暑期综合提高练习（三）光学2——2026-2027学年高中物理新高三年级暑期强化训练提高卷【含答案及解析】

这是一份暑期综合提高练习（三）光学2——2026-2027学年高中物理新高三年级暑期强化训练提高卷【含答案及解析】，共26页。
1．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为△x，若△x甲＜△x乙，比较甲、乙两种单色光，则下列说法正确的是（ ）
A．真空中甲光的波长较长
B．甲光能发生偏振现象，而乙光不能
C．甲光发生全反射时的临界角较大
D．乙光的光子能量较小
2．1808年，艾蒂安-路易·马吕斯在实验中发现了光的偏振现象。关于偏振现象，下列说法正确的是（ ）
A．只有横波才有偏振现象
B．横波和纵波都可以发生偏振现象
C．自然光经玻璃反射后仍是自然光
D．自然光透过偏振片后强度不变
3．如图甲所示是利用干涉技术检测材料表面缺陷的原理示意图，图乙为某种单色光下观测到的图样，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中上板是待检查的光学元件，下板是标准样板
B．若换用波长更长的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变密
C．若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的光学元件表面上有凹陷
D．稍微减小薄片的厚度，则图乙中的干涉条纹变密
4．如图甲所示为牛顿环，内由两块玻璃砖组成，并用三颗螺丝固定，玻璃砖的横截面如图乙所示。在红光照射下，可看到如图丙所示的明暗相间的条纹。则（ ）
A．出现明暗相间的条纹是因为光的衍射
B．拧紧三颗螺丝时，会发现条纹变密集
C．若换成蓝光照射，会发现条纹变稀疏
D．若条纹如图丁所示，可能是玻璃板B上表面对应位置有凹陷
5．光导纤维是由折射率较大的内芯和折射率较小的外套构成，光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得到广泛应用。某单色光在内芯中传播时的速度为，在真空中的传播速度为，则该光由内芯射向真空时，发生全反射的临界角为（ ）
A．60°B．45°C．30°D．75°
6．如图所示，用同一束激光分别照射三个宽度不同的狭缝，得到甲、乙、丙三种不同的图样，则（ ）
A．甲图对应的狭缝最宽
B．乙图对应的狭缝最宽
C．丙图对应的狭缝最宽
D．甲、乙、丙图均为干涉图样
7．如图所示，有一块透明长方体介质，高度为，上下两个面为边长为的正方形，底面中心有一单色点光源，可向各个方向发出光线，该介质对光的折射率为（不考虑二次反射），则介质的上表面与四周被光照亮区域的面积为（ ）
A．B．C．D．
二、选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．某主题公园的湖里安装了一批圆形线状光源的彩灯，半径为R，如图甲所示。某圆形线状光源水平放置到湖水下方，光源圆面与液面平行。当彩灯发出红光时，可在水面正上方观察到如图乙所示的红色亮环，亮环与中间暗圆的面积之比为3：1，已知水对红光的折射率为。下列说法正确的是（ ）
A．此彩灯离水面的垂直距离为
B．彩灯变换发光颜色时，中间暗圆面积保持不变
C．若将彩灯上移，则亮环面积与中间暗圆面积之比减小
D．将光源再向湖底竖直向下移动，会使中间暗圆消失
9．关于光的干涉、衍射现象，下列说法正确的是（ ）
A．通过两支铅笔的狭缝平行对着日光灯管，会看到彩色条纹，这是光的衍射现象
B．减小游标卡尺两个卡脚之间狭缝的宽度，单色线光源通过狭缝产生的衍射条纹中央亮条纹变窄
C．肥皂泡呈彩色条纹是光的干涉现象造成的
D．在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由绿光变为紫光造成的
10．如图所示，一柱形透明介质，其截面是圆心角为的扇形，O点是圆心，为的角平分线，一束光平行于从OP边（不包含O、P两点）射入透明介质，经过折射，进入介质的折射光线平行于OQ，不考虑光在面上的反射光线的再次折射。下列说法正确的是（ ）
A．介质的折射率为
B．通过的折射光线离开介质时与夹角为
C．越靠近的入射光线越容易在圆弧面上发生全反射
D．（不包含P、Q）面上均有光线射出
第二部分（非选择题 共57分）
三、非选择题（本大题共5小题，共57分）
