2025年高考物理復(fù)習(xí)之小題狂練600題（選擇題）：光學(xué)（10題）

第1頁（共1頁）2025年高考物理復(fù)習(xí)之小題狂練600題（選擇題）：光學(xué)（10題）一．選擇題（共10小題）1．（2024?盤錦三模）如圖，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學(xué)實驗，在失重環(huán)境下，往水球中央注入空氣，形成了一個明亮的氣泡。若入射光在氣泡表面的p點恰好發(fā)生全反射，反射角為θ，光在真空中傳播速度為c，則（）A．水的折射率n＝sinθ B．光在水球中的傳播速度v=cC．光從空氣進(jìn)入水球，波長變短 D．光從空氣進(jìn)入水球，頻率變大2．（2024?濰坊二模）如圖所示，將透鏡凸起的一面壓在表面平整的玻璃板上，讓單色光從上方射入，從上往下看透鏡，可以看到明暗相間的圓環(huán)狀條紋。已知透鏡凸起面表現(xiàn)為球面，球面的半徑叫作這個曲面的曲率半徑（曲率半徑越大，球面彎曲程度越?。Ｏ铝姓f法正確的是（）A．圓環(huán)狀條紋是透鏡上下兩個表面反射的兩列光發(fā)生干涉形成的 B．圓環(huán)狀條紋間距不相等，越往外條紋間距越寬 C．換用曲率半徑更大的透鏡，可以看到條紋將變密集 D．改用頻率更高的單色光照射，可以看到條紋將變密集3．（2024?江蘇一模）有a、b兩束單色光從空氣中平行照射在平行玻璃磚上，它們經(jīng)玻璃折射后射入空氣的光線如圖示，則有關(guān)a、b光的說法正確的是（）A．在玻璃中傳播時a光的速度較大 B．在同一雙縫干涉實驗裝置發(fā)生干涉時a光的干涉條紋間距較大 C．從同一介質(zhì)射向空氣時a光發(fā)生全反射的臨界角較小 D．a(chǎn)光和b光頻率相同4．（2024?江蘇模擬）激光打標(biāo)機(jī)是利用激光對工件進(jìn)行局部照射，使工件表面材料瞬間熔融甚至汽化留下標(biāo)記的機(jī)器，激光打標(biāo)利用了激光的下列哪種特性（）A．亮度高 B．偏振 C．平行度好 D．相干性好5．（2024?江蘇模擬）如圖所示，截面為直角三角形的玻璃磚放置在水平面上，其中∠B＝30°，現(xiàn)有一束平行于BC邊的單色光，從AB邊上的中點D射入玻璃磚并從AC邊射出，已知玻璃磚對該單色光的折射率為3，不考慮光線在玻璃磚內(nèi)的多次反射，下列說法正確的是（）A．光在AB邊的入射角為30° B．光在BC邊的入射角為30° C．光垂直于AC邊射入空氣 D．增大光在D點的入射角，光可能在AB邊發(fā)生全反射6．（2024?江蘇模擬）如圖所示為雙縫干涉實驗原理圖，單縫S0、雙縫中點O、屏上的P0點位于雙縫S1和S2的中垂線上，入射光波長為600nm，實驗屏上P0和P處為兩條相鄰的亮條紋。下列說法正確的是（）A．雙縫S1和S2到P點的距離差為300nm B．減小雙縫S1和S2之間的距離，條紋間距將隨之減小 C．若換成波長為400nm的入射光，則P點處將形成暗條紋 D．遮住S1，則屏上不能形成明暗相間的條紋7．（2024?內(nèi)江模擬）如圖，由a、b兩種單色光組成的復(fù)色光，沿半球形水霧的半徑方向AO入射，折射后分成兩種單色光a、b。其中，a光與界面的夾角為30°，b光的折射率為2，b光與法線的夾角為45°，光在空氣中的傳播速度為c，水霧半球的半徑為R。下列說法中正確的是（）A．a(chǎn)光在半球水霧中的傳播時間為3RB．a(chǎn)光在半球水霧中的傳播時間為3cC．a(chǎn)單色光的頻率比b單色光的頻率小 D．利用a、b單色光做雙縫干涉實驗，在相同實驗條件下，b光比a光的條紋間距大8．（2024?選擇性）某同學(xué)自制雙縫干涉實驗裝置：在紙板上割出一條窄縫，于窄縫中央沿縫方向固定一根拉直的頭發(fā)絲形成雙縫，將該紙板與墻面平行放置，如圖所示。用綠色激光照射雙縫，能在墻面上觀察到干涉條紋，下列做法可以使相鄰兩條亮紋中心間距變小的是（）A．換用更粗的頭發(fā)絲 B．換用紅色激光照射雙縫 C．增大紙板與墻面的距離 D．減小光源與紙板的距離9．（2024?廣東）如圖所示，紅綠兩束單色光，同時從空氣中沿同一路徑以θ角從MN面射入某長方體透明均勻介質(zhì)，折射光束在NP面發(fā)生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐漸增大，兩束光在NP面上的全反射現(xiàn)象會先后消失。已知在該介質(zhì)中紅光的折射率小于綠光的折射率。下列說法正確的是（）A．在PQ面上，紅光比綠光更靠近P點 B．θ逐漸增大時，紅光的全反射現(xiàn)象先消失 C．θ逐漸增大時，入射光可能在MN面發(fā)生全反射 D．θ逐漸減小時，兩束光在MN面折射的折射角逐漸增大10．（2024?湖北三模）如圖甲為一玻璃半球的截面圖，其半徑為R，O為球心，AB為直徑，現(xiàn)有均勻分布的紅光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圓底面）的表面積為S＝2πR?（如圖乙，其中R為球的半徑，?為球冠的高），光在真空中傳播的速度為c，玻璃對紅光的折射率為n＝1.25，若只考慮首次射到球面的光，則下面說法正確的是（）A．從半球面射出的光中，在玻璃內(nèi)的傳播時間最短為3R4cB．整個半球面透光的面積為15C．所有射入到半球底面的光，有1625的會發(fā)生全反射D．若將入射光由紅光換成紫光，則半球面透光的面積增大

