专题突破卷17 光学专题（折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的综合应用）-【考点通关】2025年高考物理一轮复习试卷（新高考通用）·

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光学专题（折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的综合应用）（8单选+9多选+3计算）
1．（2025·河南濮阳·模拟预测）如图所示，半圆为某种透明材料的截面，点到的距离等于半径的一半。一细光束从点以角射入材料，折射光线刚好照射在点，一细光束从点以平行于的方向射入材料，折射光线刚好照射在点。光在真空中传播的速度为，则细光束和在透明材料中传播的速度大小分别为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】分别作出a、b的折射光线，如下图所示
由于DE为半径的一半，故a光束的折射角，根据光的折射定律及折射率的速度表达式可知
解得
同理，对于b束，由几何知识可知，其入射角、折射角的大小分别为
所以
解得
A正确。
故选A。
2．（2024·河北保定·三模）如图所示，ABC为一玻璃砖的截面，由直角三角形AOC和半径为R的四分之一圆BOC组成，O为圆心，，一束单色光沿平行于AB的方向射到AC边上的D点，折射光线刚好照射到B点，测得AD长为，光在真空中的传播速度为c，则光从D点传播到B点所用的时间为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】过点作法线，交于点，如图所示
根据几何关系有
则有
可知
设光在点的折射角为，结合上述，根据几何关系有
解得
光在点入射角
则折射率
根据几何关系有
光在玻璃砖中的传播速度为
光从点传播到点所用时间
故选C。
3．（2024·江西上饶·模拟预测）如图所示，ABC为等腰三棱镜，顶角，边长为L，一束单色光以平行于AC边的方向照射在AB边上的D点，折射光线刚好照射在C点，已知棱镜对单色光的折射率为，则D点到BC边的距离为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】由几何关系可知，光在边的入射角，设折射角为，由
得
由几何关系可知，，则
D点到边的距离
故选C。
4．（2024·辽宁·模拟预测）利用如图所示的实验装置可以测定液体的折射率，将水平面上一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，使在两玻璃表面之间形成一个倾角很小的劈形空气薄膜（空气可视为真空，折射率为），光从上方入射后，从上往下看到干涉条纹，测得相邻亮条纹间距为；保证倾角不变，在两块平板玻璃之间充满待测液体，然后用同种单色光垂直照射玻璃板，测得相邻亮条纹间距为，则该液体的折射率为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】根据薄膜干涉原理，干涉条纹平行等宽，当光垂直标准工件方向射向玻璃板时，得到干涉条纹，相邻亮条纹对应劈尖厚度差为
由几何关系有
则
又
则
C正确。
5．（2024·江苏镇江·模拟预测）在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象（ ）
A．前者是光的衍射现象，后者是光的折射现象
B．前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象
C．前者是光的干涉现象，后者时光的折射现象
D．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象
【答案】B
【详解】两玻璃板间将形成空气薄膜，光照射在空气薄膜上下表面的反射光发生干涉，由于是白光，产生了彩色干涉条纹；而从狭缝观察到彩色条纹是光的衍射现象。
故选B。
6．（2024·北京海淀·二模）下列关于光的现象说法正确的是（ ）
A．水面上漂着的油膜呈彩色，是光的折射现象
B．相机镜头上的增透膜，利用了光的偏振
C．泊松亮斑现象是光的衍射现象，说明光具有波动性
D．雨后天空出现的彩虹，是光的干涉现象
【答案】C
【详解】A．水面上漂着的油膜呈彩色，是光的薄膜干涉现象，故A错误；
B．相机镜头上的增透膜，利用了光的干涉，故B错误；
C．泊松亮斑现象是光的衍射现象，说明光具有波动性，故C正确；
D．雨后天空出现的彩虹，是光的折射现象，故D错误。
故选C。
7．（2024·江苏苏州·三模）下列现象形成的原因与其它三项不同的是（ ）
