2026年高考物理二轮专题复习：重难17 光学（几类光学现象及其应用、光的折射和全反射综合应用）（重难专练）（全国适用）（解析版）

PAGE重难17光学（几类光学现象及其应用、光的折射和全反射综合应用）内容导航内容导航速度提升技巧掌握手感养成重难考向聚焦锁定目标精准打击：快速指明将要攻克的核心靶点，明确主攻方向重难技巧突破授予利器瓦解难点：总结瓦解此重难点的核心方法论与实战技巧重难保分练稳扎稳打必拿分数：聚焦可稳拿分数题目，确保重难点基础分值重难抢分练突破瓶颈争夺高分：聚焦于中高难度题目，争夺关键分数重难冲刺练模拟实战挑战顶尖：挑战高考压轴题，养成稳定攻克难题的“题感”高考指导方向标近三年考查趋势分析近三年高考中，本专题通常以选择题和计算题（几何光学部分）形式出现，分值约6-12分。命题注重对光的本性（波动性）及传播规律（折射、反射、全反射）的考查，常结合生活科技应用（如光纤通信、增透膜、检测平整度）设计情境，强调理论联系实际。命题特点：聚焦几何光学计算：重点考查光的折射定律和全反射临界条件的综合应用，常涉及光在介质界面或棱镜中的传播路径与角度计算。辨析波动光学现象：要求准确区分干涉（双缝）、衍射（单缝、圆孔、圆盘）图样的特点及形成条件，理解增透膜、检查平整度等薄膜干涉原理。考查色散与光的特性：结合折射现象，考查七种色光在频率、波长、折射率、全反射临界角等方面的比较与排序。强调光路作图与分析：在几何光学问题中，正确、规范地作出光路图，并利用几何关系求解是解题的关键。核心方法聚焦几何光学解题“三步法”：准确作光路图→标出已知角和待求角→运用折射定律及几何关系列式求解。全反射问题分析：紧抓发生全反射的两个条件（光密→光疏、入射角≥临界角），准确找出临界光线。波动现象辨析：掌握干涉（等间距明暗条纹）与衍射（中央亮纹宽、条纹不等距）的核心特征及图样区别。色光特性记忆：熟记七色光从红到紫，频率、折射率递增，波长、临界角、介质中光速递减的规律。备考指导建议夯实概念与规律：透彻理解折射率、临界角、干涉、衍射、偏振等核心概念及对应规律。强化几何光路训练：提升规范作图能力，并熟练运用三角函数和几何知识寻找边角关系。对比记忆波动现象：将干涉、衍射、偏振等现象进行对比学习，结合典型图样加深理解。联系实际应用：关注光学技术在生产和生活中的应用实例（如光导纤维、镜头镀膜、3D电影），学会将实际问题转化为物理模型。1干涉和衍射中几种光现象的判断(1)单缝衍射：①单色光的衍射图样中间为宽且亮的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；单色光的波长越长，单缝越窄，中央亮纹越宽。②白光的衍射图样中间为宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光、离中央最远的是红光如图所示，这是光在衍射时的色散。(2)圆孔衍射：①单色光的衍射图样如图所示，中央是大且亮的圆形光斑，周围分布着明暗相间的不等距的同心圆环，且越靠外，亮圆环越窄越暗。②白光的衍射图样，中央是大且亮的白色亮斑，周围是不等间距的彩色的同心圆环(3)圆盘衍射(泊松亮斑)：如图所示，当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，对于一定的波长，在适当的距离上，圆盘的阴影中心出现亮斑，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。（4）双缝干涉：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔。单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹。单缝衍射与双缝干涉的比较两种现象单缝衍射双缝干涉不同点图样特点图样条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹中心间距两相邻亮条纹中心间距不等两相邻亮条纹中心间距相等亮度情况中央条纹最亮，两侧条纹逐渐变暗条纹清晰，亮度基本相等发生条件产生明显衍射的条件：障碍物或孔、缝的尺寸与光的波长差不多或比光的波长更小两束光频率相同、相位差恒定、振动方向相同相同点干涉、衍射都是波特有的现象，波长越长越明显；干涉、衍射都形成明暗相间的条纹，从本质上看都属于光波的叠加，干涉是从双缝通过两列频率相同的光波在屏上叠加形成的，衍射是由来自单缝上不同位置的光在屏上叠加形成的全反射1.定义：光从光密介质射入光疏介质时，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，只剩下反射光的现象。说明：入射角增大的过程中，折射光的能量减少，反射光的能量增加，当发生全反射时，反射光的能量最强。2.条件：①光从光密介质射入光疏介质。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。