2021-2025年高考物理真题知识点分类汇编之光学（二）

第60页（共60页）2021-2025年高考物理真题知识点分类汇编之光学（二）一．选择题（共12小题）1．（2024•山东）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2．（2024•选择性）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。用绿色激光照射双缝，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心间距变小的是（）A．换用更粗的头发丝 B．换用红色激光照射双缝 C．增大纸板与墙面的距离 D．减小光源与纸板的距离3．（2024•广东）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质，折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（）A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点 B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失 C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射 D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大4．（2024•贵州）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n0、n，光在棱镜和液体中的传播速度分别为v0、v，则（）A．n＜n0，v＞v0 B．n＜n0，v＜v0 C．n＞n0，v＞v0 D．n＞n0，v＜v05．（2024•浙江）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6．（2024•江苏）用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到（）A．两镜片都变亮 B．两镜片都变暗 C．两镜片没有任何变化 D．左镜片变暗，右镜片变亮7．（2024•江苏）现有一光线以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示（β1＜β2），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8．（2023•天津）下列哪个现象可以说明光是横波（）A．水中气泡因全反射显得明亮 B．肥皂膜因干涉呈现彩色条纹 C．利用光的偏振呈现立体影像 D．单色光因单缝衍射产生条纹9．（2023•湖北）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为（）A．12d B．22d C．d10．（2023•河北）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11．（2023•江苏）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（）A． B． C． D．12．（2023•山东）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，条纹向右移动二．多选题（共4小题）（多选）13．（2024•甘肃）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当θ＝30°时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（）A．该材料对红光的折射率为3 B．若θ＝45°，光线c消失 C．若入射光a变为白光，光线b为白光 D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直（多选）14．（2024•湖南）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θ，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是（）A．沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 B．沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小 C．若θ＝0°，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 D．若θ＝0°，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动（多选）15．（2024•广西）如图，S为单色光图，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a和l，a≪l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ，下列说法正确的是（）A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为l2B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为laC．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，此时单色光的波长变为nλ 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Δx，则该液体的折射率为l（多选）16．（2024•全国）下列有关双狭缝干涉条纹的叙述，哪些正确？（）A．狭缝间隔增加，干涉条纹之间的间距会增加 B．若将整个设备浸没在水中进行实验，干涉条纹的间距会较在空气中实验减小 C．照射狭缝的光的颜色从红色切换为绿色，干涉条纹的间距会增加 D．如果用白光照射狭缝，在两侧第一亮带中，蓝色亮纹较红色亮纹更接近中央亮带 E．从一个暗纹移动到下一个暗纹，光程差的变化量会相差半个波长三．填空题（共1小题）17．（2024•福建）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（i≠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O且垂直纸面的轴（填“顺时针”或“逆时针”）转动一小角度。四．解答题（共3小题）18．（2024•山东）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。19．（2024•甲卷）一玻璃柱的折射率n=3，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AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时h与20．（2024•全国）在“认识电磁波”的实验单元，实验室中备有微波发射器和微波接收器各一个、平行金属条偏振板（板面可转动）两片、刻度尺（当作支架轨道）一个，以及其他所需实验仪器。（1）在微波发射器与接收器中放置一与xz平面平行之平行金属条偏振板，其中金属条沿z轴方向，实验装置如图所示。微波沿+y方向入射，其电场振动方向在xz平面上，当微波已穿过偏振板后，则穿透波的电场方向为沿轴方向（填入x、y或z）。理由为何？（2）（a）写出如何使用两片偏振板来验证电磁波为横波的实验步骤。（b）根据实验结果，说明电磁波不是纵波而是横波的理由。（3）承第（2）题，微波沿+y方向入射于两片板面皆与xz平面平行的偏振板，关于接收器测量到的微波相对强度（测量值皆除以所测得之最大值）与两偏振板金属条间的夹角关系，下列选项何者正确？（单选）

