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专题十七 光
（考试时间：90 分钟 试卷满分：100 分）
第I 部分
一、单选题：本题共8 小题，共32 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对4 分，
选错不得分。
1．（2023·河北·高考真题）制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后，在自
然光照射下硅片呈现深紫色。关于此现象，下列说法正确的是（ ）
A．上述现象与彩虹的形成原理相同
B．光在薄膜的下表面发生了全反射
C．薄膜上下表面的反射光发生了干涉
D．薄膜厚度发生变化，硅片总呈现深紫色
【答案】C
【详解】A．上述现象是由于光的干涉造成的，彩虹的形成原理主要为光的折射，上述现象与彩虹的形成
原理不相同，故A 错误；
BC．硅片呈现深紫色的原因是薄膜的厚度正好使紫光在薄膜上下表面的反射光发生干涉，振动加强，故B
错误，C 正确；
D．根据光的干涉中相互加强的条件，可知当薄膜的厚度发生变化时，满足加强条件的波长也会发生改
变，导致硅片呈现不同的颜色，故D 错误。
故选C。
2．（2023·福建·高考真题）如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。
瓶内装有适量清水．水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同
一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作中，有助于光束更好地沿液流传播的是
（ ）
1
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A．减弱激光强度
B．提升瓶内液面高度
C．改用折射率更小的液体
D．增大激光器与小孔之间的水平距离
【答案】B
【详解】若想使激光束完全被限制在液流内，则应使激光在液体内发生全反射现象，根据全反射临界角
可知应该增大液体的折射率或则增大激光束的入射角。
A．减弱激光的强度，激光的临界角，折射率均不会改变，故A 错误；
B．提升瓶内液面的高度，会造成开口处压强增大，水流的速度增大，水流的更远，进而增大了激光束的
入射角，则会有大部分光在界面处发生全反射，有助于光速更好的沿液流传播，故B 正确；
C．若改用折射率更小的液体，临界角变大，更不容易发生全反射，故C 错误；
D．增大激光器与小孔之间的水平距离不能改变液体的折射率或激光束的入射角，现象不会改变，故D 错
误。
故选B。
3．（2023·天津·高考真题）能说明光是横波的是（ ）
A．全反射
B．干涉
C．偏振
D．衍射
【答案】C
【详解】A．根据光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同
的现象，不能因此确定是横波还是纵波，故A 错误；
2
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BD．干涉和衍射是所有波的特性，不能因此确定是横波还是纵波；根据光能发生干涉和衍射现象，说明光
是一种锋返波，具有波动性，故BD 错误；
C．光的偏振现象说明振动方向与光的传播方向垂直，即说明光是横波，故C 正确；
故选C。
4．（2023·山东·高考真题）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G 为标准石英环，C 为待测柱形样品，
C 的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉
条纹。已知C 的膨胀系数小于G 的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（ ）
A．劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动
B．劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C．劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动
D．劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
【答案】A
【详解】由题知，C 的膨胀系数小于G 的膨胀系数，当温度升高时，G 增长的高度大于C 增长的高度，则
劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。
故选A。
5．（2023·湖北·高考真题）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ 的顶角为
，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
。不考虑多次反射，OQ 边上有光射出部分
的长度为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】设光线在OQ 界面的入射角为
，折射角为
，几何关系可知
，则有折射定律
3
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光线射出OQ 界面的临界为发生全反射，光路图如下，其中
光线在AB 两点发生全反射，由全反射定律
即AB 两处全反射的临界角为
，AB 之间有光线射出，由几何关系可知
故选C。
6．（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．
倍
B．
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
由题图知
x 乙 = 2x 甲
则
4
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故选B。
7．（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
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。
8．（2022·山东·高考真题）柱状光学器件横截面如图所示，
右侧是以O 为圆心、半径为R 的
圆，左
侧是直角梯形，
长为R，
与
夹角
，
中点为B。a、b 两种频率的细激光束，垂直
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
面全反射后，从
面射出的光是（不考虑三次反射以后的光）（ ）
5
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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
，由几何关系得
根据全反射临界角公式得
两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为
6
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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。
二、多选题：本题共4 小题，共16 分。有多项符合题目要求。全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，
有选错或不答的得0 分。
9．（2023·湖南·高考真题）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
【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
则
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。
7
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故选BC。
10．（2023·全国·高考真题）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
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。
11．（2022·山东·高考真题）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
，
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（ ）
8
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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
、
