物理二轮复习专项训练：光学专题 光学综合问题

2026届高三物理二轮复习专项训练：光学专题光学综合问题一、单选题1．一束红光由空气进入某种介质，界面两侧的光线与界面的夹角分别为45°和60°，如图所示。则介质对该红光的折射率为（）A． B．C． D．2．在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了，这是利用了光的（）A．全反射 B．衍射 C．偏振 D．干涉3．小明运动出汗较多，他想喝一杯淡盐水，在搅拌盐水时，看到筷子在液面处出现“折断”现象。杯子是薄壁圆柱体玻璃杯，当他沿水平方向（垂直于纸面）观看时，与实际情况相符合的是（）A． B．C． D．4．现代社会生产、生活与科技活动中，物理学应用非常广泛。下列描述正确的是（

）A．医院里常用X射线照射病房和手术室进行消毒B．利用红外遥感技术可以寻找水源、监视森林火情C．一切波都能发生干涉、衍射和偏振现象D．微波炉加热食物是利用了微波有很强的热效应5．生产芯片的工具是紫外光刻机，目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线，其波长为。EUV光刻机使用的是极紫外线，其波长是。下列说法正确的是（

）A．深紫外线光子的能量大于极紫外线光子的能量B．在水中深紫外线的传播速度大于极紫外线的传播速度C．利用同一装置进行双缝干涉实验时极紫外线的条纹间距较大D．极紫外线比深紫外线更容易发生衍射6．为迎接2025年哈尔滨亚冬会的到来，部分商家在冰雕中安装了一光源，将该光源水平放置于冰下方处，该光源可看成点光源，光源发出黄光时，可在冰表面上观察到黄色圆，如图所示。已知冰对黄光的折射率约为，则圆的直径d为（）A． B． C． D．7．如图，一束激光在折射率自上而下逐渐变化的某材料中沿曲线传播，亮度左暗右亮。下列说法正确的是（）A．激光从材料左端射入B．材料的折射率自上而下逐渐减小C．增加材料上下高度，光线能从上表面射出D．增加材料左右长度，可能会形成对称的光路8．水晶吊灯由许多光源和各种形状的水晶组合而成，如图所示为某水晶的剖面图，，，，一束光线从AB边射入水晶，入射角，折射角，已知光在空气中的传播速度为，则下列说法正确的是（）

A．该光线在此水晶中的折射率为B．该光线在此水晶中的传播速度为C．该光线若通过CD边，则折射角为30°D．该光线若通过DE边，则恰好发生全反射9．增透膜（又称减反射膜）是一种应用广泛的光学薄膜，主要应用于减少光线在光学器件表面的反射损失，增加光的透射量。小明要在他的摄像镜头上贴一张增透膜，以增强绿光的透射量，已知绿光在真空中的波长约为，增透膜的折射率为1.5，则增透膜的厚度至少为（）A． B． C． D．10．航天器自主导航是指不依赖外界支持而在航天器上实时确定自身位置和速度的一种航天技术，利用的是恒星的星光通过大气时会向地心方向弯曲的原理，星光折射几何关系示意图如图所示。航天器绕地球做匀速圆周运动，从航天器上的星敏感器观测到的出射光线相对于地球的视高为h（视高线与出射光线垂直），来自恒星的入射光线与折射后的光线形成的夹角称为星光折射角设为，设星敏感器测得航天器的水平高度角为（航天器与地心的连线与星光入射方向的夹角）。忽略地球自转，地球的半径为R，地球表面处的重力加速度为g，则（）A．大气层对星光的折射率越来越小B．以星光入射方向所在平面为参考平面，从航天器上观测到的恒星位置比恒星的实际位置要低C．图中航天器上实时确定的自身离地高度为D．图中航天器上实时确定的速度大小为二、多选题11．下列有关光学现象描述正确的是（）A．图甲，水中的气泡看上去特别明亮，主要原因是光的折射B．图乙，光经过大头针时，使影的轮廓模糊不清，主要原因是光的衍射C．图丙，电影院里观众看到的立体电影是利用光的偏振D．图丁，光学平面的平滑度检测是利用了光的全反射12．如图1为氢原子能级图，氢原子从高能级向第二能级跃迁时，会产生四种不同频率的可见光，其光谱如图2所示，从能级3跃迁到能级2产生的可见光对应，下列说法正确的是（

）A．是从能级4跃迁到能级2产生的B．用同一双缝干涉装置研究这四种光各自的干涉现象，相邻干涉条纹的间距最大C．的光子动量大于的光子动量D．若照射某种金属能发生光电效应，则用照射此金属也一定能发生光电效应13．如图所示，一透明体的横截面为四分之一圆弧AB，O点为圆心，半径为R，C点在圆弧AB上且C点到AO的距离为。一光线平行AO方向从C点射入透明体后，通过OB上的D点，光在真空中的传播速度大小为c。下列说法正确的是（）

