高考物理二轮总复习：光学

13.光学

选择题:1〜6题每小题3分,8~9题每小题4分洪26分

基础巩固练

1.（2025山东枣庄模拟）在军事上,随着隐形战机的出现，反隐形雷达应运而生。反兔形雷

达一般采用毫米波段雷达及米波段雷达联合工作，毫米波段雷达工作在30〜300GHz频

段，波长较短，分辨率高;米波段雷达工作在30〜300MHz频段，波长较长，可以与机体某些

部位发生共振，增大雷达反射面。下列说法正确的是（）

A.这两种雷达波在真空中的传播速度相等

B.这两种雷达波在空中相遇能发生干涉现象

C.若雷达向同一目标同时发射这两种雷达波，先接收到米波段的反射信号

D.遇到同一障碍物时，毫米波段的雷达波比米波段的雷达波衍射现象更明显

2.（2025山东名校联合检测）我们在日常生活中可能见到或经历过这些情境:①日落时看

到椭圆状的太阳;②看立体电影需要用到特制的眼镜;③阳光下彩色的孔雀羽毛;④单反

相机镜头与太阳能玻璃管的颜色较暗。下列对它们的思考或认识正确的一项是（）

A.①中情境的出现是因为光在传播中发生了全反射

B.②中光学应用能够实现是利用了光的干涉原理

C.③中羽毛边缘呈现出彩色是自然光散射的结果

D.④中玻璃所镀膜均为增透膜，但镀膜的最小厚度却是不一样的

3.（2025江苏扬州模拟）某同学使用不同波长的单色光b进行双缝干涉实验，观察到的

实验现象分别如图甲、乙所示。下列说法正确的是（）

甲

IIIIIIII

A.a的波长小于b的波长

B.a的频率大于b的频率

C.利用透明薄膜检查元件平整度是利用光的干涉现象

D.用。照射单缝有明显的衍射现象,则方通过同一单缝一定会观察到明显的衍射现象

4.（2023河北卷）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

5.（2024贵州卷）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,其光路图如图所示。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⑶、匕则（）

A./?</?o,v>vo

C./?>/?o,v>vo

D./?>/2n,v<vn

6.（2024江苏卷）现有一光线以相同的入射角仇打在不同浓度的两杯NaCl溶液中，折射光

线分别如图甲、乙所示（，＜但），已知折射率随浓度增大而变大。则（）

甲乙

A.甲折射率大B.甲浓度小

C.甲速度大D.甲临界角大

7.（6分）光纤通信已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为1km、直径为g0.2

mm的长直光纤，一束单色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入，经过5xl（y6s在光纤另

一端接收到该光束。已知光速c=3xl08m/so

⑴求该光纤的折射率。

（2汝I图所示，该光纤绕圆柱转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该

圆柱体半径R的最小值。

综合提升练

8.（多选）（2024广西卷）如图所示,5为单色光源,S发出的光一部分直接照到光屏上，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和镜面与光屏

垂直,单色光波长为九下列说法正确的是（）

光

屏

S

4….…_.............

平面镜

H----------/-------------

A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为，

2a

B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为与

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成

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

该液体的折射率为小

2a^x

9.（2025河北金科大联考）某工厂技术人员为检测所制作的滚珠大小是否合格，将一块玻

璃板甲放置在另一玻璃板乙之上,在另一端同一位置元后放入标准滚珠及待检滚珠，装置

如图1所示。当用同一种单色光从玻璃板甲上方入射后，从卜.往下看，看到的部分明暗相

间的条纹分别如图2所示，下列说法正确的是（）

UIUI甲

乙

图I

标准待测

图2

A.条纹是由玻璃板甲的上表面及玻璃板乙的上表面的反射光叠加干涉而成的

B.待检滚珠的半径比标准滚珠的小

C.放标准滚珠时得到的相邻两亮条纹对应的空气膜厚度差比放待检滚珠时的小

D.放标准滚珠时，若增大入射光的频率,相邻亮条纹的中心间距增大

10.（6分）在一水池底部水平放置一条长为1m的细灯带，灯带能够发出红光，水对红光的

折射率为g,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⑶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。（可用分数、根式表示）

11.(7分)(2025安徽黄山二模)光纤通信具有诸多优点。一根粗细均匀的光导纤维束置于

空气中,AB段为半圆形,光导纤维束的横截面直径为乩一束激光在光导纤维内的传播

过程中到达半圆直径上A点，方向与内表面夹角9=30°,之后在半圆形光导纤维内发生

5次全反射(不含A、8位置)，从半圆直径上8点射出半圆形部分。已知光在光导纤维半

圆的外圆表面均恰好发生全反射，过光导纤维中轴线的剖面及光路如图所示。已知真空

中光速为c。求：

(1)该光导纤维的折射率；

(2)该光束在半圆形光导纤维中传播的时间。

12.(7分)透明材料制成的一件艺术摆件的截面图如图所示，上半部分是半径为R的半圆

形，一细光束沿径向射入,在底面B点恰好发生全反射,04是圆心。到底面的高，已知

二?用光在真空中传播的速度为c,求:

4

(1)该透明材料的折射率;

⑵最终从透明艺术摆件射出的光线与最初的入射光线相比偏转的角度;

