
10．B
【详解】A．根据题意可知，当光线垂直入射时，有
所以
故A错误；
B．当入射角时，根据折射定律有
解得
光路图如图所示
根据几何关系可知，从玻璃砖射出的光线与入射光线平行，故B正确；
C．当光线垂直入射时，恰好发生全反射，选择合适的入射角（），光线在圆弧面上的入射角均小于临界角，过于光线不能在圆形表面发生全反射，故C错误；
D．在相同的情况下，若红光和蓝光传播的距离相等，由于红光的折射率较小，传播速度较大，所以红光的传播时间比蓝光短，故D错误。
故选B。
11．B
【详解】由题意可知，当用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板时，观察到的干涉条纹是由于空气薄膜的上下表面所反射的光发生了干涉产生的，由牛顿环原理可知，干涉条纹宽窄的差异，则是空气薄膜变化率的不同所导致的：变化率越大，光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁，使得条纹更加密集，从而使条纹看起来更窄。即空气薄膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄。由本题空气薄膜的形状可知，薄膜的厚度越大的地方，薄膜厚度变化率越小，条纹间距越大，条纹越宽；薄膜的厚度越小的地方，薄膜厚度变化率越大，条纹间距越小，条纹越窄。因此观察到的干涉条纹形状可能正确的是B。
故选B。
12．D
【详解】根据双缝干涉的相邻亮条纹中心间距公式
可知，要使条纹之间的距离变小，可以通过减小单色光的波长、减小双缝到屏的距离或增大两缝间的距离来完成，要想使干涉条纹上移，可下移光源。
故选D。
13．C
【详解】AB．条纹间距为
因为上缝光路的光程增加，上下光路光程相等的位置即零级条纹的位置上移，同理其它条纹也上移，条纹间距不变，故AB错误；
C．插入玻片后引起的上下缝光波间的光程差的变化值为
则条纹移动的周期数满足关系
因此玻璃的折射率
故C正确；
D．插入云母片后引起的下缝光波的光程变化值为
由题中条件可知，云母片引起的光程变化应该等于玻璃片引起的光程变化，即
联立解得云母片的厚度为
故D错误。
故选C。
14．C
【详解】A．这些明暗相间的条纹间距相等，是M的下表面、N的上表面两列反射光在M的下表面发生干涉的结果，A错误；
B．在任意一条明条纹的下方，两列反射光的光程差都相等，所以空气薄膜的厚度都相等，B错误；
C．光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹。设空气膜顶角为，、处为两相邻亮条纹，如图所示
则此两处的光程分别为
因为光程差
所以
设此两相邻亮纹中心的距离为，则由几何关系得
即
如果撤掉一个纸条，空气层的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离增大，C正确；
D．由C项分析可得，单色光频率增大，波长减小，条纹间距会更小，D错误。
故选C。
15．D
【详解】A．环状条纹是由凸透镜与平面玻璃所夹空气膜的上、下表面反射光干涉形成的，故A错误；
B．圆环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越密集，越往外条纹间距越窄，故B错误；
C．若换一个曲率半径更大的凸透镜，仍然相同的水平距离但空气层的厚度变小，所观察到的圆环状条纹间距变大，可以看到条纹将变稀疏，故C错误；
D．改用频率更高的单色光照射，由
可知单色光波长更小，而其他条件保持不变，则观察到的圆环状条纹间距变小，可以看到条纹将变密集，故D正确。
故选D。
16．A
【详解】根据图像甲乙条纹关系为
根据干涉条纹公式有
，
根据光速与波长的关系有
，
解得
故选A。
17．B
【详解】AB．干涉条纹是由a的下表面和b的上表面反射的光叠加而成的，选项A错误，B正确；
C．当薄片c向左移动少许时，a、b板间的夹角变大，导致同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间距会减小，即干涉条纹变密，故C错误；
D．若是用紫光做该实验，则波长变短，则干涉条纹变密，干涉条纹间距将减小，故D错误。
故选B。
18．AC
【详解】AB．由题可知
可知临界角为45，因此从D点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时C点也恰好是出射光线的边缘，如图所示，因此光线只能从MC段射出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中点，因此在 平面上有一半的面积有光线射出，A正确，B错误；
C．由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，，折射率也会变小，导致临界角会增大，这时M点上方也会有光线出射，因此出射光线区域的面积将增大，C正确，D错误。
故选AC。
19．ACD
【详解】A．由图可知，图乙中间部分等间距条纹，所以图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故A正确；
B．狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；
C．根据条纹间距公式可知照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确；
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正确。
故选ACD。
20．BCD
【详解】A．若屏的正中央是亮纹，如果容器A、B中气体相同，则折射率相同，到屏的中央光程相同，所以中央为亮纹，若B中含有瓦斯，但是到屏的中央光程恰好相差波长的整数倍，中央也为亮纹，故B中可能含瓦斯，也可能不含，故A错误；
B．如果屏的正中央是暗纹，必有光程差，说明B中的气体与A中的气体成分不相同，一定含有瓦斯，故B正确；
