高考物理-十年高考分类-专题14-光

专题十四光学

23年真题

1.（2023江苏,5,4分）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（）

太阳光线

答案:A在离地某一高度处取一水平面，由题意可知该水平面上方的空气折射率小于其

下方空气折射率.由折射定律可知该平面附近光路如图所示.A项正确。

2.（2023江苏,6,4分）用某种单色光进行双舞干涉实验,在屏上观察到的干涉条纹如图甲所

示，改变双缝间的距离后,干涉条纹如图乙所示、图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的

距离变为原来的（）

C.2f§D.3倍

答案：B由题图可知,改变双缝间距后的相邻两条亮条纹中心间距是改变前的2倍，根

据双缝干涉相邻两条亮条纹中心间距表达式右日入可知双缝间是瓯变为原来的*B项正

u2

确。

3.（2023福建,3,4分）如图.一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”

实验。瓶内装有适量清水.水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔,

使光束与液流保持在同一竖直平面内,观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作中，有

助于光束更好地沿液流传播的是（）

A.减弱激光强度

B才是升瓶内液面高度

C.改用折射率更小的液体

D.增大激光器与小孔之间的水平距离

答案B要使“光束更好地沿液流传播”，就是要让光束从液流射向空气时更容易发生全

反射。是否发生全反射与激光强度、激光器与小孔之间的水平距离无关,A、D均错误。

水平光束从液流射向空气的入射角i与液流的弯曲程度有关.若小孔与瓶中液面的高度

差越大,则喷射出的液流弯曲程度越小,入射角i就越大.更易发生全反射.B正确。液体折

射率越小.全反射临界角越大.越不容易发生全反射C错误。

4.（2023重庆54分）某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉

条纹,发现在相同的条件下光屏上。光相邻两亮条纹的间距比〃光的小。他们又将以〃

光以相同的入射角由水斜射入空气.发现。光的折射角比b光的大则（）

A.在空气中传播时a光的波长比b光的大

B.在水中传播时光的速度比b光的大

C.在水中传播时,〃光的频率比b光的小

D.由水射向空气时a光的全反射临界角比b光的小

答案D由题意入%〈人口根据相邻两条亮条纹的间距可知儿＜4,由于光的波长越

大，频率越小，故。光的频率比b光的大，同种色光在不同介质中传播时频率相同,A、C错

误。〃、〃光以相同的入射角由水斜射入空气，。光的折射角比〃光的大，根据折射定律可

知〃“〉，诙根据〃上可得在水中传播时,。光的速度比b光的小.B错误。根据〃=-彳可得由

vsine

水射向空气时4光的全反射临界角比b光的小,D正确，

5.（2023天津45分）下列四幅图能说明光是横波的是

A.全反射B.干涉

C偏振D.衍射

答案C发生全反射，说明光由光密介质进入光疏介质，不能因此确定光是横波,A错误；

干涉和衍射是所有波的特性，光能发生干涉和衍射现象，说明光具有波动性，不能因此确定

光是横波;B、D错误;光的偏振现象说明光的振动方向与传播方向垂直，即说明光是横

波C正确。

6.（2023河北24分）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，振动加强，故B错误C正确;彩虹的形成原理主要为光的折射,A错误:根据光的干

涉中干涉加强的条件.可知当薄膜的厚度发生变化时.满足加强条件的波长可能也会发生

改变，导致硅片呈现不同的颜色.D错误。

7.（2023山东,5,3分）

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

答案：A当温度升高时.由于C的膨胀系数小于G的膨胀系数.故待测柱状样品C的上

表面与上方标准平面石英板之间的劈形空气层厚度变大，如图所示。

新空气层原空气层

厚度为d处厚度为，/处

G屋,C

故原空气层厚度为d处出现的干涉条纹将出现在原位置左侧，即新空气层厚度为d的位

置,条纹向左移动,A选项正确。

8.（2023湖南,7,5分）（多选）一位潜水爰好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发

射激光信号,设激光光束与水面的夹角为a.如图所示。他发现只有当a大于41。时，岸上

救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（）

A.水的折射率为高

B.水的折射率为高

C.当他以a=60。向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于

60°

D.当他以a=60。向水面发射激光时,岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于

60°

答案：BC当a等于4r时，入射角为49。,此时刚好发生全反射现象由sinC口导水的折

n

射率n二』,A错误,B正确;当以a=60。向水面发射激光时，入射角为。尸30。,设折射角为

色.则由广普可知色＞30。,则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°,C

sin的

正确,D错误。

9.（2023全国甲,34,15分）物理——选修3-4]