11．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，熊同学先后使分划板中心刻线对准图中C、D位置时，手轮的读数分别记为x1、x2，双缝间距为d，毛玻璃屏与双缝间的距离为L，则入射的单色光的波长λ=_______（用题中涉及的物理量符号表示）。
12．如图所示，某同学对以下实验装置进行调节并观察实验现象。
(1)如图所示，a、b、c、d四个图是不同的双缝干涉或单缝衍射图样。
分析各图样的特点可以得到：c、d是光的________图样（选填“双缝干涉”或“单缝衍射”），若采用的实验装置相同，则形成a图样的光的波长________（选填“大于”“小于”或“等于”）b图样的光的波长。
(2)若实验前已获知的数据有：双缝间的间距为d，双缝到屏的距离为l，经测量，n条亮条纹间的距离为a，写出计算该光波长大小的表达式________。
四、解答题
13．用下面的方法可以测量液体的折射率：取一个半径为的软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上（下图）。调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为。这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针。利用测得的数据和即可求出液体的折射率。
（1）写出用和求折射率的计算式；
（2）用这种方法测某种液体的折射率时，测得，，求该液体折射率。
14．某种半球形采光球由均匀透明材料制作而成，图为过中心轴线的截面图，O为球心，MN为采光球与空气的分界面。为测定该透明材料的折射率，将一束单色光从球面的P点沿PO方向射入采光球，恰好在O处发生全反射。已知，球的半径为R，光在真空中的传播速度为c，，求：
(1)该透明材料的折射率；
(2)若将单色光改为从P点沿垂直于MN的方向射入采光球，求该单色光在采光球中传播的时间（不考虑光在MN界面的反射）。
15．如图是横截面为圆的柱状玻璃棱镜AOB，现有一束单色光垂直于OA面从的中点射出时，恰好发生全反射现象，现将入射光线向下平移一段距离，经面折射后与OB延长线相交于P点，已知玻璃棱镜半径R＝5cm，P到O的距离，已知光在真空中的传播速度，。求：
（1）玻璃棱镜的折射率及单色光在玻璃棱镜中的传播速度；
（2）入射光线向下平移的距离。
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1．D
【详解】A. 根据，结合△x甲＜△x乙，则在真空中甲光的波长小于乙光的波长，故A错误；
B. 偏振现象是横波特有的现象，由于光是横波，故甲乙都可以发生偏振现象，故B错误；
C. 由于甲光的波长短，则甲光的频率较大，则其折射率也大，根据可知，甲光发生全反射时的临界角较小，故C错误；
D. 由于乙光的波长较长，则乙光的频率较小，那么乙光的光子能量较小，故D正确；
故选：D。
2．A
【详解】不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的，这个现象称为“偏振现象”。
AB．只有横波才有偏振现象，纵波不能发生偏振现象，故A正确，B错误；
C．自然光在玻璃表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，故自然光经玻璃反射后不再是自然光，故C错误；
D．自然光透过偏振片后强度减弱，故D错误。
故选A。
3．C
【详解】A．图甲中上板是标准样板，下板是待检查的光学元件，A错误；
B．两条相邻亮条纹间距，其中为波长，是空气劈的顶角
因此换用波长更长的单色光，其他条件不变，相邻亮条纹间距变大，则图乙中的干涉条纹变疏，B错误；
C．若出现图丙中弯曲的干涉条纹，由于向左弯曲，说明弯曲部分的空气膜的厚度与右侧相同，即被检查的光学元件表面上有凹陷，C正确；
D．稍微减小薄片的厚度，则减小，相邻亮条纹间距变大，则图乙中的干涉条纹变疏，D错误。
故选C。
4．D
【详解】A．出现明暗相间的条纹是光的干涉现象，故A错误；
B．拧紧三颗螺丝时，两块玻璃砖间的空气膜厚度变薄，根据薄膜干涉原理可知，条纹变稀疏，故B错误；
C．蓝光波长比红光短，根据干涉条纹间距公式，波长变短，条纹间距会变小，条纹应变得更密集，故C错误；
D．若条纹如图丁所示，局部条纹向中心弯曲。根据等厚干涉原理，同一条纹对应空气薄膜厚度相同，此处条纹弯曲说明玻璃板B上表面对应位置有凹陷，使得空气薄膜厚度变化异常，导致条纹出现弯曲，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】光在内芯中传播时的速度为