2021-2025年高考物理真题知识点分类汇编之光学（二）参考答案与试题解析一．选择题（共12小题）题号1234567891011答案CABABDACCCA题号12答案A二．多选题（共4小题）题号13141516答案ABCBCADBD一．选择题（共12小题）1．（2024•山东）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【考点】薄膜干涉现象．【专题】信息给予题；定性思想；推理法；光的干涉专题；理解能力．【答案】C【分析】根据薄膜干涉的形成分析出同一条干涉条纹各处空气层的厚度相同，光的波程差相等，从检验小球与标准小球在干涉条纹的位置判断小球直径是否合格。【解答】解：单色平行光垂直照射平板玻璃，上玻璃的下表面和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，同一条干涉条纹各处空气层的厚度相同，光的波程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的相等，滚珠b合格；不同的干涉条纹位置空气层的厚度不同，光的波程差不同，即滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等，则滚珠c的直径不合格。综上分析，ABD错误，C正确。故选：C。【点评】本题考查了薄膜干涉知识的应用，要求考生能够全面了解干涉条纹的特点，并能够与滚珠合格的条件进行联系；在平常的教学过程中要引导学生通过从实际生产生活中提取情境，进而抽象出物理模型，达到解决问题的目的；本题考查考生对知识的理解和应用，是新高考最常用的命题方式；本题强化了考生对所学知识在生产生活中应用的认知，引导从“解题”到“解决问题”的能力转变。2．（2024•选择性）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。用绿色激光照射双缝，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心间距变小的是（）A．换用更粗的头发丝 B．换用红色激光照射双缝 C．增大纸板与墙面的距离 D．减小光源与纸板的距离【考点】光的波长与干涉条纹间距的关系．【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题；推理论证能力．【答案】A【分析】根据双缝干涉条纹的相邻两条亮纹中心间距公式：Δx=L【解答】解：双缝干涉条纹的相邻两条亮纹中心间距为：Δx=Ldλ，其中：L为双缝与屏之间的距离，dA、换用更粗的头发丝，则双缝间距d变大，会使相邻两条亮纹中央间距Δx变小，故A正确；B、换用红色激光照双缝，因红色激光的波长大于绿色激光的波长，故相邻两条亮纹中央间距变大，故B错误；C、增大纸板与墙面的距离，即增大了L，则Δx变大，故C错误；D、减小光源与纸板的距离，公式中的L、d、λ均不变化，则Δx不变，故D错误。故选：A。【点评】本题考查了影响光的双缝干涉条纹间距的因素，掌握双缝干涉条纹的相邻两条亮纹中心间距公式：Δx=L3．（2024•广东）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质，折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（）A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点 B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失 C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射 D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大【考点】光的全反射现象；光的折射定律．【专题】定性思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．【答案】B【分析】根据光线的偏折程度分析出两束光对应的位置；根据角度的变化特点，结合全反射现象的发生条件完成分析；根据折射定律，结合入射角的变化趋势分析出折射角的变化趋势。【解答】解：A、在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率，则绿光的偏折程度更大，根据题意可知，绿光比红光更靠近P点，故A错误；B、红光的折射率小于绿光的折射率，根据全反射的临界角公式sinC=1n可知，θ逐渐增大时，红光C、全反射现象只能发生在由光密介质射入光疏介质的时候发生，所以入射光不可能在MN面发生全反射，故C错误；D、根据折射定律可知，n=sinθsinα，θ逐渐减小，两束光在MN故选：B。【点评】本题主要考查了折射定律的相关应用，熟悉光的传播特点，结合全反射的发生条件和折射定律即可完成分析。4．（2024•贵州）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n0、n，光在棱镜和液体中的传播速度分别为v0、v，则（）A．n＜n0，v＞v0 B．n＜n0，v＜v0 C．n＞n0，v＞v0 D．n＞n0，v＜v0【考点】光的折射定律．【专题】信息给予题；定量思想；推理法；光的折射专题；理解能力．【答案】A【分析】根据折射定律求棱镜相对于空气的折射率；根据折射定律求解棱镜相当于某种液体的折射率，再比较棱镜与某种液体折射率的大小；根据折射率公式分别求解光在棱镜和在某种液体中传播速度的大小。【解答】解：由题图可知，光从棱镜射入液体时，折射角大于入射角，说明光线是由光密介质射入光疏介质，故棱镜的折射率大于液体的折射率，即n＜n0。根据折射率公式，光在棱镜中的传播速度v0=联立可知v0＜v。综上分析，故A正确，BCD错误。故选：A。【点评】本题主要考查了折射定律和折射率公式的运用；明确相对折射率的含义是解题的关键。5．（2024•浙江）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【考点】全反射的条件、判断和临界角；平抛运动的概念和性质；折射率的波长表达式和速度表达式．【专题】定性思想；推理法；平抛运动专题；光的折射专题；全反射和临界角专题；推理论证能力．【答案】B【分析】根据光在介质中的传播速度大小与折射率的关系，分析激光在水和空气中速度大小是否相等；激光在水流中多次发生全反射，最终从水流的末端射出，类似于光在光导纤维中传播；水在空中做平抛运动，是匀变速曲线运动，水在水平方向不受力，水平方向做匀速直线运动。【解答】解：A、光在介质中的传播速度大小v=cnB、类似于光导纤维，激光在水流中多次发生全反射，最终从水流的末端射出，照亮了下面桶中的水，故B正确；CD、水在空中做平抛运动，是匀变速曲线运动，水在水平方向不受力，水平方向做匀速直线运动，故CD错误。故选：B。【点评】本题考查了光的折射与全反射现象，以及平抛运动的性质与特点。水流导光的原理与光导纤维的原理相同，都是利用全反射现象设为应用。掌握平抛运动的特点。6．（2024•江苏）用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到（）A．两镜片都变亮 B．两镜片都变暗 C．两镜片没有任何变化 D．左镜片变暗，右镜片变亮【考点】光的色散现象．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；推理论证能力．【答案】D【分析】立体影院的特殊眼镜的工作原理是利用了光的偏振特点，结合其工作原理分析出观察到的现象。【解答】解：用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，说明左镜片偏振片的方向和光的偏振方向相同，右镜片偏振片的方向和光的偏振方向垂直，当手机屏幕旋转90度时，左镜片的偏振片的方向与光的偏振方向垂直，则左镜片变暗，右镜片的偏振片的方向与光的偏振方向相同，则右镜片变亮，故D正确，ABC错误；故选：D。【点评】本题主要考查了生活中的光现象，理解光的特点，结合3D眼镜的工作原理即可完成分析。7．（2024•江苏）现有一光线以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示（β1＜β2），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【考点】光的全反射现象；光的折射定律．【专题】信息给予题；定量思想；推理法；光的折射专题；全反射和临界角专题；理解能力．