（1）（5分）等腰三角形△abc为一棱镜的横截面,ab二ac:一平行于be边的细光束从ab边射

入棱镜，在be边反射后从ac边射出.出射光分成了不同颜色的两束.甲光的出射点在乙光

的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是o（填入正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分.最低得分为0

分）

A.甲光的波长比乙光的长

B.甲光的频率比乙光的高

C在棱镜中的传播速度,甲光比乙光的大

D.该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率

E.在棱镜内be边反射时的入射角、甲光比乙光的大

(2)(10分)分别沿x轴正向和负向传播的两列简谐横波P、Q的振动方向相同.振幅均为5

cm,波K均为8⑺,波速均为4m/set-0时亥!J,P波刚好传播到坐标原点，该处的质点将自平

衡位置向下振动;Q波刚好传到x=10m处，该处的质点将自平衡位置向上振动。经过一

段时间后,两列波相遇。

(i)在给出的坐标图上分别画出P、Q两列波在t=2.5s时刻的波形图(P波用虚线,Q波

用实线)；

y/cm

5-

-5-

(")求出图示范围内的介质中,因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的平衡位置。

答案⑴ACE(2)(i)见解析图(ii)见解析

根据。=黑、n彳、c=Xf可知,n甲＜n乙,v甲＞v乙,f甲＜f乙，入甲〉九乙，在棱镜内be边反射时，甲

光的入射角比乙光的大.故选项A、C、E正确,B、D错误。

⑵(i)由v=*可得T=^=js=2s,

x=vt=4x2.5m=10m.且t=l-T

4o

分别画出P、Q两列波在t=2.5s时刻的波形图如图所示。

(ii)两列简谐横波传播方向相反,1=0时刻P波在x=0处的振动步调与Q波在x=10m处

的振动步调相反,设两列波因干涉而振幅最大的平衡位置为x(单位为m),则

(x-0)-(10-x)=±(2n+l,(n=0,1,2,…)

整理得x=5±2(2n+1)(n=0,1,2,...),且0<x<10m

解得x=3m或x=7m。

设两列波因干涉而振幅最小的平衡位置为x，(单位为ir).则

(x'-O)-(l0-x*)=±n?u(n=0,l,2,...)

整理得x-5±4n(n=0,l,2,…)，且0<x'<10m

解得x'=lm、x'=5m或x'=9m。

10.(2023全国乙,34,15分物理——选修3-4J

⑴(5分)一列简谐横波沿x轴传播，图⑶是t=0时刻的波形图;P是介质中位于x=2m处的

质点，其振动图像如图(b)所示。下列说法正确的是。(填正确答案标号。选对1

个得2分，选对2个得4分选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为。分)

A.波速为2m/s

B波向左传播

C.波的振幅是10cm

D.x=3m处的质点在t=7s时位于平衡位置

E.质点P在0~7s时间内运动的路程为70cm

(2)(10分)如图.一折射率为旧的棱镜的横截面为等腰直角三角形4ABC,AB=AC=1.BC

边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱

镜，若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A,求M点到A点的距离。

A

BC

答案(l)ABE⑵等1

解折(1)由图(a)可知波长大=4m,由图(b)可知波的振动周期T=2s,则波速v=^=2m/s,选项

A正确:由图(b)可知t=0时刻质点P的振动方向沿y轴负方向.由图(a)可判断出波沿x轴

负方向传播.选项B正确:由图⑶可以看出波的振幅是5cm,选项C错误:因为t=7

s=3T+?;故x=3m处的质点在t=7s时位于波峰.选项D错误;质点P在0~7s时间内运动

的路程为s=：x4A=70CITL选项E正确。

⑵设光束从M点射入棱谶时的入射角为i、折射角为r.则根据折射定律有

sini

赤』

由题意知i=45。,则尸30。

设光束在BC边的N点处发生反射.如图所示

StABMN中.NBMNtgO,-xGOO.NMBNudS。.故NBNM=750

根据角度关系知ZMNA=30°,ZAMN=120°

故NMAN=30。,贝！］AM=MN.设AM=x

在^BMN中根据正弦定理有黑二鼻

sin45°sin750

解得x二堂I

11.(2023山东.16,8分)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(n<V2)oM、N卜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。