光由内芯射向真空时，发生全反射的临界角关系式为
代入数据联立解得
可知发生全反射的临界角为30°，故选C。
6．C
【详解】D．干涉条纹是等间距的，衍射条纹中间宽、两边窄。甲图条纹中间宽、两边窄，是衍射图样；乙、丙图也符合衍射条纹特征，不是干涉（干涉条纹等间距），故D错误；
ABC．狭缝越窄，衍射现象越明显（条纹越宽、越疏）；狭缝越宽，衍射现象越不明显（条纹越窄、越密）。丙图条纹最窄、最密，对应狭缝最宽；甲图条纹最宽、最疏，对应狭缝最窄，故AB错误，C正确。
故选C。
7．B
【详解】根据
解得
介质的上表面，当假设水面足够大，当入射角为临界角时，在上表面能折射出光线的最大半径为r，光路图如图所示
则由几何关系
解得
所以上表面被光照亮区域为圆形，面积为
同理，在介质的侧表面因高度为，则4个侧面照亮的面积为
所以，介质的上表面与四周被光照亮区域的面积为
故选B。
8．AC
【详解】A．设亮环最外圈的半径为r1，暗圆的半径为r2，由题意有
其光路图如图所示
圆环边缘的光线发生全反射
有几何关系有
结合几何关系可知，有
解得
故A正确；
B．当彩灯变换发光颜色时，则水对该光的折射率发生变化，由上述分析可知，当折射率发生改变时，则暗圆的半径发生变化所以中间暗圆的面积发生变化，故B错误；
C．由几何关系可知，有
整理有
若将彩灯上移，即彩灯到水面的高度减小，即h变小，有上述分析可知，即r2增加，又因为
所以r1减小，即两者的半径之比变小，则亮环面积与中间暗圆面积之比变小，故C正确；
D．若使中间暗圆消失，有
解得
所以将发彩光灯项下平移的距离为
故D错误。
故选AC。
9．AC
【详解】A．通过两支铅笔的狭缝平行对着日光灯管，会看到彩色条纹，这是光的衍射现象，故A正确；
B．减小游标卡尺两个卡脚之间狭缝的宽度，单色线光源通过狭缝产生的衍射条纹中央亮条纹变宽，故B错误；
C．肥皂泡呈彩色条纹是光的干涉现象造成的，故C正确；
D．在双缝干涉实验中条纹变宽，根据
由于绿光的波长大于紫光的波长，所以不可能是将入射光由绿光变为紫光造成的，故D错误。
故选AC。
10．AB
【详解】A.由几何知识可知，入射角，折射角
介质的折射率，故A正确；
B.由几何知识可知，通过的光线入射角为，根据折射定律易知，折射角为，故B正确；
C.越靠近入射的光线其在圆弧面上的入射角越小，越不容易在圆弧面上发生全反射，故C错误；
D.根据全反射条件，靠近P点的入射光线射到圆弧面上时，入射角最大接近60°，因此，在面上有光线发生全反射，故D错误。
故选AB。
11．
【详解】【小题1】确定相邻条纹间距，从图中可知，分划板在C、D位置分别对准第2条和第8条亮纹，二者之间间隔了6个相邻亮纹的间距，因此相邻亮纹间距为
结合双缝干涉公式推导波长，双缝干涉的条纹间距公式为，变形得
可得
12．(1) 单缝衍射 大于
(2)
【详解】（1）[1]双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度；衍射条纹特点是中间宽两边窄、中间亮、两边暗，且不等间距。根据此特点知c、d图样是光的单缝衍射图样；
[2]根据双缝干涉条纹间距公式可知，若采用的实验装置相同，则相邻亮（暗）条纹之间的间距越大，则光的波长就越长，所以由图可知形成a图样的光的波大于b图样的光的波长；
（2）根据双缝干涉条纹间距公式，可得
故改波的波长表达式为
13．（1）；（2）1.25
【详解】（1）观察者在水面上各个方向都刚好看不到水下的大头针，说明由大针头射出的光线，恰好在水面与木塞的边缘处发生全反射，由题意作出光路图如图所示
这时入射角等于临界角C，由几何关系可得
又，由以上两式解得水的折射率为
（2）实验测得r = 4cm，h = 3cm，由（1）中，可得
n = 1.25
14．(1)
(2)
【详解】（1）沿PO射入透明材料的光在半圆形界面上光路不变，单色光在球心O处恰好发生全反射，作出光路图如图所示
则单色光在MN界面上的入射角为全反射临界角C，则有，
解得
（2）单色光垂直MN界面射向半球形界面时，在半球形界面的入射角为
作出光路图如图所示
由折射定律有
解得
则有
过点P作MN的垂线交MN于B点，则有，
单色光在采光球中传播的时间为
根据光速与折射率的关系有
解得
15．（1），；（2）
【详解】（1）根据题意可知，当单色光由玻璃射向空气时，发生全反射的临界角
C＝45°
根据
解得
解得
（2）光路图如图所示：
由折射定律可得
在△ODP中，由正弦定理有
解得