专题31 光学-2025高考物理模型与方法热点题型归类训练

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TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc20887" 题型一 几何光学 PAGEREF _Tc20887 \h 1
\l "_Tc27033" 类型1 折射定律和折射率的理解及应用 PAGEREF _Tc27033 \h 1
\l "_Tc18765" 类型2 全反射现象的理解和综合分析 PAGEREF _Tc18765 \h 10
\l "_Tc21622" 题型二 物理光学 PAGEREF _Tc21622 \h 26
\l "_Tc4066" 类型1 光的干涉现象 PAGEREF _Tc4066 \h 26
\l "_Tc29657" 类型2 光的衍射和偏振现象 PAGEREF _Tc29657 \h 34
\l "_Tc15982" 类型3 电磁振荡、电磁波 PAGEREF _Tc15982 \h 40
\l "_Tc4017" 题型三 几何光学与物理光学的综合 PAGEREF _Tc4017 \h 49
\l "_Tc2965" 类型1 光的折射现象和物理光学 PAGEREF _Tc2965 \h 49
\l "_Tc210" 类型2 全反射现象和物理光学 PAGEREF _Tc210 \h 55
\l "_Tc32401" 类型3 光学与其他知识的综合问题 PAGEREF _Tc32401 \h 62
题型一 几何光学
【解题指导】1．光的折射和全反射的三个公式：(1)n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)；(2)n＝eq \f(c,v)；(3)sin C＝eq \f(1,n).
2.解题关键：准确作出光路图；充分运用几何图形中的边角关系、三角函数、相似三角形等知识．
类型1 折射定律和折射率的理解及应用
1.对折射率的理解
(1)折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小v＝eq \f(c,n)。
(2)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。
(3)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。
2.光路的可逆性
在光的折射现象中，光路是可逆的。如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线发生折射。
3.解决光的折射问题的思路
(1)根据题意画出正确的光路图。
(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准。
(3)利用折射定律、折射率公式求解。
(4)注意折射现象中光路是可逆的。
4.常见介质对光路的控制
1．现有一光线以相同的入射角，打在不同浓度的两杯溶液中，折射光线如图所示，已知折射率随浓度增大而变大。则（ ）
A．甲折射率大B．甲浓度小C．甲速度大D．甲临界角大
2．为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个小孔，孔内安装一透明材料，厚度与坦克壁厚度相同．ABCD为该材料的纵截面，如图所示。已知坦克壁厚度为，该材料对光的折射率为。不考虑光在面的反射，若坦克内的人通过这块材料能看到的外界角度范围最大为，则之间的距离为（ ）
A．B．C．D．
3．如图所示，某透明均质光学元件的截面ABCD是长为2L、宽为L的矩形。一细束单色光从AB边上中点P，以与AB边夹角的方向由真空中射入该元件，经折射后从CD边上M点（图中未画出）出射。已知该元件对该单色光的折射率，则PM的长度为（ ）（取，不考虑光的反射）
A．B．C．D．
4．如图所示，半圆为某种透明材料的截面，点到的距离等于半径的一半。一细光束从点以角射入材料，折射光线刚好照射在点，一细光束从点以平行于的方向射入材料，折射光线刚好照射在点。光在真空中传播的速度为，则细光束和在透明材料中传播的速度大小分别为（ ）
A．B．C．D．
5．当入射的自然光以某特定角度射入界面时，反射光线与折射光线是互相垂直的偏振光，通常将此角度叫布儒斯特角。如图所示，一束光线从真空中射入折射率的介质，入射角为，已知光在真空中的传播速度，下列说法中不正确的是（ ）
A．当入射角时，会发生全反射现象
B．当入射角为布儒斯特角时，反射光与入射光一样都是横波
C．布儒斯特角满足关系
D．光在此介质中的传播速度为
5.在桌面上铺上白纸，长方形玻璃砖ABCD放在白纸上，用铅笔画出玻璃砖的轮廓线，然后作出直线MN，让直线MN与玻璃砖的AB边平行。作玻璃砖AD边平行线与CD、AB分别交于O、。拿一只激光笔，让红色激光束从O点以某一入射角射到玻璃砖上，经过玻璃砖两次折射后红色激光束照射到直线MN上的P点，在其他条件不变的情况下，仅取走玻璃砖，红色激光束照射到直线MN上的Q点，是直线OQ与AB的交点，测得，，，则玻璃砖的折射率为（ ）
