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新高考物理二轮复习讲练测专题16 光学 电磁波（练习）（2份打包，原卷版+解析版）
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这是一份新高考物理二轮复习讲练测专题16 光学 电磁波（练习）（2份打包，原卷版+解析版），文件包含新高考物理二轮复习讲练测专题16光学电磁波练习原卷版doc、新高考物理二轮复习讲练测专题16光学电磁波练习解析版doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共46页， 欢迎下载使用。
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc156398823" 01光学 PAGEREF _Tc156398823 \h 2
\l "_Tc156398824" 考向一 折射定律、折射率、光的传播问题及色散 PAGEREF _Tc156398824 \h 2
\l "_Tc156398825" 考向二 全反射及其应用 PAGEREF _Tc156398825 \h 10
\l "_Tc156398826" 考向三 光的干涉与衍射 PAGEREF _Tc156398826 \h 22
\l "_Tc156398827" 考向四 几何光学与物理光学综合问题 PAGEREF _Tc156398827 \h 24
\l "_Tc156398828" 02电磁振动及电磁波 PAGEREF _Tc156398828 \h 27
\l "_Tc156398829" 考向一 电磁振荡 电磁波 PAGEREF _Tc156398829 \h 27
01光学
考向一 折射定律、折射率、光的传播问题及色散
1．（2023·全国·高考真题）（多选）等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab = ac；一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是（ ）
A．甲光的波长比乙光的长
B．甲光的频率比乙光的高
C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率
E．在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大
【答案】ACE
【详解】ABD．根据折射定律和反射定律作出光路图如图所示
由图可知，乙光的折射角较小，根据折射定律可知乙光的折射率大，则乙光的频率大，根据c = fλ可知，乙光的波长短，A正确、BD错误；C．根据 SKIPIF 1 < 0 可知在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，C正确；E．根据几何关系可知光在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大，E正确。
故选ACE。
2．（2023·浙江·高考真题）如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边 SKIPIF 1 < 0 以角度 SKIPIF 1 < 0 入射，依次经 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 两次反射，从直角边 SKIPIF 1 < 0 出射。出射光线相对于入射光线偏转了 SKIPIF 1 < 0 角，则 SKIPIF 1 < 0 （ ）
A．等于 SKIPIF 1 < 0 B．大于 SKIPIF 1 < 0
C．小于 SKIPIF 1 < 0 D．与棱镜的折射率有关
【答案】A
【详解】如图所示
设光线在AB边的折射角为 SKIPIF 1 < 0 ，根据折射定律可得 SKIPIF 1 < 0 ，设光线在BC边的入射角为 SKIPIF 1 < 0 ，光线在AC边的入射角为 SKIPIF 1 < 0 ，折射角为 SKIPIF 1 < 0 ；由反射定律和几何知识可知 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，联立解得 SKIPIF 1 < 0 ，根据折射定律可得 SKIPIF 1 < 0 ，可得 SKIPIF 1 < 0 ，过D点做出射光的平行线，则该平行线与AB的夹角为 SKIPIF 1 < 0 ，由几何知识可知，入射光与出射光的夹角为 SKIPIF 1 < 0 。
故选A。
3．（2023·湖南·高考真题）（多选）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（ ）
A．水的折射率为 SKIPIF 1 < 0
B．水的折射率为 SKIPIF 1 < 0
C．当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
D．当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
【答案】BC
【详解】AB．他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则说明α = 41°时激光恰好发生全反射，则 SKIPIF 1 < 0 ，则 SKIPIF 1 < 0 ，A错误、B正确；CD．当他以α = 60°向水面发射激光时，入射角i1 = 30°，则根据折射定律有nsini1 = sini2折射角i2大于30°，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°，C正确、D错误。
故选BC。
4．（2023·江苏·高考真题）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】根据折射定律n上sinθ上 = n下sinθ下，由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则n下 > n上，则θ下逐渐减小，画出光路图如下
则从高到低θ下逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。
故选A。
5．（2022·浙江·高考真题）如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点，发现有a、b、c、d四条细光束，其中d是光经折射和反射形成的。当入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度 SKIPIF 1 < 0 时，b、c、d也会随之转动，则（ ）
A．光束b顺时针旋转角度小于 SKIPIF 1 < 0
B．光束c逆时针旋转角度小于 SKIPIF 1 < 0
C．光束d顺时针旋转角度大于 SKIPIF 1 < 0
D．光束b、c之间的夹角减小了 SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【详解】A．设入射光线a的入射角为 SKIPIF 1 < 0 ，则反射角为 SKIPIF 1 < 0 ，光束c的折射角为 SKIPIF 1 < 0 ，光束d的反射角也为 SKIPIF 1 < 0 ，入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度 SKIPIF 1 < 0 时，入射角变为 SKIPIF 1 < 0 ，由反射定律可知反射角等于入射角，则光束b顺时针旋转角度等于 SKIPIF 1 < 0 ，故A错误；B．由折射定律有 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，可得 SKIPIF 1 < 0 ，即光束c逆时针旋转角度小于 SKIPIF 1 < 0 ，故B正确；C．光束d的反射角变化与光束c的折射角变化相等，则光束d顺时针旋转角度小于 SKIPIF 1 < 0 ，故C错误；D．光束b顺时针旋转角度等于 SKIPIF 1 < 0 ，光束c逆时针旋转角度小于 SKIPIF 1 < 0 ，则光速b、c之间的夹角减小的角度小于 SKIPIF 1 < 0 ，故D错误；
故选B。
6．（2021·浙江·高考真题）用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b间的夹角为 SKIPIF 1 < 0 ，则（ ）
A．光盘材料的折射率 SKIPIF 1 < 0
B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二
C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度
D．光束c的强度小于O点处折射光束 SKIPIF 1 < 0 的强度
【答案】D
【详解】
A．如图所示由几何关系可得入射角为 SKIPIF 1 < 0 ，折射角为 SKIPIF 1 < 0 ，根据折射定律有 SKIPIF 1 < 0 ，所以A错误；B．根据 SKIPIF 1 < 0 ，所以B错误；C．光束在b、c和d的强度之和小于光束a的强度，因为在Q处光还有反射光线，所以C错误；D．光束c的强度与反射光线PQ强度之和等于折身光线OP的强度，所以D正确；
故选D。
7．（2022·全国·高考真题）光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器，其简化的工作原理示意图如图所示。图中A为轻质绝缘弹簧，C为位于纸面上的线圈，虚线框内有与纸面垂直的匀强磁场；M为置于平台上的轻质小平面反射镜，轻质刚性细杆D的一端与M固连且与镜面垂直、另一端与弹簧下端相连， SKIPIF 1 < 0 为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条， SKIPIF 1 < 0 的圆心位于M的中心。使用前需调零:使线圈内没有电流通过时，M竖直且与纸面垂直；入射细光束沿水平方向经 SKIPIF 1 < 0 上的O点射到M上后沿原路反射。线圈通入电流后弹簧长度改变，使M发生倾斜，入射光束在M上的入射点仍近似处于 SKIPIF 1 < 0 的圆心，通过读取反射光射到 SKIPIF 1 < 0 上的位置，可以测得电流的大小。已知弹簧的劲度系数为k，磁场磁感应强度大小为B，线圈C的匝数为N。沿水平方向的长度为l，细杆D的长度为d，圆弧 SKIPIF 1 < 0 的半径为r﹐ SKIPIF 1 < 0 ，d远大于弹簧长度改变量的绝对值。
（1）若在线圈中通入的微小电流为I，求平衡后弹簧长度改变量的绝对值 SKIPIF 1 < 0 及 SKIPIF 1 < 0 上反射光点与O点间的弧长s；
（2）某同学用此装置测一微小电流，测量前未调零，将电流通入线圈后， SKIPIF 1 < 0 上反射光点出现在O点上方，与O点间的弧长为 SKIPIF 1 < 0 、保持其它条件不变，只将该电流反向接入，则反射光点出现在О点下方，与O点间的弧长为 SKIPIF 1 < 0 。求待测电流的大小。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【详解】（1）由题意当线圈中通入微小电流I时，线圈中的安培力为F = NBIl