⑴从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为。，求0的正弦值;

⑵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）。

答案：见解析

解听（1）由题意可知光在M内恰好发生全反射时，从M下端面出射的光与竖直方向的偏

角最大为。，设光在M下端面的入射角为a,则有01=90。。故有sina=cosC,又sin

联立解得sini）=Vn2-l

nsinao

⑵由题意可知,从M下端面最右侧射出的与竖直方向夹角为0的光，冈收了能反射至I」N下

端面，如图所示，

设光刚好反射到N下端面最左侧，此时玻璃丝下端面到被测物体距离为bo,由图可知tan

（）4,又sin0=7^万,解徨bo=f后4设被测物体下移Ab时.光刚好反射到N下端面最

d+2aI

右侧厕tan。W，解得Ab=ajq%所以玻璃丝下端面到被测物体的距离b的范围是

boWbWbo+Ab,职+a）后

22年及以往真题

1.（2022北京23分）下列现象能说明光是横波的是()

A.光的衍射现象B.光的折射现象

C.光的偏振现象D.光的干涉现象

答案C衍射和干涉现象说明光具有波动性:折射现象说明光从一种介质进入另一介

质的过程中,传播方向会改变:偏振现象是横波的特有表现。故选C。

2.（2022浙江6月选考43分）关于双缝干涉实验.下列说法正确的是（）

A.用复色光投射就看不到条纹

B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果

C把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹

D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大

答案B复色光通过双筵干涉实验装置,能够看到彩色的干涉条纹，选项A错误;利用双

缝可以得到两列相干光.明暗相间条纹是这两列光在屏上叠加的结果.选项B正确:根据

双缝干涉条纹间距公式与可知，光屏前移或后移,会改变干涉条纹的疏密程度，选项C

a

错误;蓝光的波长比红光的短，通过同一个干涉实验装置，根据Ai与可知，蓝光干涉条纹

a

的间距比红光的小.选项D错误。

3.（2022浙江6月选考,8,3分）如图所示,王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失

重环境下，往大水球中央注入空气.形成了一个空气泡.气泡看起来很明亮，其主要原因是

()

笛邛毕.”1

水I■光零实修

注入一^气泡水球中形成一正一反两个务

A.气泡表面有折射没有全反射

B.光射入气泡衍射形成，亮斑”

C.气泡表面有折射和全反射

D.光射入气泡干涉形成'•亮纹”

答案C往大水球中央注入空气.形成一个空气泡.当光从水射向气泡，即由光密介质射

向光疏介质,若入射角小于临界角.发生折射.若入射角大于或等于临界角.就会发生全反

射现象，气泡就会看起来很明亮,C正确。

4.（2022浙江1月选考,11,3分）如图所示用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心。点.发现有。、

b、c、〃四条细光束，其中4是光经折射和反射形成的。当入射光束。绕。点逆时针方

向转过小角度A0时力、c、d也会随之转动，则（）

A.光束b顺时针旋转角度小于W

B.光束c逆时针旋转角度小于卜0

C.光束d顺时针旋转角度大于△（）

D.光束〃、。之间的夹角减小了2AO

答案B光束。为入射光,则光束力为反射光，光束c为折射光.光束d为光束c的反射

光。根据反射定律光束，逆时针转过W时，光束b顺时针转过△。故A错误;根据折射

定律修也折射角小于入射角.则光束c逆时针转过角度小于△〃故B正确C错误油光

sinr

束b、c转动情况,可知光束b、c之间夹角减小的角度小于2△8故D错误。

5.（2022山东73分）柱状光学器件横截面如图所示,OP右侧是以O为圆心、半径为R的:

圆，左侧是直角梯形,AP长为R/C与C。夹角45。/。中点为瓦〃两种频率的细激

光束，垂直A8面入射.器件介质对〃、8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PM面全反射后.从OM面出射的光是（不考虑