A．B．C．D．
类型2 全反射现象的理解和综合分析
1.分析综合问题的基本思路
(1)判断光线是从光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质。
(2)判断入射角是否大于等于临界角，明确是否发生全反射现象。
(3)画出反射、折射或全反射的光路图，必要时还可应用光路的可逆原理画出光路图，然后结合几何知识进行推断和求解相关问题。
(4)折射率n是讨论折射和全反射问题的重要物理量，是联系各物理量的桥梁，应熟练掌握跟折射率有关的所有关系式。
2.求光的传播时间的一般思路
(1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化。即v＝eq \f(c,n)。
(2)全反射现象中。光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定。
(3)利用t＝eq \f(l,v)求解光的传播时间。
1．如图所示，由折射率为n的透明材料制成、半径为R的半圆柱形透明砖平放在桌面上，A、C为透明砖的截面直径的上、下端点，计时开始，激光束垂直AC对应的侧面照射到A点，此后激光束沿AC方向以速度v匀速向C点平移，忽略光在透明砖中的传播时间，从圆弧面ABC上开始有光射出的时刻为（ ）
A．B．C．D．
2．如图所示，水中的潜水员看到水面以上的所有景物都会处在一个倒立的圆锥内，已知该圆锥轴截面的顶角为α，光在真空中的传播速度为c。则光在水中的传播速度为（ ）
A．B．C．D．
3．如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下方桶中的水被照亮，不计空气阻力，则（ ）
A．激光在水和空气中传播的速度大小相等B．激光在水与空气的界面上发生了全反射
C．水在空中的速度大小均匀变化D．水在空中的速度方向变化越来越快
4．如图所示是光由空气经过点射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射向空气中的光路图，点是半圆形玻璃砖的圆心。下列叙述正确的是（ ）
A．光线在圆弧界面上会发生全反射
B．在圆弧界面上始终有光线出射
C．增大角度，光线会在下界面发生全反射
D．增大角度，玻璃的折射率增大
5．如图a所示，公园里的装饰灯在晚上通电后会发出非常漂亮的光。该装饰灯可简化为图b所示模型，该装饰灯为对红光折射率的透明材料制成的棱长为的立方体，中心有一个发红光点光源，不考虑光的二次反射，光速为，则（ ）
A．立方体某一面有光射出部分的图形是椭圆
B．若不考虑多次反射，光线从玻璃砖射出的最长时间为
C．若点光源发出的光由红光变为蓝光，表面有光射出的区域面积将增大
D．从外面看玻璃砖被照亮的总面积为
6.如图所示，横截面为圆环的柱形容器由折射率为n的玻璃制成，其外径为，内径为，MN为一条直径。有两束光线，其中光线A在纸平面内传播，从M点射向容器，经一次折射后，恰好与容器内壁相切，另一束光线B平行于MN射向容器，经过一次折射后，恰好在容器内壁发生全反射，则下列说法正确的是（ ）

A．光线A的入射角正弦值为
B．光线B到MN的距离等于
C．光线A的入射角大于光线B的入射角
D．光线B从射入柱形容器外壁到第一次到达内壁的时间为
7.如图所示，透明玻璃体的下半部分是圆柱体，上半部分是半球体，圆柱体的底面半径和高均为，半球体的半径也为为半球体的球心，为圆柱体底面圆心。现有一束光从处射向玻璃体，入射光与的夹角为，逐渐增大，使得光线从半球体点射出，射出方向与平行，点距半球体底面的距离为，已知光在真空中传播速度为。求：
（ⅰ）透明玻璃体的折射率；
（ⅱ）逐渐增大，求光在玻璃体里面的最短传播时间。

8.如图所示，半圆玻璃砖的半径，直径AB与光屏MN垂直并接触于A点。一束激光a从半圆弧表面上射向半圆玻璃砖的圆心O，光线与竖直直径AB之间的夹角为，最终在光屏MN上出现两个光斑，且两个光斑之间距离为。求：
（i）玻璃砖的折射率；
（ⅱ）改变激光Q的入射方向，使光屏MN上只剩一个光斑，求此光斑离A点的最远距离。

9.我国航天员王亚平在空间站进行太空授课时，往水球里注入一个气泡，观察水球产生的物理现象．一同学画了过球心的截面图，如图所示，内径是，外径是．假设一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入，光线与直线所成夹角，经折射后恰好与内球面相切。已知光在真空中传播速度为c，求：
（1）单色光在水球中的折射率和传播时间；
（2）入射角的正弦值为多大时，光束在内球恰好发生全反射。
10.如图所示，三角形是直角三棱镜的横截面，其中。当光线垂直于边由中点射入时，刚好在边上发生全反射。已知边的长度为，光在真空中的传播速度为。
（1）求棱镜的折射率为多大；
（2）若使光线从边的中点平行于边射入，求光在棱镜中的传播时间（不考虑由面返回的光）。

题型二 物理光学
类型1 光的干涉现象
1．双缝干涉
(1)条纹间距公式：Δx＝eq \f(l,d)λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大。