根据胡克定律有F = NBIl = k│x│
SKIPIF 1 < 0
如图所示
设此时细杆转过的弧度为θ，则可知反射光线转过的弧度为2θ，又因为d >> x，r >> d
则sinθ ≈ θ，sin2θ ≈ 2θ
所以有
x = dθ
s = r2θ
联立可得 SKIPIF 1 < 0
（2）因为测量前未调零，设没有通电流时偏移的弧长为s′，当初始时反射光点在O点上方，通电流I′后根据前面的结论可知有 SKIPIF 1 < 0
当电流反向后有 SKIPIF 1 < 0
联立可得 SKIPIF 1 < 0
同理可得初始时反射光点在O点下方结果也相同，故待测电流的大小为 SKIPIF 1 < 0
8．（2021·湖南·高考真题）我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。身高 SKIPIF 1 < 0 的人站在水平地面上，其正前方 SKIPIF 1 < 0 处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为 SKIPIF 1 < 0 、深度为 SKIPIF 1 < 0 ，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示。现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射。
（i）若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？
（ii）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？
【答案】（i）1.38；（ii）1.7
【详解】（i）根据题意作出如下光路图
当孔在人身高一半时有tanθ = SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 ≈ SKIPIF 1 < 0 ，sinθ = 0.8，
tanα = SKIPIF 1 < 0 ，sinα = SKIPIF 1 < 0
由折射定律有n = SKIPIF 1 < 0
（ii）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，则可画出如下光路图
根据几何关系有 SKIPIF 1 < 0
9．（2024·吉林白山·统考一模）如图所示，横截面为半圆的玻璃砖放置在平面镜上，直径AB与平面镜垂直。一束激光a射向半圆柱体的圆心O，激光与AB的夹角为 SKIPIF 1 < 0 ，已知玻璃砖的半径为12cm，平面镜上的两个光斑之间的距离为 SKIPIF 1 < 0 ，则玻璃砖的折射率为（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0 C．2D． SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【详解】光路如图所示
由题意可得，激光在AB面上发生折射时的入射角 SKIPIF 1 < 0 ，在直角△OBD中，根据数学知识 SKIPIF 1 < 0 ，根据题意 SKIPIF 1 < 0 ，设半圆玻璃砖的折射率为n，折射角为 SKIPIF 1 < 0 ，则 SKIPIF 1 < 0 ，解得 SKIPIF 1 < 0 ，根据折射定律，折射率 SKIPIF 1 < 0 。
故选B。
10．（2024·河南·统考二模）一种光学传感器是通过接收器接收到红绿灯光信号而触发工作的。如图所示，一细束黄色光沿AB方向从汽车玻璃外侧（汽车玻璃可视为两表面平行的玻璃砖）的B点射入，入射角为i，折射光线刚好沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。若入射光的颜色发生变化，且入射光的入射位置B不变，仍要使折射光线沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。下列说法正确的是（ ）
A．若改用绿色光射入，需要入射角i减小到某一合适的角度
B．若改用红色光射入，需要入射角i减小到某一合适的角度
C．若改用红色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度
D．改用任何颜色的光射入，都需要入射角i减小到某一合适的角度
【答案】B
【详解】A．若改用绿色光射入，频率变大，折射率变大，折射角不变，根据 SKIPIF 1 < 0 ，可知，入射角变大，故A错误；BC．若改用红色光射入，频率变小，折射率变小，折射角不变，根据 SKIPIF 1 < 0 ，可知，入射角变小，故B正确C错误；D．如果改用频率更高的光，则折射率变大，折射角不变，根据 SKIPIF 1 < 0 ，入射角变大，故D错误。
故选B。
考向二 全反射及其应用
11．（2023·湖北·高考真题）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为 SKIPIF 1 < 0 ，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为 SKIPIF 1 < 0 。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0 C． SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【详解】设光线在OQ界面的入射角为 SKIPIF 1 < 0 ，折射角为 SKIPIF 1 < 0 ，几何关系可知 SKIPIF 1 < 0 ，则有折射定律 SKIPIF 1 < 0 ，光线射出OQ界面的临界为发生全反射，光路图如下，其中 SKIPIF 1 < 0 ，
光线在AB两点发生全反射，有全反射定律 SKIPIF 1 < 0 ，即AB两处全反射的临界角为 SKIPIF 1 < 0 ，AB之间有光线射出，由几何关系可知 SKIPIF 1 < 0 。
故选C。
12．（2022·辽宁·高考真题）完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（ ）
A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
【答案】C
【详解】AB．光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，AB错误；CD．如图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有 SKIPIF 1 < 0 ，则可得出光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确、D错误。
故选C。
13．（2022·山东·高考真题）柱状光学器件横截面如图所示， SKIPIF 1 < 0 右侧是以O为圆心、半径为R的 SKIPIF 1 < 0 圆，左侧是直角梯形， SKIPIF 1 < 0 长为R， SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 夹角 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直 SKIPIF 1 < 0 面入射，器件介质对a，b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能在 SKIPIF 1 < 0 面全反射后，从 SKIPIF 1 < 0 面射出的光是（不考虑三次反射以后的光）（ ）
A．仅有a光B．仅有b光C．a、b光都可以D．a、b光都不可以
【答案】A
【详解】当两种频率的细激光束从A点垂直于AB面入射时，激光沿直线传播到O点，经第一次反射沿半径方向直线传播出去。
保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，如下图可知，激光沿直线传播到CO面经反射向PM面传播，根据图像可知，入射点从A向B移动过程中，光线传播到PM面的入射角逐渐增大。
当入射点为B点时，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到PM面的P点，此时光线在PM面上的入射角最大，设为 SKIPIF 1 < 0 ，由几何关系得 SKIPIF 1 < 0
根据全反射临界角公式得 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为 SKIPIF 1 < 0 ，故在入射光从A向B移动过程中，a光能在PM面全反射后，从OM面射出；b光不能在PM面发生全反射，故仅有a光。A正确，BCD错误。
故选A。
14．（2023·山东·高考真题）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d，直径均为 SKIPIF 1 < 0 ，折射率为n（ SKIPIF 1 < 0 ）。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。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 SKIPIF 1 < 0 ，求 SKIPIF 1 < 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b的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【详解】（1）由题意可知当光在两侧刚好发生全反射时从M下端面出射的光与竖直方向夹角最大，设光在M下端与竖直方向的偏角为α，此时 SKIPIF 1 < 0
可得 SKIPIF 1 < 0
又因为 SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0
（2）根据题意要使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路图如图所示
则玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围应该为 SKIPIF 1 < 0
当距离最近时有 SKIPIF 1 < 0
当距离最远时有 SKIPIF 1 < 0
根据（1）可知 SKIPIF 1 < 0
联立可得 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
所以满足条件的范围为 SKIPIF 1 < 0
15．（2022·湖南·高考真题）如图，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度 SKIPIF 1 < 0 的控制（可视角度 SKIPIF 1 < 0 定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍）。透明介质的折射率 SKIPIF 1 < 0 ，屏障间隙 SKIPIF 1 < 0 。发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间．不考虑光的衍射。