2025年高考物理復(fù)習(xí)之小題狂練600題（選擇題）：光學(xué)（10題）參考答案與試題解析一．選擇題（共10小題）1．（2024?盤錦三模）如圖，王亞平在天宮課堂上演示了水球光學(xué)實驗，在失重環(huán)境下，往水球中央注入空氣，形成了一個明亮的氣泡。若入射光在氣泡表面的p點恰好發(fā)生全反射，反射角為θ，光在真空中傳播速度為c，則（）A．水的折射率n＝sinθ B．光在水球中的傳播速度v=cC．光從空氣進(jìn)入水球，波長變短 D．光從空氣進(jìn)入水球，頻率變大【考點】光的折射與全反射的綜合問題；折射率的波長表達(dá)式和速度表達(dá)式；光的全反射現(xiàn)象．【專題】比較思想；幾何法；全反射和臨界角專題；分析綜合能力．【答案】C【分析】入射光在氣泡表面的p點恰好發(fā)生全反射，入射角等于臨界角C，確定臨界角C，再由n=1sinC求水的折射率。根據(jù)n=cv求光在水球中的傳播速度。光從空氣進(jìn)入水球，頻率不變，波速變小，由v【解答】解：A、入射光在氣泡表面的p點恰好發(fā)生全反射，反射角為θ，根據(jù)反射定律可知入射角為θ，則臨界角為θ，水的折射率為n=1sinθ，故B、根據(jù)n=cv得光在水球中的傳播速度為v＝csinθ，故CD、光從空氣進(jìn)入水球，波速變小，頻率不變，根據(jù)v＝λf可知波長變短，故C正確，D錯誤。故選：C?！军c評】本題考查光的折射，解題關(guān)鍵要掌握全反射的發(fā)生條件及臨界角的計算公式sinC=12．（2024?濰坊二模）如圖所示，將透鏡凸起的一面壓在表面平整的玻璃板上，讓單色光從上方射入，從上往下看透鏡，可以看到明暗相間的圓環(huán)狀條紋。已知透鏡凸起面表現(xiàn)為球面，球面的半徑叫作這個曲面的曲率半徑（曲率半徑越大，球面彎曲程度越?。?。下列說法正確的是（）A．圓環(huán)狀條紋是透鏡上下兩個表面反射的兩列光發(fā)生干涉形成的 B．圓環(huán)狀條紋間距不相等，越往外條紋間距越寬 C．換用曲率半徑更大的透鏡，可以看到條紋將變密集 D．改用頻率更高的單色光照射，可以看到條紋將變密集【考點】薄膜干涉現(xiàn)象．【專題】定量思想；推理法；光的干涉專題；推理能力．【答案】D【分析】空氣層的上下表面反射的兩列光為相干光，當(dāng)光程差為波長的整數(shù)倍時是亮條紋，當(dāng)光程差為半個波長的奇數(shù)倍時是暗條紋。使牛頓環(huán)的曲率半徑越大，相同的水平距離使空氣層的厚度變小，所以觀察到的圓環(huán)狀條紋間距變大?！窘獯稹拷猓篈、圓環(huán)狀條紋是兩個玻璃表面之間的空氣膜上下表面反射的兩列光引起的薄膜干涉造成的，故A錯誤；B、光從折射率小的介質(zhì)射向折射率大的介質(zhì)時，反射光與入射光相比，有一個相位為π突變（相當(dāng)于反射光比入射光多走了半個波長）．因而，某一級亮條紋對應(yīng)的空氣膜厚度應(yīng)該滿足：2d=(2k+1)λ2，其中k＝0，1，2…。可知條紋寬窄的差異，是空氣膜變化率的不同所導(dǎo)致的：變化率越大，光程差半波長的奇偶數(shù)倍更替得就越頻繁，使得條紋更加密集，從而是條紋看起來更窄。所以圓環(huán)狀條紋的間距不相等，越往外條紋間距越窄，故C、結(jié)合B的分析可知，若換一個曲率半徑更大的凸透鏡，仍然相同的水平距離但空氣層的厚度變小，所以觀察到的圓環(huán)狀條紋變稀疏，故C錯誤；D、若改用頻率更高的單色光照射，波長變小，條紋將變密集，故D正確。故選：D?！军c評】理解了牛頓環(huán)的產(chǎn)生機(jī)理就可順利解決此類題目，故對物理現(xiàn)象要知其然更要知其所以然。3．（2024?江蘇一模）有a、b兩束單色光從空氣中平行照射在平行玻璃磚上，它們經(jīng)玻璃折射后射入空氣的光線如圖示，則有關(guān)a、b光的說法正確的是（）A．在玻璃中傳播時a光的速度較大 B．在同一雙縫干涉實驗裝置發(fā)生干涉時a光的干涉條紋間距較大 C．從同一介質(zhì)射向空氣時a光發(fā)生全反射的臨界角較小 D．a(chǎn)光和b光頻率相同【考點】光的干涉現(xiàn)象；光的全反射現(xiàn)象；光的折射與全反射的綜合問題．【專題】比較思想；類比法；光的干涉專題；理解能力．【答案】C【分析】根據(jù)光的偏折程度比較出光的折射率大小，根據(jù)v=cn，【解答】解：AD、根據(jù)光路圖知，a光的偏折程度大于b光的偏折程度，則a光的折射率大于b光的折射率，a光的頻率大于b光的頻率，根據(jù)v=cn，可知在玻璃中傳播時a光的速度較小，故B、在同一雙縫干涉實驗裝置發(fā)生干涉時，根據(jù)相鄰條紋間距公式：Δx=Ldλ，由于a光的頻率大于b光的頻率，a光的波長小于b光的波長，則aC、根據(jù)全臨界角公式：sinC=1n，可知從同一介質(zhì)射向空氣時，由于a光折射率較大，所以a光發(fā)生全反射的臨界角較小，故故選：C。【點評】解決本題的突破口通過光線的偏折程度比較出光的折射率大小，知道折射率、頻率、臨界角、在介質(zhì)中的速度等大小關(guān)系。4．（2024?江蘇模擬）激光打標(biāo)機(jī)是利用激光對工件進(jìn)行局部照射，使工件表面材料瞬間熔融甚至汽化留下標(biāo)記的機(jī)器，激光打標(biāo)利用了激光的下列哪種特性（）A．亮度高 B．偏振 C．平行度好 D．相干性好【考點】激光的特點及其應(yīng)用．【專題】定性思想；推理法；電磁場理論和電磁波；理解能力．【答案】A【分析】了解激光的主要性質(zhì)，并明確各種性質(zhì)對應(yīng)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用即可求解。【解答】解：激光之所以可以使工件上留下標(biāo)記是因為激光亮度高，能量大，從而可以在短時間內(nèi)使工件表面材料熔融，故A正確，BCD錯誤。