(2)明暗条纹的判断方法
如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1。
当Δr＝kλ(k＝0，1，2…)时，光屏上P′处出现亮条纹。
当Δr＝(2k＋1)eq \f(λ,2)(k＝0，1，2…)时，光屏上P′处出现暗条纹。
2．薄膜干涉
(1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。
(2)亮暗条纹的判断方法
两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr，等于薄膜厚度的2倍。
在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出现亮条纹。
在Q处，Δr＝(2n＋1)eq \f(λ,2)(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出现暗条纹。
1.如图甲所示为双缝干涉实验的原理图，屏上的点位于双缝和的中垂线上，在双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质。用一单色光垂直照射双缝，在屏上会产生干涉条纹，屏上点是一条暗条纹的中心，点到点的距离为x。已知该单色光在真空中的波长为，双缝与屏之间的距离为L，则双缝和间的距离为（ ）
A．B．
C．D．
2.如图，利用平面镜也可以实现杨氏双缝干涉实验的结果，下列说法正确的是（ ）

A．光屏上的条纹关于平面镜M上下对称
B．相邻亮条纹的间距为
C．若将平面镜向右移动一些，相邻亮条纹间距不变
D．若将平面镜向右移动一些，亮条纹数量保持不变
3.劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示。干涉条纹有如下特点：（1）任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图甲所示装置中再加上一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹将（ ）
A．变疏B．变密C．不变D．消失
4．用平行单色光竖直向下照射一透明薄膜，形成的干涉图样如图所示。相邻两亮条纹的中心间距依次为、、、……，已知。则该透明薄膜竖直截面的形状可能是（ ）
A．B．
C．D．
5．某小组用图甲装置进行双缝干涉实验，调节完毕后，在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹。下列说法正确的是（ ）
A．缩小单缝到双缝的距离，可使干涉条纹间距变大
B．在实验中，通过目镜看到的干涉条纹场景如图乙所示，纠正图中问题只需旋转测量头
C．仅更换双缝间距更小的双缝，干涉条纹间距将变小
D．仅将绿色滤光片换为红色滤光片，干涉条纹间距将变小
6．1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜沿OA放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度，如图所示。S为单色点光源。则（ ）
A．沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹间距变大
B．沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变
C．若，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距变大
D．若，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹间距变小
7．利用如图所示的实验装置可以测定液体的折射率，将水平面上一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，使在两玻璃表面之间形成一个倾角很小的劈形空气薄膜（空气可视为真空，折射率为），光从上方入射后，从上往下看到干涉条纹，测得相邻亮条纹间距为；保证倾角不变，在两块平板玻璃之间充满待测液体，然后用同种单色光垂直照射玻璃板，测得相邻亮条纹间距为，则该液体的折射率为（ ）
A．B．C．D．
类型2 光的衍射和偏振现象
1．对光的衍射的理解
(1)波长越长，衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。
(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的。
2．单缝衍射与双缝干涉的比较
3.光的干涉和衍射的本质
光的干涉和衍射都属于波的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。
4．光的偏振
(1)自然光与偏振光的比较
(2)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。