若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝eq\f(sin90°,sinC)，得sinC＝eq\f(1,n)。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。4．应用：(1)全反射棱镜(2)光导纤维说明：内芯相对于外套为光密介质，内芯的折射率大于外套的折射率。光学现象的几种应用1.薄膜干涉的应用（1）增透膜：增透膜的厚度为透射光在薄膜中波长的四分之一的奇数倍，使薄膜前后两面的反射光的路程差为薄膜中波长的一半的奇数倍，故反射光叠加后减弱，透射光的强度增强。（2）利用薄膜干涉检测平整度：如图甲所示，两板之间形成一个空气薄层，用单色光从上向下照射，如果被检测表面是平滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凸起，则对应亮纹(或暗纹)向左弯曲，如图乙所示；如果某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)向右弯曲，如图丙所示。2.偏振光的应用：应用于照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。光的折射和全反射的综合应用1.应用光的折射和全反射解决问题的两个技巧：(1)解答全反射类问题时，要抓住发生全反射的两个条件：①光必须从光密介质射入光疏介质；②入射角大于或等于临界角。(2)利用好光路图中的临界光线，准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键，且在作光路图时尽量与实际相符。2.应用光的折射和全反射解决问题的四个注意：(1)明确哪种是光密介质、哪种是光疏介质。同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质，也可能是光疏介质。(2)如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。(3)光的反射、折射和全反射现象，光路均是可逆的。(4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。全反射问题的解题要点几何光学中的范围和临界问题应用光的折射定律解题的一般思路(1)根据入射角、折射角及反射角之间的关系，作出比较完整的光路图。(2)充分利用光路图中的几何关系，确定各角之间的联系，根据折射定律求解相关的物理量：折射角、折射率等。(3)注意在折射现象中，光路是可逆的。七种色光的物理量比较分析可见光中各种色光特征比较单色光的颜色红→橙→黄→绿→青→蓝→紫频率（决定光的颜色）低→高真空（空气）中的波速c＝3×108m/s真空（空气）中的波长长→短同一介质中的折射率n小→大同一介质中的光速v＝eq\f(c,n)大→小同一介质中的波长长→短同一介质中的全反射临界角C＝arcsineq\f(1,n)大→小（建议用时：20分钟）1．（2025·天津·高考真题）在进行双缝干涉实验时，用光传感器测量干涉区域不同位置的光照强度，可以方便地展示干涉条纹分布。a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置后，其光照强度与位置的关系如图所示，图中光照强度极大值位置对应亮条纹中心，极小值位置对应暗条纹中心，上下两图中相同横坐标代表相同位置，则（）A．a、b的光子动量大小相同 B．a的光子能量小于b的光子能量C．在真空中，a的波长大于b的波长 D．通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄【答案】D【详解】C．由图可知，光干涉条纹间距小于光干涉条纹间距，根据条纹间距公式可知光的波长小于光的波长，故C错误：A．根据光子动量公式可知光光子动量大于光光子动量，故A错误；B．根据可知a光光子能量大于b光光子能量，故B错误；D．波长越长，通过单缝衍射装置，中央亮条纹越宽，则通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄，故D正确。故选D。2．（2025·海南·高考真题）下列关于光现象描述正确的是（

）A．海市蜃楼是光的衍射现象B．光电效应表明光具有粒子性C．水面上的油膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象D．斜插在水杯中的筷子看起来像被折断是光的反射现象【答案】BC【详解】A．海市蜃楼是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。由于不同高度的空气密度不同，导致光在不均匀的大气中传播时发生折射，从而使人看到远处物体的虚像。所以蜃楼是光的折射现象，A错误；B．光电效应是指在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流的现象，它表明光具有粒子性，B正确；C．