故選：A?！军c評】本題考查對激光性質(zhì)的掌握，要明確激光具有亮度高、平行度好、相干性好等特點。5．（2024?江蘇模擬）如圖所示，截面為直角三角形的玻璃磚放置在水平面上，其中∠B＝30°，現(xiàn)有一束平行于BC邊的單色光，從AB邊上的中點D射入玻璃磚并從AC邊射出，已知玻璃磚對該單色光的折射率為3，不考慮光線在玻璃磚內(nèi)的多次反射，下列說法正確的是（）A．光在AB邊的入射角為30° B．光在BC邊的入射角為30° C．光垂直于AC邊射入空氣 D．增大光在D點的入射角，光可能在AB邊發(fā)生全反射【考點】全反射的條件、判斷和臨界角；光的折射與全反射的綜合問題．【專題】信息給予題；定量思想；實驗分析法；光的折射專題；全反射和臨界角專題；理解能力．【答案】C【分析】根據(jù)入射角的含義結(jié)合數(shù)學(xué)知識求解；根據(jù)折射定律，求解折射角，再根據(jù)幾何知識求解光在BC邊的入射角；根據(jù)反射定律結(jié)合數(shù)學(xué)知識求解，再求解出射光線與AC邊的夾角；根據(jù)全反射的條件分析作答。【解答】解：A．光路圖如圖所示：由于入射光平行于BC邊，根據(jù)幾何知識可知光在AB邊的入射角為α＝90°﹣30°＝60°，故A錯誤；B．根據(jù)折射定律n=代入數(shù)據(jù)解得折射角β＝30°由數(shù)學(xué)知識可得光在BC邊的入射角為i＝60°，故B錯誤；C．根據(jù)反射定律及數(shù)學(xué)知識可知θ＝30°則出射光線與AC邊的夾角∠EFC＝90°所以光垂直于AC邊射入空氣，故C正確；D．根據(jù)全反射的條件可知，光要從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角；由于玻璃相對于空氣是光密介質(zhì)，因此光從空氣射入玻璃不會發(fā)生全反射，故D錯誤。故選：C?！军c評】本題考查了光的折射和反射，要掌握折射定律，知道入射角和折射角的含義；知道全反射發(fā)生的條件。6．（2024?江蘇模擬）如圖所示為雙縫干涉實驗原理圖，單縫S0、雙縫中點O、屏上的P0點位于雙縫S1和S2的中垂線上，入射光波長為600nm，實驗屏上P0和P處為兩條相鄰的亮條紋。下列說法正確的是（）A．雙縫S1和S2到P點的距離差為300nm B．減小雙縫S1和S2之間的距離，條紋間距將隨之減小 C．若換成波長為400nm的入射光，則P點處將形成暗條紋 D．遮住S1，則屏上不能形成明暗相間的條紋【考點】改變雙縫的間距判斷干涉條紋間距的變化；光的單縫衍射和小孔衍射圖樣；光的雙縫干涉圖樣；光的波長與干涉條紋間距的關(guān)系．【專題】比較思想；模型法；光的干涉專題；理解能力．【答案】C【分析】P0和P處為兩條相鄰的亮條紋，雙縫S1和S2到P點的距離差等于一個波長；減小雙縫S1和S2之間的距離，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx=ldλ分析條紋間距的變化情況；若換成波長為400nm的入射光，結(jié)合雙縫S1和S2到P點的距離差與半波長的關(guān)系分析P點處形成暗條紋還是亮條紋；遮住【解答】解：A、P0和P處為兩條相鄰的亮條紋，則雙縫S1和S2到P點的距離差等于一個波長，即為600nm，故A錯誤；B、根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx=ldλ可知，減小雙縫S1和S2之間的距離dC、若換成波長為400nm的入射光，則雙縫S1和S2到P點的距離差為半波長的3倍，P點處將形成暗條紋，故C正確；D、遮住S1也會發(fā)生單縫衍射現(xiàn)象，在屏上也能形成明暗相間的條紋，故D錯誤；故選：C?！军c評】本題主要考查光的雙縫干涉現(xiàn)象，關(guān)鍵要掌握產(chǎn)生明、暗條紋的條件以及雙縫干涉條紋間距公式Δx=l7．（2024?內(nèi)江模擬）如圖，由a、b兩種單色光組成的復(fù)色光，沿半球形水霧的半徑方向AO入射，折射后分成兩種單色光a、b。其中，a光與界面的夾角為30°，b光的折射率為2，b光與法線的夾角為45°，光在空氣中的傳播速度為c，水霧半球的半徑為R。下列說法中正確的是（）A．a(chǎn)光在半球水霧中的傳播時間為3RB．a(chǎn)光在半球水霧中的傳播時間為3cC．a(chǎn)單色光的頻率比b單色光的頻率小 D．利用a、b單色光做雙縫干涉實驗，在相同實驗條件下，b光比a光的條紋間距大【考點】光的雙縫干涉圖樣；折射率的波長表達(dá)式和速度表達(dá)式．【專題】定量思想；推理法；光的折射專題；光的干涉專題；推理能力．【答案】D【分析】根據(jù)b光的折射定律求得入射角，然后求出a光的折射率，從而比較頻率大小關(guān)系、a光在水霧半球中傳播速度，進(jìn)而求出a光在水霧半球中傳播時間；根據(jù)Δx=L【解答】解：AB．設(shè)入射角為θ，由折射定律可知，對b光有nb解得θ＝30°對于a光，由折射定律na設(shè)a光在水霧半球中傳播的速度為va，由na則a光在水霧半球中的傳播時間t=R聯(lián)立可得t=3故AB錯誤；C．因為介質(zhì)對a的折射率較大，則a單色光的頻率比b單色光的頻率大，故C錯誤；D．頻率越大則波長越小，則有λa＜λb利用a、b單色光做雙縫干涉實驗，在相同實驗條件下，根據(jù)Δx=L知b光比a光的條紋間距大，故D正確。故選：D?！军c評】本題考查光的折射定律以及光的折射率與光的傳播速度、光的頻率間關(guān)系。8．（2024?選擇性）某同學(xué)自制雙縫干涉實驗裝置：在紙板上割出一條窄縫，于窄縫中央沿縫方向固定一根拉直的頭發(fā)絲形成雙縫，將該紙板與墻面平行放置，如圖所示。