【答案】A【分析】AB.根据折射定律求折射率，根据题意求浓度的大小关系；C.根据折射率公式求解传播速度的大小关系；D.根据临界角公式求临界角的大小关系。【解答】解：AB.根据折射定律n由于β1＜β2因此n1＞n2，即甲溶液的折射率大；又因为溶液的折射率随溶液浓度增大而变大，因此甲溶液的浓度大，故A正确，B错误；C.根据折射率公式v由于n1＞n2因此v1＜v2，即光在甲溶液中传播的速度小，故C错误；D.根据临界角公式sinC由于n1＞n2因此sinC1＜sinC2得C1＜C2，即甲的临界角小，故D错误。故选：A。【点评】本题主要考查了折射率定律、折射率公式和临界角公式的理解和运用，基础题。8．（2023•天津）下列哪个现象可以说明光是横波（）A．水中气泡因全反射显得明亮 B．肥皂膜因干涉呈现彩色条纹 C．利用光的偏振呈现立体影像 D．单色光因单缝衍射产生条纹【考点】光的偏振现象及原理；光的全反射现象；光的双缝干涉图样；光的单缝衍射和小孔衍射．【专题】信息给予题；定性思想；推理法；全反射和临界角专题；光的干涉专题；光的衍射、偏振和电磁本性专题；理解能力．【答案】C【分析】光的偏振现象证明了光是横波。【解答】解：光的全反射、光的干涉、光的衍射现象和光的偏振现象，证明了光具有波动性；光的偏振现象进一步证明了光是横波，利用光的偏振呈现立体影像可以说明光是横波，故C正确，ABD错误。故选：C。【点评】本题主要考查了光的偏振现象，光的偏振证明了光是横波。9．（2023•湖北）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为（）A．12d B．22d C．d【考点】光的折射与全反射的综合问题；光的折射定律．【专题】定量思想；控制变量法；全反射和临界角专题；理解能力．【答案】C【分析】先根据几何关系求出入射角，进而求出折射率，再根据全反射作出光路图，根据几何关系求出OQ边上有光射出部分的长度。【解答】解：设光线在OQ界面点的入射角为α，折射角为β，几何关系可知α＝30°由于光路可逆，根据折射定律可得n=光线射出OQ面的临界条件为发生全反射，光路图如图所示光线在AB两点发生全反射，有公式sinC=在AB两个位置临界角为45°，AB之间有光线射出，由几何关系可知AB＝2AC＝2CS由于∠QOP＝30°，所以2CS＝OS＝d故AB＝d故ABD错误，C正确。故选：C。【点评】本题是几何光学问题，画出光路图是解题的基础，要知道通过折射定律和几何知识的综合应用来求解。10．（2023•河北）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【考点】薄膜干涉条纹间距的影响因素及相关计算；光的衍射现象；光的色散现象；光的全反射现象．【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题；推理论证能力．【答案】C【分析】光的干涉是指两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象，证实了光具有波动性。只有两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。单色光的干涉条纹是等间距明暗相间条纹，复色光产生彩色条纹。光的折射是光从一种介质射入另一种介质中，光的传播方向发生转变的现象。【解答】解：A．上述现象是由于光的干涉造成的，彩虹的形成原理主要为光通过水珠发生的折射，上述现象与彩虹的形成原理不相同，故A错误；BC．硅片呈现深紫色的原因是薄膜的厚度正好使紫光在薄膜上下表面的反射光发生干涉，满足振动加强条件，振动加强，故B错误，C正确；D．根据光的干涉中相互加强的条件，可知当薄膜的厚度发生变化时，满足加强条件（厚度为波长的四分之一）的波长也会发生改变，导致硅片呈现的颜色发生变化，故D错误。故选：C。【点评】本题主要考查光的干涉的应用，根据光的干涉产生条件解答。11．（2023•江苏）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（）A． B． C． D．【考点】光的折射定律．【专题】定性思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．【答案】A【分析】分析大气密度的变化，从而得知折射率的变化，当光线由光疏介质射向光密介质时，结合折射定律分析光线的偏折方向，即可得知正确选项。【解答】解：因为地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则太阳光斜射向地面的过程，总是由折射率较小的空气射向折射率较大的空气，即由光疏介质斜射入光密介质，光线始终会向靠近法线的方向偏折，法线为竖直方向上，故光线始终会向竖直方向偏折，故A正确，BCD错误；故选：A。【点评】本题主要考查了光的折射定律，理解折射率对光的传播路径的影响即可完成分析。12．（2023•山东）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【考点】薄膜干涉条纹间距的影响因素及相关计算．【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题；推理论证能力．【答案】A【分析】根据不同材料膨胀系数的不同分析空气层厚度的变化；空气层干涉形成的条纹是空气层的上下表面的反射光干涉产生的，当两反射光的路程差（即膜厚度的2倍）是半波长的偶数倍，出现明条纹，是半波长的奇数倍，出现暗条纹，可知薄膜干涉是等厚干涉，即可判断条纹的移动方向。【解答】解：温度升高时，G和C均发生热膨胀，体积增大，已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，温度升高，G比C膨胀明显，石英板上升的高度比C上表面上升的高度大，则劈形空气层厚度变大；从劈形空气层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。根据条纹的位置与空气层的厚度是对应的，劈形空气层厚度变大，同一厚度的空气层向劈尖移动，条纹向劈尖移动，即条纹向左移动，故A正确，BCD错误。故选：A。【点评】本题考查光的干涉，解决本题的关键是知道薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的，知道空气薄层干涉是一种等厚干涉。二．多选题（共4小题）（多选）13．（2024•甘肃）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当θ＝30°时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（）A．该材料对红光的折射率为3 B．若θ＝45°，光线c消失 C．若入射光a变为白光，光线b为白光 D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直【考点】光的折射与全反射的综合问题．【专题】信息给予题；定量思想；推理法；光的折射专题；理解能力．【答案】ABC【分析】A.根据反射定律和折射定律求解折射率；B.根据临界角公式求解临界角，然后根据全反射的条件分析作答；C.根据反射定律分析光线的反射角，再分析反射光线是否会发生色散，然后作答；D.紫光与红光的折射率不同，根据折射定律和反射定律分析作答。【解答】解：A.根据反射定律，反射角α＝θ＝30°由于反射光b和折射光c刚好垂直，因此折射角β＝180°﹣90°﹣α＝180°﹣90°﹣30°＝60°根据折射定律，该材料对红光的折射率n=sinβsinθB.根据临界角公式sinC当θ＝45°时，入射角大于临界角，入射光线在界面发生全反射，折射光线c消失，故B正确；C.入射光线a为白光，所有反射光的反射角都相同，反射光线b也为白光，故C正确；D.若入射光a变为紫光，根据反射定律，反射角等于入射角，反射角不发生变化；根据折射定律n由于透明材料对红光和紫光的折射率不同，因此折射角不同，所以光线b和c不能垂直，故D错误。故选：ABC。【点评】本题主要考查了光的反射和折射，理解光发生全反射的条件，掌握折射定律和临界角公式是解题的关键。（多选）14．