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第十四章 光学
做真题 明方向
授课提示：对应学生用书137页
1．[2023·全国甲卷，节选](多选)[物理—选修3－4]
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
解析：
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，B，D错误；
根据v＝可知在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，C正确；
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·湖南卷](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
B．水的折射率为
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
解析：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sin (90°－41°)＝
则n＝，A错误，B正确；
当他以α＝60°向水面发射激光时，入射角i ＝30°，则根据折射定律有n sin i ＝ sin
1 1
i
2
折射角i 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，
2
D错误．
故选BC.
3．[2021·北京卷]
如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光．
下列说法正确的是( )
A．这是光的干涉现象
B．在真空中光束b的波长大于光束c的波长
C．玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率
D．在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度
答案：C
解析：光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光，这是光的色散
现象，A错误；由于光的折射率越大，其频率越大，波长越短，则 b光在真空中的波长较
短，B错误；由题图可知光束c的折射角大于光束b的折射角，根据折射定律可知n<n，C
c b
正确；根据v＝知，c光束的折射率小，则c光在棱镜中的传播速度大，D错误．
4．[2021·山东卷]
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( )
答案：D
解析：从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为 Δx＝2d，当光程差
Δx＝nλ时，此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为 nλ.薄膜厚度越大，
条纹越密集，又因条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变小的，综上所述，D正确．
5．[2024·全国甲卷，节选]一玻璃柱的折射率n＝，其横截面为四分之一圆，圆的半径
为R，如图所示．截面所在平面内，一束与AB边平行的光线从圆弧入射．入射光线与AB
边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射．求此时h与
R的比值．
答案：
解析：如图，画出光路图
可知＝n＝
由全反射临界角公式有
sin C＝＝，cos C＝
根据α＝β＋C可得
＝
解得tan β＝
故可得sin β＝
故可知＝sin α＝sin β＝.