1.以线状白炽灯为光源，通过狭缝观察该光源，可以看到( )
A．黑白相间的条纹，这是光的干涉
B．黑白相间的条纹，这是光的衍射
C．彩色的条纹，这是光的干涉
D．彩色的条纹，这是光的衍射
2.利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量。其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，这一角度称为“旋光角”，θ的值与糖溶液的浓度有关。将θ的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是( )
A．到达O处光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片B转过的角度等于θ
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片A转过的角度等于θ
3.下列关于光的性质说法正确的是( )
A．托马斯·杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波
B．日落时分，在岸上拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振片可以使影像更清晰
C．马路积水上的油膜呈现彩色图样是光的干涉现象
D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是应用了光的全反射现象
4．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象（ ）
A．前者是光的衍射现象，后者是光的折射现象
B．前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象
C．前者是光的干涉现象，后者时光的折射现象
D．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象
5．光在生产生活及现代科技中有着广泛的运用，下列关于光的说法正确的是（ ）
A．全息照相运用了光的偏振
B．立体电影利用了光的衍射
C．阳光下的肥皂薄膜呈现彩色条纹是光的干涉现象
D．拍摄玻璃橱窗中的物体，通常要在照相机镜头前加一个滤光片来消除反光
6．用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是（ ）
A．白炽灯发出的光是纵波
B．偏振片Q起到检偏的作用
C．光束Ⅱ中光振动方向与透振方向垂直
D．将偏振片Q以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ完全消失
7.某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图甲、乙所示的图样，下列说法正确的是（ ）
A．甲图的亮斑是“泊松亮斑”，属于圆盘衍射
B．乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，后来泊松发现圆板中心确实有这个亮斑
C．不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是清晰的
D．发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里
8.某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图甲、乙所示的图样，则下列说法错误的是（ ）
A．甲图属于圆孔衍射
B．乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑
C．不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的
D．发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里
9.图示为通过3D眼镜看电脑显示屏的照片，下列说法正确的是（ ）
A．左侧镜片上涂有增反膜
B．右侧镜片上涂有增透膜
C．两侧镜片为透振方向不同的偏振片
D．电脑显示屏发出的光为自然光
类型3 电磁振荡、电磁波
1．电磁振荡的特点
LC电路工作过程具有对称性和周期性。
(1)两个物理过程
①放电过程：电场能转化为磁场能，q↓→i↑，电流从正极板流向负极板。
②充电过程：磁场能转化为电场能，q↑→i↓，电流从负极板流向正极板。
(2)两个特殊状态
①充电完毕状态：磁场能向电场能转化完毕，电场能最大，磁场能最小(为零)。
②放电完毕状态：电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小(为零)。
(3)在一个周期内，充电、放电各两次，振荡电流的方向改变两次；电场能(或磁场能)完成两次周期性变化。
2．对麦克斯韦电磁场理论的理解
3．对电磁波的理解
(1)电磁波是横波。电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直。
