光的研究应用（原卷版）-2025年高考物理二轮复习（新高考）

专题18光的研究应用

考点愿型归纳

专题一光的直线传播与反射...........................2

专题二光的折射定律、折射率........................3

专题三发生全反射的条件、临界角....................4

专题四折射和全反射的综合问题......................6

专题五双缝干涉与薄膜干涉...........................9

专题六光的衍射....................................11

专题七光的偏振....................................13

1

专题一光的直线传播与反射

4.(2022•全国甲卷・高考真题)光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器，其简化的工

作原理示意图如图所示。图中/为轻质绝缘弹簧，C为位于纸面上的线圈，虚线框内有与纸

面垂直的匀强磁场；M为置于平台上的轻质小平面反射镜，轻质刚性细杆。的一端与M固

连且与镜面垂直、另一端与弹簧下端相连，尸。为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条，PQ

的圆心位于M的中心。使用前需调零:使线圈内没有电流通过时，M竖直且与纸面垂直；入

射细光束沿水平方向经尸。上的O点射到"上后沿原路反射。线圈通入电流后弹簧长度改

变，使M发生倾斜，入射光束在M上的入射点仍近似处于尸。的圆心，通过读取反射光射

到尸。上的位置，可以测得电流的大小。已知弹簧的劲度系数为左，磁场磁感应强度大小为8,

线圈C的匝数为N。沿水平方向的长度为1,细杆D的长度为d,圆弧尸。的半径为d,

4远大于弹簧长度改变量的绝对值。

(1)若在线圈中通入的微小电流为/,求平衡后弹簧长度改变量的绝对值Ax及尸。上反射光

点与。点间的弧长s；

(2)某同学用此装置测一微小电流，测量前未调零，将电流通入线圈后，尸。上反射光点出

现在O点上方，与O点间的弧长为1、保持其它条件不变，只将该电流反向接入，则反射

光点出现在。点下方，与。点间的弧长为$2。求待测电流的大小。

2

专题二光的折射定律、折射率

5.（2024・贵州•高考真题）一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘

合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通

过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为“。、〃，光在棱

镜和液体中的传播速度分别为%、v,则（）

A.n<n0,v>v0B.«<n0,"%

C.n>n0,v>v0D.n>n0,v<v0

6.（2024•福建・高考真题）镀有反射膜的三棱镜常用在激光器中进行波长的选择。如图，一

束复色光以一定入射角i（7。0）进入棱镜后，不同颜色的光以不同角度折射，只有折射后

垂直入射到反射膜的光才能原路返回形成激光输出。若复色光含蓝、绿光，已知棱镜对蓝光

的折射率大于绿光，则蓝光在棱镜中的折射角（填“大于”“等于”或“小于”）绿光

的折射角；若激光器输出的是蓝光，当要调为绿光输出时，需将棱镜以过入射点。且垂直纸

面的轴（填“顺时针”或“逆时针”）转动一小角度。

3

7.（2024•重庆・高考真题）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16cm,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〃，就能

得到液体的折射率心忽略气壁厚度，由该方案可知（）

4

A.若/z=4cm,贝=GB.若〃=6cm,则〃=百

C.若〃=*,则〃=10cm,3

D.若〃二万，贝！I%=5cm

4

专题三发生全反射的条件、临界角

8.（2024・浙江•高考真题）如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮

则（）

A.激光在水和空气中速度相同

B.激光在水流中有全反射现象

C.水在空中做匀速率曲线运动

D.水在水平方向做匀加速运动

9.（2024・海南・高考真题）一正三角形。玻璃砖，某束光线垂直于O尸射入，恰好在PQ

界面发生全反射，则玻璃砖的折射率（）

D.2

4

10.（2024・江苏•高考真题）现有一束光以相同的入射角仇打在不同浓度NaCl的溶液甲、

乙中，折射光线如图所示（乃〈用2）,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

11.（2024•山东•高考真题）某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为。点，半径

为&直角三棱镜尸G边的延长线过。点，EG边平行于N5边且长度等于凡/FEG=30°。

横截面所在平面内，单色光线以。角入射到环边发生折射，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sin。；

（2）以。角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧可以发生全反射，求光线在川上

入射点D（图中未标出）到£点距离的范围。

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专题四折射和全反射的综合问题

12.（2024•全国甲卷•高考真题）一玻璃柱的折射率”=右，其横截面为四分之一圆，圆的

半径为R,如图所示。截面所在平面内，一束与N3边平行的光线从圆弧入射。入射光线与

边的距离由小变大，距离为力时，光线进入柱体后射到边恰好发生全反射。求此时力

与R的比值。

13.（2023・山东•高考真题）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2a,折射率为

n（«<V2）oM、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6,求6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6的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。