A．透明体对该光线的折射率为B．透明体对该光线的折射率为C．该光线从C点传播到D点的时间为D．该光线从C点传播到D点的时间为14．下列说法中正确的是（）A．检查产品表面的平整度是利用了样品和产品之间的空气膜上下表面反射的光线产生的薄膜干涉现象B．用一束白光做杨氏双缝干涉实验时，由于红光的干涉条纹比紫光的窄，所以中央亮纹的边缘是紫色的C．通过夹紧的两只铅笔的缝隙去看日光灯，能看到彩色条纹，这是由于光的衍射现象D．为了拍摄清楚夕阳照射时水面下的游鱼，可以在相机镜头前端加装增透膜，增强透射光15．如图所示，一束单色光从半圆柱形玻璃砖（其横截面为图中所示半圆，为圆心）的A点入射，经底面反射后，从B点射出，角，，则下列说法正确的是（）A．和就是光在玻璃砖中的路径B．在A处入射的光经玻璃砖折射后，折射角为15°C．玻璃砖的折射率为D．从B点射出玻璃砖的光与A点射入玻璃砖的光相比，方向逆时针转过了90°16．为了降低光通过照相机镜头等光学元件表面因反射造成的光能损失，人们在这些光学元件的表面镀上透明的薄膜，即增透膜（如图甲）。增透膜上下两个表面的反射光会因发生干涉而相互抵消，增加了透射光的能量。若将照相机镜头等光学元件简化为矩形元件，真空中波长为λ的单色光垂直增透膜的上表面入射，如图乙所示，其中增透膜的厚度为d，增透膜对该单色光的折射率为n，光在真空中速度为c。下列说法正确的是（）A．该单色光由空气进入增透膜，波长变短B．该单色光通过增透膜的时间为（不考虑光的反射）C．增透膜的最小厚度为D．增透膜的最小厚度为三、填空题17．如下图所示甲为用干涉法检查平面平整程度装置．如图所示乙中干涉条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是__________（填“凹下”或“凸起”）；若仅增大单色光的频率，干涉条纹将______（填“变密”或“变疏”）；若仅减小薄片的厚度，干涉条纹将__________（填“变密”或“变疏”）。18．某同学用光传感器做双缝干涉的实验，这种方法除了可以测量条纹间距外，还可以方便、形象地展示亮条纹的分布，并能测出传感器上各点的光照强度。某次实验传感器上的光照信息经计算机处理后得到的干涉图像如图甲所示，之后调整双缝间距，得到如图乙所示的干涉图像，则调整后双缝间距______（填“变大”或“变小”）。19．如图所示为光的双缝干涉示意图，与两狭缝、距离相等，处亮纹为0级亮条纹，由向上分别为1级暗条纹、1级亮条纹、2级暗条纹……以此类推。某同学将两种不同波长的单色光、分别通过同一套双缝干涉装置，发现光干涉图样的2级亮纹中心与光干涉图样的2级暗纹中心正好位于屏上同一位置，则光所产生干涉图样的条纹间距_________（选填“大于”“小于”或“等于”）光所产生干涉图样的条纹间距，且单色光、的波长之比__________，两束光中更容易发生衍射现象的是__________（选填“光”或“光”）。20．德阳灯会历来就有“川西灯会看德阳”之盛誉。时隔8年，第十五届德阳灯会将于2024年2月2日至3月9日在德阳玄珠湖公园举行，届时240米吉尼斯龙灯旋连“三星堆宝藏”等1000余组彩灯共镶“华灯盛宴”。如图所示，深度足够的、灌满透明湖水的圆柱形玄珠湖直径为12m，在湖面中央O点正下方合适的位置处安装绿色点光源（图中未画出），使得岸上的游客能看到整个湖面恰好都被照亮，已知湖水对绿光的折射率为。假如你就是“华灯盛宴”的设计师，请你帮安装师傅设计出绿色光源的深度h=______；若在O点正下方再安装一个红色点光源，仍然要求恰好照亮整个湖面，则安装的深度应______（选填“更深些”或“更浅些”）；光从各自的波源出发，红光到达湖面O点处所用时间______绿光到达湖面O点处所用时间（选填“大于”、“等于”或“小于”）。四、解答题21．如图所示，一块半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心。玻璃砖的折射率，光在真空中传播的速度为c。(1)求光在玻璃砖中传播的速度；(2)某平行光垂直射向玻璃砖的下表面时，求光到达上表面后射出部分的最大弧长为多少（不考虑光在玻璃砖中多次反射）。