用綠色激光照射雙縫，能在墻面上觀察到干涉條紋，下列做法可以使相鄰兩條亮紋中心間距變小的是（）A．換用更粗的頭發(fā)絲 B．換用紅色激光照射雙縫 C．增大紙板與墻面的距離 D．減小光源與紙板的距離【考點】光的波長與干涉條紋間距的關(guān)系．【專題】定性思想；推理法；光的干涉專題；推理能力．【答案】A【分析】根據(jù)雙縫干涉條紋的相鄰兩條亮紋中心間距公式：Δx=L【解答】解：雙縫干涉條紋的相鄰兩條亮紋中心間距為：Δx=Ldλ，其中：L為雙縫與屏之間的距離，dA、換用更粗的頭發(fā)絲，則雙縫間距d變大，會使相鄰兩條亮紋中央間距Δx變小，故A正確；B、換用紅色激光照雙縫，因紅色激光的波長大于綠色激光的波長，故相鄰兩條亮紋中央間距變大，故B錯誤；C、增大紙板與墻面的距離，即增大了L，則Δx變大，故C錯誤；D、減小光源與紙板的距離，公式中的L、d、λ均不變化，則Δx不變，故D錯誤。故選：A?！军c評】本題考查了影響光的雙縫干涉條紋間距的因素，掌握雙縫干涉條紋的相鄰兩條亮紋中心間距公式：Δx=L9．（2024?廣東）如圖所示，紅綠兩束單色光，同時從空氣中沿同一路徑以θ角從MN面射入某長方體透明均勻介質(zhì)，折射光束在NP面發(fā)生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐漸增大，兩束光在NP面上的全反射現(xiàn)象會先后消失。已知在該介質(zhì)中紅光的折射率小于綠光的折射率。下列說法正確的是（）A．在PQ面上，紅光比綠光更靠近P點 B．θ逐漸增大時，紅光的全反射現(xiàn)象先消失 C．θ逐漸增大時，入射光可能在MN面發(fā)生全反射 D．θ逐漸減小時，兩束光在MN面折射的折射角逐漸增大【考點】光的全反射現(xiàn)象；光的折射定律．【專題】定性思想；推理法；光的折射專題；推理能力．【答案】B【分析】根據(jù)光線的偏折程度分析出兩束光對應(yīng)的位置；根據(jù)角度的變化特點，結(jié)合全反射現(xiàn)象的發(fā)生條件完成分析；根據(jù)折射定律，結(jié)合入射角的變化趨勢分析出折射角的變化趨勢?！窘獯稹拷猓篈、在該介質(zhì)中紅光的折射率小于綠光的折射率，則綠光的偏折程度更大，根據(jù)題意可知，綠光比紅光更靠近P點，故A錯誤；B、紅光的折射率小于綠光的折射率，根據(jù)全反射的臨界角公式sinC=1n可知，θ逐漸增大時，紅光的全反射現(xiàn)象先消失，故C、全反射現(xiàn)象只能發(fā)生在由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)的時候發(fā)生，所以入射光不可能在MN面發(fā)生全反射，故C錯誤；D、根據(jù)折射定律可知，n=sinθsinα，θ逐漸減小，兩束光在MN面折射的折射角逐漸減小，故故選：B?！军c評】本題主要考查了折射定律的相關(guān)應(yīng)用，熟悉光的傳播特點，結(jié)合全反射的發(fā)生條件和折射定律即可完成分析。10．（2024?湖北三模）如圖甲為一玻璃半球的截面圖，其半徑為R，O為球心，AB為直徑，現(xiàn)有均勻分布的紅光垂直入射到半球的底面。已知球冠（不含圓底面）的表面積為S＝2πR?（如圖乙，其中R為球的半徑，?為球冠的高），光在真空中傳播的速度為c，玻璃對紅光的折射率為n＝1.25，若只考慮首次射到球面的光，則下面說法正確的是（）A．從半球面射出的光中，在玻璃內(nèi)的傳播時間最短為3R4cB．整個半球面透光的面積為15C．所有射入到半球底面的光，有1625的會發(fā)生全反射D．若將入射光由紅光換成紫光，則半球面透光的面積增大【考點】光的折射與全反射的綜合問題；折射率的波長表達(dá)式和速度表達(dá)式；光的全反射現(xiàn)象．【專題】定量思想；解題方法；全反射和臨界角專題；分析綜合能力．【答案】A【分析】平行光垂直入射到半球的底面上進(jìn)入時不改變傳播方向；注意曲面上的法線通過圓心；分析在曲面不同位置入射角變化情況再判斷發(fā)生全反射的情況，求得透光面積；利用臨界角公式可以求解；傳播速度不變需要找最短路徑，求得最短時間；入射光由紅光換成紫光，折射率變大，臨界角變小，則半球面透光的面積減小?！窘獯稹拷猓篈．由光學(xué)知識有sinC=1n，解得C＝53°v=4c由題意得從半球面射出的光中，最短路徑時剛好發(fā)生全反射，最短路徑L＝0.6R在玻璃內(nèi)的傳播時間最短為t=L故A正確；B．整個半球面透光的面積為S=2πRh故B錯誤；C．發(fā)生全反射的光與射入到半球底面的光比例為πR即所有射入到半球底面的光，有925的會發(fā)生全反射，故CD．若將入射光由紅光換成紫光，折射率變大，臨界角變小，則半球面透光的面積減小，故D錯誤。故選：A?！军c評】本題所涉及的幾何光學(xué)知識非?；A(chǔ)，著重考查學(xué)生對問題的過程分析進(jìn)而得出解決問題的方法；本題給出的情景為半球，注意簡化模型。