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14.（2022・重庆・高考真题）如图所示，水面上有一透明均质球，上半球露出水面，下半球

内竖直中心轴上有红、蓝两种单色灯（可视为点光源），均质球对两种色光的折射率分别为〃红

和"蓝。为使从光源照射到上半球面的光，都能发生折射（不考虑光线在球内反射后的折射）,

若红灯到水面的最大距离为，红，

（1）求蓝灯到水面的最大距离；

（2）两灯都装在各自到水面的最大距离处，蓝灯在红灯的上方还是下方？为什么？

15.（2022・广东・高考真题）一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方

是空气，其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的

光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成45。角时，恰好观察不到从液体表面射向空气

的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c,求液体的折射率"和激光在液体中的传播速

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16.（2022・河北・高考真题）如图，一个半径为R的玻璃球，。点为球心。球面内侧单色点

光源S发出的一束光在/点射出，出射光线与球直径SC平行，0=30%光在真空中的

传播速度为c。求：

（i）玻璃的折射率；

（ii）从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。

17.（2022・湖南•高考真题）如图，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其

中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度6的控制（可视角度。定义为某像

素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍）。透明介质的折射率〃=2,

屏障间隙乙=0.8mm。发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间.不考虑光的衍射。

（1）若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度6控制为60。，求屏障的高度d；

（2）若屏障高度d=1.0mm,且发光像素单元的宽度不能忽略，求像素单元宽度x最小为多

少时，其可视角度。刚好被扩为180。（只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素

单元）。

空气\g/___________________

透明介质

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专题五双缝干涉与薄膜干涉

18.（2023・河北・高考真题）制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透

明薄膜后，在自然光照射下硅片呈现深紫色。关于此现象，下列说法正确的是（）

A.上述现象与彩虹的形成原理相同B.光在薄膜的下表面发生了全反射

C.薄膜上下表面的反射光发生了干涉D.薄膜厚度发生变化，硅片总呈现深紫色

19.（2024・广西•高考真题）如图，S为单色光源，S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。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形

成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为。和/,a«/,镜面与光屏垂

直，单色光波长为力。下列说法正确的是（）

一飞二77777

।平面镜

：＜—I—A

II

A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为乙2

2a

B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为,2

a

C.若将整套装置完全浸入折射率为〃的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为反

D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Ax,

则该液体的折射率为一―2

20.（2024・山东・高考真题）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。

与待测滚珠6、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.滚珠氏c均合格

B.滚珠6、c均不合格

C.滚珠6合格，滚珠c不合格

D.滚珠6不合格，滚珠c合格

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21.（2024・湖南•高考真题）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04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

某微小角度凡如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是（）

光屏

S,一-二77r--17A

A.沿4。向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动

B.沿。4向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小

C.若。=0。，沿。/向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变

D.若。=0。，沿/O向左略微平移平面镜，干涉条纹向N处移动

22.（2023•山东•高考真题）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，

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

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23.（2021•山东・高考真题）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（）

B.

D.

24.（2024•辽宁・高考真题）某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄

缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用

绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小

的是（）

A.换用更粗的头发丝B.换用红色激光照双缝

C.增大纸板与墙面的距离D.减小光源与纸板的距离

专题六光的衍射

25.（2022・天津・高考真题）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有

广泛的应用。。、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（）

a光b光

长波短波微波红外线紫外线X射线/射线

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A.若a、6光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大

B.若°、6光分别照射同一小孔发生衍射，。光的衍射现象更明显

C.若°、6光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高

D.若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大

26.（2024・四川成都•二模）下列关于红光和紫光两种单色光的说法，正确的是（）

A.在真空中，红光比紫光的传播速度更大

B.对于同一金属，红光比紫光更容易发生光电效应

C.对于同一个很窄的单缝，红光比紫光的衍射现象更明显

D.两种点光源位于水下同■深度时，紫光在水面形成的光斑面积更大

27.（2021•江苏镇江•二模）以下说法中正确的是（）

A.紫外线可杀菌消毒是因为它有较强的热效应

B.石英的固定频率与温度有关，据此可以制成磁温度计

C.光学仪器中用的衍射光栅是在一块很平的玻璃上用金刚石刻出一系列等距的平行刻

痕，这些刻痕相当于透光的狭缝，这样就做成了透射光栅；

D.当对液晶显示器中液晶施加不同电场强度时，它对不同颜色的光吸收强度不一样，

这样就能显