A．肥皂膜上的条纹B．劈尖上的条纹
C．泊松亮斑D．牛顿环
【答案】C
【详解】选项ABD都是光在薄膜的两个表面的两个反射光干涉形成的；选项C为光绕过不透光的圆盘衍射形成的“泊松亮斑”。
故选C。
8．（2024·广东江门·模拟预测）如图所示的甲、乙、丙、丁四幅图均来自物理课本，下列说法正确的是（ ）
A．图甲为同一装置产生的双缝干涉图像，b光的频率大于a光
B．图乙中立体电影原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样
C．图丙中“水流导光”反映了光的衍射现象
D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度不发生变化
【答案】A
【详解】A．图甲为同一装置产生的双缝干涉图像，根据
因b光的条纹间距较a光小，可知b光的波长小于a光，b光的频率大于a光，选项A正确；
B．图乙中立体电影原理是光的偏振原理，而照相机镜头表面涂上增透膜的原理是光的干涉，两者原理不同，选项B错误；
C．图丙中“水流导光”反映了光的全反射现象，选项C错误；
D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，则一个偏振片的偏振方向发生变化，则光屏P上的光斑亮度会发生变化，选项D错误。
故选A。
9．（2024·山东·模拟预测）横截面为等腰直角三角形的棱镜称为全反射棱镜，在光学仪器中可用来改变光的传播方向。如图所示的等腰直角三角形ABC是某三棱镜的横截面，已知直角边边长为a。若单色光在截面所在平面内平行BC边从AB上到B的距离为b的P处入射，折射光线经BC反射后从AC射出。已知棱镜材料的折射率为，光在真空中传播的速度为c。则（ ）
A．距离b需满足的条件为
B．光线在AC上的射出点Q到C的距离为
C．光线从AC射出后的传播方向与原入射光的夹角为0°
D．光线在棱镜内传播的时间为
【答案】BC
【详解】A．光线从AB入射的入射角。设折射角为，由折射定律有
得
如图所示，从P处入射的光线的折射光线恰好到达C点时，在△APC中有
得
则b需满足的条件为
折射光线才能到达BC，故A错误；
BCD．如图所示
光线在BC上的入射点为M，在BC上发生了全反射，根据对称性，反射光线到达的Q点与点关于BC边对称，可得
由几何关系得
△BPM与△CQM相似，可知反射光MQ在AC上的入射角为
设折射角为，由折射定律有
得
可知出射光线与BC平行，传播方向与原入射光的夹角
光在棱镜中的传播速度
传播的距离
传播的时间
故BC正确，D错误。
故选BC。
10．（2024·湖南·模拟预测）雨过天晴，空气中悬浮着大量小水滴，若太阳光从背后近乎水平入射，观察者便会看到彩虹（如图）。有时能够同时观察到两道彩虹，内层彩虹被称为“虹”，外层彩虹被称为“霓”。这是由于阳光在小水滴内部反射次数不同而导致的。彩虹现象形成时，阳光在小水滴中的大致光路图如图所示。关于彩虹现象，下列说法中正确的有（ ）
A．“虹”对应光路图中1级光，色序表现为“内红外紫”
B．“霓”对应光路图中2级光，色序表现为“内红外紫”
C．对同一束入射日光，产生“虹”现象时红光在水滴内传播时间小于紫光
D．对同一束入射日光，产生“虹”现象时紫光在水滴内传播时间小于红光
【答案】BC
【详解】A．如图所示为“虹”的光路，即为光路图中1级光，色序表现为“内紫外红”，故A错误；
B．“霓”的产生和“虹”类似，但日光在水滴中反射两次，则对应光路图中2级光，色序排列次序与“虹”相反，表现为“内红外紫”，故B正确；
CD．对同一束入射日光，产生“虹”现象时，设折射角为，球形水滴的半径为，有
光传播的路程为
则光的传播时间为
红光和紫光有相同的入射角，而紫光的折射率大于红光的折射率，则紫光的传播时间大于红光的传播时间，故C正确，D错误。
故选BC。
11．（2025·安徽·一模）水底灯是水中环境中常用的灯具之一，在夜间可以营造出非常美丽的水下场景、增加水下的浪漫感和视觉效果，营造出水下花园或水上酒店的气氛，也可以用来打造水下的音乐喷泉表演等。某公园水池底部安装了可视为点光源的A灯和B灯，两灯到水面的距离相等，如图所示，两灯发出不同颜色的光，分别为光a，光b，从每盏灯的正上方观察，发现A灯的视深大于B灯的视深，则下列说法正确的是（ ）
A．水对a光的折射率比对b光的折射率要小
B．在水中，b光的传播速度大于a光的传播速度
C．A灯照亮水面的面积大于B灯照亮的面积
D．将a和b光通过相同的双缝干涉装置、b光的干涉条纹间距较大
【答案】AC
【详解】A．设实际深度是，视深为，作出光路图如图所示。根据折射率定义式有
结合几何关系有
由于与很小，则有
解得