水面面上的油膜在阳光下呈现彩色条纹，是因为油膜的上下表面反射的光相互叠加，形成了干涉现象。不同颜色的光波长不同，干涉条纹的间距也不同，所以会呈现出彩色条纹。因此，水面面上的油膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象，C正确；D．斜插在水杯中的筷子看起来像被折断是光的折射现象，D错误。故选BC。3．（2025·重庆·高考真题）杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为l，波长为的激光垂直入射到双缝上，在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a，则（）A．相邻两亮条纹间距为 B．相邻两暗条纹间距为C．双缝之间的距离为 D．双缝之间的距离为【答案】C【详解】AB．根据题意，由图可知，相邻两亮条纹（暗条纹）间距为，故AB错误；CD．由公式可得，双缝之间的距离为，故C正确，D错误。故选C。4．（2025·北京·高考真题）下列现象属于光的衍射的是（）A．雨后天空出现彩虹 B．通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹C．肥皂膜在日光照射下呈现彩色 D．水中的气泡看上去特别明亮【答案】B【详解】A．雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的，属于光的色散现象，故A不符合题意；B．通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹，是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象，故B符合题意；C．肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的，属于薄膜干涉，故C不符合题意；D．水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生全反射，使得更多光线进入人眼，故D不符合题意。故选B。5．（2025·广东·高考真题）如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为，该折射率为（

）A． B． C． D．【答案】A【详解】光路图如图所示则有折射定律可得故选A。6．（2025·广西·高考真题）如图扇形的材料，折射率大于，现有两条光线1和2，从扇形材料的A点传播，光线1传到圆弧（圆）AC的中点B．光线2传播到C点偏上，则两光线发生下列哪种情况（）A．1不全反射，2全反射 B．都不全反射C．都全反射 D．1全反射，2不全反射【答案】C【详解】因可得临界角即C<45°因射到B点的光线的入射角为可知光线1会发生全反射；因射到C点偏上的的光线的入射角为可知光线2会发生全反射。故选C。7．（2025·浙江嘉兴·一模）关于下列四幅图所涉及的物理知识的分析，以下说法正确的是（）A．图甲：方解石双折射现象说明它具有各向异性的特征B．图乙：水波由深水区至浅水区传播方向发生改变是波的反射现象C．图丙：根据管中液面凹凸情况可知细管材料可以用来制作防水衣D．图丁：观看立体电影时佩戴的眼镜利用了光的干涉原理【答案】AC【详解】A．图甲：方解石双折射现象说明它具有各向异性的特征，故A正确；B．图乙：水波从深水区传到浅水区传播方向发生改变是波的折射现象，故B错误；C．图丙：根据管中液面凹凸情况可知细管材料与水是不浸润的，可以用来制作防水衣，故C正确；D．图丁：观看立体电影时佩戴的眼镜利用了光的偏振原理，故D错误。故选AC。（建议用时：30分钟）8．（2025·浙江·高考真题）氢原子从的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则（）A．P、Q经过甲图装置时屏上谱线分别为2、1B．若乙图玻璃棒能导出P光，则一定也能导出Q光C．若丙图是P入射时的干涉条纹，则Q入射时条纹间距减小D．P、Q照射某金属发生光电效应，丁图中的点1、2分别对应P、Q【答案】BC【详解】A．氢原子从的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则P光对应的光子能量较小，光子的频率较小，P光的折射率较小，则经过甲图装置时P光的偏折程度较小，则P、Q在屏上谱线分别为1、2，A错误；B．根据可知，P光折射率较小，则发生全反射的临界角较大，若乙图玻璃棒能导出P光，则一定也能导出Q光，B正确；C．若丙图是P入射时的干涉条纹，因P光波长大于Q光，则Q入射时条纹间距减小，C正确；D．根据可知因P光频率小于Q光，可知丁图中的点1、2分别对应Q、P光，D错误。故选BC。9．（2025·四川·高考真题）某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平行（）的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。则（