(2)电磁波与机械波的比较
1．如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，则（ ）
A．若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大
B．若仅增大电容器的电容，振荡频率增大
C．若i正在减小，则线圈两端电压在增大
D．若i正在增大，此时A板带正电
2．为了保证考试的公平，大型考试中广泛使用了金属探测器，图甲就是一款常用的金属探测器，其内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，结构原理如图乙所示，线圈靠近金属时，线圈的自感系数增大。若某时刻电路中的电流方向如图所示，电容器A极板带正电，则下列说法正确的是（ ）
A．电路中的电流正在增大
B．电容器两板的电压在减小
C．线圈中的自感电动势在增大
D．线圈靠近金属时，LC振荡电路的周期减小
3．金属探测仪在各场景广泛应用，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪线圈的自感系数会发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场方向和电容器中的电场方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．此时电容器中的电场能正在减小
B．此时穿过线圈的磁通量的变化率正在增大
C．若LC振荡电路中的电感减小，则其振荡周期增大
D．若自感系数L和电容C都增大到原来的2倍，则其振荡周期变为原来的
4．如图所示，i—t图像表示LC振荡电路的电流随时间变化的图像。在ab时间段，以下说法中正确的是（ ）
A．回路电流正在增大B．电场能正在减小
C．电容器正在放电D．磁场能正在减小
5．振荡电路中某时刻电容器内电场与线圈内磁场情况如图所示，该时刻（ ）
A．电容器在充电，电场能在向磁场能转化
B．电容器在充电，磁场能在向电场能转化
C．电容器在放电，电场能在向磁场能转化
D．电容器在放电，磁场能在向电场能转化
6．如图所示是LC振荡电路和通过电路中P点的电流i随时间t变化的规律。若规定流过P点向左为电流的正方向，则下列说法中正确的是（ ）
A．在0～t1内，电容器C在放电
B．在t1～t2内，电容器C上极板带负电
C．在t2～t3内，磁场能在向电场能转化
D．在t3～t4内，P点电势比Q点电势高
7．飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以一定的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。如图甲是黑匣子中电磁波发射电路中的LC 电磁振荡电路，图乙为电容器的电荷量q随时间t变化的图像，t=0时刻电容器的M板带正电。下列关于 LC 电磁振荡电路的说法中正确的是（ ）
A．若减小电容器的电容，则发射的电磁波波长变长
B．0~t₁时间内，线圈中的磁场方向向下
C．时间内，线圈的磁场能不断减小
D．时间内，电容器N板带正电，电容器正在充电
8.麦克斯韦通过对电磁场统一理论的研究，预言了电磁波的存在。下列有关电磁波的理解正确的是（ ）
A．电磁波在任何介质中传播速度都是相同的
B．电磁波和机械波一样，都依靠介质传播振动形式和能量
C．太空中传送至地面的无线电波是横波
D．电磁波与机械波一样可以发生反射、折射等现象，但不会产生干涉现象
9.正是人类对电与磁的研究，发展成了电磁场与电磁波的理论。下列说法正确的是（ ）
A．奥斯特发现电流的磁效应，并创造性地用“磁感线”形象地描述“场”的物理图景
B．麦克斯韦建立了电磁场理论，并在实验中捕捉到了电磁波
C．普朗克认为振动着的带电微粒的能量是连续的
D．爱因斯坦认为光是一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子叫作光子
10.电磁波谱及其相关应用如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A．电磁波是一种物质B．可见光中红光光子的能量最大
C．紫外线可以用来灭菌消毒D．电磁波中最容易发生衍射现象的是无线电波
题型三 几何光学与物理光学的综合
类型1 光的折射现象和物理光学
1.如图甲所示，我国航天员王亚平在天宫课堂上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，可以在液体球内部形成一个同心球形气泡，如图乙所示。假设此液体球其内外半径之比为，当由a、b、c三种颜色的光组成的细光束在过球心的平面内，从A点以的入射角射入球中，其中光的折射光线刚好与液体球内壁相切，则下列说法正确的是（ ）
A．该液体材料对a光的折射率小于对c光的折射率
B．若继续增大入射角i，b光可能因发生全反射而无法射出液体球
C．该液体材料对光的折射率为
D．光在液体球中的传播速度最小