考點卡片1．光的折射定律【知識點的認(rèn)識】一、光的折射1．光的折射現(xiàn)象：光射到兩種介質(zhì)的分界面上時，一部分光進(jìn)入到另一種介質(zhì)中去，光的傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象叫做光的折射。2．光的折射定律：折射光線與入射光線、法線處于同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線兩側(cè)，入射角的正弦與折射角的正弦成正比。3．在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。4．折射率：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角θ1的正弦與折射角θ2的正弦之比，叫做介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率。表示為n=sin實驗證明，介質(zhì)的折射率等于光在真空中與在該介質(zhì)中的傳播速度之比，即n=c大于1，．兩種介質(zhì)相比較，折射率較大的介質(zhì)叫做光密介質(zhì)，折射率較小的介質(zhì)叫做光疏介質(zhì)。5．相對折射率光從介質(zhì)Ⅰ（折射率為n1、光在此介質(zhì)中速率為v1）斜射入介質(zhì)Ⅱ（折射率為n2、光在此介質(zhì)中的速率為v2）發(fā)生折射時，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做Ⅱ介質(zhì)相對Ⅰ介質(zhì)的相對折射率。用n21表示。n21=Ⅱ介質(zhì)相對Ⅰ介質(zhì)的相對折射率又等于Ⅱ介質(zhì)的折射率n2跟Ⅰ介質(zhì)的折射率n1之比，即n21=n由以上兩式，可得到光的折射定律的一般表達(dá)式是：n1sin∠1＝n2sin∠2或n1v1＝n2v2。【命題方向】如圖所示，直角三棱鏡ABC的一個側(cè)面BC緊貼在平面鏡上，∠BAC＝β．從點光源S發(fā)出的細(xì)光束SO射到棱鏡的另一側(cè)面AC上，適當(dāng)調(diào)整入射光SO的方向，當(dāng)SO與AC成α角時，其折射光與鏡面發(fā)生一次反射，從AC面射出后恰好與SO重合，則此棱鏡的折射率為（）分析：由題意可知從AC面出射的光線與入射光線SO恰好重合，因此根據(jù)光路可逆可知SO的折射光線是垂直于BC的，然后根據(jù)折射定律即可求解折射率。解答：作出光路圖，依題意可知光垂直BC反射才能從AC面射出后恰好與SO重合，則光在AC面的入射角為90°﹣α，由幾何關(guān)系可知折射角為：r＝90°﹣β。根據(jù)折射定律：n=sin(90°-α)sin(90°-β)=cosαcosβ故選：A。點評：解決幾何光學(xué)問題的關(guān)鍵是根據(jù)題意正確畫出光路圖，然后根據(jù)幾何關(guān)系以及相關(guān)物理知識求解?！窘忸}方法點撥】光的折射問題，解題的關(guān)鍵在于正確畫出光路圖、找出幾何關(guān)系。解題的一般步驟如下：（1）根據(jù)題意正確畫出光路圖；（2）根據(jù)幾何知識正確找出角度關(guān)系；（3）依光的折射定律列式求解。2．折射率的波長表達(dá)式和速度表達(dá)式【知識點的認(rèn)識】1.折射率的兩種計算方法（1）光的折射定律：n=（2）用光速進(jìn)行計算：n=c2.對折射率計算公式的理解（l）折射率n是反映介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，它的大小由介質(zhì)本身及入射光的頻率決定，與入射角、折射角的大小無關(guān)。（2）從公式n=cv看，由于光在真空中的傳播速度c大于光在任何其他介質(zhì)中的傳播速度v，所以任何介質(zhì)的折射率都大于（3）由于n＞1，從公式n=sin【命題方向】如圖所示，真空中有一下表面鍍反射膜的平行玻璃磚，其折射率n=2．一束單色光與界面成θ＝45°角斜射到玻璃磚表面上，最后在玻璃磚的右側(cè)面豎直光屏上出現(xiàn)了兩個光點A和B，A和B相距h＝2.0cm。已知光在真空中的傳播速度c＝3.0×108m/s①該單色光在玻璃磚中的傳播速度。②玻璃磚的厚度d。一束光斜射在表面鍍反射膜的平行玻璃磚，則反射光線在豎直光屏上出現(xiàn)光點A，而折射光線經(jīng)反射后再折射在豎直光屏上出現(xiàn)光點B，根據(jù)光學(xué)的幾何關(guān)系可由AB兩點間距確定CE間距，再由折射定律，得出折射角，最終算出玻璃磚的厚度。解：①由折射率公式n=解得v=②由折射率公式n=解得sinθ2=12，θ2＝作出如圖所示的光路，△CDE為等邊三角形，四邊形ABEC為梯形，CE＝AB＝h．玻璃的厚度d就是邊長h的等邊三角形的高。故d=h答：①該單色光在玻璃磚中的傳播速度32②玻璃磚的厚度1.732cm。根據(jù)光路可逆及光的反射可得出AC與BE平行，從而確定CE的長度?！局R點的認(rèn)識】折射率的定義式中n=sinθ1sinθ2的3．全反射的條件、判斷和臨界角【知識點的認(rèn)識】1．光照射到兩種介質(zhì)界面上時，光線全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象稱為全反射現(xiàn)象．2．發(fā)生全反射的條件：①光線從光密介質(zhì)斜射向光疏介質(zhì)．②入射角大于或等于臨界角．3．臨界角：折射角等于90°時的入射角．設(shè)光線從某種介質(zhì)射向真空或空氣時的臨界角為C，則sinC=1光線從折射率為n1的介質(zhì)斜射入折射率為n2的介質(zhì)，（n1＞n2）發(fā)生全反射時的臨界角為C′，sinC′=n4．光導(dǎo)纖維：主要應(yīng)用：a．內(nèi)窺鏡；b．光纖通信．【命題方向】題型一：光的全反射及臨界角的應(yīng)用如圖所示，用折射率n=2的玻璃做成內(nèi)徑為R、外徑為R'=（1）球殼內(nèi)部有光線射出的區(qū)域；（2）要使球殼內(nèi)部沒有光線射出，至少用多大的遮光板，如何放置才行？分析：（1）光線射到內(nèi)球面時，若入射角大于或等于臨界角時，會發(fā)生全反射，光線將不能射入球殼內(nèi)部．