）A．可以选用折射率为1.4的光学玻璃B．若选用折射率为1.6的光学玻璃，可以设定为C．若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为D．若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动【答案】CD【详解】A．因为，故当选用折射率为1.4的光学玻璃时，根据可知，即根据几何知识可知光线第一次发生全反射时的入射角为，故选用折射率为1.4的光学玻璃时此时不会发生全反射，故A错误；B．当时，此时入射角为，选用折射率为1.6的光学玻璃时，此时的临界角为故，故此时不会发生全反射，故B错误；C．若选用折射率为2的光学玻璃，此时临界角为即，此时光线第一次要发生全反射，入射角一定大于，即第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角一定大于，根据几何关系可知第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角等于第二次全反射入射角，故可能为，故C正确；D．若入射光线向左移动，可知第一次全反射时的反射光线向左移动，第二次全反射时的反射光线向左移动，同理，第三次全反射时的反射光线向左移动，即出射光线向左移动，故D正确。故选CD。10．（2025·湖南·高考真题）如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为ABC的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是（）A．入射角θ小于45°B．该介质折射率大于C．增大入射角，该单色光在BC上可能发生全反射D．减小入射角，该单色光在AB上可能发生全反射【答案】D【详解】AB．根据题意，画出光路图，如图所示由几何关系可知，折射角为45°，则由折射定律有则有，解得故AB错误；C．根据题意，由可知即增大入射角，光路图如图所示由几何关系可知，光在BC上的入射角小于45°，则该单色光在BC上不可能发生全反射，故C错误；D．减小入射角，光路图如图所示由几何关系可知，光在AB上的入射角大于45°，可能大于临界角，则该单色光在AB上可能发生全反射，故D正确。故选D。11．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）在双缝干涉实验中，某实验小组用波长为的蓝色激光和波长为的红色激光组成的复合光垂直照射双缝，双缝间距为，双缝到屏的距离为，则屏上（

）A．蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹B．蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小C．距中央亮条纹中心处蓝光和红光亮条纹中心重叠D．距中央亮条纹中心处蓝光和红光亮条纹中心重叠【答案】BC【详解】A．蓝光与红光频率不等，不能发生稳定干涉形成条纹，故A错误；B．根据相邻干涉条纹间距公式，由于蓝光的波长较短，故蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小，故B正确；CD．蓝光的相邻干涉条纹间距为红光的相邻干涉条纹间距为要使蓝光和红光亮条纹中心重叠，可知，，可知当时，满足条件；当，不满足条件；故C正确，D错误。故选BC。12．（2025·河南·高考真题）折射率为的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶点入射，光线与竖直方向的夹角为，如图所示。该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角为（不考虑光线在圆柱内的反射）（）A． B． C． D．【答案】B【详解】设光线射入圆柱体时的折射角为，根据光的折射定律可知解得如图，根据几何关系可知光线射出圆柱体时的入射角则法线与竖直方向的夹角根据光的折射定律可知解得光线射出圆柱体时的折射角光线从圆柱体内射出时，与竖直方向的夹角为故选B。13．（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h，就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度，由该方案可知（