2.一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，如图所示。对于两束单色光来说（ ）

A．玻璃对a光的折射率较小B．a光在玻璃中传播的速度较大
C．b光的波长较长D．b光光子的能量较大
3.彩虹的形成是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再次折射形成。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，一条是红光，另一条是紫光。关于a光和b光的说法中，正确的是（ ）
A．a光是红光B．a光的波长更长
C．b光更容易发生衍射D．在真空中传播时，b光的速度更大
4．彩虹的形成原理可简化为如图，阳光由空气射入球形水滴后，可分成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，其中a、b是射出的某两种单色光（其他色光没有画出），则下列说法正确的是（ ）
A．a光在水滴中的传播速度较大
B．a光和b光在水滴中的传播速度相等
C．若b光是靛光，则a光一定是紫光
D．若a光是绿光，则b光可能是紫光
5．如图所示为圆柱体玻璃砖的横截面，虚线为圆形截面的直径，一光束从真空中经直径端点斜射入玻璃砖，进入玻璃砖后分成、两束单色光，分别从、点射出玻璃砖，下列说法正确的是（ ）
A．光的频率比光的小
B．光在玻璃砖中的传播速度比光的小
C．光的波长比光的波长大
D．、两束单色光通过玻璃砖的时间相同
6.如图所示，一束光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在玻璃砖与空气的界面上发生反射和折射，入射角为，折射角为。下列说法正确的是（ ）
A．反射光的频率大于入射光的频率B．折射光的波长等于入射光的波长
C．若增大入射角，则折射角将减小D．若增大入射角，则折射光将减弱
类型2 全反射现象和物理光学
1．如图所示，一束红光以30°入射角射向半圆玻璃砖的平直边，在玻璃砖与空气的分界面上发生了反射和折射。若保持半圆玻璃砖不动，入射光线与法线的夹角从30°逐渐缓慢增大到90°的过程中（ ）
A．反射角变小B．反射光的亮度不变
C．折射光的亮度不变D．折射光会消失
2.如图甲所示，为研究一半圆柱形透明新材料的光学性质，用激光由真空沿半圆柱体的径向射入，入射光线与法线成θ角，由光学传感器CD可以探测反射光的强度。实验获得从AB面反射回来的反射光的强度随θ角变化的情况如图乙所示。光在真空中传播速度为c，则该激光在这种透明新材料中（ ）
A．折射率为
B．传播速度为c
C．θ=0°时，反射光强度为0
D．反射光的强度随θ角的增大而增大
3．一束细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体，如图甲所示，对其射出后的折射光线的强度进行记录，发现折射光线的强度随着的变化而变化，如图乙的图线所示，则下列说法正确的是（ ）
A．透明体的临界角为B．透明体的临界角为
C．透明体的折射率为D．透明体的折射率为
4．如图所示，一束复色光通过矩形玻璃砖后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（ ）
A．a光的频率比b光大
B．在玻璃砖中的传播速度，a光比b光小
C．若用b光照射某金属表面能发生光电效应，则用a光照射该金属也一定能发生光电效应
D．通过同一双缝干涉演示仪，a光形成的条纹间距比b光的大
6．为了研究某种透明新材料的光学性质，先将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成角射入，CD为光学传感器，可以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随变化的情况如图乙所示。又将这种新材料制成的一根光导纤维束弯成半圆形，暴露于空气中（假设该激光在空气中的折射率与其在真空中的相同），此半圆形外半径为R，光导纤维束的半径为r，如图丙所示。已知，，下列说法正确的是（ ）
A．该激光在此新材料中的折射率
B．图甲中若减小入射角，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小
C．用同种激光垂直于光导纤维束端面EF射入，若该束激光恰好不从光导纤维束侧面外泄，则弯成的半圆形外半径R与光导纤维束半径r应满足的关系R=5r
D．如果用红色激光垂直于光导纤维束端面EF射入时该激光不会从侧面外泄，则换成紫色激光时将可能会从侧面外泄
7.某实验小组用完全相同的双缝干涉实验装置进行实验，仅换用频率不同的单色光a、b得到的干涉图样分别如图甲、乙所示，下列说法中正确的是（ ）

A．a光子的能量大于b光子的能量
B．b光更容易发生明显的衍射现象
C．单色光a在水中的传播速度比b光快
D．从同一种介质射入空气发生全反射时，a光的临界角小于b光的临界角
8.用a、b两束单色光照射同一单缝做衍射实验，观察衍射图样发现：a光的中央亮纹比b光的中央亮纹窄，下列说法正确的是（ ）
A．a、b两束单色光以相同的入射角从空气射入水中，b光的折射角小