三次反射以后的光）（）

A.仅有。光B.仅有〃光

Ca、人光都可以Da、力光都不可以

答案A。光的全反射临界角G满足sin。尸三条即G<45。。光的全反射临界角C2

1.422

满足sinC?二三#，即G>45。。当光线垂直AB射入之后,部分光路如图，光在介质中OC

1.402

界面的入射角为45。,则。光发生全反射力光既有折射又有反射。当入射点从A向8移

动时，经OC面反射后的光线,在PM上的入射点从Q向P移动.根据几何关系可知.入射

角从Q处的0。一直增大到P处的45。,所以人光不会发生全反射M光会在2点发生全反

射,恰好从M射出.故选项A正确。

6.（2022浙江1月选考,16.2分）（多选）电子双健干涉实验是近代证实物质波存在的实蛉。

如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2x10"kg.Ws,然后让它们通过双链打至蟒上。

已知电子质量取9.1x1（）引kg.普朗克常量取6.6xlO^4J5下列说法正确的是)

B.发射电子的物质波波长约为5.5x10"m

C.只有成对电子分别同时通过双隆才能发生干涉

D.如果电子是一个一个发射的、仍能得到干涉图样

答案BD由动量与动能关系式可得，发射电子的动能反=会=黑当篇h&OxlO」，

/ill/XV-1X1u

J.A错误根据物质波波长7上可知，电子的物质波波长2=祟舄m=5.5x10"m,B正确;

P1•/MIU

因物质波是概率波.随着电子数增加,干涉图样越来越明显.故C错误,D正确。

7.（2022山东,10,4分）（多选）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$、S2的宽度可调.狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭曜，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()

图丙

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ST、S2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

答案ACD图乙是干涉图样，在发生干涉时也有衍空，故A正确。

遮住一条缝时是单缝衍射，若狭缝变宽，则图丙中亮条纹宽度变小，故B错误。

由39知，增大L时&变大，故C正确。

屏上P点到双缝的路程差满足”(2〃+1京〃=0/23...)时/点处一定是暗条纹刃正确。

8.[2()17海南单科、16(1),4分](多选)如图，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明

玻璃板平行放置:一细光束从空气中以某一角度。(0＜的90。)入射到第一块玻璃板的上表

面。下列说法正确的是()

二

左右

A.在第一块玻璃板下表面一定有出射光

B.在第二块玻璃板下表面一定没有出射光

C.第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行

D.第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧

E.第一块玻璃板下表面的出射光线一定在入射光延长线的右侧

答案ACD光线从第一块玻璃板的上表面射入.在第一块玻璃板中上表面的折射角和

下表面的入射角相等，根据光的可逆原理可知，光在第一块玻璃板下表面一定有出射光，同

理，在第二块玻璃板下表面也一定有出射光.故A正确.B错误:因为光在玻璃板中的上表

面的折射角和下表面的入射角相等.根据光的可逆原理知.从下表面出射光的折射角和开

r-»-iI----

始在上表面的入射角相等,即两光线平行.所以第二块玻璃板下表面的出射光方向7E刁

入射光方向平行，故c正确:根据光线在玻璃板中发生偏折,折射角小于入射角，可知第二

块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧.故D正确:同理可知,E错误。

9.（2017天津理综26分）明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载:“凡宝石面凸，则光成一

条，有数棱则必有一面五色;表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示,一

束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b,下列说法正确的是（）

A.若增大入射角i,则b光先消失

B.在该三棱镜中a光波长小于b光

C.a光能发生偏振现象,b光不能发生

D.若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低

答案D本题考直色散、全反射、偏振、光电效应。当增大入射角i时,两单色光在左

侧界面的折射角增大，但在右侧界面的入射角均减小，故不会发生全反射.A错误。由图知

三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率,而同种介质对频率越大的光折射率越大，故

《Wb,光在三棱镜中的波长一二二,国<电,则Q鼠B错误。偏振是横波所特有的现象.故a、

vnv

b两光都能发生偏振,C错误。由eUc=Ek=hv-W可知,在照射同一光电管即W相同的条件

下,a光波长长、频率低,故a光的遏止电压5也低,D正确。

知识归纳单色光的相关物理量（其他条件相同）

红橙黄绿青蓝紫相关公式

波长_______>九一

频率增大

光子能量增大E=hv

折射率增大

nsinC=1

临界角忒小

视深度（从空气碓直观察）减小h-h/n

最大初动能增大Ek=hv-W

干涉条纹宽度一小

d

10.（2017北京理综,14,6分）如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后.变为a、b两束单色