（1）若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度 SKIPIF 1 < 0 控制为60°，求屏障的高度d；
（2）若屏障高度 SKIPIF 1 < 0 ，且发光像素单元的宽度不能忽略，求像素单元宽度x最小为多少时，其可视角度 SKIPIF 1 < 0 刚好被扩为180°（只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素单元）。
【答案】（1）1.55mm；（2）0.35mm
【详解】（1）发光像素单元射到屏障上的光被完全吸收，考虑射到屏障顶端的光射到透明介质和空气界面，折射后从界面射向空气，由题意可知θ=60°，则 SKIPIF 1 < 0
在介质中的入射角为i，则 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0
由几何关系 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0
（2）若视角度 SKIPIF 1 < 0 刚好被扩为180°，则 SKIPIF 1 < 0 ，此时光线在界面发生全反射，此时光线在界面处的入射角 SKIPIF 1 < 0
解得C=30°
此时发光像素单元发光点距离屏障的距离为 SKIPIF 1 < 0
像素单元宽度x最小为 SKIPIF 1 < 0
16．（2022·全国·高考真题）如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点。在截面所在的平面，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离。
【答案】 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0
【详解】光线在M点发生折射有sin60° = nsinθ
由题知，光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，则 SKIPIF 1 < 0
C = 90° - θ
联立有 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
根据几何关系有 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0
再由 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0
17．（2021·山东·高考真题）超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为 SKIPIF 1 < 0 。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离 SKIPIF 1 < 0 ，脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折射率分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 。取 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 。
（1）为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围；
（2）若 SKIPIF 1 < 0 ，求两种频率的光通过整个展宽器的过程中，在空气中的路程差 SKIPIF 1 < 0 （保留3位有效数字）。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 （或 SKIPIF 1 < 0 ）；（2） SKIPIF 1 < 0
【详解】（1）由几何关系可得，光线在第一个三梭镜右侧斜面上的入射角等于 SKIPIF 1 < 0 ，要使得两种频率的光都从左侧第一个棱镜斜面射出，则 SKIPIF 1 < 0 需要比两种频率光线的全反射角都小，设C是全反射的临界角，根据折射定律得 SKIPIF 1 < 0 ①
折射率越大，临界角越小，代入较大的折射率得 SKIPIF 1 < 0 ②
所以顶角 SKIPIF 1 < 0 的范围为 SKIPIF 1 < 0 （或 SKIPIF 1 < 0 ）③
（2）脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折射，设折射角分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ，由折射定律得 SKIPIF 1 < 0 ④
SKIPIF 1 < 0 ⑤
设两束光在前两个三棱镜斜面之间的路程分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ，则
SKIPIF 1 < 0 ⑥
SKIPIF 1 < 0 ⑦
SKIPIF 1 < 0 ⑧
联立④⑤⑥⑦⑧式，代入数据得 SKIPIF 1 < 0 ⑨
18．（2024·浙江嘉兴·统考一模）如图所示，水平地面上放置一截面为等腰梯形的玻璃砖 SKIPIF 1 < 0 ，玻璃砖的折射率为 SKIPIF 1 < 0 。在 SKIPIF 1 < 0 点正下方地面上处有一光源S，一束光自S射向 SKIPIF 1 < 0 面上的 SKIPIF 1 < 0 点， SKIPIF 1 < 0 ，则（ ）
A．此光线射至 SKIPIF 1 < 0 面恰好发生全反射
B．此光线经折射从 SKIPIF 1 < 0 面射出时偏折了 SKIPIF 1 < 0
C．此光线在玻璃内多次反射从 SKIPIF 1 < 0 面射出的光线都相互平行
D．若自 SKIPIF 1 < 0 发出的光束入射至 SKIPIF 1 < 0 之间，此光束的折射光到 SKIPIF 1 < 0 面可能发生全反射
【答案】C
【详解】A．发生全反射的条件是光密介质到光疏介质，所以光线射至 SKIPIF 1 < 0 面不会发生全反射，故A错误；
B．根据几何关系可知 SKIPIF 1 < 0 ，所以在P点入射角为45°，根据折射率定律可知，折射角为 SKIPIF 1 < 0 ，所以 SKIPIF 1 < 0 ，因为 SKIPIF 1 < 0 ，所以在 SKIPIF 1 < 0 面入射角为30°，这从 SKIPIF 1 < 0 面射出时折射角为45°，所以从 SKIPIF 1 < 0 面射出时偏折了 SKIPIF 1 < 0 ，故B错误；C．因为光线在 SKIPIF 1 < 0 面入射角为30°，根据反射定律可知，反射角为30°，且BC∥AD，所以再次反射到AD面入射角仍为30°，则从 SKIPIF 1 < 0 面射出的光线都相互平行，故C正确；D．若自 SKIPIF 1 < 0 发出的光束入射至 SKIPIF 1 < 0 之间，入射角变大，折射角变大，在 SKIPIF 1 < 0 面入射角变小，不会发生全反射，故D错误。
故选C。
19．（2024·陕西商洛·校联考一模）如图所示，一束平行于等边三棱镜横截面ABC的光线从空气中射到E点，折射光线沿路径EF射到F点。已知入射光线与AB边的夹角为θ=30°，折射光线在F点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，BE=L，求：
（1）三棱镜的折射率；
（2）光从E传播到F所用的时间。（结果保留根号）
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【详解】（1）各个角度如图所示
则入射角 SKIPIF 1 < 0
根据光的折射定律 SKIPIF 1 < 0
由于恰好在F点发生全反射，则 SKIPIF 1 < 0
由几何关系可知 SKIPIF 1 < 0
联立解得 SKIPIF 1 < 0
（2）在三角形EBF中，根据正弦定理 SKIPIF 1 < 0
光在介质中的传播速度 SKIPIF 1 < 0
光从E传播到F所用的时间 SKIPIF 1 < 0
联立解得 SKIPIF 1 < 0
20．（2024·广东惠州·统考二模）如图所示为一块半径为R的半圆形玻璃砖，AB为其直径，O为圆心。一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，第一次到达弧形表面后只有CD间的光线才能从弧形表面射出，已知CO垂直于DO，光在真空中的传播速度为C。求：
（1）玻璃砖的折射率；
（2）从玻璃砖的下表面射向C点的光束，经弧形表面反射后再次返回玻璃砖的下表面在玻璃砖中传播的时间。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【详解】（1）从下表面垂直射入玻璃砖的光线以原方向射向弧形表面，根据题意“只有CD间的光线才能射出”可知，到达C、D两点的光线刚好发生全反射。
由几何关系可得，发生全反射的临界角为 SKIPIF 1 < 0
由折射定律可得 SKIPIF 1 < 0
解得玻璃砖的折射率 SKIPIF 1 < 0
（2）由几何关系可得，从玻璃砖的下表面射向C点的光束，经弧形表面反射后再次返回玻璃砖的下表面在玻璃砖中传播的路程为： SKIPIF 1 < 0
由折射率 SKIPIF 1 < 0
则在玻璃砖中传播的时间为 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0
21．（2024·陕西渭南·统考一模）如图所示，三角形 SKIPIF 1 < 0 为三棱镜的横截面，一细束单色光从 SKIPIF 1 < 0 的侧面 SKIPIF 1 < 0 上中点 SKIPIF 1 < 0 点入射，改变入射角 SKIPIF 1 < 0 ，当 SKIPIF 1 < 0 侧面的折射光线与 SKIPIF 1 < 0 边平行时，恰好没有光线从 SKIPIF 1 < 0 侧面边射出棱镜，已知 SKIPIF 1 < 0 ，且 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，空气中的光速 SKIPIF 1 < 0 ，求：
（ⅰ）该棱镜对该单色光的折射率；
（ⅱ）当AC侧面的折射光线与BC边平行时，该单色光从 SKIPIF 1 < 0 点入射到第一次从棱镜中射出传播的时间。
【答案】（ⅰ） SKIPIF 1 < 0 ；（ⅱ） SKIPIF 1 < 0
【详解】（ⅰ）当AC侧面的折射光线与BC边平行时，恰好没有光线从AB侧面边射出棱镜光路图如图所示
由几何关系可知，发生全反射临界角为 SKIPIF 1 < 0 ，则该棱镜对该单色光的折射率为
SKIPIF 1 < 0
（ⅱ）光路图如图所示
根据几何关系可知，光在棱镜中的路程为 SKIPIF 1 < 0
光在棱镜中的传播速度为 SKIPIF 1 < 0