根據(jù)折射定律求出臨界角．作出光路圖，由幾何知識求出光線射到內(nèi)球面剛好發(fā)生全反射時，在外球面的折射角，由數(shù)學(xué)知識求出球殼內(nèi)部有光線射出的區(qū)域．（2）根據(jù)光路圖，由幾何知識求出遮光板的大小，確定如何放置．解答：（1）設(shè)光線a′a射入外球面，沿ab方向射向內(nèi)球面，剛好發(fā)生全反射，則sinC=1∴C＝45°在△Oab中，Oa=2R，Ob根據(jù)數(shù)學(xué)知識得sin(180°-C)2得到sinr=即r＝30°，則∠θ＝C﹣r＝45°﹣30°＝15°又∠O′Oa＝i，由sinisinr=n∴i＝45°即∠O′Ob＝i+θ＝45°+15°＝60°當(dāng)射向外球面的入射光線的入射角小于i＝45°時，這些光線都會射出內(nèi)球面．因此，以O(shè)O'為中心線，上、下（左、右）各60°的圓錐球殼內(nèi)有光線射出．（2）由圖中可知，h=R所以，至少用一個半徑為R的遮光板，圓心過OO′軸并垂直該軸放置，才可以擋住射出球殼的全部光線，這時球殼內(nèi)部將沒有光線射出．答：（1）球殼內(nèi)部有光線射出的區(qū)域為以O(shè)O′為中心線，上、下（左、右）各60°的圓錐球殼內(nèi)有光線射出．（2）要使球殼內(nèi)部沒有光線射出，至少用一個半徑為R的遮光板，圓心過OO'軸并垂直該軸放置．點評：本題是折射定律、臨界角和幾何知識的綜合應(yīng)用，作出光路圖是基礎(chǔ)．【解題思路點撥】解決全反射回題的思路（1）確定光是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。（2）若由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，則根據(jù)sinC=1（3）根據(jù)題設(shè)條件，畫出入射角等于臨界角的“臨界光路”。（4）運(yùn)用幾何關(guān)系、三角函數(shù)關(guān)系、反射定律等進(jìn)行判斷推理，進(jìn)行動態(tài)分析或定量計算。4．光的全反射現(xiàn)象【知識點的認(rèn)識】1.當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，同時發(fā)生折射和反射。如果入射角逐漸增大，折射光離法線會越來越遠(yuǎn)，而且越來越弱，反射光卻越來越強(qiáng)。當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時，折射光完全消失，只剩下反射光，這種現(xiàn)象叫作全反射（totalreflection），這時的入射角叫作臨界角（criticalangle）。2.全反射現(xiàn)象再生活中的應(yīng)用有光導(dǎo)纖維和全反射棱鏡等?！久}方向】下列現(xiàn)象中屬于光的全反射現(xiàn)象的是（）A、陽光照射存肥皂泡上，?？吹椒试砼萆嫌胁噬yB、玻璃中的氣泡，有時看上去特別明亮C、在陽光下用白紙對著凸鏡前后移動時，在一定距離處紙上會出現(xiàn)耀眼的光斑D、飛機(jī)在陽光下作特技飛行時，有時會看到飛機(jī)突然變得非常明亮分析：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，入射角大于臨界角時，光線全部反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象．對照全反射的定義依次分析說明．解答：A、在陽光照射下，常看到肥皂泡上有彩色花紋是由于薄膜干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的，故A錯誤。B、玻璃中的氣泡有時看上去特別明亮，是由于光從玻璃射入氣泡時發(fā)生全反射形成的。故B正確。C、在陽光下用白紙對著凸鏡前后移動時，在一定距離處紙上會出現(xiàn)耀眼的光斑，這是光的折射現(xiàn)象。故C錯誤。D、飛機(jī)在陽光下作特技飛行時，有時會看到飛機(jī)變得非常明亮，是由于光的反射形成的。故D錯誤。故選：B。點評：本題關(guān)鍵要掌握各種光現(xiàn)象形成的原因，知道全反射的定義和產(chǎn)生條件．【解題思路點撥】對全反射現(xiàn)象的理解（1）全反射的條件①光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)②入射角大于或等于臨界角。（2）全反射遵循的規(guī)律：發(fā)生全反射時，光全部返回原介質(zhì)，入射光線與反射光線遵循光的反射定律，由于不存在折射光線，光的折射定律不再適用。（3）從能量角度來理解全反射：當(dāng)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，隨著入射角增大，折射角也增大﹔同時折射光線強(qiáng)度減弱，即折射光線能量減小，反射光線強(qiáng)度增強(qiáng)，能量增加，當(dāng)入射角達(dá)到臨界角時，折射光線強(qiáng)度減弱到零，反射光的能量等于入射光的能量。5．光的折射與全反射的綜合問題【知識點的認(rèn)識】1.對全反射的理解光投射到兩種介質(zhì)的界面上會發(fā)生反射和折射，入射角和反射角、入射角和折射角的關(guān)系分別遵守反射定律和折射定律，當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)中時，若入射角等于或者大于臨界角會發(fā)生全反射現(xiàn)象。2.