光。如果光束b是蓝光，则光束a可能是（）

A.红光B.黄光

C.绿光D.紫光

答案D本题考查光的折射、色散。由题图可知,可见光穿过玻璃码后.发生了色散，其

中a光的侧移距离大于b光的侧移距离，说明玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,

同种介质对红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的折射率依次增大.由于b光是蓝光.故只有D

选项符合题意。

知识归纳色光中相关物理量的变化

色光

红橙黄绿青蓝紫

物理量

频率V、对应同一介

小——变大一*大

质的折

射率n、光子能量hv

波长入和同一介质中

的大——变小一小

光速V、临界角C

11」2015重庆理综J1(1),6分］虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射

形成的，可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色

桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示。M、N、P、Q点的颜色分别为

()

A.紫、红、红、紫B・红、紫、红、紫

C红紫紫红D紫红紫红

答案A由题图可知.射到M点的光线进入玻璃球时的折射角小于射到N点的光线进

入玻璃球时的折射角.所以玻璃对射到M点的光的折射率大于玻璃对射到N点的光的

折射率，故M点的颜色为紫色,N点的颜色为红色:同理可得P点的颜色为红色.Q点的颜

色为紫色，所以只有A项正确。

12.(2015安徽理综J8,6分)如图所示.一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和

AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角厂和入射角i相等时，出射光线相对于入

射光线偏转的角度为0。已知棱镜顶角为5则计算棱镜对该色光的折射率表达式为

)