则当AC侧面的折射光线与BC边平行时，该单色光从 SKIPIF 1 < 0 点入射到第一次从棱镜中射出传播的时间为 SKIPIF 1 < 0
考向三 光的干涉与衍射
22．（2023·江苏·高考真题）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 倍B． SKIPIF 1 < 0 倍C．2倍D．3倍
【答案】B
【详解】根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有 SKIPIF 1 < 0 ，由题图知x乙 = 2x甲则 SKIPIF 1 < 0 。
故选B。
23．（2021·山东·高考真题）用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，从透明薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的，其光程差为透明薄膜厚度的2倍，当光程差△x=nλ时此处表现为亮条纹，即当薄膜的厚度 SKIPIF 1 < 0 ，时对应的条纹为亮条纹，在题目的干涉条纹中，从左向右条纹的间距逐渐增大，结合干涉条纹公式对应的厚度公式可知从左向右薄膜厚度的变化率逐渐减小。
故选D。
24．（2022·山东·高考真题）（多选）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是（ ）
A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
【答案】ACD
【详解】A．由图可知，图乙中间部分等间距条纹，所以图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故A正确；B．狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；C．根据条纹间距公式 SKIPIF 1 < 0 可知照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确；D．照射两条狭缝时，若光从狭缝 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正确。
故选ACD。
25．（2024·四川绵阳·统考二模）由甲、乙两种不同颜色的光，垂直于直角三棱镜的AC边界面射入，照射到斜面上的D点，甲光恰好发生全反射，乙光可以从D点折射出棱镜，如图所示。若甲、乙单色光在该棱镜中传播速度分别为k1c和k2c（c为真空中的光速），则可以判断k1 k2（选填“>”或“<”）；甲、乙两单色光在该介质中的折射率之比为 （用k1、k2表示）；在同一双缝干涉装置中，甲光形成的条纹间距 乙光形成的条纹间距（选填“>”或“<”）。
【答案】 < k2∶k1 <
【详解】[2]根据 SKIPIF 1 < 0 ，可得 SKIPIF 1 < 0 ，解得 SKIPIF 1 < 0 ，[1]由图可知，甲单色光的临界角小于乙单色光的，根据 SKIPIF 1 < 0 ，可知 SKIPIF 1 < 0 ，联立，解得 SKIPIF 1 < 0 ，[3]同理，可得 SKIPIF 1 < 0 ，根据 SKIPIF 1 < 0 ，可知甲光形成的条纹间距小于乙光形成的条纹间距。
考向四 几何光学与物理光学综合问题
26．（2023·重庆·高考真题）某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则（ ）
A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大
B．在水中传播时，a光的速度比b光的大
C．在水中传播时，a光的频率比b光的小
D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小
【答案】D
【详解】A．根据相邻两条亮条纹的间距计算公式 SKIPIF 1 < 0 ，由此可知 SKIPIF 1 < 0 ，故A错误；B．根据折射定律 SKIPIF 1 < 0 ，a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，a光的折射角比b光的大，则 SKIPIF 1 < 0 ，根据光在介质中的传播速度与折射率的关系 SKIPIF 1 < 0 ，可得在水中传播时，a光的速度比b光的小，故B错误；C．在水中传播时，a光的折射率比b光的大，所以a光的频率比b光的大，故C错误；D．根据临界角与折射率的关系 SKIPIF 1 < 0 ，可得在水中传播时，a光的折射率比b光的大，a光的全反射临界角比b光的小，故D正确。
故选D。
27．（2022·天津·高考真题）（多选）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大
B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显
C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高
D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大
【答案】BD
【详解】由图中a、b两单色光在电磁波谱中的位置，判断出a光的波长 SKIPIF 1 < 0 大于b光的波长 SKIPIF 1 < 0 ，a光的频率 SKIPIF 1 < 0 小于b光的频率 SKIPIF 1 < 0 。A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔原子理论的频率条件 SKIPIF 1 < 0 ，可知产生a光的能级能量差小，故A错误；B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条件，a光的衍射现象更明显，故B正确；C．在分别照射同一光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程 SKIPIF 1 < 0 ，可知a光的遏止电压低，故C错误；D．a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，相邻两条亮纹或暗纹的中心间距 SKIPIF 1 < 0 ，可知a光的干涉条纹间距大，故D正确。
故选BD。
28．（2021·北京·高考真题）北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为10-5m～10-11m，对应能量范围约为10-1eV～105eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV。下列说法正确的是（ ）
A．同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样
B．用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离
C．蛋白质分子的线度约为10-8 m，不能用同步辐射光得到其衍射图样
D．尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小
【答案】D
【详解】A．同步辐射是在磁场中圆周自发辐射光能的过程，氢原子发光是先吸收能量到高能级，在回到基态时辐射光，两者的机理不同，故A错误；B．用同步辐射光照射氢原子，总能量约为104eV大于电离能13.6eV，则氢原子可以电离，故B错误；C．同步辐射光的波长范围约为10-5m～10-11m，与蛋白质分子的线度约为10-8 m差不多，故能发生明显的衍射，故C错误；D．以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV，则电子回旋一圈后能量不会明显减小，故D正确；
故选D。
29．（2024·山东潍坊·寿光现代中学校考模拟预测）下列有关光现象的说法中正确的是（ ）
A．在光的衍射现象中缝的宽度d越小，衍射现象越明显；入射光的波长越短，衍射现象越明显
B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄
C．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
D．只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振，光的偏振现象说明光是一种纵波
【答案】C
【详解】A．根据发生明显衍射的条件可知，在光的衍射现象中缝的宽度d越小，衍射现象越明显；入射光的波长越长，衍射现象越明显。故A错误；B．根据 SKIPIF 1 < 0 ，可知，若仅将入射光由绿光改为红光，则入射光的波长变大，干涉条纹间距变宽。故B错误；C．光导纤维是利用全反射原理制成的，根据发生全反射的条件可知，光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，才能发生全反射。故C正确；D．只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振，光的偏振现象说明光是一种横波。故D错误。
故选C。
02电磁振动及电磁波
考向一 电磁振荡 电磁波
1．（2021·浙江·高考真题）大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到 SKIPIF 1 < 0 时会引起神经混乱，达到 SKIPIF 1 < 0 时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率 SKIPIF 1 < 0 。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 C． SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【详解】设微波有效攻击范围为r时单位面积接收微波功率为 SKIPIF 1 < 0 ，解得 SKIPIF 1 < 0 ，则引起神经混乱时有 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ，引起心肺功能衰竭时有 SKIPIF 1 < 0 ，所以B正确；ACD错误；
故选B。
2．（2023·浙江宁波·校考三模）关于无线电波的发射和接收，下列说法错误的是（ ）
A．振荡电路频率越高，发射电磁波的本领就越大
B．振荡电路的电场和磁场必须集中到尽可能小的空间，这样才能有效地把能量辐射出去
C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫做调制，有调幅和调频两种方法来调制
D．使接收电路产生电谐振的过程叫做解调，调制的逆过程叫做调谐
【答案】B
【详解】A．振荡电路频率越高，单位时间内辐射的能量越高，即发射电磁波的本领越大，A正确；B．振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去，即要使用开放电路，B错误；C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫做调制，调制的方式有调幅和调频两种，C正确；D．使接收电路产生电谐振的过程叫做解调，调制的逆过程叫做调谐，D正确。