C．同种频率的光在含有瓦斯的空气中的折射率大于在干净空气中的折射率，根据
可知同种频率的光在含有瓦斯的空气中比在干净空气中传播的速度小，故C正确；
D．根据
用频率更大的单色光照射单缝时，由于单色光的波长变小，则屏上出现的干涉条纹间距变小，故D正确。
故选BCD。
21．BC
【详解】A．由图知，a光偏折程度较大，a光折射率较大，根据
a光临界角较小，增大入射角，a光先发生全反射，故A错误；
B．a光折射率较大，则频率较大，根据
单色光a的光子能量比单色光b的光子能量大，故B正确；
C．a光频率较大，则波长较小，根据
用同一装畳进行双缝干涉实验，b光在屏上的干涉条纹的间距较大，故C正确；
D．a光波长较小，单色光a、b分别通过同一单缝发生衍射时，单色光b的中央亮纹更宽，故D错误。
故选BC。
22．CD
【详解】A．光路图如图所示
由此可知，光屏上一部分会呈现明暗相间的干涉条纹，故A错误；
B．若将平面镜向左平移，双缝到屏的距离和双缝的间距不变，则光屏上相邻明条纹中心间距离不变，故B错误；
C．若将光屏向左平移到平面镜右端B处，由于半波损失，入射波与反射波之间附加半个波长的波程差，即处出现暗条纹，故C正确；
D．光源到屏的距离可以看做双缝到屏的距离，光源到光源在平面镜中虚像的间距看做双缝的间距，则有
根据双缝干涉相邻条纹之间的距离公式可得
故D正确。
故选CD。
23．ACD
【详解】A．泊松亮斑是光绕过障碍物形成的，属于光的衍射现象，故A正确；
B．将托马斯•杨双缝干涉实验装置放进水中，根据光的折射定律
可知，光的波长变小，结合条纹间距与波长之间的关系
可知条纹间距变小，故B错误；
C．自然光在各个振动方向上的强度相同，所以旋转偏振片时透射光的亮度不变，而用一个偏振片来观察某光源发出的光，在垂直光的传播方向上旋转偏振片时，发现光的强度发生变化，说明该光是偏振光，故C正确；
D．根据薄膜干涉原理，为增加透射光的强度，在眼镜、相机等镜片表面涂有一层“薄膜”， 薄膜前后表面反射光相互干涉而消弱，使光学系统成像更清晰，故D正确。
故选ACD。
24．（1）；（2）
【详解】（1）由题意设光在三棱镜中的折射角为，则根据折射定律有
由于折射光线垂直EG边射出，根据几何关系可知
代入数据解得
（2）根据题意作出单色光第一次到达半圆弧AMB恰好发生全反射的光路图如图
则根据几何关系可知FE上从P点到E点以角入射的单色光线第一次到达半圆弧AMB都可以发生全反射，根据全反射临界角公式有
设P点到FG的距离为l，则根据几何关系有
又因为
联立解得
所以光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为
25．（1）；（2）
【详解】（1）由题意可知当光在两侧刚好发生全反射时从M下端面出射的光与竖直方向夹角最大，设光在M下端与竖直方向的偏角为α，此时
可得
又因为
所以
（2）根据题意要使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路图如图所示

则玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围应该为
当距离最近时有
当距离最远时有
根据（1）可知
联立可得
所以满足条件的范围为
26．（1）（或）；（2）
【详解】（1）由几何关系可得，光线在第一个三梭镜右侧斜面上的入射角等于，要使得两种频率的光都从左侧第一个棱镜斜面射出，则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，根据折射定律得
①
折射率越大，临界角越小，代入较大的折射率得
②
所以顶角的范围为
（或）③
（2）脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折射，设折射角分别为和，由折射定律得
④
⑤
设两束光在前两个三棱镜斜面之间的路程分别为和，则
⑥
⑦
⑧
联立④⑤⑥⑦⑧式，代入数据得
⑨
27．（1）；（2）应将透明材料沿向右移动
【详解】（1）设光在透明材料中的光速为
由几何关系可知
解得
（2）根据折射定律可得
解得
在三角形中
两点间的距离
由于，所以应将透明材料沿向右移动。
28．（1）；（2）
【详解】（1）作出光路图，如下图所示
光线经过两次偏折后有
解得
由折射定律得
解得
（2）设光束在半圆柱体中的传播路程为，由几何关系
传播时间
解得
29．（1）；（2）下降，
【详解】（1）当改变角时，由题意可知，在点发生全反射，光路图如图所示
由图可知
根据临界角与折射率的关系可知
联立解得
，，
（2）根据题意可知，亮点向右移动了，光路图如图所示
由光路图可知，液面下降。设液面下降的高度为，折射角为,则有
解得
30．（1）；（2）
【详解】（1）自面入射的光线如图所示
由几何关系可知，
解得
（2）面入射的所有光线中，紧靠点入射的光线在玻璃砖中的路程最长为，如图所示，面入射的所有光线在玻璃砖中的路程均为
光在玻璃砖中传播的速度
则光在玻璃砖中最长传播时间
解得
31．（1）；（2）次
【详解】（1）光线进入玻璃丝后，在玻璃丝与空气的分界面恰好发生全反射时，设临界角为C，光路图如图所示
有
解得
由几何关系可知此时在左侧截面处的折射角为
由折射定律得
入射角的正弦值的取值范围为
（2）光在玻璃丝中的速度为v
它沿玻璃丝中轴线的速度分量为
所用的时间为
第一次全反射前沿玻璃丝中轴线的传播长度
后面相邻两次全反射沿玻璃丝中轴线的传播长度
假设反射次数为n，有
解得
32．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意，光线在AB边能够全部出射，若光线在P点恰好发生全反射，则
则全反射的临界角
折射率
（2）从光源出射的光线，在真空中传播时间相同，在透明材料中传播路程最长的是直接射到A、B两点的光线，光在透明材料中传播的速度
则传播所用的最长时间
（3）第一次恰好在正方形ABCD边界发生全反射的光线，在P点发生全反射后，从AB面出射，入射角
根据折射定律
可得出射角的正弦值