（2024•湖南）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θ，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是（）A．沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 B．沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小 C．若θ＝0°，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 D．若θ＝0°，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动【考点】光的波长与干涉条纹间距的关系．【专题】定量思想；推理法；光的干涉专题；实验探究能力．【答案】BC【分析】洛埃镜实验与杨氏双缝干涉原理相同，根据双缝干涉条纹间距公式分析作答；作出平移后光的干涉加强点的示意图，根据图示确定加强点的平移方向。【解答】解：CD．根据题意画出光路图如图所示，S发出的光与通过平面镜反射光（可以等效成虚像S′发出的光）是同一列光分成的，满足相干光条件。所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，且该干涉可看成双缝干涉，设S与S′的距离为d＝2a，光源S到光屏的距离为l，代入双缝干涉公式：Δx可得相邻明纹的间距为：Δx则若θ＝0°，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹间距不变，干涉条纹向远离A点的方向移动，故C正确，D错误；B、画出平面镜略与水平面有微小夹角的干涉光路图，沿OA向右略微平移平面镜，即图中从①位置→②位置，由图可看出双缝的间距d增大，由Δx=lλ2A、如上图所示，沿AO向左略微平移平面镜，即图中从②位置→①位置，由图可看出干涉条纹向上移动，故A错误。故选：BC。【点评】双缝干涉的实验装置原理和相关表达式的分析和运算，全面理解光的干涉原理。（多选）15．（2024•广西）如图，S为单色光图，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a和l，a≪l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ，下列说法正确的是（）A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为l2B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为laC．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，此时单色光的波长变为nλ 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Δx，则该液体的折射率为l【考点】光的干涉现象；波长、频率和波速的关系；光的反射现象．【专题】信息给予题；定量思想；推理法；光的直线传播和光的反射专题；光的干涉专题；理解能力．【答案】AD【分析】AB.本实验的原理相当于双缝干涉，根据双缝干涉条纹间距公式求解作答；C.根据折射率公式求解光进入蔗糖溶液的传播速度，光从空气中进入蔗糖溶液，光的频率不变，根据波长、频率和波速的关系求波长；D.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。【解答】解：AB.光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看作双缝干涉，双缝SS'之间的距离为d，则d＝2a，而光源S到光屏的距离看以看作双孔屏到像屏距离l；根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式Δx=ldλ=C.光从空气进入蔗糖溶液，根据折射率公式，光的传播速度v光从空气中进入蔗糖溶液，光的频率不变，根据波长、频率和波速的关系光在蔗糖溶液中的波长λ'=vD.单色光的频率ν单色光在某种透明介质中的传播速度v光在某种透明介质中的波长λ根据双缝公式条纹间距公式Δx解得该透明溶液的折射率n'=l故选：AD。【点评】考查干涉条纹的间距公式应用，要理解该实验的原理，掌握波长、波速和频率的关系，知道光从一种介质进入另一种介质，光的频率不变。（多选）16．（2024•全国）下列有关双狭缝干涉条纹的叙述，哪些正确？（）A．狭缝间隔增加，干涉条纹之间的间距会增加 B．若将整个设备浸没在水中进行实验，干涉条纹的间距会较在空气中实验减小 C．照射狭缝的光的颜色从红色切换为绿色，干涉条纹的间距会增加 D．如果用白光照射狭缝，在两侧第一亮带中，蓝色亮纹较红色亮纹更接近中央亮带 E．从一个暗纹移动到下一个暗纹，光程差的变化量会相差半个波长【考点】改变双缝的间距判断干涉条纹间距的变化；光的双缝干涉图样．【专题】定性思想；归纳法；光的干涉专题；理解能力．【答案】BD【分析】根据Δx=Ldλ和v＝λ【解答】解：A、根据Δx=Ldλ可知，狭缝间隔B、若将整个设备浸没在水中进行实验，则光的传播速度会减小，但光的频率不变，根据v＝λf知波长会变短，根据Δx=LdC、照射狭缝的光的颜色从红色切换为绿色，波长逐渐变短，根据Δx=LdD、如果用白光照射狭缝，根据Δx=LdE、暗条纹是因为光从两个狭缝中传到该位置时的光程差是半波长的奇数倍，从一个暗纹移动到下一个暗纹，光程差的变化量会相差一个波长，故E错误。故选：BD。【点评】熟练掌握Δx=Ldλ和v三．填空题（共1小题）17．（2024•福建）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（i≠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小于（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O且垂直纸面的轴逆时针（填“顺时针”或“逆时针”）转动一小角度。【考点】光的折射定律．【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．【答案】小于，逆时针。【分析】根据折射定律列式判断折射角大小，结合图像分析棱镜如何旋转才能使蓝光输出改为绿光输出。【解答】解：根据折射定律可得n=sinisinr，由于透镜对蓝光折射率大于绿光，则透镜中蓝光折射角小于绿光折射角；若此时激光为蓝光，要变为绿光，根据n故答案为：小于，逆时针。【点评】考查光的折射定律及其应用，会根据题意进行准确分析判断。四．解答题（共3小题）18．（2024•山东）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。【考点】光的全反射现象；光的折射定律．【专题】定量思想；推理法；全反射和临界角专题；分析综合能力．【答案】（1）求sinθ为0.75；（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，光线在EF上入射点D（图中未标出）到E点距离的范围是(0，【分析】（1）根据折射定律和几何关系求入射角的正弦值；（2）根据几何关系、临界角公式求D点到E点的距离范围。【解答】解：（1）设光在三棱镜中的折射角为α，则根据折射定律有：n=根据三角形中几何关系可得：α＝30°代入数据解得：sinθ＝0.75（2）作出单色光线第一次到达半圆弧AMB恰好发生全反射的光路图，如图，则由几何关系可知FE上从D点到E点以θ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：sinC=设D点到FG的距离为l，则根据几何关系有：OP＝RsinC=又根据几何关系有：AP＝R﹣OP，DE=联立解得：DE=故光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为(0答：（1）求sinθ为0.75；（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，光线在EF上入射点D（图中未标出）到E点距离的范围是(0，【点评】本题是光的折射与光的全反射的综合，由题意，找到弧面上的临界角是解决问题的关键。19．