）A．若h=4cm，则 B．若h=6cm，则C．若，则h=10cm D．若，则h=5cm【答案】B【详解】根据几何关系画出光路图，如图所示标注入射角θ1，折射角θ2，根据折射定律可得A．若，则，故A错误；B．若，则，故B正确；C．若，则，故C错误；D．若，则，故D错误。故选B。14．（2025·云南·高考真题）用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5，盖玻片厚度，盖玻片与物镜的间距，不考虑光在盖玻片中的多次反射，取真空中光速。(1)求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积（结果保留2位有效数字）；(2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为，求（结果保留2位有效数字）。【答案】(1)(2)【详解】（1）由折射定律可知，全反射的临界角满足设未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光圆的半径为r，由几何关系代入数据解得根据所以未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积为（2）当光从O点垂直于盖玻片的上表面入射时，传播的时间最短，则未滴油滴时，光从O点传播到物镜的最短时间为滴油滴时，光从O点传播到物镜的最短时间为故15．（2025·湖北·高考真题）如图所示，三角形ABC是三棱镜的横截面，，，三棱镜放在平面镜上，AC边紧贴镜面。在纸面内，一光线入射到镜面O点，入射角为，O点离A点足够近。已知三棱镜的折射率为。(1)当时，求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值；(2)若光线从AB边折射后直接到达BC边，并在BC边刚好发生全反射，求此时的值【答案】(1)(2)【详解】（1）作出光路图，如图所示由几何关系可知所以在边的入射角为由光的折射定律解得光线从边射入棱镜时折射角的正弦值为（2）根据可得则AB边的折射角为根据折射定律可知AB边的入射角满足解得根据几何关系可知恰好发生全反射时的入射角为（建议用时：20分钟）16．（2024·浙江·高考真题）在如图所示的直角坐标系中，平面为介质Ⅰ和Ⅱ的分界面（z轴垂直纸面向外）。在介质I中的（0，）处有一点波源，产生波长为、速度为v的波。波传到介质Ⅱ中，其速度为，图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x轴和y轴分别交于R和S点，此时波源也恰好位于波峰。M为O、R连线的中点，入射波与反射波在O点相干加强，则（）A．介质Ⅱ中波的频率为 B．S点的坐标为（0，）C．入射波与反射波在M点相干减弱 D．折射角的正弦值【答案】BD【详解】A．波从一种介质到另一种介质，频率不变，故介质Ⅱ中波的频率为故A错误；B．在介质Ⅱ中波长为由于图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x轴和y轴分别交于R和S点，故S点的坐标为（0，），故B正确；C．由于S为波峰，且波传到介质Ⅱ中，其速度为图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x轴和y轴分别交于R和S点，则R也为波峰，故P到R比P到O多一个波峰，则则由于故不在减弱点，故C错误；D．根据则解得故D正确。故选BD。17．（2025·内蒙古乌兰察布·模拟预测）如图所示为光导纤维（可简化为长直玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为l=9m，AB、CD分别代表光纤的两个端面，一束光以45°的入射角从端面AB射入长直光纤，玻璃丝对该光束的折射率为。已知光在真空中的传播速度的大小为，则光从玻璃丝的端面AB传播到端面CD经历的时间为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】设光从AB端面进入玻璃丝的折射角为θ，根据光的折射定律有解得设光在玻璃丝中发生全反射的临界角为C，则解得易知折射到玻璃丝中的光射到玻璃丝侧面的入射角为60°>C，即射到玻璃丝侧面的光发生全反射，光经过不断在玻璃丝侧面发生全反射，最后从端面CD射出；设光在玻璃丝中传播的路程为s，根据对称性可得根据折射定律公式有光从玻璃丝的端面AB传播到端面CD经历的时间为解得故选A。18．（2025·浙江·一模）如图所示，半球形均匀玻璃砖过球心O的截面为CPD，PO与底面垂直。由黄、紫两种单色光组成的一束细光束从P点以45°入射，折射光分为a、b两束光。下列说法正确的是（）A．a光光子动量小于b光光子动量B．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压Ua>UbC．a、b两束光从P点到底面所用的时间关系为ta<tbD．a、b两束光从P点射入玻璃砖经底面反射一次到圆弧CP上所用的时间关系为ta=tb【答案】AC【详解】A．根据折射定律可知，b光的折射率大于a光的折射率又可知b光在玻璃中传播速度小于a光的速度由于，可得，所以b光的波长小于a光的波长代入光子动量，可知a光光子动量小于b光光子动量，故A正确；B．因为b光的波长小于a光的波长，所以b光的频率较大，根据爱因斯坦光电效应方程可知，b光的遏止电压大于a光的遏止电压，故B