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第十四章 光学
（考试时间：100 分钟 试卷满分：90 分）
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡
皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题，共48 分)
一、选择题(本题共12 小题，每小题4 分，共48 分。在每个小题给出的四个选项中，第1～8 小题，只有
一个选项符合题意；第9～12 小题，有多个选项符合题意，全部选对的得4 分，选对而不全的得2 分，错
选或不选的得0 分)
1．（2025·河北廊坊·一模）片片雪花洋洋洒洒从天而降，摄影师透过微距镜头，将雪花美丽而梦幻的瞬间
留存下来。如图所示，利用微距相机可以拍摄到形状各异的雪花图像，图像中有一种彩色雪花，该雪
花内部有一夹着空气的薄冰层，使其呈彩色花纹。下列情景中与雪花呈彩色花纹原理相同的是（ ）
A．利用光导纤维传递信息
B．阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹
C．观看3D 电影
D．泊松亮斑
2．（2025·陕西西安·一模）对于下列四幅图，以下说法不正确的是（ ）
1
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A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中
光束在水珠中传播的速度一定大于
光束在水
珠中传播的速度
B．图乙是一束单色光进入足够长的平行玻璃砖后传播的示意图，无论入射角增大到多少，出射光一
定与入射光平行
C．图丙中的M、N 是偏振片，P 是光屏，当M 固定不动缓慢转动N 时，光屏P 上的光亮度将明、暗交
替变化，此现象表明光是横波
D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在
此处一定是凸起的
3.（2025·河南郑州·三模）图甲为太阳光穿过转动的六边形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙
为太阳光穿过六边形冰晶的过程，a、b 是其中两种单色光的光路。下列说法正确的是（
）
A．从冰晶射入空气中发生全反射时，a 光比b 光的临界角大
B．用同一装置做双缝干涉实验，a 光比b 光的干涉条纹窄
C．用同一装置做单缝衍射实验，a 光的中央亮条纹宽度比b 光窄
D．a 光在冰晶中传播的时间比b 光传播的时间长
4．（2025·黑龙江·一模）双缝干涉实验的原理图如图所示，虚线为双缝a、b 的中垂线且垂直交光屏于O
点，单缝也位于虚线上。单色红光沿虚线从单缝射入，在光屏上形成稳定的干涉图样。下列说法正确
的是（ ）
2
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A．保持单缝、双缝、光屏的位置不变，若在光屏与双缝间充满水，则光屏上的条纹间距会变大
B．保持单缝、光屏的位置不变，若将双缝向单缝靠近，则光屏上的条纹间距会变大
C．若将a 缝挡住，则光屏上不再呈现明暗相间的条纹
D．若将b 缝挡住，则光屏上衍射图样中央亮纹的中心在O 点
5.（2025·湖北省武汉市高三2 月调考）开普勒在《折光学》中记录了如下实验及思考：如图所示，
为
空气与玻璃的分界面，①光线从空气沿各个方向经O 点进入玻璃后，组成顶角为
的锥形
。②他
设想：一束光
从玻璃射向界面，若入射角大于
，到达O 点后，既不能进入空气，也不能进入
区域，必定反射为
。关于这段记录，下列分析错误的是（ ）
A. ①描述的是光的折射现象
B. 由描述①可知，实验中玻璃对该光的折射率为
C. ②设想的主要依据是光路可逆原理
D. 仅换用波长更短的光完成①中实验，锥形
的顶角变大
3
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6.（2025·广东省佛山市顺德区二模）如图甲，婚庆公司因装饰，在玻璃砖下安装一个圆形红灯。简化为如
图乙，红灯直径为d，灯面到砖顶面的距离均为h。已知红光在玻璃砖中的折射率为
，砖面面积远大于
灯的面积。则有（ ）
A. 红光灯盘在砖面上发光的区域的半径为d
B. 红光灯盘在砖面上的发光区域的半径为
C. 若改为绿光灯盘，则发光区域的半径小于
D. 若改为绿光灯盘，则发光区域的半径为
7.（2025·湖南邵阳·模拟）将一根筷子竖直插入装有水的玻璃杯中，由于玻璃杯壁很薄，因此从水平方向
拍摄的照片看去，玻璃杯中未进入水中的一段筷子没有发生侧移，而浸入水中的筷子明显发生了侧移，如
图甲，我们可以根据这一现象得出水的折射率。已知玻璃杯是圆柱体，底面圆半径为R，筷子插入位置距
圆心距离为
，从水平方向测量水中的筷子侧移位置距圆心距离为
，如图乙，则水的折射率n 为（
）
4
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A.