（2024•甲卷）一玻璃柱的折射率n=3，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AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时h与【考点】光的全反射现象；光的折射定律．【专题】计算题；信息给予题；定量思想；推理法；光的折射专题；全反射和临界角专题；理解能力．【答案】此时h与R的比值为2+2【分析】根据题意作出光路图，根据折射定律、临界角公式和数学知识求解作答。【解答】解：入射光线与AB边的距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射；设入射角为α，折射角为β，折射光线在BC边的入射角为θ，光路图如图所示：根据折射定律n根据全反射的临界角公式sinθ在直角△ODB中，根据数学知识sinα根据几何关系α＝θ+β则sinβ＝sin（α﹣θ）＝sinαcosθ﹣cosαsinθ又因为sin2α+cos2α＝1代入数据联立解得hR答：此时h与R的比值为2+2【点评】本题主要考查了光的折射和全反射，确定临界光线是解题的关键；要掌握折射定律、临界角公式和三角函数的相关知识。20．（2024•全国）在“认识电磁波”的实验单元，实验室中备有微波发射器和微波接收器各一个、平行金属条偏振板（板面可转动）两片、刻度尺（当作支架轨道）一个，以及其他所需实验仪器。（1）在微波发射器与接收器中放置一与xz平面平行之平行金属条偏振板，其中金属条沿z轴方向，实验装置如图所示。微波沿+y方向入射，其电场振动方向在xz平面上，当微波已穿过偏振板后，则穿透波的电场方向为沿z轴方向（填入x、y或z）。理由为何？（2）（a）写出如何使用两片偏振板来验证电磁波为横波的实验步骤。（b）根据实验结果，说明电磁波不是纵波而是横波的理由。（3）承第（2）题，微波沿+y方向入射于两片板面皆与xz平面平行的偏振板，关于接收器测量到的微波相对强度（测量值皆除以所测得之最大值）与两偏振板金属条间的夹角关系，下列选项何者正确？（单选）E【考点】偏振现象的应用．【专题】定量思想；推理法；光的衍射、偏振和电磁本性专题；推理论证能力．【答案】（1）z；理由见解答；（2）见解答；（3）E【分析】（1）微波是横波，穿透波的电场方向与偏振板的透振方向平行，据此分析解答。（2）根据光的偏振现象，以及起偏器与验偏器的作用涉及实验步骤，并解释电磁波不是纵波而是横波的理由。（3）接收器测量到的微波强度为E＝Emcosθ，其中Em为最大测量值，θ为两偏振板金属条间的夹角，根据此关系式解答。【解答】解：（1）穿透波的电场方向为沿z轴方向。理由为：根据题意可知偏振板的透振方向沿z轴方向，因微波是横波，微波中沿透振方向振动的电磁波能通过偏振板，故穿透波的电场振动方向沿透振方向，即沿z轴方向。（2）（a）用两片偏振板来验证电磁波为横波的实验步骤为：在微波发射器与接收器之间放置两片与xz平面平行的偏振板，微波沿+y方向入射，以光的传播方向为轴旋转距离微波接收器较近的偏振板，记录微波接收器测量到的微波强度的变化情况。（b）实验结果为：微波接收器测量到的微波强度的是不断变化的，说明电磁波是横波。理由是纵波的振动方向与传播方向平行，微波先后经过两片偏振板后的穿透波的强度不会随偏振板的旋转而变化。而横波的振动方向与传播方向垂直，按微波传播顺序经过第一片偏转板后的振动方向与此偏转板的透振方向平行，变为了偏振光，到达第二片偏转板时，随着第二片偏振板的旋转，微波的偏振方向与第二片偏转板的透振方向的夹角不断变化，故微波接收器测量到的微波强度会不断变化。（3）微波沿+y方向入射于两片板面皆与xz平面平行的偏振板，设两偏振板金属条间的夹角为θ，按微波传播顺序经过第一片偏转板后的振动方向与第二片偏转板的透振方向的夹角为θ，则接收器测量到的微波强度为E＝Emcosθ，其中Em为最大测量值，可得接收器测量到的微波相对强度为E相=EEm=cosθ，故故答案为：（1）z；理由见解答；（2）见解答；（3）E【点评】本题考查了光的偏振现象，要掌握起偏器与验偏器的作用，起偏器使入射光变为偏振光，验偏器是用来检验入射光是否为偏振光。要知道纵波与横波的区别。

考点卡片1．平抛运动的概念和性质【知识点的认识】1．定义：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下的运动．2．关键词：（1）初速度沿水平方向；（2）只受重力作用．3．性质：匀变速曲线运动，其运动轨迹为抛物线．4．研究方法：分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动两个分运动．【命题方向】关于平抛运动，下列说法中正确的是（）A、平抛运动是加速度不变的运动B、平抛运动是合力不变的运动C、平抛运动是匀变速曲线运动D、平抛运动是水平抛出的物体的运动分析：平抛运动是只在重力的作用下，水平抛出的物体做的运动，所以平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向上的自由落体运动．解答：A、做平抛运动的物体，只受到重力的作用，加速度是重力加速度，所以平抛运动是加速度不变的运动，所以A正确。B、做平抛运动的物体，只受到重力的作用，所以平抛运动是合力不变的运动，所以B正确。C、由A的分析可知，平抛运动是匀变速的曲线运动，所以C正确。D、平抛运动是只在重力的作用下，水平抛出的物体做的运动，所以D正确。故选：ABCD。点评：本题就是对平抛运动规律的考查，平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向上的自由落体运动．【解题思路点拨】1.对于平抛运动的概念，可以结合自由落体运动进行理解，自由落体运动的初速度为零，平抛运动的初速度沿水平方向，但两者都是只受重力作用。2.平抛运动是曲线运动，但是因为受到恒定的重力的作用，所以是匀变速运动。2．波长、频率和波速的关系【知识点的认识】描述机械波的物理量（1）波长λ：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相同的质点间的距离叫波长．在横波中，两个相邻波峰（或波谷）间的距离等于波长．在纵波中，两个相邻密部（或疏部）间的距离等于波长．（2）频率f：波的频率由波源决定，无论在什么介质中传播，波的频率都不变．（3）波速v：单位时间内振动向外传播的距离．波速的大小由介质决定．（4）波速与波长和频率的关系：v＝λf．【命题方向】常考题型：如图所示是一列简谐波在t＝0时的波形图象，波速为v＝10m/s，此时波恰好传到I点，下列说法中正确的是（）A．此列波的周期为T＝0.4sB．质点B、F在振动过程中位移总是相等C．质点I的起振方向沿y轴负方向D．当t＝5.1s时，x＝10m的质点处于平衡位置处E．质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同【分析】由波形图可以直接得出波的波长，根据v=λT求解周期，根据波形图来确定I处的起振方向，当质点间的距离为波长的整数倍时，振动情况完全相同，当质点间的距离为半波长的奇数解：A、由波形图可知，波长λ＝4m，则T=λv=B、质点B、F之间的距离正好是一个波长，振动情况完全相同，所以质点B、F在振动过程中位移总是相等，故B正确；C、由图可知，I刚开始振动时的方向沿y轴负方向，故C正确；D、波传到x＝l0m的质点的时间t′=xv=1010=1s，t＝5.1s时，x＝l0m的质点已经振动4.1sE、质点A、C间的距离为半个波长，振动情况相反，所以位移的方向不同，故D错误；故选：ABC【点评】本题考察了根据波动图象得出振动图象是一重点知识，其关键是理解振动和波动的区别．【解题方法点拨】牢记机械振动的有关公式，熟练的进行公式之间的转化与计算。3．光的反射现象【知识点的认识】1.光的反射：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分会返回道第1种介质的现象。2.光的反射是一种光学现象，指的是光在传播到不同物质的分界面上时，改变传播方向并返回原来物质中的现象。这种现象在日常生活中随处可见，从镜子反射到水面倒影，再到夜晚的月光反射，都是光的反射的实例。光的反射遵循一定的定律，这些定律不仅解释了光的反射行为，也为理解和应用光的反射提供了基础。3.