B．a、b两束单色光在水下同一深度处，b光照亮水面的面积较大
C．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距较大
D．用a光照射某金属，不能发生光电效应，用b光照射有可能发生光电效应
类型3 光学与其他知识的综合问题
1.(多选)一束复色光射到平行玻璃砖的上表面，经玻璃砖下表面射出后分为a、b两束光，下列说法正确的是( )
A．在玻璃砖中a光的传播速度小于b光的传播速度
B．若从同一介质射入真空，发生全反射时a光的临界角比b光的大
C．通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹间距Δxa＞Δxb
D．a、b两束光分别照射到同种金属上，相应的遏止电压分别为Ua和Ub，则Ua＞Ub
2.由a和b两种频率的光组成的光束，经玻璃三棱镜折射后的光路如图所示。a光是氢原子由n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时发出的。下列说法中正确的是( )
A．该三棱镜对a光的折射率较大
B．在该三棱镜中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．用同一双缝干涉装置进行实验，a光干涉条纹的间距大于b光干涉条纹的间距
D．b光可能是氢原子从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时发出的
3.1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏双缝干涉实验的结果，利用的基本装置如图所示，单色缝光源S与平面镜M平行。某次实验，S发射波长为的单色光a，光屏上形成干涉条纹，虚线上方的第二条亮条纹出现在N处；若S发射波长为的单色光b，光屏上N处出现第三条亮条纹。已知单色光源S与镜面所在直线间的距离为h，与光屏间的距离为l，不考虑半波损失，下列说法正确的是（ ）

A．单色光波长为λ时光屏上干涉条纹间距为
B．两单色光的光子动量之比
C．若将平面镜M右移一小段距离，光屏上的条纹间距变小
D．若撤去平面镜M，光屏上仍然能出现明暗相间的条纹
4．大连光源是中国科学院研制的中国第一台大型自由电子激光科学研究装置，是当今世界上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光装置，也是世界上最亮的极紫外光源，极紫外光源发出的极紫外线比紫外线的波长还要短，下列关于紫外线和极紫外线的判断正确的是（ ）
A．极紫外线光子的能量小于紫外线光子的能量
B．由玻璃射向真空时极紫外线的临界角小于紫外线的临界角
C．利用同一装置进行双缝干涉实验时极紫外线的条纹间距较大
D．分别照射同一光电管发生光电效应，极紫外线对应的遏止电压小于紫外线对应的遏止电压
5．如图所示，波长为和的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a和b，则这两束光（ ）
A．照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能
B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条件间距
C．在水中的传播速度
D．光子动量
类别
项目
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
结构
玻璃砖上下表面是平行的
横截面为三角形
横截面是圆
对光线
的作用
通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移
通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏折
圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折
应用
测定玻璃的折射率
全反射棱镜，改变光的传播方向
改变光的传播方向
单缝衍射
双缝干涉
不同点
条纹宽度
条纹宽度不等，
中央最宽
条纹宽度相等
条纹间距
各相邻条纹间距不等
各相邻条纹等间距
亮度情况
中央条纹最亮，
两边变暗
条纹清晰，亮度基本相同
相同点
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
类别
自然光(非偏振光)
偏振光
光的
来源
从普通光源发出的光
自然光通过起偏器后的光
光的振
动方向
在垂直于光的传播方向的平面内，光沿任意方向振动，且沿各个方向振动的光的强度相同
在垂直于光的传播方向的平面内，光沿特定方向振动
名称
项目
电磁波
机械波
产生
由周期性变化的电场、磁场产生
由质点(波源)的振动产生
波的特点
横波
纵波或横波
波速
在真空中等于光速
c＝3×108 m/s
在空气中不大(如声波波速在空气中一般为340 m/s)
是否需
要介质
不需要介质(在真空中仍可传播)
必须有介质(真空中不能传播)
能量传播
电磁能
机械能