對臨界角的理解光線從介質(zhì)進(jìn)入真空或空氣，折射角θ2＝90°時，發(fā)生全反射，此時的入射角θ1叫臨界角C。由1n=sinθ1(介3.綜合類問題的解題思路（1）確定光是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，還是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，并根據(jù)sinC=1（2）畫出光線發(fā)生折射、反射的光路圖（全反射問題中關(guān)鍵要畫出入射角等于臨界角的“臨界光路圖”）。（3）結(jié)合光的反射定律、折射定律及臨界角C、幾何關(guān)系進(jìn)行分析與計算?！久}方向】用折射率n＝3/2的光學(xué)材料制成如圖棱鏡，用于某種光學(xué)儀器中，現(xiàn)有束光線沿MN方向從空氣射到棱鏡的AB面上，入射角的大小滿足關(guān)系sini=34，該束光經(jīng)AB面折射后射到BC面的①求光在棱鏡中傳播的速率（光在空氣中的速度近似為在真空中的速度）②通過計算判斷該光束射到P點后能否發(fā)生全反射并畫出光束在棱鏡中的光路圖。①根據(jù)v=c②根據(jù)折射定律求出光線進(jìn)入棱鏡后的折射角，由幾何知識求出光線射到BC面上P點的入射角，與臨界角大小進(jìn)行比較，分析能否發(fā)生全反射，再作出光路圖。解：①光在棱鏡中傳播的速率為：v=cn=3×10②由折射定律得：n=解得光線在AB面上的折射角為：r＝30°由幾何知識得光線在BC面的入射角為：θ＝45°由sinC=1n=23則θ＞C，故光線在BC面上發(fā)生全反射，之后垂直AC面射出棱鏡畫出光路圖如圖所示。答：①光在棱鏡中傳播的速率v是2×108m/s。②該光束射到P點后能發(fā)生全反射，光束在棱鏡中的光路圖如圖所示。本題要根據(jù)折射定律和幾何知識，通過計算來研究光路，要注意當(dāng)光從光密進(jìn)入光疏介質(zhì)時要考慮能否發(fā)生全反射?！窘忸}思路點撥】（1）解決幾何光學(xué)問題應(yīng)先準(zhǔn)確畫好光路圖。（2）用光的全反射條件來判斷在某界面是否發(fā)生全反射；用折射定律找入射角和折射角的關(guān)系。（3）在處理幾何光學(xué)問題時應(yīng)充分利用光的可逆性、對稱性、相似性等幾何關(guān)系。6．光的干涉現(xiàn)象【知識點的認(rèn)識】1.光的干涉現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：光的干涉現(xiàn)象是波動獨有的特征，如果光真的是一種波，就必然會觀察到光的干涉現(xiàn)象。1801年，英國物理學(xué)家托馬斯?楊（1773—1829）在實驗室里成功地觀察到了光的干涉。2.光的干涉現(xiàn)象的定義：兩列或幾列光波在空間相遇時相互疊加，在某些區(qū)域始終加強(qiáng)，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象，證實了光具有波動性。3.光的干涉現(xiàn)象的意義：光能發(fā)生干涉現(xiàn)象說明光是一種波?！久}方向】下列幾種應(yīng)用或技術(shù)中，用到光的干涉原理的是（）A、照相機(jī)鏡頭上的增透膜B、透過羽毛看到白熾燈呈現(xiàn)彩色C、在磨制平面時，檢查加工表面的平整度D、在醫(yī)療中用X射線進(jìn)行透視分析：波的干涉則是兩列頻率完全相同的波相互疊加時，會出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象．而波的衍射則是能繞過阻礙物繼續(xù)向前傳播的現(xiàn)象．解答：A、照相機(jī)鏡頭上的增透膜，利用薄膜得到頻率相同的兩列光波，進(jìn)行相互疊加，出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，故A正確；B、透過羽毛看到白熾燈呈現(xiàn)彩色，這是單縫衍射現(xiàn)象，故B錯誤；C、在磨制平面時，檢查加工表面的平整度，這是利用磨制平面與標(biāo)準(zhǔn)平面形成頻率相同的兩列光波，相互疊加進(jìn)行干涉，從而由明暗條紋的平行性，來確定加工表面的平整度，故C正確；D、在醫(yī)療中用X射線進(jìn)行透視，則是利用X射線的穿透性。故D錯誤；故選：AC。點評：干涉與衍射均是波的特性，穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象必須是頻率完全相同，而明顯的衍射現(xiàn)象必須是波長比阻礙物尺寸大得多或相差不大．而在干涉圖樣中，振動加強(qiáng)區(qū)位移時大時?。窘忸}思路點撥】高中階段主要介紹光的雙縫干涉和薄膜干涉，光的干涉現(xiàn)象再生產(chǎn)和生活中都有廣泛的應(yīng)用。7．光的雙縫干涉圖樣【知識點的認(rèn)識】1.通過雙縫干涉實驗可以得到一組明暗相間的條紋，這就是光的雙縫干涉圖樣，如下圖：2.條紋的特點：除邊緣條紋外，單色光的雙縫干涉條紋是相互平行、寬度相等、明暗相間的直條紋?！久}方向】如圖所示，a、b、c、d四個圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣。分析各圖樣的特點可以得出的正確結(jié)論是（）A、a、b是光的干涉圖樣B、c、d是光的干涉圖樣C、形成a圖樣光的波長比形成b圖樣光的波長短D、形成c圖樣光的波長比形成d圖樣光的波長短分析：干涉條紋的間距是相等的，條紋間距大的光波波長長。解答：干涉圖樣的條紋等間距，故A正確，B錯誤；無論是干涉還是衍射，形成的條紋間距大的波長長，故C、D均錯誤。故選：A。