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
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
、
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。
12．（2024·山西吕梁·三模）华裔科学家高锟获得2009 年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯父”。光纤
通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。
下列关于光导纤维的说法中正确的是（ ）
A．波长越长的光在同种光纤中传播的速度越大。
B．频率越高的光在同种光纤中传播的速度越大
C．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
D．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
【答案】AC
【详解】A．波长越长的光，介质对它的折射率 n 越小，根据公式
，光在光纤中传播的速度越大，故
A 正确。
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B．频率越低的光，介质对它的折射率 n 越小，根据公式
，光在光纤中传播的速度越大，故B 错误。
CD．当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射。故C 正确，D 错
误。
故选AC。
第Ⅱ部分
三、实验题：本题共2 小题，共15 分。
13．（2021·浙江·高考真题）图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:
①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是 。(单选）
A．旋转测量头 B．增大单缝与双缝间的距离 C．调节拨杆使单缝与双缝平行
②要增大观察到的条纹间距，正确的做法是 (单选）
A．减小单缝与光源间的距离 B．减小单缝与双缝间的距离
C．增大透镜与单缝间的距离 D．增大双缝与测量头间的距离
【答案】 C D
【详解】①[1]若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝
不平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。
故选C。
[2]
②
根据
可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l，减小双缝的间距d；
故选D。
14．（2024·辽宁辽阳·模拟预测）某实验小组用图甲所示双缝干涉实验装置测光的波长。
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(1)图乙中手轮示数的读数为 mm；图乙中测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向
上，应调节使测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹在同一方向上，如果不调节，测量干涉条纹的间距
时，测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值；
(2)正确操作时，转动手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准亮条纹 A 的中心，手轮读数为
、继续转动手轮，使分划板中心刻线对准亮条纹 B 的中心，手轮读数为
（
）、条纹 A 与条纹B
之间带有5 条亮纹，若双缝到屏的距离为 L，双缝间距离为d，则入射光的波长
；
(3)为了增加从目镜中观察到的条纹数目，可以减小双缝到 （填“单缝”或“毛玻璃”）的距
离。
【答案】(1) 0.700 大于
(2)
(3)毛玻璃
【详解】（1）[1]图乙中手轮示数的读数为
[2]图乙中测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，应调节测量头使测量头中的分划板中心
刻线与干涉条纹不在同一方向上，如果不调节，测量干涉条纹的间距
时，测量值大于实际值；
（2）根据
又
得到
（3）由
知要增加从目镜中观察到的条纹数目，可使条纹间距缩小，则可以减小双缝到毛玻璃之
11
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间的距离L。
四、计算题：本题共4 小题，共37 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后
答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
15．（2023·全国·高考真题）如图，一折射率为
的棱镜的横截面为等腰直角三角形
，
，BC 边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC 方向经AB 边上的M 点射入棱镜，
若这束光被BC 边反射后恰好射向顶点A，求M 点到A 点的距离。
【答案】
【详解】由题意可知做出光路图如图所示
光线垂直于BC 方向射入，根据几何关系可知入射角为45°；由于棱镜折射率为
，根据
有
则折射角为30°；
，因为
，所以光在BC 面的入射角为
根据反射定律可知
根据几何关系可知
，即
为等腰三角形，则
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又因为
与
相似，故有
由题知
联立可得
所以M 到A 点的距离为
16．（2022·湖北·高考真题）如图所示，水族馆训练员在训练海豚时，将一发光小球高举在水面上方的A
位置，海豚的眼睛在B 位置，A 位置和B 位置的水平距离为d，A 位置离水面的高度为
d。训练员将小球
向左水平抛出，入水点在B 位置的正上方，入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A 位置发出的一
束光线经水面折射后到达B 位置，折射光线与水平方向的夹角也为θ。
已知水的折射率
，求:
（1）tanθ 的值；
（2）B 位置到水面的距离H。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）由平抛运动的规律可知
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解得
（2）因
可知
，从A 点射到水面的光线的入射角为α，折射角为
，则由折射定律
可知
解得
由几何关系可知
解得
17．（2024·河北邯郸·模拟预测）如图甲所示为某物理兴趣小组收集的一个“足球”玻璃球，他们利用激
光对该球的光学性质进行研究。某次实验过程中他们将激光水平向右照射且过球心所在的竖直截面，其正
视图如乙所示，AB 是沿水平方向的直径。当光束从C 点射入时，从右侧射出点为B，已知点C 到AB 竖直
距离
，玻璃球的半径为R，且球内的“足球”是不透光体，不考虑反射光的情况下。已知光在真
空中的速度为
，结果可用根号表示。求
（1）激光在玻璃球中的传播速度大小；
（2）B 点的出射光相对C 点入射光方向偏折角。
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【答案】（1）
；（2）60°
【详解】（1）光从C 点到B 点的光路图如图所示
光在C 点折射，由折射定律可知
激光在玻璃球中的传播速度为
由几何关系可得
解得
（2）光在B 点折射，由折射定律可知
可得
故B 点的出射光相对C 点入射光方向偏折角为
。
18．（2024·山东济南·三模）2024 年国产智能手机技术发展迅猛，某一国产手机首次配备了超聚光伸缩摄
像头，某同学用一块截面为等腰直角三角形的透明材料
替代透镜模拟该摄像头的工作原理。如图所
示，光屏与
边平行，过
中点
与顶点A 的虚线与光屏交于
点。两束单色光平行于
射入透明
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材料。已知透明材料的折射率为
，
边长为
，两束单色光射入点到
的距离均为
，
的距离为
，不考虑在直角边上发生的反射，真空中的光速为，
，求
（1）光穿过透明材料所用的时间；
（2）要使两束单色光经过透明材料后汇聚到光屏上的
点，通过计算说明应将透明材料沿
向左还是
向右移动。
【答案】（1）
；（2）应将透明材料沿
向右移动
【详解】（1）设光在透明材料中的光速为
由几何关系可知
解得
（2）根据折射定律可得
解得
在三角形
中
两点间的距离
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由于
，所以应将透明材料沿
向右移动。
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