故水对光的折射率比对光的折射率要小，A正确；
B．根据
在玻璃砖中，光的传播速度小于光的传播速度，B错误；
C．照亮水面的面积
故C正确；
D．光的折射率较小，则频率较小，根据
则光的波长较大。根据
a光的干涉条纹间距较大，D错误。
故选AC。
12．（2025·湖南益阳·一模）如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，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l，，镜面与光屏垂直。下列说法正确的是（ ）
A．若将光屏向右移动，光屏上条纹间距减小
B．若将平面镜向下移动一个微小距离，光屏上条纹间距减小
C．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距增大
D．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距不变
【答案】BD
【详解】S发出的光经平面镜反射后，相当于从S关于平面镜的对称点发出的，如图所示
两个光源是相干光源，两个光源的距离为2a，利用双缝干涉条纹间距公式可知，相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离为
A．若将光屏向右移动，则增大，光屏上条纹间增大，故A错误；
B．若将平面镜向下移动一个微小距离，则增大，光屏上条纹间距减小，故B正确；
CD．若将平面镜向右移动，则、均不变，光屏上条纹间距不变，故C错误，D正确。
故选BD。
13．（2024·辽宁·三模）某同学将一平玻璃和一凸透镜或者一凹透镜贴在一起，用单色平行光垂直照射上方平玻璃，会形成明暗相间的同心干涉圆环，从干涉环上无法判断两块透镜的凸和凹。该同学对平玻璃上表面加压，发现干涉圆环会发生移动，下列说法正确的是（ ）
A．若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凹透镜
B．若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凸透镜
C．若干涉圆环向中心收缩，则表示下面的透镜是凹透镜
D．若干涉圆环向中心收缩，则表示下面的透镜是凸透镜
【答案】BC
【详解】AB．凸透镜中心比边缘高，在平玻璃上表面加压时，空气膜由厚变薄，相应各点光程差也变小，圆环条纹相对中心将延迟出现，原来靠近中心的圆环条纹现在就要向边缘（向外）移动，故A错误，B正确；
CD．凹透镜中心比边缘低，在平玻璃上表面加压时，空气膜由厚变薄，相应各点光程差也变小，圆环条纹相对边缘将延迟出现，原来靠近中心的圆环条纹现在就要向中心（向内）收缩，故C正确，D错误。
故选BC。
14．（2024·台湾·模拟预测）下列有关双狭缝干涉条纹的叙述，哪些正确？（ ）
A．狭缝间隔增加，干涉条纹之间的间距会增加
B．若将整个设备浸没在水中进行实验，干涉条纹的间距会较在空气中实验减小
C．照射狭缝的光的颜色从红色切换为绿色，干涉条纹的间距会增加
D．如果用白光照射狭缝，在两侧第一亮带中，蓝色亮纹较红色亮纹更接近中央亮带
E．从一个暗纹移动到下一个暗纹，光程差的变化量会相差半个波长
【答案】BD
【详解】A．根据
可知，狭缝间隔d增加，干涉条纹之间的间距会减小，故A错误；
B．若将整个设备浸没在水中进行实验，则光的传播速度会减小，但光的频率不变，根据
v=λf
知波长会变短，根据
可知干涉条纹之间的间距会较在空气中实验减小，故B正确；
C．照射狭缝的光的颜色从红色切换为绿色，波长逐渐变短，根据
可知，干涉条纹的间距会减小，故C错误；
D．如果用白光照射狭缝，根据
可知，波长越长的波，条纹间距就越大，因为蓝色光的波长小于红色光的波长，在两侧第一亮带中蓝色亮纹较红色亮纹更接近中央亮带，故D正确；
E．暗条纹是因为光从两个狭缝中传到该位置时的光程差是半波长的奇数倍，从一个暗纹移动到下一个暗纹，光程差的变化量会相差一个波长，故故E错误。
故选BD。
15．（2024·福建泉州·模拟预测）如图（甲）为用干涉法检查玻璃平板b是否平整的装置。将标准玻璃样板a放置在b之上，在一端夹入两张纸片。当红光垂直入射后，从上往下看到的条纹如图（乙）所示，b板上表面P点附近条纹向左侧弯曲，则（ ）
A．P点有凹陷B．P点有凸起
C．换用绿光照射，条纹间距变大D．抽去一张纸片，条纹间距变大
【答案】AD
【详解】AB．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，处检查平面左边的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相等，知处凹陷，故A正确，B错误；