點評：本題考查了干涉圖樣的特點，條紋間距與光波的波長成正比?！窘忸}思路點撥】區(qū)分雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的方法（l）根據(jù)條紋的寬度區(qū)分：雙縫干涉條紋是等寬的，條紋間的距離也是相等的，而單縫衍射條紋，中央亮條紋最寬，兩側(cè)的亮條紋逐漸變窄。（2）根據(jù)亮條紋的亮度區(qū)分：雙縫干涉條紋，從中央亮條紋往兩側(cè)亮度變化很小，而單縫衍射條紋的中央亮條紋最亮，兩側(cè)的亮條紋逐漸變暗。8．光的波長與干涉條紋間距的關(guān)系【知識點的認(rèn)識】1.實驗裝置如下圖所示2.單縫屏的作用獲得一個線光源，使光源有唯一的頻率和振動情況。如果用激光直接照射雙縫，可省去單縫屏（托馬斯?楊所處年代沒有激光）。3.雙縫屏的作用平行光照射到單縫S上，又照到雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相同且振動情況完全一致的相干光。4.相鄰亮條紋（或暗條紋）間的距離△x與入射光波長λ之間的定量關(guān)系推導(dǎo)如下圖所示，雙縫間距為d，雙縫到屏的距離為l。雙縫S1、S2的連線的中垂線與屏的交點為P0。對屏上與P0距離為x的一點P，兩縫與P的距離PS1＝r1，PS2＝r2。在線段PS2上作PM＝PS1，則S2M＝r2﹣r1，因d?l，三角形S1S2M可看作直角三角形。有r2﹣r1＝dsinθ（令∠S2S1M＝θ）又x＝ltanθ≈lsinθ聯(lián)立可得r2﹣r1＝dx若P處為亮條紋，則dxl=±kλ（k＝0，1，解得x＝±kldλ（k＝0，1，2所以相鄰兩亮條紋或暗條紋的中心間距Δx=ld【命題方向】如圖所示為雙縫干涉實驗裝置，當(dāng)用波長為600nm的光照射單縫S時，在屏上觀察到相鄰亮條紋中心的距離為Δx，若改用波長為400nm的光照射單縫S，若使相鄰亮條紋中心的距離仍為Δx，下列措施可行的是（）A、增大雙縫和光屏之間的距離B、增大單縫和雙縫之間的距離C、增大雙縫S1和S2之間的距離D、增大單縫和光屏之間的距離分析：根據(jù)亮條紋間的距離求解相鄰亮條紋之間的間距Δx，根據(jù)兩條亮紋間的距離Δx=Ld解答：由相鄰亮條紋之間的間距公式Δx=Ldλ，當(dāng)Δx一定，而波長λ減小時，要使條紋間距Δ可以增大雙縫到屏的距離L，或減小雙縫間距d，A、增大雙縫和光屏之間的距離L，符合題設(shè)條件，故A正確；B、增大單縫和雙縫之間的距離，對條紋間距沒影響，故B錯誤；C、增大雙縫S1和雙縫S2之間的距離，會使條條紋間距變得更小，故C錯誤；D、增大單縫和屏之間的距離，可能只是增大單雙縫的距離，而雙縫和屏的距離不變，則條紋間距也會變小，故D錯誤。故選：A。點評：解決本題的關(guān)鍵知道雙縫干涉實驗的原理及干涉條紋間距公式，并注意正確計算條紋間距數(shù)?！窘忸}思路點撥】條紋間距Δx與雙縫距離d、光的波長λ及雙縫到屏的距離l之間的關(guān)系為Δx=ld9．改變雙縫的間距判斷干涉條紋間距的變化【知識點的認(rèn)識】1.實驗裝置如下圖所示2.單縫屏的作用獲得一個線光源，使光源有唯一的頻率和振動情況。如果用激光直接照射雙縫，可省去單縫屏（托馬斯?楊所處年代沒有激光）。3.雙縫屏的作用平行光照射到單縫S上，又照到雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相同且振動情況完全一致的相干光。4.相鄰亮條紋（或暗條紋）間的距離△x與入射光波長λ之間的定量關(guān)系推導(dǎo)如下圖所示，雙縫間距為d，雙縫到屏的距離為l。雙縫S1、S2的連線的中垂線與屏的交點為P0。對屏上與P0距離為x的一點P，兩縫與P的距離PS1＝r1，PS2＝r2。在線段PS2上作PM＝PS1，則S2M＝r2﹣r1，因d?l，三角形S1S2M可看作直角三角形。有r2﹣r1＝dsinθ（令∠S2S1M＝θ）又x＝ltanθ≈lsinθ聯(lián)立可得r2﹣r1＝dx若P處為亮條紋，則dxl=±kλ（k＝0，1，解得x＝±kldλ（k＝0，1，2所以相鄰兩亮條紋或暗條紋的中心間距Δx=ld【命題方向】分別以紅光和紫光先后用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實驗，已知λ紅＞λ紫，在屏上得到相鄰亮紋間的距離分別為Δx1和Δx2，則（）A、Δx1＜Δx2B、Δx1＞Δx2C、若雙縫間距d減小，而其他條件保持不變，則Δx增大D、若雙縫間距d減小，而其他條件保持不變，則Δx不變分析：根據(jù)公式Δx=Ld解答：AB、該題考查條紋間距的表達(dá)式Δx=Ldλ，由于Δx∝λ，λ紅＞λ紫，得Δx1＞Δx2，故A錯誤，CD、當(dāng)雙縫間距d減小，其他條件不變時，條紋間距Δx應(yīng)增大，故C正確，D錯誤。故選：BC。點評：解決本題的關(guān)鍵掌握出現(xiàn)明暗條紋的條件，以及掌握雙縫干涉條紋的間距公式Δx=Ld【解題思路點撥】條紋間距Δx與雙縫距離d、光的波長λ及雙縫到屏的距離l之間的關(guān)系為Δx=ld10．薄膜干涉現(xiàn)象【知識點的認(rèn)識】1.薄膜干涉的形成入射光經(jīng)薄膜上表面反射后得第一束光，折射光經(jīng)薄膜下表面反射，又經(jīng)上表面折射后得第二束光，這兩束光在薄膜的同側(cè)，由同一入射振動分出，是相干光，屬分振幅干涉。2.薄膜干涉的成因（1）由薄膜的前，后表面的反射光疊加而形成明暗相間的條紋。（2）如果膜的厚度為h，折射率為n，入射光在空氣中的波長為λ，前、后表面的反射光的路程差為2h。若滿足2h為膜中波長λn的整數(shù)倍時，該處出現(xiàn)亮條