光的反射现象的基本定律包括：（1）反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角。这些条件可以总结为“三线共面，两线分居，两角相等”。（2）光路的可逆性：如果光逆着原来的反射光线的方向照射到反射面上，那么反射光线会逆着原来的入射光线的方向照射出去，这说明在光的反射中，光路是可逆的。4.光的反射现象的例子包括：（1）镜子：我们每天照镜子时，就是利用了光的反射原理。（2）凸面镜和凹面镜：凸面镜用于扩大视野，凹面镜则用于聚光，如太阳能加热器（太阳灶）。（3）潜望镜：利用光的反射原理制作，可以在不直接看到光源的情况下观察远处的物体。（4）望远镜：通过反射镜面的设计，收集并聚焦远处的光线，从而放大远处的物体。（5）夜晚似乎自身发光的自行车尾灯：利用光的反射原理，当光线照（6）射到尾灯上时，尾灯会反射光线，使车辆在夜晚更加显眼。【命题方向】雨后初晴的夜晚，地上有积水，当我们迎着月光走时，地上发亮处是积水，这是因为（）A、地上暗处是光发生镜面反射B、地上发亮处是光发生镜面反射C、地上发亮处是光发生漫反射D、地上发亮处和暗处都发生镜面反射分析：人看物体的条件：物体发光或反射光，物体发的光或反射的光线能进入人的眼睛．平行光射向平面光滑的反射面，反射光线平行射出，这种反射是镜面反射；平行光射向凹凸不平的反射面，反射光线射向四面八方，这种反射是漫反射．解答：平静的水面，能发生镜面反射，地面凹凸不平，地面发生漫反射；迎着月光走，月光经水面发生镜面反射，进入人的眼睛反射光线多，人感觉水面亮；地面发生漫反射，有很少的光线进入人的眼睛，人感觉地面黑，B正确。故选：B。点评：此题考查了光的镜面反射和漫反射，分析问题时注意反射光线是向一个方向还是向各个不同方向【解题思路点拨】光的反射是一种光学现象，指的是光在传播到不同物质的分界面上时，改变传播方向并返回原来物质中的现象。这种现象在日常生活中随处可见，从镜子反射到水面倒影，再到夜晚的月光反射，都是光的反射的实例。4．光的折射定律【知识点的认识】一、光的折射1．光的折射现象：光射到两种介质的分界面上时，一部分光进入到另一种介质中去，光的传播方向发生改变的现象叫做光的折射。2．光的折射定律：折射光线与入射光线、法线处于同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。3．在折射现象中，光路是可逆的。4．折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角θ1的正弦与折射角θ2的正弦之比，叫做介质的绝对折射率，简称折射率。表示为n=sin实验证明，介质的折射率等于光在真空中与在该介质中的传播速度之比，即n=c大于1，．两种介质相比较，折射率较大的介质叫做光密介质，折射率较小的介质叫做光疏介质。5．相对折射率光从介质Ⅰ（折射率为n1、光在此介质中速率为v1）斜射入介质Ⅱ（折射率为n2、光在此介质中的速率为v2）发生折射时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做Ⅱ介质相对Ⅰ介质的相对折射率。用n21表示。n21=Ⅱ介质相对Ⅰ介质的相对折射率又等于Ⅱ介质的折射率n2跟Ⅰ介质的折射率n1之比，即n21=n由以上两式，可得到光的折射定律的一般表达式是：n1sin∠1＝n2sin∠2或n1v1＝n2v2。【命题方向】如图所示，直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上，∠BAC＝β．从点光源S发出的细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上，适当调整入射光SO的方向，当SO与AC成α角时，其折射光与镜面发生一次反射，从AC面射出后恰好与SO重合，则此棱镜的折射率为（）分析：由题意可知从AC面出射的光线与入射光线SO恰好重合，因此根据光路可逆可知SO的折射光线是垂直于BC的，然后根据折射定律即可求解折射率。解答：作出光路图，依题意可知光垂直BC反射才能从AC面射出后恰好与SO重合，则光在AC面的入射角为90°﹣α，由几何关系可知折射角为：r＝90°﹣β。根据折射定律：n=sin(90°-α)故选：A。点评：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。【解题方法点拨】光的折射问题，解题的关键在于正确画出光路图、找出几何关系。解题的一般步骤如下：（1）根据题意正确画出光路图；（2）根据几何知识正确找出角度关系；（3）依光的折射定律列式求解。5．折射率的波长表达式和速度表达式【知识点的认识】1.折射率的两种计算方法（1）光的折射定律：n=（2）用光速进行计算：n=c2.对折射率计算公式的理解（l）折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关。（2）从公式n=cv看，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率都大于（3）由于n＞1，从公式n=sinθ【命题方向】如图所示，真空中有一下表面镀反射膜的平行玻璃砖，其折射率n=2．一束单色光与界面成θ＝45°角斜射到玻璃砖表面上，最后在玻璃砖的右侧面竖直光屏上出现了两个光点A和B，A和B相距h＝2.0cm。已知光在真空中的传播速度c＝3.0×108m/s①该单色光在玻璃砖中的传播速度。②玻璃砖的厚度d。一束光斜射在表面镀反射膜的平行玻璃砖，则反射光线在竖直光屏上出现光点A，而折射光线经反射后再折射在竖直光屏上出现光点B，根据光学的几何关系可由AB两点间距确定CE间距，再由折射定律，得出折射角，最终算出玻璃砖的厚度。解：①由折射率公式n解得v②由折射率公式n解得sinθ2=12，θ2＝作出如图所示的光路，△CDE为等边三角形，四边形ABEC为梯形，CE＝AB＝h．玻璃的厚度d就是边长h的等边三角形的高。故d=答：①该单色光在玻璃砖中的传播速度32②玻璃砖的厚度1.732cm。根据光路可逆及光的反射可得出AC与BE平行，从而确定CE的长度。【知识点的认识】折射率的定义式中n=sinθ1sinθ2的6．全反射的条件、判断和临界角【知识点的认识】1．光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象称为全反射现象．2．发生全反射的条件：①光线从光密介质斜射向光疏介质．②入射角大于或等于临界角．3．临界角：折射角等于90°时的入射角．设光线从某种介质射向真空或空气时的临界角为C，则sinC=1光线从折射率为n1的介质斜射入折射率为n2的介质，（n1＞n2）发生全反射时的临界角为C′，sinC′=n4．光导纤维：主要应用：a．内窥镜；b．光纤通信．【命题方向】题型一：光的全反射及临界角的应用如图所示，用折射率n=2的玻璃做成内径为R、外径为R'（1）球壳内部有光线射出的区域；（2）要使球壳内部没有光线射出，至少用多大的遮光板，如何放置才行？分析：（1）光线射到内球面时，若入射角大于或等于临界角时，会发生全反射，光线将不能射入球壳内部．根据折射定律求出临界角．作出光路图，由几何知识求出光线射到内球面刚好发生全反射时，在外球面的折射角，由数学知识求出球壳内部有光线射出的区域．（2）根据光路图，由几何知识求出遮光板的大小，确定如何放置．解答：（1）设光线a′a射入外球面，沿ab方向射向内球面，刚好发生全反射，则sinC=∴C＝45°在△Oab中，Oa=2R，根据数学知识得sin(180°-得到sinr即r＝30°，则∠θ＝C﹣r＝45°﹣30°＝15°又∠O′Oa＝i，由sinisinr=n∴i＝45°即∠O′Ob＝i+θ＝45°+15°＝60°当射向外球面的入射光线的入射角小于i＝45°时，这些光线都会射出内球面．因此，以OO'为中心线，上、下（左、右）各60°的圆锥球壳内有光线射出．（2）由图中可知，h=所以，至少用一个半径为R的遮光板，圆心过OO′轴并垂直该轴放置，才可以挡住射出球壳的全部光线，这时球壳内部将没有光线射出．答：（1）球壳内部有光线射出的区域为以OO′为中心线，上、下（左、右）各60°的圆锥球壳内有光线射出．（2）要使球壳内部没有光线射出，至少用一个半径为R的遮光板，圆心过OO'轴并垂直该轴放置．点评：本题是折射定律、临界角和几何知识的综合应用，作出光路图是基础．