CD．设空气劈尖的顶角为，则有
可得相邻条纹间距为
Δx=λ2sinθ
换用绿光照射，由于绿光的波长小于红光的波长，则条纹间距变小；若抽去一张纸片，则变小，变小，条纹间距变大，故C错误，D正确。
故选AD。
16．（2024·湖南长沙·模拟预测）1923年，31岁的路易·德布罗意在题为《光学——光量子、衍射和干涉》的论文中提出：在一定情形中，任一运动质点能够被衍射，后来被扩展为任意物质都具有波动性，即每一个运动的物质都与一个对应的波相联系，这种与物质相联系的波被称为德布罗意波。下列说法正确的是（ ）
A．电子束通过双缝后可以形成干涉图样
B．物质波的波长越长，其动量一定越小
C．中子穿过晶体时，一定可以发生明显的衍射现象
D．电子显微镜可用于观测物质的微观结构，说明电子具有波动性
【答案】ABD
【详解】A．电子具有波动性，因此电子束通过双缝后可以形成干涉图样，故A正确；
B．根据德布罗意波长理论可知，物质波的波长越长，其动量一定越小，故B正确；
C．只有当中子形成的物质波的波长和晶体微粒的尺寸相差不多或物质波的波长比晶体微粒的尺寸更大时，才能发生明显的衍射现象，故C错误；
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子的干涉现象，说明电子具有波动性，故D正确。
故选ABD。
17．（2023·广东佛山·模拟预测）关于下列情景图片，其中说法正确的是（ ）。
A．图甲中3D眼镜利用光的偏振原理
B．图乙利用单色光检查平面的平整度是利用光的衍射
C．图丙救护车发出的声波产生多普勒效应，而电磁波不会产生多普勒效应
D．图丁直接把墙壁多个条纹的距离当成相邻明条纹距离，计算光的波长结果会偏大
【答案】AD
【详解】A．图甲中3D眼镜利用光的偏振原理，A正确；
B．图乙利用单色光检查平面的平整度是利用光的干涉，B错误；
C．电磁波和声波一样，都会产生多普勒效应，C错误；
D．图丁直接把墙壁多个条纹的距离当成相邻明条纹距离，可知偏大，由干涉条纹间距公式可知，计算光的波长结果会偏大，D正确。
故选AD。
18．（2024·山西太原·二模）一束光从半径为R的圆截面顶点P射入圆柱形透明棱镜，O为截面中心，入射光束与PO的夹角为，进入棱镜后分成a、b两束光，分别从A、B点射出棱镜，a、b在棱镜中的折射率分别为、，求：
（1）a、b两束光从棱镜中射出后二者的夹角；
（2）a、b两束光在棱镜中从P点到A、B两点传播的时间之比。
【答案】（1）；（2）
【详解】设入射角为，由题意知，，根据光的折射定律可知折射率,
，
解得：
，
如图所示

由几何关系得：，
a、b两束光从棱镜中射出后二者的夹角
（2）a、b两束光在棱镜中传播的速度分别为
，
由几何关系可知，a、b两束光在棱镜中传播的距离为
，a、b两束光在棱镜中传播的时间之比
代入数据解得
19．（2024·江苏南京·模拟预测）如图所示，一束单色光从AB中点沿垂直于直角三棱镜AB边的方向射入棱镜，在AC边发生全发射后再从BC边射出棱镜，出射光线恰好与AC平行，已知，，光在真空中的速度为c。求：
(1)该棱镜的折射率n；
(2)该单色光在棱镜中传播的时间t（不考虑光在BC边上的反射）。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）作出完整的光路如图
根据几何关系可知，入射角
做AC界面法线交于BC于D点，光线在AB界面交于O点，P点发生全反射，Q点发生折射，则
，
可知为等边三角形，所以
因为最终出射光线与AC平行，所以
由
可得
（2）根据几何关系可知
光在玻璃内传播速度为
光在玻璃内传播的时间
解得
20．（2024·全国·模拟预测）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。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）设被光照亮的圆形区域的半径为r，光路如图所示
根据几何关系可得
全反射临界角满足
甲灯泡发光区域的面积
联立解得
（2）同理可得乙灯泡发光区域的面积
又
解得乙灯泡的深度
（3）若在一次雨后，发现甲灯泡发光面积是原来的两倍，则
解得
水面上升的高度
考点
考向
题型分布
光学专题（折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的综合应用）
考向1：光的折射定律及其应用
考向2：光的反射，全反射及其应用
考向3：光的干涉、衍射、偏振和激光的理解应用
考向4：光的折射和全反射的综合应用
8单选+9多选+3计算