本题选择错误选项。
故选B。
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc156398823" 01光学 PAGEREF _Tc156398823 \h 2
\l "_Tc156398824" 考向一 折射定律、折射率、光的传播问题及色散 PAGEREF _Tc156398824 \h 2
\l "_Tc156398825" 考向二 全反射及其应用 PAGEREF _Tc156398825 \h 10
\l "_Tc156398826" 考向三 光的干涉与衍射 PAGEREF _Tc156398826 \h 22
\l "_Tc156398827" 考向四 几何光学与物理光学综合问题 PAGEREF _Tc156398827 \h 24
\l "_Tc156398828" 02电磁振动及电磁波 PAGEREF _Tc156398828 \h 27
\l "_Tc156398829" 考向一 电磁振荡 电磁波 PAGEREF _Tc156398829 \h 27
01光学
考向一 折射定律、折射率、光的传播问题及色散
1．（2023·全国·高考真题）（多选）等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab = ac；一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是（ ）
A．甲光的波长比乙光的长
B．甲光的频率比乙光的高
C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率
E．在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大
【答案】ACE
【详解】ABD．根据折射定律和反射定律作出光路图如图所示
由图可知，乙光的折射角较小，根据折射定律可知乙光的折射率大，则乙光的频率大，根据c = fλ可知，乙光的波长短，A正确、BD错误；C．根据 SKIPIF 1 < 0 可知在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，C正确；E．根据几何关系可知光在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大，E正确。
故选ACE。
2．（2023·浙江·高考真题）如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边 SKIPIF 1 < 0 以角度 SKIPIF 1 < 0 入射，依次经 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 两次反射，从直角边 SKIPIF 1 < 0 出射。出射光线相对于入射光线偏转了 SKIPIF 1 < 0 角，则 SKIPIF 1 < 0 （ ）
A．等于 SKIPIF 1 < 0 B．大于 SKIPIF 1 < 0
C．小于 SKIPIF 1 < 0 D．与棱镜的折射率有关
【答案】A
【详解】如图所示
设光线在AB边的折射角为 SKIPIF 1 < 0 ，根据折射定律可得 SKIPIF 1 < 0 ，设光线在BC边的入射角为 SKIPIF 1 < 0 ，光线在AC边的入射角为 SKIPIF 1 < 0 ，折射角为 SKIPIF 1 < 0 ；由反射定律和几何知识可知 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，联立解得 SKIPIF 1 < 0 ，根据折射定律可得 SKIPIF 1 < 0 ，可得 SKIPIF 1 < 0 ，过D点做出射光的平行线，则该平行线与AB的夹角为 SKIPIF 1 < 0 ，由几何知识可知，入射光与出射光的夹角为 SKIPIF 1 < 0 。
故选A。
3．（2023·湖南·高考真题）（多选）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（ ）
A．水的折射率为 SKIPIF 1 < 0
B．水的折射率为 SKIPIF 1 < 0
C．当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
D．当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
【答案】BC
【详解】AB．他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则说明α = 41°时激光恰好发生全反射，则 SKIPIF 1 < 0 ，则 SKIPIF 1 < 0 ，A错误、B正确；CD．当他以α = 60°向水面发射激光时，入射角i1 = 30°，则根据折射定律有nsini1 = sini2折射角i2大于30°，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°，C正确、D错误。
故选BC。
4．（2023·江苏·高考真题）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】根据折射定律n上sinθ上 = n下sinθ下，由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则n下 > n上，则θ下逐渐减小，画出光路图如下
则从高到低θ下逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。
故选A。
5．（2022·浙江·高考真题）如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点，发现有a、b、c、d四条细光束，其中d是光经折射和反射形成的。当入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度 SKIPIF 1 < 0 时，b、c、d也会随之转动，则（ ）
A．光束b顺时针旋转角度小于 SKIPIF 1 < 0
B．光束c逆时针旋转角度小于 SKIPIF 1 < 0
C．光束d顺时针旋转角度大于 SKIPIF 1 < 0
D．光束b、c之间的夹角减小了 SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【详解】A．设入射光线a的入射角为 SKIPIF 1 < 0 ，则反射角为 SKIPIF 1 < 0 ，光束c的折射角为 SKIPIF 1 < 0 ，光束d的反射角也为 SKIPIF 1 < 0 ，入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度 SKIPIF 1 < 0 时，入射角变为 SKIPIF 1 < 0 ，由反射定律可知反射角等于入射角，则光束b顺时针旋转角度等于 SKIPIF 1 < 0 ，故A错误；B．由折射定律有 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，可得 SKIPIF 1 < 0 ，即光束c逆时针旋转角度小于 SKIPIF 1 < 0 ，故B正确；C．光束d的反射角变化与光束c的折射角变化相等，则光束d顺时针旋转角度小于 SKIPIF 1 < 0 ，故C错误；D．光束b顺时针旋转角度等于 SKIPIF 1 < 0 ，光束c逆时针旋转角度小于 SKIPIF 1 < 0 ，则光速b、c之间的夹角减小的角度小于 SKIPIF 1 < 0 ，故D错误；
故选B。
6．（2021·浙江·高考真题）用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b间的夹角为 SKIPIF 1 < 0 ，则（ ）
A．光盘材料的折射率 SKIPIF 1 < 0
B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二
C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度
D．光束c的强度小于O点处折射光束 SKIPIF 1 < 0 的强度
【答案】D
【详解】
A．如图所示由几何关系可得入射角为 SKIPIF 1 < 0 ，折射角为 SKIPIF 1 < 0 ，根据折射定律有 SKIPIF 1 < 0 ，所以A错误；B．根据 SKIPIF 1 < 0 ，所以B错误；C．光束在b、c和d的强度之和小于光束a的强度，因为在Q处光还有反射光线，所以C错误；D．光束c的强度与反射光线PQ强度之和等于折身光线OP的强度，所以D正确；
故选D。
7．（2022·全国·高考真题）光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器，其简化的工作原理示意图如图所示。图中A为轻质绝缘弹簧，C为位于纸面上的线圈，虚线框内有与纸面垂直的匀强磁场；M为置于平台上的轻质小平面反射镜，轻质刚性细杆D的一端与M固连且与镜面垂直、另一端与弹簧下端相连， SKIPIF 1 < 0 为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条， SKIPIF 1 < 0 的圆心位于M的中心。使用前需调零:使线圈内没有电流通过时，M竖直且与纸面垂直；入射细光束沿水平方向经 SKIPIF 1 < 0 上的O点射到M上后沿原路反射。线圈通入电流后弹簧长度改变，使M发生倾斜，入射光束在M上的入射点仍近似处于 SKIPIF 1 < 0 的圆心，通过读取反射光射到 SKIPIF 1 < 0 上的位置，可以测得电流的大小。已知弹簧的劲度系数为k，磁场磁感应强度大小为B，线圈C的匝数为N。沿水平方向的长度为l，细杆D的长度为d，圆弧 SKIPIF 1 < 0 的半径为r﹐ SKIPIF 1 < 0 ，d远大于弹簧长度改变量的绝对值。
（1）若在线圈中通入的微小电流为I，求平衡后弹簧长度改变量的绝对值 SKIPIF 1 < 0 及 SKIPIF 1 < 0 上反射光点与O点间的弧长s；
（2）某同学用此装置测一微小电流，测量前未调零，将电流通入线圈后， SKIPIF 1 < 0 上反射光点出现在O点上方，与O点间的弧长为 SKIPIF 1 < 0 、保持其它条件不变，只将该电流反向接入，则反射光点出现在О点下方，与O点间的弧长为 SKIPIF 1 < 0 。求待测电流的大小。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【详解】（1）由题意当线圈中通入微小电流I时，线圈中的安培力为F = NBIl
根据胡克定律有F = NBIl = k│x│
SKIPIF 1 < 0
如图所示
设此时细杆转过的弧度为θ，则可知反射光线转过的弧度为2θ，又因为d >> x，r >> d
则sinθ ≈ θ，sin2θ ≈ 2θ
所以有
x = dθ