B.
C.
D.
8.（2025·湖南岳阳模拟）隐身技术中要用到一种负折射率材料，光在通过这种介质时，折射光线与入射光
线分布在法线的同一侧，折射角取负值，折射率也取负值，折射率的公式为
（i、r 分
别是入射光线、折射光线与法线的夹角）。如图所示，在真空中放置两个完全相同的负折射率材料制作的
直角三棱镜A、B，顶角为
，A、B 两棱镜斜面相互平行位置，两斜面间的距离为d。一束同种频率光的
激光，从A 棱镜上的P 点垂直入射，它在棱镜中的折射率为
，在B 棱镜下方有一平行于下表面的
光屏。光通过两棱镜后，打在光屏上的点到P'（P'点为P 点在光屏上的投影）距离为（ ）
A．0
B．
d
C．
d
D．
d
9.（2025 广东省梅州市高三学期一模）物理知识在生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A. 如图甲所示，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的衍射产生的
B. 如图乙所示，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的
C. 如图丙所示，在多雾或多雨的城市中，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光容易产生干涉
D. 如图丁所示，立体电影就利用了光的偏振现象
10.（2025·山东·模拟预测）如图所示，将平面镜水平放置，靠近并垂直于竖直光屏，利用该装置可以得到
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杨氏双缝干涉实验的结果。设光源到平面镜所在平面和到光屏的距离分别为
和，
远小于，光源发
出波长为
的单色光。下列说法正确的是（ ）
A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B．若向左略微平移平面镜，光屏上干涉条纹向下移动
C．若向下略微平移平面镜，两相邻两条亮条纹间距减小
D．把单色光从黄色换成蓝色，相邻两亮条纹间距变大
11. （2025·广东省湛江市高三一模）某同学从商场购买了一个质量分布均匀的透明“水晶球”，如图甲所
示。该同学先测出了“水晶球”的直径为15cm，并标记了其中一条水平直径对应的两端点A、B。该同学
用激光沿平行直径AOB 方向照射“水晶球”，发现当激光射到“水晶球”上的C 点且入射角i＝60°时，激
光在球内经过一次反射后恰能从D 点再次平行直径AOB 从“水晶球”射出。已知光在真空中的传播速度
为3×108m/s。下列说法正确的是（ ）
A. 该“水晶球”的折射率为
B. 光线经过一次折射对应的折射角为45°
C. 光在“水晶球”中的传播时间为
D. 若仅换用波长较短的入射光，则光在“水晶球”中的传播速度变小
12.（2025· 河南省豫西北联盟质量检测）半径为R 的半圆柱形玻璃砖置于空气中，其横截面如图所示，O
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为圆心，AB 面水平，设光在空气中的传播速率为c、一束单色光与水平面成45°角照射到AB 面上的D 点，
D 为OA 中点，折射光线刚好照射到圆弧最低点C，光线在C 点折射后照射到地面上的E 点（图中未画
出），现将入射点从D 点移到O 点，保持入射方向始终与原入射方向平行，最终光线也照射到地面上的E
点，不考虑光的反射。则下列说法正确的是（ ）
A. 玻璃砖对光的折射率为
B. C 点到E 点的距离为2R
C. C 点离地面的高度为R D. 光在玻璃砖中的传播速率为
第Ⅱ卷(非选择题，共52 分)
二、填空题(本题共2 小题，共14 分)
13．(6 分)某实验小组使用图甲的装置测量某紫色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，
双缝间的宽度
，激光经过双缝后投射到光展中的条纹如图乙所示，由刻度尺读出A、B 两亮纹间
的距离x= mm，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离
，则该激光波长
m。如果用红色激光重新实验，相邻亮纹间距会 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
14,（8 分）（2025·安徽阜阳一中·六模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，实验小组在白纸上放好玻璃