【解题思路点拨】解决全反射回题的思路（1）确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质。（2）若由光密介质进入光疏介质时，则根据sinC=1（3）根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”。（4）运用几何关系、三角函数关系、反射定律等进行判断推理，进行动态分析或定量计算。7．光的全反射现象【知识点的认识】1.当光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射。如果入射角逐渐增大，折射光离法线会越来越远，而且越来越弱，反射光却越来越强。当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射（totalreflection），这时的入射角叫作临界角（criticalangle）。2.全反射现象再生活中的应用有光导纤维和全反射棱镜等。【命题方向】下列现象中属于光的全反射现象的是（）A、阳光照射存肥皂泡上，常看到肥皂泡上有彩色花纹B、玻璃中的气泡，有时看上去特别明亮C、在阳光下用白纸对着凸镜前后移动时，在一定距离处纸上会出现耀眼的光斑D、飞机在阳光下作特技飞行时，有时会看到飞机突然变得非常明亮分析：当光从光密介质射入光疏介质，入射角大于临界角时，光线全部反射回原介质的现象叫全反射现象．对照全反射的定义依次分析说明．解答：A、在阳光照射下，常看到肥皂泡上有彩色花纹是由于薄膜干涉现象产生的，故A错误。B、玻璃中的气泡有时看上去特别明亮，是由于光从玻璃射入气泡时发生全反射形成的。故B正确。C、在阳光下用白纸对着凸镜前后移动时，在一定距离处纸上会出现耀眼的光斑，这是光的折射现象。故C错误。D、飞机在阳光下作特技飞行时，有时会看到飞机变得非常明亮，是由于光的反射形成的。故D错误。故选：B。点评：本题关键要掌握各种光现象形成的原因，知道全反射的定义和产生条件．【解题思路点拨】对全反射现象的理解（1）全反射的条件①光由光密介质射向光疏介质②入射角大于或等于临界角。（2）全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光线与反射光线遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用。（3）从能量角度来理解全反射：当光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角增大，折射角也增大﹔同时折射光线强度减弱，即折射光线能量减小，反射光线强度增强，能量增加，当入射角达到临界角时，折射光线强度减弱到零，反射光的能量等于入射光的能量。8．光的折射与全反射的综合问题【知识点的认识】1.对全反射的理解光投射到两种介质的界面上会发生反射和折射，入射角和反射角、入射角和折射角的关系分别遵守反射定律和折射定律，当光从光密介质射向光疏介质中时，若入射角等于或者大于临界角会发生全反射现象。2.对临界角的理解光线从介质进入真空或空气，折射角θ2＝90°时，发生全反射，此时的入射角θ1叫临界角C。由1n=sinθ1(介3.综合类问题的解题思路（1）确定光是由光密介质进入光疏介质，还是由光疏介质进入光密介质，并根据sinC=1（2）画出光线发生折射、反射的光路图（全反射问题中关键要画出入射角等于临界角的“临界光路图”）。（3）结合光的反射定律、折射定律及临界角C、几何关系进行分析与计算。【命题方向】用折射率n＝3/2的光学材料制成如图棱镜，用于某种光学仪器中，现有束光线沿MN方向从空气射到棱镜的AB面上，入射角的大小满足关系sini=34，该束光经AB面折射后射到BC面的①求光在棱镜中传播的速率（光在空气中的速度近似为在真空中的速度）②通过计算判断该光束射到P点后能否发生全反射并画出光束在棱镜中的光路图。①根据v=c②根据折射定律求出光线进入棱镜后的折射角，由几何知识求出光线射到BC面上P点的入射角，与临界角大小进行比较，分析能否发生全反射，再作出光路图。解：①光在棱镜中传播的速率为：v=cn=3×10②由折射定律得：n=解得光线在AB面上的折射角为：r＝30°由几何知识得光线在BC面的入射角为：θ＝45°由sinC=1n=23则θ＞C，故光线在BC面上发生全反射，之后垂直AC面射出棱镜画出光路图如图所示。答：①光在棱镜中传播的速率v是2×108m/s。②该光束射到P点后能发生全反射，光束在棱镜中的光路图如图所示。本题要根据折射定律和几何知识，通过计算来研究光路，要注意当光从光密进入光疏介质时要考虑能否发生全反射。【解题思路点拨】（1）解决几何光学问题应先准确画好光路图。（2）用光的全反射条件来判断在某界面是否发生全反射；用折射定律找入射角和折射角的关系。（3）在处理几何光学问题时应充分利用光的可逆性、对称性、相似性等几何关系。9．光的干涉现象【知识点的认识】1.光的干涉现象的发现：光的干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象。1801年，英国物理学家托马斯•杨（1773—1829）在实验室里成功地观察到了光的干涉。2.光的干涉现象的定义：两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象，证实了光具有波动性。3.光的干涉现象的意义：光能发生干涉现象说明光是一种波。【命题方向】下列几种应用或技术中，用到光的干涉原理的是（）A、照相机镜头上的增透膜B、透过羽毛看到白炽灯呈现彩色C、在磨制平面时，检查加工表面的平整度D、在医疗中用X射线进行透视分析：波的干涉则是两列频率完全相同的波相互叠加时，会出现稳定的干涉现象．而波的衍射则是能绕过阻碍物继续向前传播的现象．解答：A、照相机镜头上的增透膜，利用薄膜得到频率相同的两列光波，进行相互叠加，出现干涉现象，故A正确；B、透过羽毛看到白炽灯呈现彩色，这是单缝衍射现象，故B错误；C、在磨制平面时，检查加工表面的平整度，这是利用磨制平面与标准平面形成频率相同的两列光波，相互叠加进行干涉，从而由明暗条纹的平行性，来确定加工表面的平整度，故C正确；D、在医疗中用X射线进行透视，则是利用X射线的穿透性。故D错误；故选：AC。点评：干涉与衍射均是波的特性，稳定的干涉现象必须是频率完全相同，而明显的衍射现象必须是波长比阻碍物尺寸大得多或相差不大．而在干涉图样中，振动加强区位移时大时小．【解题思路点拨】高中阶段主要介绍光的双缝干涉和薄膜干涉，光的干涉现象再生产和生活中都有广泛的应用。10．光的双缝干涉图样【知识点的认识】1.通过双缝干涉实验可以得到一组明暗相间的条纹，这就是光的双缝干涉图样，如下图：2.条纹的特点：除边缘条纹外，单色光的双缝干涉条纹是相互平行、宽度相等、明暗相间的直条纹。【命题方向】如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。分析各图样的特点可以得出的正确结论是（）A、a、b是光的干涉图样B、c、d是光的干涉图样C、形成a图样光的波长比形成b图样光的波长短D、形成c图样光的波长比形成d图样光的波长短分析：干涉条纹的间距是相等的，条纹间距大的光波波长长。解答：干涉图样的条纹等间距，故A正确，B错误；无论是干涉还是衍射，形成的条纹间距大的波长长，故C、D均错误。故选：A。点评：本题考查了干涉图样的特点，条纹间距与光波的波长成正比。【解题思路点拨】区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法（l）根据条纹的宽度区分：双缝干涉条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的，而单缝衍射条纹，中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄。（2）根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮条纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍射条纹的中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗。11．光的波长与干涉条纹间距的关系【知识点的认识】1.实验装置如下图所示2.