s = r2θ
联立可得 SKIPIF 1 < 0
（2）因为测量前未调零，设没有通电流时偏移的弧长为s′，当初始时反射光点在O点上方，通电流I′后根据前面的结论可知有 SKIPIF 1 < 0
当电流反向后有 SKIPIF 1 < 0
联立可得 SKIPIF 1 < 0
同理可得初始时反射光点在O点下方结果也相同，故待测电流的大小为 SKIPIF 1 < 0
8．（2021·湖南·高考真题）我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。身高 SKIPIF 1 < 0 的人站在水平地面上，其正前方 SKIPIF 1 < 0 处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为 SKIPIF 1 < 0 、深度为 SKIPIF 1 < 0 ，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示。现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射。
（i）若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？
（ii）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？
【答案】（i）1.38；（ii）1.7
【详解】（i）根据题意作出如下光路图
当孔在人身高一半时有tanθ = SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 ≈ SKIPIF 1 < 0 ，sinθ = 0.8，
tanα = SKIPIF 1 < 0 ，sinα = SKIPIF 1 < 0
由折射定律有n = SKIPIF 1 < 0
（ii）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，则可画出如下光路图
根据几何关系有 SKIPIF 1 < 0
9．（2024·吉林白山·统考一模）如图所示，横截面为半圆的玻璃砖放置在平面镜上，直径AB与平面镜垂直。一束激光a射向半圆柱体的圆心O，激光与AB的夹角为 SKIPIF 1 < 0 ，已知玻璃砖的半径为12cm，平面镜上的两个光斑之间的距离为 SKIPIF 1 < 0 ，则玻璃砖的折射率为（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0 C．2D． SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【详解】光路如图所示
由题意可得，激光在AB面上发生折射时的入射角 SKIPIF 1 < 0 ，在直角△OBD中，根据数学知识 SKIPIF 1 < 0 ，根据题意 SKIPIF 1 < 0 ，设半圆玻璃砖的折射率为n，折射角为 SKIPIF 1 < 0 ，则 SKIPIF 1 < 0 ，解得 SKIPIF 1 < 0 ，根据折射定律，折射率 SKIPIF 1 < 0 。
故选B。
10．（2024·河南·统考二模）一种光学传感器是通过接收器接收到红绿灯光信号而触发工作的。如图所示，一细束黄色光沿AB方向从汽车玻璃外侧（汽车玻璃可视为两表面平行的玻璃砖）的B点射入，入射角为i，折射光线刚好沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。若入射光的颜色发生变化，且入射光的入射位置B不变，仍要使折射光线沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。下列说法正确的是（ ）
A．若改用绿色光射入，需要入射角i减小到某一合适的角度
B．若改用红色光射入，需要入射角i减小到某一合适的角度
C．若改用红色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度
D．改用任何颜色的光射入，都需要入射角i减小到某一合适的角度
【答案】B
【详解】A．若改用绿色光射入，频率变大，折射率变大，折射角不变，根据 SKIPIF 1 < 0 ，可知，入射角变大，故A错误；BC．若改用红色光射入，频率变小，折射率变小，折射角不变，根据 SKIPIF 1 < 0 ，可知，入射角变小，故B正确C错误；D．如果改用频率更高的光，则折射率变大，折射角不变，根据 SKIPIF 1 < 0 ，入射角变大，故D错误。
故选B。
考向二 全反射及其应用
11．（2023·湖北·高考真题）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为 SKIPIF 1 < 0 ，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为 SKIPIF 1 < 0 。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0 C． SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【详解】设光线在OQ界面的入射角为 SKIPIF 1 < 0 ，折射角为 SKIPIF 1 < 0 ，几何关系可知 SKIPIF 1 < 0 ，则有折射定律 SKIPIF 1 < 0 ，光线射出OQ界面的临界为发生全反射，光路图如下，其中 SKIPIF 1 < 0 ，
光线在AB两点发生全反射，有全反射定律 SKIPIF 1 < 0 ，即AB两处全反射的临界角为 SKIPIF 1 < 0 ，AB之间有光线射出，由几何关系可知 SKIPIF 1 < 0 。
故选C。
12．（2022·辽宁·高考真题）完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（ ）
A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
【答案】C
【详解】AB．光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，AB错误；CD．如图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有 SKIPIF 1 < 0 ，则可得出光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确、D错误。
故选C。
13．（2022·山东·高考真题）柱状光学器件横截面如图所示， SKIPIF 1 < 0 右侧是以O为圆心、半径为R的 SKIPIF 1 < 0 圆，左侧是直角梯形， SKIPIF 1 < 0 长为R， SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 夹角 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直 SKIPIF 1 < 0 面入射，器件介质对a，b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能在 SKIPIF 1 < 0 面全反射后，从 SKIPIF 1 < 0 面射出的光是（不考虑三次反射以后的光）（ ）
A．仅有a光B．仅有b光C．a、b光都可以D．a、b光都不可以
【答案】A
【详解】当两种频率的细激光束从A点垂直于AB面入射时，激光沿直线传播到O点，经第一次反射沿半径方向直线传播出去。
保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，如下图可知，激光沿直线传播到CO面经反射向PM面传播，根据图像可知，入射点从A向B移动过程中，光线传播到PM面的入射角逐渐增大。
当入射点为B点时，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到PM面的P点，此时光线在PM面上的入射角最大，设为 SKIPIF 1 < 0 ，由几何关系得 SKIPIF 1 < 0
根据全反射临界角公式得 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为 SKIPIF 1 < 0 ，故在入射光从A向B移动过程中，a光能在PM面全反射后，从OM面射出；b光不能在PM面发生全反射，故仅有a光。A正确，BCD错误。
故选A。
14．（2023·山东·高考真题）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d，直径均为 SKIPIF 1 < 0 ，折射率为n（ SKIPIF 1 < 0 ）。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。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 SKIPIF 1 < 0 ，求 SKIPIF 1 < 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b的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【详解】（1）由题意可知当光在两侧刚好发生全反射时从M下端面出射的光与竖直方向夹角最大，设光在M下端与竖直方向的偏角为α，此时 SKIPIF 1 < 0
可得 SKIPIF 1 < 0
又因为 SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0
（2）根据题意要使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路图如图所示
则玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围应该为 SKIPIF 1 < 0
当距离最近时有 SKIPIF 1 < 0
当距离最远时有 SKIPIF 1 < 0
根据（1）可知 SKIPIF 1 < 0
联立可得 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
所以满足条件的范围为 SKIPIF 1 < 0
15．（2022·湖南·高考真题）如图，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度 SKIPIF 1 < 0 的控制（可视角度 SKIPIF 1 < 0 定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍）。透明介质的折射率 SKIPIF 1 < 0 ，屏障间隙 SKIPIF 1 < 0 。发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间．不考虑光的衍射。
（1）若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度 SKIPIF 1 < 0 控制为60°，求屏障的高度d；