等，设为r,

13.（2014天津理综区6分）（多选）一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入

玻璃三棱镜后、出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光（）

A.垂直穿过同一块平板玻璃用光所用的时间比b光长

B.从同种介质射入真空发生全反射时,a光临界角比b光的小

C.分别通过同一双链干涉装置.b光形成的相邻亮条纹间距小

D.若照射同一金属都能发生光电效应,b光照射时逸出的光电子最大初动能大

AB由图知出>由厕由n千知v'Vb,故由已知ta>tb,A正确。由sin知C«b,

故B正确。因对同种介质频率越大、波长越短时折射率越大.故脑<居，结合双缝干涉条

纹宽度Ax=^X可知C错误。由光电效应方程Ek后hv-W=h*W可知.同一金属W相同

aA

时,a光频率高，用a光照射时逸出的光电子最大初动能大,D错误。

14.（2014北京理综,20,6分）以往,已知材料的折射率都为正值（n〉0）。现已有针对某些电

磁波设计制作的人工材料,其折射率可以为负值（n<0）,称为负折射率材料。位于空气中的

这类材料,入射角i与折射角r依然满足包Ln,但是折射线与入射线位于法线的同一侧

sinr

（此时折射角取负值）。现空气中有一上下表面平行的负折射率材料.一束电磁波从其上

表面射入,下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n=-l.正确反映电磁波穿过该材料

的传播路径的示意图是（）

答案B折射线与入射线应位于法线的同一侧,故选项A、D错误。因为材料折射率

n=-1在电磁波由空气进入介质时,sina=-sin（-p，得a邛则C项错。故正确选项为Bo

15J2014重庆理综,11（1）,6分］打磨某剖面如图所示的宝石时,必须将OP、0Q边与轴线

的夹角0切磨在Oi<0<02的范围内,才能使从MN边垂直入射的光线.在OP边和OQ边都

发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的

情况），则下列判断正确的是（）

A.若0>（及光线一定在OP边发生全反射

B.若0>色,光线会从OQ边射出

C.若光线会从0P边射出

D.若光线会在0P边发生全反射

答案D作出时的光路如图所示。由图中几何关系有i尸90。他20+90。、+90。-

i2=180°,BPii+i2=29e则有i2=30-90。。可见0越大时iz越大、ii越小。要使光线在0P上

发生全反射，应有iGC,即g90。（;要使光线在0Q上发生全反射,应有i2笛即0>30°A

可见在0P边和0Q边都发生全反射时应满足9I<3O°-^<0<9O0-C<O2O故当0>仇时一定

有0>90。（,光线一定不会在0P边上发生全反射,同时也一定有。>30。3,即光线若能射

在0Q边上，一定会发生全反射.故A、B皆错误。当时.一定有。<90。-（2,即光线一定

在0P边发生全反射,C错误D正确。

16.（2016天津理综26分）如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的

干涉图样，则（）

■IIIIIH

a光的干涉图样

m6光i的干i涉i图样iii

A.在同种均匀介质中,a光的传播速度比b光的大

B.从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大

C.照射在同一金属板上发生光电效应时,a光的饱和电流大

D.若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大

答案D由a、b两光的干涉图样结合Ax寺知九〈加,则v〉Vb、吟W,由吟知Va<Vb,A

项错误。sinC故C'Cb.选项B错误;发生光电效应时.饱和电流与入射光的强度有

n

关,c项错误:由能级跃迁hv=Em-En,由于a光的光子能量大,因此产生a光的能级能量差

大，选项D正确。

易错点拨由干涉图样中条纹的宽度确定波长、折射率、频率的关系，易错点在于认为

饱和电流与光的频率有关而错选C选项。

本题以光的双转干涉图样为背景材料，综合考查双链干涉、折射率、临界角、光电效应

规律和氢原子的能级跃正，试题涉及内容多,知识覆盖面广，虽然难度适中,真正考查了学

生的综合应用能力。

17J2015课标11,34(1),5分,0.372](多选)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃

砖,在玻璃砖底面上的入射角为0,经折射后射出a、b两束光线。则。

A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度

B.在真空中,a光的波长小于b光的波长

C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率

D.若改变光束的入射方向使0角逐渐变大，则折射光线a首先消失

E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验声光的干涉条纹间距大于b光的

干涉条纹间距

答案ABD从光路图看.入射角相同,a光的折射角较大,所以玻璃砖对a光的折射率较

大,a光的频率较大，波长较短,B正确,C不正确:根据n-知va<vb,A正确:随着入射角增

V

大,a光的折射角先达到90。。正确:在同一个双缝干涉实验装置上做实验，由标今知光

d

的波长越长,干涉条纹间距越大,E错误。

思路点拨①光线由玻璃射向空气中发生折射，是由光密介质到光疏介质，则在入射角相

同的情况下，折射角越大折射率n越大，频率越高,又因为c=fX,则波长越小。②尸毁,n

sina

不变,i随0增大而增大,a光首先消失。③据AXA判断干涉条纹间距。

a

18.（2015天津理综26分）中国古人对许多自然现象有深刻认识•唐人张志和在《玄真

子•涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹二从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折

射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图.其中a、b是两种不同频率的单色

光，则两光（）

A.在同种玻璃中传播.a光的传播速度一定大于b光

B.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b光恻移量大

C.分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应,a光也一定能

D.以相同的入射角从水中射入空气.在空气中只能看到一种光时,一定是a光

答案C根据光路图可知.a光的折射率大于b光的折射率。由n弋可知，在同种玻璃

中,a光的传播速度应小于b光,A项错误:以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,

由于a光的折射率大.偏折程度大,a光侧移量大.B项错误折射率大的a光频率也高.所以

分别照射同一光电管.若b光能引起光电效应.a光也一定能,C项正确:由于b光的折射率

小,b光从光密介质射向光疏介质发生全反射的临界角大，当a、b光以相同的入射角从水

中射入空气时，若在空气中只能看到一种光.说明该光未发生全反射，所以一定是b光D

项错误。

19.（2014大纲全国.17,6分）在双缝干涉实验中.一钠灯发出的波长为589nm的光.在距双

舞1.00m的屏上形成干法图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm厕双舞的间距

为（）

A.2.06xl07mB.2.06xl04m

C.1.68xl0'mD.1.68X103m

答案C由Ax夕可得双链间距（1=—―^^01=1.68乂10-丁3^^正确。

20.（2014浙江理综［8,6分）（多选）关于下列光学现象.说法正确的是（）

A.水中蓝光的传播速度比红光快

B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射

C.在岸边观察前方水中的一条鱼.鱼的实际深度比看到的要深

D.分别用蓝光?口红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽

'泞案CD因为频率f$>f红很ljn蓝>n红,又因为在水中得至!Jv蓝（v红，则A错。光线

n

由光密介质射向光疏介质时才有可能发生全反射，则B错。在岸边看水中物体时比实际

深度浅，则C项正确。Ax夕入红盘蓝，同一装置L/d相同,所以用红光时条纹间距更宽,D

项正确。

21.[2016课标11,34(1),5分](多选)关于电磁波.下列说法正确的是。

A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关

B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波

C.电磁波在真空中自由传播时.其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直

D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输

E.电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失

答案ABC电磁波在真空中的传播速度为3xl08m/s.与频率无关.选项A正确:由麦克

斯韦电磁场理论可知.选项B正确:变化的电场和磁场相互激发，且相互垂直,形成的电磁

波的传播方向与电场和磁场均垂直.选项C正确:电磁波可以通过电缆、光缆传输.选项

D错误:电磁振荡停止后,电磁波可以在空间继续传播,直到能量消耗完为止.选项E错误。

易错点拨易错选E,认为波源停止振荡,波随即消失。

本题考查电磁波的产生与传播的相关知识，试题难度不大，考查学生的识记能力。

22.(2016上海单科32分)各种不同频率范围的电磁波技频率由大到小的排列顺序是

()

