2021-2025年高考物理试题分类汇编：光学（河北专用）解析版

五年真题（202L2025）

4<14%导

（五年考情•探规律）

考点五年考情（2021-2025）命题趋势

新课标对光学聚焦几何光学与波动光

2025年河北卷13；学的核心规律。光学的高频考点：折射定

2024年河北卷11；律、折射率、全反射与临界角的计算：干

2023年河北卷2：涉、衍射、偏振的概念与现象解释；两实

2022年河北卷18；验的原理、操作与数据处理。

考点14光学

2021年河北卷18；河北省物理高考光学命题将延续“稳

中有新”，以几何光学（折射/全反射）

为核心，波动光学（干涉/衍射/偏振）

为高频，实验与情境化应用比重逐步提升，

整体难度中等、重作图与建模。

（五年真题•分点精准练）

考点14光学

一、单选题

1.（2023•河北卷・2）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

【答案】C

【详析】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止好使紫光在薄膜上下表囿的反射光发生干涉，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，满足加强条件的波长也会发生改变,

导致硅片呈现不同的颜色，故D错误。

故选Co

二、实验题

2.（2024•河北卷•11）某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图1所示，其中测量头包

括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。

该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹

中心位置对应的游标尺读数，如表所示：

单色光类别内/mmjrfi/mm

单色光110.6018.64

单色光28.4418.08

根据表中数据，判断单色光1为（填“红光"或"绿光。

【答案】绿光

【详析】根据位=§义，可得

d

L

由图表带入数据可知

判」8.64；。.60侬0608mm

加』。8,44mm5928mm

故

则

4＜冬

已知绿光的波长小于红光波长，则单色光1是绿光。

三、解答题

三'光纤光谱仪的部分工作原理如图所示。待测光在光纤内经多次全反射从另一端射出，再经棱镜偏转，然

后（2025・河北卷・13）通过狭缝进入光电探测器。

⑴若将光纤简化为真空中的长玻璃丝，设玻璃丝的折射率为拽，求光在玻璃丝内发生全反射时的最小入

3

射角。

（2）若探测器光阴极材料的逸出功为9.939x10-4,求该材料的截止频率。（普朗克常量/7=6.626'10力.$）

【答案】（1）60。

⑵1.5x10"Hz

【详析】（1）光在玻璃丝内发生全反射的最小入射角满足sinC=，

n

可得C=60。

（2）根据爱因斯坦光电方程矶=%

可得匕）=1.5x10"Hz

4.（2022•河北卷•18）如图，一个半径为宠的玻璃球，。点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光

在A点射出，出射光线人8与球直径SC平行，9=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。

【详析】（i）根据题意将光路图补充完整，如下图所示

【答案】(i)〃=|瓜小)d=6(h一勺

【详析】(D光从半圆柱体A射入，满足从光密介质到光疏介质，当。=60。时发生全反射，有

・八1

sin0=一

n

解得

n=­\/3

3

(ii)当入射角0=30。，经两次折射从半圆柱体B的半径出射，设折射角为「，光路如图

sin^/?=sinr

有几何关系有

h-Rs\nO

tanr----------

d

联立解得

J=V2(/?-y)