（2）若屏障高度 SKIPIF 1 < 0 ，且发光像素单元的宽度不能忽略，求像素单元宽度x最小为多少时，其可视角度 SKIPIF 1 < 0 刚好被扩为180°（只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素单元）。
【答案】（1）1.55mm；（2）0.35mm
【详解】（1）发光像素单元射到屏障上的光被完全吸收，考虑射到屏障顶端的光射到透明介质和空气界面，折射后从界面射向空气，由题意可知θ=60°，则 SKIPIF 1 < 0
在介质中的入射角为i，则 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0
由几何关系 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0
（2）若视角度 SKIPIF 1 < 0 刚好被扩为180°，则 SKIPIF 1 < 0 ，此时光线在界面发生全反射，此时光线在界面处的入射角 SKIPIF 1 < 0
解得C=30°
此时发光像素单元发光点距离屏障的距离为 SKIPIF 1 < 0
像素单元宽度x最小为 SKIPIF 1 < 0
16．（2022·全国·高考真题）如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点。在截面所在的平面，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离。
【答案】 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0
【详解】光线在M点发生折射有sin60° = nsinθ
由题知，光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，则 SKIPIF 1 < 0
C = 90° - θ
联立有 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
根据几何关系有 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0
再由 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0
17．（2021·山东·高考真题）超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为 SKIPIF 1 < 0 。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离 SKIPIF 1 < 0 ，脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折射率分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 。取 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 。
（1）为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围；
（2）若 SKIPIF 1 < 0 ，求两种频率的光通过整个展宽器的过程中，在空气中的路程差 SKIPIF 1 < 0 （保留3位有效数字）。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 （或 SKIPIF 1 < 0 ）；（2） SKIPIF 1 < 0
【详解】（1）由几何关系可得，光线在第一个三梭镜右侧斜面上的入射角等于 SKIPIF 1 < 0 ，要使得两种频率的光都从左侧第一个棱镜斜面射出，则 SKIPIF 1 < 0 需要比两种频率光线的全反射角都小，设C是全反射的临界角，根据折射定律得 SKIPIF 1 < 0 ①
折射率越大，临界角越小，代入较大的折射率得 SKIPIF 1 < 0 ②
所以顶角 SKIPIF 1 < 0 的范围为 SKIPIF 1 < 0 （或 SKIPIF 1 < 0 ）③
（2）脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折射，设折射角分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ，由折射定律得 SKIPIF 1 < 0 ④
SKIPIF 1 < 0 ⑤
设两束光在前两个三棱镜斜面之间的路程分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ，则
SKIPIF 1 < 0 ⑥
SKIPIF 1 < 0 ⑦
SKIPIF 1 < 0 ⑧
联立④⑤⑥⑦⑧式，代入数据得 SKIPIF 1 < 0 ⑨
18．（2024·浙江嘉兴·统考一模）如图所示，水平地面上放置一截面为等腰梯形的玻璃砖 SKIPIF 1 < 0 ，玻璃砖的折射率为 SKIPIF 1 < 0 。在 SKIPIF 1 < 0 点正下方地面上处有一光源S，一束光自S射向 SKIPIF 1 < 0 面上的 SKIPIF 1 < 0 点， SKIPIF 1 < 0 ，则（ ）
A．此光线射至 SKIPIF 1 < 0 面恰好发生全反射
B．此光线经折射从 SKIPIF 1 < 0 面射出时偏折了 SKIPIF 1 < 0
C．此光线在玻璃内多次反射从 SKIPIF 1 < 0 面射出的光线都相互平行
D．若自 SKIPIF 1 < 0 发出的光束入射至 SKIPIF 1 < 0 之间，此光束的折射光到 SKIPIF 1 < 0 面可能发生全反射
【答案】C
【详解】A．发生全反射的条件是光密介质到光疏介质，所以光线射至 SKIPIF 1 < 0 面不会发生全反射，故A错误；
B．根据几何关系可知 SKIPIF 1 < 0 ，所以在P点入射角为45°，根据折射率定律可知，折射角为 SKIPIF 1 < 0 ，所以 SKIPIF 1 < 0 ，因为 SKIPIF 1 < 0 ，所以在 SKIPIF 1 < 0 面入射角为30°，这从 SKIPIF 1 < 0 面射出时折射角为45°，所以从 SKIPIF 1 < 0 面射出时偏折了 SKIPIF 1 < 0 ，故B错误；C．因为光线在 SKIPIF 1 < 0 面入射角为30°，根据反射定律可知，反射角为30°，且BC∥AD，所以再次反射到AD面入射角仍为30°，则从 SKIPIF 1 < 0 面射出的光线都相互平行，故C正确；D．若自 SKIPIF 1 < 0 发出的光束入射至 SKIPIF 1 < 0 之间，入射角变大，折射角变大，在 SKIPIF 1 < 0 面入射角变小，不会发生全反射，故D错误。
故选C。
19．（2024·陕西商洛·校联考一模）如图所示，一束平行于等边三棱镜横截面ABC的光线从空气中射到E点，折射光线沿路径EF射到F点。已知入射光线与AB边的夹角为θ=30°，折射光线在F点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，BE=L，求：
（1）三棱镜的折射率；
（2）光从E传播到F所用的时间。（结果保留根号）
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【详解】（1）各个角度如图所示
则入射角 SKIPIF 1 < 0
根据光的折射定律 SKIPIF 1 < 0
由于恰好在F点发生全反射，则 SKIPIF 1 < 0
由几何关系可知 SKIPIF 1 < 0
联立解得 SKIPIF 1 < 0
（2）在三角形EBF中，根据正弦定理 SKIPIF 1 < 0
光在介质中的传播速度 SKIPIF 1 < 0
光从E传播到F所用的时间 SKIPIF 1 < 0
联立解得 SKIPIF 1 < 0
20．（2024·广东惠州·统考二模）如图所示为一块半径为R的半圆形玻璃砖，AB为其直径，O为圆心。一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，第一次到达弧形表面后只有CD间的光线才能从弧形表面射出，已知CO垂直于DO，光在真空中的传播速度为C。求：
（1）玻璃砖的折射率；
（2）从玻璃砖的下表面射向C点的光束，经弧形表面反射后再次返回玻璃砖的下表面在玻璃砖中传播的时间。
【答案】（1） SKIPIF 1 < 0 ；（2） SKIPIF 1 < 0
【详解】（1）从下表面垂直射入玻璃砖的光线以原方向射向弧形表面，根据题意“只有CD间的光线才能射出”可知，到达C、D两点的光线刚好发生全反射。
由几何关系可得，发生全反射的临界角为 SKIPIF 1 < 0
由折射定律可得 SKIPIF 1 < 0
解得玻璃砖的折射率 SKIPIF 1 < 0
（2）由几何关系可得，从玻璃砖的下表面射向C点的光束，经弧形表面反射后再次返回玻璃砖的下表面在玻璃砖中传播的路程为： SKIPIF 1 < 0
由折射率 SKIPIF 1 < 0
则在玻璃砖中传播的时间为 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0
21．（2024·陕西渭南·统考一模）如图所示，三角形 SKIPIF 1 < 0 为三棱镜的横截面，一细束单色光从 SKIPIF 1 < 0 的侧面 SKIPIF 1 < 0 上中点 SKIPIF 1 < 0 点入射，改变入射角 SKIPIF 1 < 0 ，当 SKIPIF 1 < 0 侧面的折射光线与 SKIPIF 1 < 0 边平行时，恰好没有光线从 SKIPIF 1 < 0 侧面边射出棱镜，已知 SKIPIF 1 < 0 ，且 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，空气中的光速 SKIPIF 1 < 0 ，求：
（ⅰ）该棱镜对该单色光的折射率；
（ⅱ）当AC侧面的折射光线与BC边平行时，该单色光从 SKIPIF 1 < 0 点入射到第一次从棱镜中射出传播的时间。
【答案】（ⅰ） SKIPIF 1 < 0 ；（ⅱ） SKIPIF 1 < 0
【详解】（ⅰ）当AC侧面的折射光线与BC边平行时，恰好没有光线从AB侧面边射出棱镜光路图如图所示
由几何关系可知，发生全反射临界角为 SKIPIF 1 < 0 ，则该棱镜对该单色光的折射率为
SKIPIF 1 < 0
（ⅱ）光路图如图所示
根据几何关系可知，光在棱镜中的路程为 SKIPIF 1 < 0
光在棱镜中的传播速度为 SKIPIF 1 < 0
则当AC侧面的折射光线与BC边平行时，该单色光从 SKIPIF 1 < 0 点入射到第一次从棱镜中射出传播的时间为 SKIPIF 1 < 0
考向三 光的干涉与衍射
22．（2023·江苏·高考真题）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 倍B． SKIPIF 1 < 0 倍C．2倍D．3倍
【答案】B
【详解】根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有 SKIPIF 1 < 0 ，由题图知x乙 = 2x甲则 SKIPIF 1 < 0 。