22．一种“光开关”的“核心区”构造如图中虚框区域所示，其中1、2是两个完全相同且截面边长均为的等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚框平行，两斜面平行且略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现“开关”功能。若一细束单色光从1的左侧面上点垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”。已知棱镜对单色光的折射率为1.5，与底面间的距离为，单色光在真空中的传播速度为。在两棱镜之间不充入介质情况下：（1）请通过推导说明是否能实现“开”功能；（2）求单色光在棱镜中传播的时间。23．光纤在现代通信中有着巨大作用，如图所示，由透明材料制成的光纤纤芯折射率大于包层折射率，若纤芯的折射率为n1，包层材料的折射率为n2，则当光由纤芯射向包层时，发生全反射的临界角C满足sinC＝。（1）光在纤芯与包层中的速率比；（2）若光纤纤芯的半径为a，并设光垂直于端面沿轴入射，为保证光信号一定能发生全反射，则在铺设光纤时光纤轴线的弯曲半径R不能小于多少？24．如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，棱镜的折射率为，。一细光束从的中点D垂直于面入射，，求：（1）画出光路图并计算出光从棱镜第一次射入空气时的折射角；（2）光从进入棱镜到它第一次从棱镜中射出所经历的时间（光在真空中的传播速度为c）。25．景观湖水面之下安装的小灯泡发出的某种单色光，会在水面形成一个个漂亮的发光区域，位于深处的甲灯泡发红色光，位于另一深度的乙灯泡发黄色光，两灯泡发出的光在水面形成的面积相等，已知水对红光的折射率为，对黄光的折射率为。(1)求甲灯泡发光区域的面积；(2)求乙灯泡的深度；(3)若在一次雨后，发现甲灯泡发光面积是原来的两倍，求水面上升的高度。《2026届高三物理二轮复习专项训练：光学专题光学综合问题》参考答案题号12345678910答案DCABBBDBAD题号11121315答案BCACDADBD1．D【详解】根据题意，入射角与折射角分别为，则折射率为故选D。2．C【详解】观众戴上特制眼镜观看立体电影时，利用了光的偏振现象。故选C。3．A【详解】ABD．水中筷子发出的光进入空气发生折射，且折射角大于入射角，当筷子位于O点左侧时，看到的水中筷子应该偏向左“折断”；当筷子位于O点右侧时，看到的水中筷子应该偏向右“折断”，故A正确，BD错误；C．当筷子刚好位于O点时，入射角和折射角刚好都为零，则看到的水中筷子不发生“折断”，故C错误。故选A。4．B【详解】A.医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，A错误；B.利用红外遥感技术可以寻找水源、监视森林火情，B正确；C.一切波都能发生干涉、衍射，但只有横波能发生偏振现象，C错误；D.微波几乎没有热效应，微波炉加热食物是食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，从而温度升高，D错误。故选B。5．B【详解】A．根据题意可知，极紫外线波长小于深紫外线，根据可知，深紫外线光子的能量小于极紫外线光子的能量，故A错误；B．极紫外线波长小于深紫外线，则频率高，所以极紫外线折射率大，根据可知，极紫外线在水中的传播速度小，故B正确；C．利用同一装置进行双缝干涉实验时可知，极紫外线的条纹间距较小，故C错误；D．极紫外线比深紫外线波长短，更不容易发生衍射，故D错误。故选B。6．B【详解】由题意可知，黄光照射到冰面时产生全反射的临界角满足由几何知识可得联立解得故选B。7．D【详解】A．右端光强度大，则激光从材料右端射入，故A错误；BD．光从右向左传播过程中，光线与法线夹角越来越大，说明材料的折射率自下而上逐渐减小；增加材料左右长度，当光线的入射角合适时，光线在某个界面发生全反射，向下偏折后，从光疏介质进入光密介质，可能会形成对称的光路，故B错误，D正确；C．增加材料上下高度，光线发生偏折的次数越多，入射角越来越大，必然会出现入射角大于临界角，发生全反射，光线不能从上表面射出，故C错误。