A.y射线、紫外线、可见光、红外线

B.y射线、红外线、紫外线、可见光

C.紫外线、可见光、红外线、，/射线

D.红外线、可见光、紫外线、丫射线

答案A在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是:无线电波、红外线、

可见光、紫外线、X射线、丫射线.所以选项A正确。

23.（2016天津理综J,6分）我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星.它

标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1-10m范围内.

则对该无线电波的判断正确的是（）

A.米波的频率比厘米波频率高

B.和机械波一样须靠介质传播

C.同光波一样会发生反射现象

D.不可能产生干涉和衍射现象

答案C无线电波与光波均为电磁波，均能发生反射、干涉、衍射现象.故C正确、D

错。电磁波在真空中传播速度最快，故B错。由可知，频率与波长成反比,故A错。

知识归纳所有波共有的特性:能发生反射、折射、干涉、衍射和多普勒效应。

本题考查电磁波的基础知识，涉及的知识点虽多.但均为考生熟悉的知识点，故为容易题。

24.（2016北京理综,14,6分）下列说法正确的是（）

A.电磁波在真空中以光速c传播

B.在空气中传播的声波是横波

C.声波只能在空气中传播

D.光需要介质才能传播

A声波是机械波.是纵波、在气体、固体、液体中都能传播.故B、C两项均错误；

电磁波的传播不需要介质.能在真空中以光速传播.A项正确,D项错误。

知识归纳要把电磁波与机械波的共同点和不同点匕戚清楚。

25.R018江苏单科J2B（1）］（多选）梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁

波。该电磁波（）

A.是横波

B.不能在真空中传播

C.只能沿着梳子摇动的方向传播

D.在空气中的传播速度约为3x1Oxm/s

答案AD电磁波为横波.电磁波的传播不需要介质，可以向周围各个方向传播.真空中

传播速度最大,c=3.0xl（）sm/s,在空气中的传播速度与真空中的传播速度近似相等.故选A、

D。

26.（2017江苏单科J2B（1）］（多选）接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的葩原子

钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有（）

A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快

B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢

C.地球上的人观测到地球上的钟较快

D.地球上的人观测到地球上的钟较慢

答案AC由狭义相对论的“钟慢效应,、原理可知.飞船上的人观测到地球上的钟较慢，

地球上的人观测到飞船上的钟较慢，故A、C正确,B、D错误。

知识链接钟慢效应

某两个事件在不同参考系中的时间间隔

AAt'