1年模拟•精选模考题

一、单选题

1.（2025•河北石家庄•三模）一个柱状玻璃砖的横截面如图所示，它可视为由半径为R的扇形OPQ与直角

三角形OPM组成，团QOP=90。，配PM=90。，（3OMP=45°。现有一束单色光从OQ边上的N点垂直边界OQ

射入玻璃砖，在圆弧面PQ刚好发生全反射。已知光在真空中的速率为c,该单色光在玻璃砖中的折射率为

血,则单色光在玻璃砖中的传播时间为（）

A且B.心C,(2+卬

Ccr

【答案】c

【详析】根据题意作图，如图

解得c=45。

根据几何关系可知光程为s=——RH—-----卜R———R=R+五R

2sin4502

光在介质中的速度为丫;工

n

则单色光在玻璃砖中的传播时间为/=9=（2+.）及

故选Co

2.（2025•河北石家庄•二模）在一定深度的水池底部水平放置由四条细灯带构成的正方形发光体。水池面

积足够大，则水面上有光射出区域的形状（用阴影表示）可能为（）

A.B.□

【详析】当光从光密介质（水）射向光疏介质（空气）时，若入射角大于临界角，就会发生全反射，光无

法射出水面。由一个发光点发出的光在水面上形成的是一个圆，故光射出水面形状的边缘为弧形，所以整

个光源是一个内切为圆的四边形，且光线射出水面的区域无空缺。

故选Co

3.（2025•河北石家庄•一模）1808年，艾蒂安-路易•马吕斯在实验中发现了光的偏振现象。关于偏振现象,

下列说法正确的是（）

A.只有横波才有偏振现象

B.横波和纵波都可以发生偏振现象

C.自然光经玻璃反射后仍是自然光

D.自然光透过偏振片后强度不变

【答案】A

【详析】不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的，这个现象称为“偏振现象

AB.只有横波才有偏振现象，纵波不能发生偏振现象，故A正确，B错误；

C.自然光在玻璃表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，故自然光经玻璃反射后不再是自然光，故C错

误：

D.自然光透过偏振片后强度减弱，故D错误。

故选Ao

4.（2025•河北石家庄•一模）如图所示，4BCDE为五棱镜的一个截面，其中A83BC。现有一束单色光垂直

A8边射入五棱镜，经。。和EA边两次反射后垂直8c边射出，且在CQ和£4边均恰好发生全反射。已知

光在真空中的传播速度为c,则光在该棱镜中传播的速度为（）

A.csinl50B.csin22.5°C.csin30°D.csin45°

【答案】B

【详析】光线在C。面和AE面上恰好发生全反射，如图所示

D

设临界角为C,根据几何关系可知4C=90。

所以C=22.5。

V==

则光在该棱镜中传播的速度为H工=CSin22,5°

sinC

故选Do

5.（2023・河北唐山•一模）如图用频率为/’的单色光，垂直照射双缝，在光屏上。是中央亮条纹，P点是。

上方第二条亮条纹中心，已知双缝间距为d,双缝到光屏的距离为L,光速为c,下列说法正确的是（）

B.r?T\=2cf

orc

C.。尸之间的距离为K

D.若换用频率更大的单色光照射双缝，O点上方第二条亮条纹中心在P点上方

【答案】C

【详析】A.根据波速、波长关系

c=Af

故A错误；

B.P点是。点上方第二条亮条纹中心

故B错误；

C.双缝干涉两条相邻亮条纹中心间距

、=彳7=系。〃之间的距离为

2Le

2At=7

故C正确；

D.若换用频率更大（波长更短）的单色光照射双缝，0点上方第二条亮条纹中心在。点下方，故D错误。

故选Co

6.（2024・河北保定•三模）如图所示是指纹识别原理图，其原理是利用光学棱镜的全反射特性，在指纹谷

线（凹部），入射光在棱镜界面发生全反射，在指纹脊线（凸部），入射光的某些部分被吸收或者漫反射

到别的地方，这样，指纹模块可接收到明暗相间的指纹图像。已知水的折射率约为L33,玻璃的折射率约

为1.5。下列说法正确的是（）

A.指纹模块接收光线较克的部位是指纹脊线指纹模块

B.指纹模块接收光线较暗的部位是干涉减弱的地方光源

C.没有手指放入时，若光源正常发光，指纹模块不会接收到光信号

D.手指湿润时，指纹识别率会降低

【答案】D

【详析】AB.在指纹凸部（脊线），入射光的某些部分被吸收或者漫反射到别的地方，指纹模块接收到光

线较暗，并不是因为干涉而光线较暗；在指纹凹部（谷线），入射光在棱镜界面发生全反射，指纹模块接

收到光线较亮，因此指纹模块接收光线较暗的部位是指纹有线，较亮的部位是指纹谷线，故AB错误；

C.没有手指放入时，若光源正常发光，入射光在棱镜界面发生全反射，指纹模块上会接收到全亮图像，故

C错误；

D.因玻璃的折射率大于水的折射率，因此手指湿润时，棱镜界面仍然有部分光能发生全反射，也有部分光

无法发生全反射，使得指纹识别率低，故D正确。

故选D.