故选D。8．B【详解】A．该光线在此水晶中的折射率A项错误；B．该光线在此水晶中的传播速度为B项正确；C．该光线若通过CD边，可分析出入射角为30°，折射角应为60°，C项错误；D．该光线若通过DE边，恰好与DE垂直，不发生全反射，D项错误。故选B。9．A【详解】由薄膜干涉原理知，减弱反射光增透膜的厚度满足则增透膜的厚度至少为为绿光在介质中的波长，根据，知绿光在介质中的波长是在真空中波长的，可得增透膜的厚度厚度至少为故选A。10．D【详解】A．由于星光通过大气时会向地心方向弯曲，越靠近地球表面，星光偏折程度越大，所以星光通过大气层时，大气层对星光的折射率越来越大，A错误；B．从航天器上观察到恒星的位置在出射光线的反向延长线上，以星光入射方向所在平面为参考平面，观测到的恒星位置比恒星的实际位置要高，B错误；C．根据几何关系可知航天器离地心的距离则航天器上实时确定的自身离地高度为，C错误；D．根据万有引力提供向心力有忽略地球自转，在地球表面或附近的物体有联立以上三式可得该航天器所在位置的速度大小D正确。故选D。11．BC【详解】A．图甲，水中的气泡看上去特别明亮，主要原因是光的全反射，故A错误；B．图乙，光经过大头针时，使影的轮廓模糊不清，主要原因是光的衍射，故B正确；C．图丙，电影院里观众看到的立体电影是利用光的偏振，故C正确；D．图丁，光学平面的平滑度检测是利用了光的干涉，故D错误。故选BC。12．ACD【详解】A．由图可知能量大于的能量，从能级3跃迁到能级2产生的可见光对应，故是从能级4跃迁到能级2产生的，故A正确；B．的能量最大，对应的波长最小，根据可知相邻干涉条纹的间距最小，故B错误；C．光子动量，光子能量大于光子能量，则的光子动量大于的光子动量，故C正确；D．光子能量大于光子能量，则频率大于频率，若照射某种金属能发生光电效应，则用照射此金属也一定能发生光电效应，故D正确。故选ACD。13．AD【详解】AB．设该光线在C点发生折射时的入射角与折射角分别为和，根据几何关系可得解得由于，可知为等腰三角形，则有则透明体对该光线的折射率为故A正确，B错误；CD．根据几何关系可知，C，D两点间的距离为该光线在透明体中传播的速度大小为该光线从C点传播到D点的时间为故C错误，D正确。故选AD。14．AC【详解】A．检查产品表面的平整度是利用了样品和产品之间的空气膜上下表面反射的光线产生的薄膜干涉现象，故A正确；B．用一束白光做杨氏双缝干涉实验时，由于红光波长大于紫光的波长，则红光的干涉条纹比紫光的宽，所以中央亮纹的边缘是红色的，故B错误；C．通过夹紧的两只铅笔的缝隙去看日光灯，能看到彩色条纹，这是由于光的衍射现象，故C正确；D．为了拍摄清楚夕阳照射时水面下的游鱼，可以在相机镜头前端加装偏振片，从而减弱反射光，故D错误。故选AC。15．BD【详解】AB．作出光在玻璃砖中的光路图，如图所示，弧所对的圆心角，则所对圆周角；又，则圆周角，故，所以A错误，B正确；C．玻璃砖的折射率选项C错误；D．由几何关系可知，，所以在点射出的光与法线所成折射角，想象法线连带着入射光线绕点顺时针转过90°，就到达及出射光线所在的位置，故D正确。故选BD。16．AC【详解】A．光在增透膜中的波长为因为，所以该单色光由空气进入增透膜，波长变短，A正确；B．光通过增透膜的时间为光在增透膜中的速度为解得，B错误；CD．增透膜是膜前后反射光叠加减弱，波程差为，解得，厚度d最小值为，C正确，D错误。故选AC。17．凹下变密变疏【详解】[1]薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，检查平面左边处的空气膜与后面的空气膜厚度相同，知该处凹下；[2][3]增大光的频率，则波长变短，由可知干涉条纹将密；若仅减小薄片的厚度即d减小，干涉条纹将变疏。18．变小【详解】由题图可知，第二次得到的干涉图像中相邻亮条纹间距较大，根据可知，调整后双缝间距变小。19．小于光【详解】[1]同一套双缝干涉装置中，光干涉图样的2级亮纹中心与光干涉图样的2级暗纹中心正好位于屏上同一位置，根据图可知光的条纹间距小。[2]设光干涉图样的2级亮纹中心与P点的距离为，则a光干涉图样相邻两明条纹或暗条纹之间的距离为同理b光干涉图样相邻两明条纹或暗条纹之间的距离为解得[3]波发生明显的衍射现象的条