w

27.（2017北京理综,20,6分）物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如.利用波的干

涉,可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。

如图所示.两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧.它们类似于杨氏干涉

实验中的双链。两天线同时都发出波长为加和入2的无线电波。飞机降落过程中,当接收

到箱和九2的信号都保持最强时、表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是（）

砌

旷

A.天线发出的两种无线电波必须一样强

B.导航利用了猫与九2两种无线电波之间的干涉

C两种无线电波在空间的强弱分布稳定

D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合

答案C本题考查波的干涉。波的干涉产生与否与波的强弱无关，故A错;导月祥I」用了

同频率的两列波的干涉，而波长为猫和N的两列波频率不同,B错小与猫干涉及与凯干

涉，两个干涉图样在空间的强弱分布稳定，故C正确;由于为与九2两列波的波长不同，故两

干涉图样在空间强弱分布不重合,D错。

颖难突破波的干涉及干涉图样

两列波产生稳定干涉图样的条件之一是两列波的频率相同,本题中每个天线同时且都发

出两列波长为箱和人的波，在同种介质中波长相同,频率相同，产生干涉.故在飞机跑道区

域存在两个稳定的干涉图样,且跑道中心线上每点到波源的距离相等.故中心线上各点均

为两个干涉图样的加强点.飞机降落时利用这些加强点来对准跑道中心线，实现安全降落。

28.（2015北京理综,20,6分）利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（IC卡）的

工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。

公交车上的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡

时,IC卡内的线圈L中产生感应电流,给甩容C充电.达到一定的电压后，驱动卡内芯片进

行数据处理和传输。下列说法正确的是（）

A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池

B.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时,IC卡才能有效工作

C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率,则线圈L中不会产生感应电流

D.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波,而不能向读卡机传输自身的数据信息

答案B刷卡时线圈L产生感应电流为电容C充电，因此IC卡不用电池.A错:仅当读

卡机向外发射某一特定频率的电磁波时，才能使电容C达到一定电压,IC卡才能有效工

作,B正确:当读卡机发射的电磁波的频率偏离特定频率，线圈中也会产生感应电流,只是

不能使电容C达到一定的电压，只有当电容C达到一定电压后，才能驱动卡内芯片进行数

据处理和传输,C、D错误。

29.（2014四川理综26分）电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合

实际的是（）

A.电磁波不能产生衍射现象

B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机

C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度

D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同

答案C衍射现象是波特有的现象.故电磁波能发生衍射现象.A错误。遥控器是通过

发出的红外线脉冲信号遥控电视机的.B错误。根据多普勒效应.当天体相对地球运动时.

我们接收到来自天体的电磁波频率发生变化,根据其变化可判断遥远天体相对地球的运

动速度,C正确。光在真空中的速度是定值，在件可惯性系中测出的数值应相同,D错误。

3042022广东,16(2)6分|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。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G求液体的折射率〃和激光在液体中

的传播速度vo

激光器

答案V2等

由题意知，当激光在入射角为45时,恰好观察不到折射光，说明激光发生了全反射、

临界角为仁45。,液体折射率为〃二上.解得:〃二企，由折射率〃与光在介质中传播速度v

simc

关系可知，吟代入数据解得:口今。

31.[2022全国乙,34(2),10分]一细束单色光在三棱镜A6c的侧面AC上以大角度由D点

入射(入射面在棱镜的横截面内)，入射角为L经折射后射至AB边的E点加图所示。逐渐

减小"点向"点移动，当sin/弓时，恰好没有光线从AB边射出棱镜，且DE=DA。求棱镜

的折射率。

答案|

光路图如图所示

由折射定律得:片里

sina

恰好发生全反射时:片」工

sin。

由几何关系:。言（兀-20,线/

联立解得:〃二1

32.12022湖南.16（2）,8分|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。的控制（可视角度6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

〃二2,屏障间隙£=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。

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

（万）若屏障高度占1.0m门.且发光像素单元的宽度不能忽略.求像素单元宽度.Y最小为多

少时，其可视角度夕刚好被扩为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）。

答案（/）1.55mm（力）0.35mm

（/）由可视角度为60。,可知最大折射角片3（）。,由折射定律可知.最大入射角i的正

弦值为sin，二"三由图中几何关系可得仁斗二三与二mm=1.55mm

n4tani25

A/2

（方）如图,若使可视角度明好被扩为180。,则临界光线恰好发生全反射

sin二，可得030。

n2

由图中几何关系有⑦心学

解得x=（竽—0.8）mm-0.35mm

~~~T

r/2Z〃2

思路分析可视角度对应于最大折射角度、则对应于最大入射角度，也就对应于临界光线,

即传播路径恰好经过屏障边缘的光线。作出光路图,确定几何关系即可。

33.(2022全国甲,34(2),1()分］如图.边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面.M为AB

边的中点。在截面所在平面内.一光线自M点射入棱镜.入射角为60。,经折射后在8c边

的N点恰好发生全反射.反射光线从CD边的P点射出棱镜。求棱镜的折射率以及P、

。两点之间的距离。

答案y

设光线在M点的折射角为a由折射定律有

sin600

n~sin0

由几何关系可知光线在N点的入射角为90。-〃,由于光线在N点恰好发生全反射.可知临

界角()o=9「()

又片白■，解得榕口an0=y-

s\n0Q22

由题图中几何关系有士+刍解得PC=^a

tanfitan。2

34.［2022重庆,16(2),8分］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h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?

答案见解析

①为使从光源照射到上半球面的光都能发生折射，以红光为例，当入射角最大达到

临界角C红时,光线恰好垂直水面折射出去，光路图如图所示

假设球半径为K根据全反射定律可知sinC红二十

幺T

由几何关系可知tanCa=—