(3)光在透明艺术摆件中传播的时间。

培优拔高练

13.（8分）（2023山东卷）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a直径均为2〃,折射率为

〃（”或）。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面立行。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。，求0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力的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光

线）。

参考答案

1.A解析所有电磁波在真空中的传播速度都相同，故A正确俩种波的频率不相等，则

不能发生干涉现象，故B错误;若雷达向同一目标同时发射这两种雷达波，由于传播速度

相等，所以同时接收到反射信号，故C错误;波长越长，衍射现象越明显，毫米波的波长小于

米波的波长,因此米波的衍射现象更明显，故D错误。

2.D解析日落时看到椭圆状的太阳，是因为大气对太阳光的折射作用，而不是全反射，大

气不均匀，太阳光在穿过大气层时，光线发生折射,使我们看到的太阳形状发生变化,A错

误;看立体电影用到特制眼镜，这是利用了光的偏振原理，立体电影是通过两个镜头拍摄，

将左右眼分别看到的画面以不同偏振方向的光投射到银幕上，观众戴上对应偏振方向的

眼镜,就能分别看到左右眼的画面，从而产生立体感,并非光的干涉原理,B错误;阳光下彩

色的孔雀羽毛，羽毛边缘呈现彩色是光的干涉现象。孔雀羽毛上有许多细微的结构，这些

结构使光在传播过程中相互干涉，从而产生彩色,而不是自然光散射的结果,C错误;单反

相机镜头与太阳能玻璃管的颜色较暗，是因为它们所镀膜均为增透膜，增透膜的作用是减

少反射光，增加透射光，不同的镜头和玻璃管，由于工作的光的波长等因素不同，为了达到

最佳增透效果，镀膜的最小厚度不一样,D正确。

3.C解析由题图甲、乙可知4的相邻条纹间距较大，根据双健干涉条纹的间距公式

可知在〈儿,故A错误;由｛7=犯〃<，，得fb>fa,故B错误;利用透明薄膜检查元件平

整度是利用光的干涉现象，故C正确;因"V，用。照射单^有明显的衍射现象，则人通过

同一单缝不一定会观察到明显的衍射现象，故D错误c

4.C解析题干所述现象是由光的干涉造成的，彩虹的形成原理主要为光的折射，题干所

述现象与彩虹的形成原理不相同，故A错误;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;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。

5.A解析由图可知光从棱镜进入液体中时，入射角小于折射角，根据折射定律可知

〃〈码根据折射率的速度表达式□二：,可得故选Ao

6.A解析入射角相同，由于，（生，根据折射定律可知〃甲”乙,故甲浓度大;根据i，=*可

知光线在甲中的传播速度较小，由sinC一可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小。

n

故选Ao

7.答案（1）1.5

（2）0.4mm

解析（1）单色平行光在长直光纤中传输，有

i

v=-

t

解得v=2x]08m/s

该光纤的折射率

C

/!=-

解得n=1.5＜）

（2）如图所示，当光纤中最下面的光线发生全反射,则平行光在弯曲处全部发生全反射

由几何关系可知

sinc=-^-

Rmin+d

又sinC=-

n

解得Rmin=0.4mm。

8.AD解析单色光源与其相对平面镜对称的像形成相干的两个单色光源，类似“双缝”,

其间距光屏上相邻两条亮条纹（或暗条纹）的中心间距为白,选项A正确,B错误。

2a

将装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中.4/折射率历则无1=今选项C错误。

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AY,有

得七二竿，结合选项C分析，可知后/所以〃'二赤，选项D正确。

9.B解析干涉条纹是由玻璃板甲的下表面与玻璃板乙的上表面的反射光叠加而成的,

故A错误;设亮条纹对应的空气膜的厚度为4则有2冷叫〃=1,2,3,…），即公％可知相邻

两亮条纹对应的空气膜的厚度差Ad：1为一定值，设劈尖的角度为。，则相邻两亮条纹的

间距*得由题图2可知，待测滚珠的©大，可知对应的夕角小，其半径小，故B正确,C

错误;当增大标准滚珠入射光的频率，即减小入射光的波长时，由Av二焉=告可知夕不

变,Ax变小，故D错误。

10.答案(%xlO8s

6V7+9n2

(2)---nr

解析（1）垂直水面射出的光线在水中传播的时间最短，有

h

v

V=-

n

得r=ixio8So

（2）如图甲所示，由全反射规律可知

R

甲

s•mC厂=-1=-3

714

由几何关系得

-R=tanC-

h

得R=hlanC=|V7m

产生光斑如图乙所示，矩形面积为Si=/x2/?=5V7m2

乙

两半圆面积和为

S2=7r/?2=-7lm2

7

水面产生光斑的面积

.6\/7+9n2

5c=51+5c2=---nr°

11.答案(1)2

(6+66)d

解析（1）光在光导纤维半圆的外圆内表面恰好发生全反射，由题图可知，发生全反射的临

界角为30°,根据公式sin可得光导纤维的折射率〃=2。

n

⑵设OA长为八贝UOD=d+r

根据几何关系可得OQ=2OAcos30°

解得。4=一上包

2

光在光导纤维中的传播速度片£=5

n2

光在半圆形光导纤维中的路程5二6「

则该光束在半圆形光导纤维中运动的时间为，二号="包生。