故选B。
23．（2021·山东·高考真题）用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，从透明薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的，其光程差为透明薄膜厚度的2倍，当光程差△x=nλ时此处表现为亮条纹，即当薄膜的厚度 SKIPIF 1 < 0 ，时对应的条纹为亮条纹，在题目的干涉条纹中，从左向右条纹的间距逐渐增大，结合干涉条纹公式对应的厚度公式可知从左向右薄膜厚度的变化率逐渐减小。
故选D。
24．（2022·山东·高考真题）（多选）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是（ ）
A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
【答案】ACD
【详解】A．由图可知，图乙中间部分等间距条纹，所以图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故A正确；B．狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；C．根据条纹间距公式 SKIPIF 1 < 0 可知照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确；D．照射两条狭缝时，若光从狭缝 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正确。
故选ACD。
25．（2024·四川绵阳·统考二模）由甲、乙两种不同颜色的光，垂直于直角三棱镜的AC边界面射入，照射到斜面上的D点，甲光恰好发生全反射，乙光可以从D点折射出棱镜，如图所示。若甲、乙单色光在该棱镜中传播速度分别为k1c和k2c（c为真空中的光速），则可以判断k1 k2（选填“>”或“<”）；甲、乙两单色光在该介质中的折射率之比为 （用k1、k2表示）；在同一双缝干涉装置中，甲光形成的条纹间距 乙光形成的条纹间距（选填“>”或“<”）。
【答案】 < k2∶k1 <
【详解】[2]根据 SKIPIF 1 < 0 ，可得 SKIPIF 1 < 0 ，解得 SKIPIF 1 < 0 ，[1]由图可知，甲单色光的临界角小于乙单色光的，根据 SKIPIF 1 < 0 ，可知 SKIPIF 1 < 0 ，联立，解得 SKIPIF 1 < 0 ，[3]同理，可得 SKIPIF 1 < 0 ，根据 SKIPIF 1 < 0 ，可知甲光形成的条纹间距小于乙光形成的条纹间距。
考向四 几何光学与物理光学综合问题
26．（2023·重庆·高考真题）某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则（ ）
A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大
B．在水中传播时，a光的速度比b光的大
C．在水中传播时，a光的频率比b光的小
D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小
【答案】D
【详解】A．根据相邻两条亮条纹的间距计算公式 SKIPIF 1 < 0 ，由此可知 SKIPIF 1 < 0 ，故A错误；B．根据折射定律 SKIPIF 1 < 0 ，a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，a光的折射角比b光的大，则 SKIPIF 1 < 0 ，根据光在介质中的传播速度与折射率的关系 SKIPIF 1 < 0 ，可得在水中传播时，a光的速度比b光的小，故B错误；C．在水中传播时，a光的折射率比b光的大，所以a光的频率比b光的大，故C错误；D．根据临界角与折射率的关系 SKIPIF 1 < 0 ，可得在水中传播时，a光的折射率比b光的大，a光的全反射临界角比b光的小，故D正确。
故选D。
27．（2022·天津·高考真题）（多选）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大
B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显
C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高
D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大
【答案】BD
【详解】由图中a、b两单色光在电磁波谱中的位置，判断出a光的波长 SKIPIF 1 < 0 大于b光的波长 SKIPIF 1 < 0 ，a光的频率 SKIPIF 1 < 0 小于b光的频率 SKIPIF 1 < 0 。A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔原子理论的频率条件 SKIPIF 1 < 0 ，可知产生a光的能级能量差小，故A错误；B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条件，a光的衍射现象更明显，故B正确；C．在分别照射同一光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程 SKIPIF 1 < 0 ，可知a光的遏止电压低，故C错误；D．a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，相邻两条亮纹或暗纹的中心间距 SKIPIF 1 < 0 ，可知a光的干涉条纹间距大，故D正确。
故选BD。
28．（2021·北京·高考真题）北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为10-5m～10-11m，对应能量范围约为10-1eV～105eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV。下列说法正确的是（ ）
A．同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样
B．用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离
C．蛋白质分子的线度约为10-8 m，不能用同步辐射光得到其衍射图样
D．尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小
【答案】D
【详解】A．同步辐射是在磁场中圆周自发辐射光能的过程，氢原子发光是先吸收能量到高能级，在回到基态时辐射光，两者的机理不同，故A错误；B．用同步辐射光照射氢原子，总能量约为104eV大于电离能13.6eV，则氢原子可以电离，故B错误；C．同步辐射光的波长范围约为10-5m～10-11m，与蛋白质分子的线度约为10-8 m差不多，故能发生明显的衍射，故C错误；D．以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV，则电子回旋一圈后能量不会明显减小，故D正确；
故选D。
29．（2024·山东潍坊·寿光现代中学校考模拟预测）下列有关光现象的说法中正确的是（ ）
A．在光的衍射现象中缝的宽度d越小，衍射现象越明显；入射光的波长越短，衍射现象越明显
B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄
C．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
D．只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振，光的偏振现象说明光是一种纵波
【答案】C
【详解】A．根据发生明显衍射的条件可知，在光的衍射现象中缝的宽度d越小，衍射现象越明显；入射光的波长越长，衍射现象越明显。故A错误；B．根据 SKIPIF 1 < 0 ，可知，若仅将入射光由绿光改为红光，则入射光的波长变大，干涉条纹间距变宽。故B错误；C．光导纤维是利用全反射原理制成的，根据发生全反射的条件可知，光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，才能发生全反射。故C正确；D．只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振，光的偏振现象说明光是一种横波。故D错误。
故选C。
02电磁振动及电磁波
考向一 电磁振荡 电磁波
1．（2021·浙江·高考真题）大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到 SKIPIF 1 < 0 时会引起神经混乱，达到 SKIPIF 1 < 0 时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率 SKIPIF 1 < 0 。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为（ ）
A． SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 C． SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【详解】设微波有效攻击范围为r时单位面积接收微波功率为 SKIPIF 1 < 0 ，解得 SKIPIF 1 < 0 ，则引起神经混乱时有 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ，引起心肺功能衰竭时有 SKIPIF 1 < 0 ，所以B正确；ACD错误；
故选B。
2．（2023·浙江宁波·校考三模）关于无线电波的发射和接收，下列说法错误的是（ ）
A．振荡电路频率越高，发射电磁波的本领就越大
B．振荡电路的电场和磁场必须集中到尽可能小的空间，这样才能有效地把能量辐射出去
C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫做调制，有调幅和调频两种方法来调制
D．使接收电路产生电谐振的过程叫做解调，调制的逆过程叫做调谐
【答案】B
【详解】A．振荡电路频率越高，单位时间内辐射的能量越高，即发射电磁波的本领越大，A正确；B．振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去，即要使用开放电路，B错误；C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫做调制，调制的方式有调幅和调频两种，C正确；D．使接收电路产生电谐振的过程叫做解调，调制的逆过程叫做调谐，D正确。
本题选择错误选项。
故选B。
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