7.（2023•河北衡水•三模）如图所示，〃、〃两束光以相同的入射角射入长方体形玻璃砖中，两束出射光在

平行于玻璃砖的屏上形成M、N两个光斑，已知。光折射光线的侧移量大于b光折射光线的侧移量。下列说

法正确的是（）

A.在真空中，。光的波长更长

B.在真空中，“光光子的动量更大

C.若。、力两束光在屏上会聚于一点，可发生干涉现象

D.若。、力两束光分别通过同•个狭缝，则。光形成的中央亮条纹更宽

【答案】B

【详析】C.由题意和图可知，玻璃砖对。光的折射率大于对〃光的折射率，故。光的频率大于b光的频率，

两束光会聚于一点，不可能发生干涉现象，C错误；

AD,根据c=4f可知，在真空中“光的波长较短，根据条纹间距关系可知，若人两束光分别通过同一个

狭缝，则。光形成的中央亮条纹更窄，A、D错误；

h

B.由［（I〃=力可知，在真空中〃光光子的动量更大，B正确。

故选Bo

8.（2023•河北衡水•二模）如图所示，三角形A8C为棱镜的横截面，乙4=60。,N8=75。，一束光线从"边

的切点以入射角a=4S。射入棱镜，从N点射出的光线恰好与月C平行。已知入射点M与A点的距离为止

光在真空中的传播速度为c、则光在棱镜中传播的时间为（）

【答案】A

【详析】如图所示

B

M

设光在M点的折射角为九在N点的入射角为优，则折射角

/=45°

三角形为等边三角形,设光在棱镜中传播的速度为L根据折射定律有

sinasin/ZAMN

«=-->«=--，7=k，7=------

sm/sina2v

解得

五d

故选A,

9.(2024•河北邯郸•三模)如图所示，一束单色光平行于加力方平面且与的'成。角(tan^=0.5)射入长方

体玻璃砖，在玻璃砖的上下表面均发生了反射和折射。人、B、C、。为光线上的四个点，其中人为入射光线

上的点且到的'的距离为3cm,8到A的水平距离为14cm,B、C连线平行于闻'且8、C两点的距离为4cm,

C、。连线垂直于ad且C、。两点的距离为13cm,已知光在真空中传播的速度为c=3xl0Xm/s,下列说法

正确的是()

A.玻璃砖的厚度为4cm

B.玻璃砖的折射率为1.5

C.光在玻璃砖内的传播速度为与

D.过C点的光线在玻璃砖中传播的时间为K5X1()T0S

3

【答案】A

【详析】A.如图所示

tan0=0.5,AM-3cm

故

MP=6cm,PE=8cm，BC=PN=4cm，PO=ON=2cm，BE=CF=4cm

QG=ON+NF=TOcm,E>G=5cm

则玻璃砖的厚度

FG=CD-GD-CF=4cm

2x/5

sina=------

5

sin〃=乎

玻姻砖的折射率为

sinaC

n=-------=2

sin/?

光在玻璃砖内的传播速度为

CC

v=—=—

n2

故BC错误:

D.过C点的光线在玻璃砖中传播的距离为

x=45/5cm

传播的时间为

故D错误。

故选A。

10.（2024•河北邯郸•一模）如图所示，一棱镜的截面为直角三角形A8CNA=30。，一束单色光从AC边的

。点进入棱镜，棱镜对该单色光的折射率为6。当入射角等于，时，折射到边上的光线刚好发生全反射,

则入射角i的正弦值为（）

A

D中

C.厘

【答案】C

【详析】作出光路图如图

根据折射率可得

sin/

n=-----二6

sinr

由几何关系可得

30°=C-r

又由

1

n=-----

sinC

联立求得

6-a

sini=~2~

C正确。

故选C。

二、多选题

11.（2024•河北邯郸•一模）如图所示为半圆柱体玻璃的横截面,0。为直径，一束由紫光和纥光组成的复

色光沿4。方向从真空射入玻璃，分别从仄C点射出。下列说法中正确的是（

A

真空D

玻璃）

A.从8点射出的是红光

B.在相同条件下，从C点射出的光更容易发生衍射

C.两束光从。点射入，到从仄C点射出所用的时间相等

D.沿0仄0C折射的单色光的能量之和等于沿A0入射复色光的能量

【答案】BC

【详析】A.红光和紫光的入射角相同，但红光的折射率小于紫光的折射率，根据折射定律可知，红光的

折射角大于紫光的折射角，所以从8点射出的是紫光，从C点射出的是红光，故A错误；

B.由于从C点射出的光是红光，红光波长较长，更容易发生衍射，故B正确；

C.作出光路图，如图所示

/-27?sin6>

则光在玻璃中的传播时间为

I2Rsin。2R〃sin。2/?sin/

/=-=-----------=--------------=,

v£cc

n

由此可知，两束光从。点射入，到从B、C点射出所用的时间相等，故C正确；

D.光在空气与玻璃的分界面既有折射光线也有反射光线，根据能最守恒定律可知，沿OB、0C折射的单色

光的能量之和小于沿4。入射复色光的能量，故D错误。

故选BCo

12.（2024•河北邯郸•二模）如图所示，半圆形玻璃砖的圆心为。、半径为R,折射率〃=2,一束单色光从

C点垂直43界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角为。时，光束折射后恰好能到达S

点。已知真空中的光速为。，则（）

R

A.OC间的距离为,

2

B.入射角a=60。

C.光束从C点传播到S点用时更R

c

D.若用该单色光垂直照射整个A4面，则透光弧长为竿

【答案】ACD

【详析】A.画出光线从C点射入的光路图,如图所示

由于玻璃砖的折射率〃=2,根据

可知临界角

ZCZ)O=C=30°

由几何关系可得

OC=-

故A正确；

B.当入射角为"时,光束折射后恰好能到达S点,由几何关系可知,此时折射角与-QSC相等

R

根据

sina

"sinNOSC

解得

sina="sinZ.OSC=—f=

x/5

可知

aw60。

故B错误；

C.光束从。点传播到S点经过距离

a=Jod+O一=正R

2

根据〃=£可知，光束在玻璃砖中的传播速度为

v

CC

v=—=—

n2

因此传播用时

,,返

VC

故C正确；

D.若用该单色光垂直照射整个44面，根据对称性可知在半圆弧AST?上有光透出的弧长所对圆心角为60。，

所以透光弧长为等，故D正确。

故选ACDa

三、解答题

13.（2024•河北石家庄•二模）如图所示，一特制玻璃砖的截面由等边二角形A8C和以O为圆心、3C为宜

径的半圆组成。一束宽度等于80且平行于4。的单色光射到A3面上，折射光线恰与4C平行。已知

sin35.50=3,不考虑半圆面的反射光。求：

3

（1）玻璃瓶的折射率；

（2）半圆面上有光射出的部分所对应的圆心角。

【答案】（1）石；（2）71。

【详析】（1）根据题意，光在面发生折射时，入射角为60。，折射角为30。，根据折射定律可得

sin60°fr

n=---------=73

sin30°

（2）若折射光线在8c圆弧面恰好发生全反射，如图所示

根据临界角与折射率的关系可得

sinC=l=^

n3

解得

C=35.5°

若恰好在。点发生全反射，则

a=90o-(1800-60o-C)=5.5°

若恰好在。点发生全反射，则

/?=90°-(60°-0=65.5°

所以半圆面上有光射出的部分所对应的圆心角为

a+/7=7l。

14.（2025・河北唐山•二模）如图所示，某透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中NA=NC=90，"=135%

A。边长为1.0m,C。边长为拉m。现有一条单色光从图示中尸点位置垂直入射到棱柱的AB面上，在CD

面上恰好发生全反射，己知附的长度为（）.5m,光在真空中的传播速度为3.0x⑹m/s,求：

⑴该透明介质的折射率；

（2）该光线在介质中传播时间。

【答案】（1）&

（2）逑x1（18s

3

【详析】（1）由几何关系可知在C。面上的入射角6=45

由全反射原理可知该介质的折射率〃=1=&

suit/

（2）光线射到厂点时发生全反射，然后垂直人8射出，光路如图，单色光在介质中传播的速度＞，=£

n

由几何关系可知PE=FG=1.5m,EF=lm

光在介质中传播的距离s=PE+EF+FG=4m

传播时间/=9=逑*108$

v3

15.（2024・河北唐山•一模）在一水池底部水平放置一条长为1门的细灯带，灯带能够发出红光，水对红光

的折射率:，细灯带到水面的竖直高度为1m,已知光在真空中的速度为c=3xl（）8m/s,不考虑水面对光线

的反射。

（1）求能够射出水面的光线在水中传播的最短时间；

（2）计算水面上产生光斑的面积。

【答案】（1）r=^xl0-8s；⑵$=6"+%2

97

【详析】（1）垂直水面射出的光线在水中传播时间最短

可得

4

1=—x10Sm/s«4.4x10um/s

9

图1

1