单缝屏的作用获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏（托马斯•杨所处年代没有激光）。3.双缝屏的作用平行光照射到单缝S上，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。4.相邻亮条纹（或暗条纹）间的距离△x与入射光波长λ之间的定量关系推导如下图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0。对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2。在线段PS2上作PM＝PS1，则S2M＝r2﹣r1，因d≪l，三角形S1S2M可看作直角三角形。有r2﹣r1＝dsinθ（令∠S2S1M＝θ）又x＝ltanθ≈lsinθ联立可得r2﹣r1＝dx若P处为亮条纹，则dxl=±kλ（k＝0，1，解得x＝±kldλ（k＝0，1，2所以相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距Δx=ld【命题方向】如图所示为双缝干涉实验装置，当用波长为600nm的光照射单缝S时，在屏上观察到相邻亮条纹中心的距离为Δx，若改用波长为400nm的光照射单缝S，若使相邻亮条纹中心的距离仍为Δx，下列措施可行的是（）A、增大双缝和光屏之间的距离B、增大单缝和双缝之间的距离C、增大双缝S1和S2之间的距离D、增大单缝和光屏之间的距离分析：根据亮条纹间的距离求解相邻亮条纹之间的间距Δx，根据两条亮纹间的距离Δx=Ld解答：由相邻亮条纹之间的间距公式Δx=Ldλ，当Δx一定，而波长λ减小时，要使条纹间距Δ可以增大双缝到屏的距离L，或减小双缝间距d，A、增大双缝和光屏之间的距离L，符合题设条件，故A正确；B、增大单缝和双缝之间的距离，对条纹间距没影响，故B错误；C、增大双缝S1和双缝S2之间的距离，会使条条纹间距变得更小，故C错误；D、增大单缝和屏之间的距离，可能只是增大单双缝的距离，而双缝和屏的距离不变，则条纹间距也会变小，故D错误。故选：A。点评：解决本题的关键知道双缝干涉实验的原理及干涉条纹间距公式，并注意正确计算条纹间距数。【解题思路点拨】条纹间距Δx与双缝距离d、光的波长λ及双缝到屏的距离l之间的关系为Δx=ld12．改变双缝的间距判断干涉条纹间距的变化【知识点的认识】1.实验装置如下图所示2.单缝屏的作用获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏（托马斯•杨所处年代没有激光）。3.双缝屏的作用平行光照射到单缝S上，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。4.相邻亮条纹（或暗条纹）间的距离△x与入射光波长λ之间的定量关系推导如下图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0。对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2。在线段PS2上作PM＝PS1，则S2M＝r2﹣r1，因d≪l，三角形S1S2M可看作直角三角形。有r2﹣r1＝dsinθ（令∠S2S1M＝θ）又x＝ltanθ≈lsinθ联立可得r2﹣r1＝dx若P处为亮条纹，则dxl=±kλ（k＝0，1，解得x＝±kldλ（k＝0，1，2所以相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距Δx=ld【命题方向】分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验，已知λ红＞λ紫，在屏上得到相邻亮纹间的距离分别为Δx1和Δx2，则（）A、Δx1＜Δx2B、Δx1＞Δx2C、若双缝间距d减小，而其他条件保持不变，则Δx增大D、若双缝间距d减小，而其他条件保持不变，则Δx不变分析：根据公式Δx=Ld解答：AB、该题考查条纹间距的表达式Δx=Ldλ，由于Δx∝λ，λ红＞λ紫，得Δx1＞Δx2，故A错误，CD、当双缝间距d减小，其他条件不变时，条纹间距Δx应增大，故C正确，D错误。故选：BC。点评：解决本题的关键掌握出现明暗条纹的条件，以及掌握双缝干涉条纹的间距公式Δx=Ld【解题思路点拨】条纹间距Δx与双缝距离d、光的波长λ及双缝到屏的距离l之间的关系为Δx=ld13．薄膜干涉现象【知识点的认识】1.薄膜干涉的形成入射光经薄膜上表面反射后得第一束光，折射光经薄膜下表面反射，又经上表面折射后得第二束光，这两束光在薄膜的同侧，由同一入射振动分出，是相干光，属分振幅干涉。2.薄膜干涉的成因（1）由薄膜的前，后表面的反射光叠加而形成明暗相间的条纹。（2）如果膜的厚度为h，折射率为n，入射光在空气中的波长为λ，前、后表面的反射光的路程差为2h。若满足2h为膜中波长λn的整数倍时，该处出现亮条纹；若满足2h为膜中半波长λ2n（3）若换用白光，将得到彩色条纹。3.竖放肥皂液膜的干涉现象（1）白光照射图样是彩色的。如图所示，竖直放置的肥皂液膜，因重力的作用，上面薄，下面厚。由于不同颜色的光的波长不同，从前、后两个表面反射的光，在不同的位置被加强，换句话说，不同颜色的光对应亮条纹的位置不同，不能完全重合，因此看起来是彩色的。（2）条纹是水平方向的：因为在同一水平高度处，薄膜的厚度相同，从前、后两表面反射的光的路程差均相同，如果此时两反射光互相加强，则此高度水平方向各处均加强，因此，明暗相间的干涉条纹应为水平方向的。（3）观察薄膜干涉，应从光源这一侧观察。【命题方向】观察水面上的油膜，发现色彩会不断地运动变化，如图所示。请解释出现该现象的原因。分析：理解薄膜干涉的特点，结合其产生的原理和题意完成分析。解答：当白光照射在油膜表面时，被油膜的前后表面反射的两列反射波叠加，形成干涉条纹，由于白光中的各色光的波长不同，干涉后的条纹间距不同，在薄膜上就会出现彩色条纹，由于薄膜的厚度不断发生变化，则彩色条纹也会不断地变化。答：见解析。点评：本题主要考查了光的干涉问题，理解光发生干涉的条件，结合其产生的原因分析生活中的干涉现象。【解题思路点拨】薄膜干涉在生活中较为常见，油膜或肥皂泡展现多样的颜色就是最简单的薄膜干涉现象，以薄膜干涉为原理可以用于工业和生活，比如探测工件的平整度、增透膜和增发膜的应用等。14．薄膜干涉条纹间距的影响因素及相关计算【知识点的认识】1.薄膜干涉的形成入射光经薄膜上表面反射后得第一束光，折射光经薄膜下表面反射，又经上表面折射后得第二束光，这两束光在薄膜的同侧，由同一入射振动分出，是相干光，属分振幅干涉。2.薄膜干涉的成因（1）由薄膜的前，后表面的反射光叠加而形成明暗相间的条纹。（2）如果膜的厚度为h，折射率为n，入射光在空气中的波长为λ，前、后表面的反射光的路程差为2h。若满足2h为膜中波长λn的整数倍时，该处出现亮条纹；若满足2h为膜中半波长λ2n（3）若换用白光，将得到彩色条纹。3.竖放肥皂液膜的干涉现象（1）白光照射图样是彩色的。如图所示，竖直放置的肥皂液膜，因重力的作用，上面薄，下面厚。由于不同颜色的光的波长不同，从前、后两个表面反射的光，在不同的位置被加强，换句话说，不同颜色的光对应亮条纹的位置不同，不能完全重合，因此看起来是彩色的。（2）条纹是水平方向的：因为在同一水平高度处，薄膜的厚度相同，从前、后两表面反射的光的路程差均相同，如果此时两反射光互相加强，则此高度水平方向各处均加强，因此，明暗相间的干涉条纹应为水平方向的。（3）观察薄膜干涉，应从光源这一侧观察。【命题方向】在研究A物体材料的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法。A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个两面平行的玻璃板B，B与A的上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气薄膜。现用波长为λ的单色光垂直照射玻璃板B，同时给A缓慢加热，在B的上方观察到B板的亮度发生周期性变化。当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次增到最亮，则（）A、出现最亮时，B上表面反射光与B下表面反射光叠加后