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砖MNPQ，画出玻璃砖与空气的两个界面aa'和bb'（如图甲）。
(1)实验小组内的两位学生在实验中：
①第一位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的aa'和bb'都比实际的折射面向外侧平移了一些
（如图乙所示），以后的操作都正确无误，并仍以aa'和bb'为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n
的值将 （填“偏大”“偏小”或“不变”）；
②第二位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa'和bb'，在后面的实验中因不慎碰动了玻璃砖，使
它向aa'方向平移了一点（如图丙所示），以后的操作都正确无误，并仍以aa'和bb'为折射面画出了光路图，
这样测出的折射率n 的值将 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
(2)纠正错误后，实验小组得到如图丁所示的插针结果，则：
①请在图中画出光路图 ，并标明在入射面上的入射角
和折射角
；
②该玻璃砖的折射率n＝
三、计算题(本题共4 小题，共38 分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)
15．(9 分（2025·河北·一模）如图所示，直角玻璃三棱镜
置于空气中，一单色细光束从
的中点
垂直于
面入射。棱镜的折射率
，
，
求：
(1)光第一次从棱镜内射出时的折射角
；
(2)出射点到
点的距离
。
16．(9 分).（2025·安徽省黄山市高三二模）光纤通信具有诸多优点。一根粗细均匀的光导纤维束置于空气
中，AB 段为半圆形，光导纤维束的横截面直径为d。一束激光在光导纤维内的传播过程中到达半圆直径上
A 点，方向与内表面夹角θ=30°，之后在半圆形光导纤维内发生5 次全反射（不含A、B 位置），从半圆直
径上B 点射出半圆形部分。已知光在光导纤维半圆的外圆表面均恰好发生全反射，过光导纤维中轴线的剖
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面及光路如图所示。已知真空中光速为c。求：
（1）该光导纤维的折射率；
（2）该光束在半圆形光导纤维中传播的时间。
17．(9 分)(2025 湖南长沙实验中学·三模）夜晚公园景观池有可变化形状的灯光秀，其原理如图所
示，将两个相同的相互独立的半圆形线状光源拼接在一起形成一个圆形线状光源，水平
放在水池的水面下，通过控制两个光源的发光情况和调节光源距离水面的深度，人们在
水面上会看到不同形状的发光区域。已知圆形线光源的半径为R，水的折射率为
求：
(1)若两个半圆形线状光源同时发光，控制线状光源从离水面较近的位置平行水面缓慢向
下移动，发现水面发光区域形状不变，只是面积在扩大，直到距离水面的深度为h 时，
发光区域形状发生变化，深度h 是多少；
(2)当深度为（1）中的h 且保持不变时，若只有一个半圆形线状光源发光，人们在水面上
看到的发光区域面积是多大。
18．(11 分)（2025·辽宁沈阳·模拟预测）迈克尔逊干涉仪是一种可高精度测量目标反射镜的平动与转动的干
涉仪器。其原理如图（a）所示。单色光源S 发出的光束a 沿x 轴正方向以45°的入射角射入折射率
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的玻璃板G1内，其背面为半透明表面（图中粗线），把光束a 在O1点分成强度几乎相等的反射光b 和折射
光c。分别平行于x 轴和y 轴放置的平面镜M1（固定不动）、M2（目标反射镜）将光束b、c 反射后重新在
O1点叠加，在光屏E 的O2点附近形成干涉条纹。补偿板G2可抵消由于光在玻璃中波长变化对光程的影响。
在分析光路时可将M2的位置等效成关于半透明表面所成的像M′2（图中虚线所示）的位置，光束b、c 的光
程差等效于M1与M′2间的空气膜形成的光程差。已知b、c 两束光叠加时光程差Δs 满足Δs=kλ 时形成亮条
纹，满足
时形成暗条纹（其中k=0、1、2、3……，λ 为光在空气中的波长）。
(1)求：
①光束a 第一次进入G1时的折射角；
②将M2沿x 轴负方向移动一小段距离x，则b、c 两束光叠加时光程差变化了多少（直接写出答案即可）。
(2)已知λ=600nm，初始时沿x 轴移动M2，使光束b、c 光程差为0，即M1与M2′重合。之后使M2由静止开
始以恒定加速度沿x 轴负方向运动，测得O2处第1 次和第13 次出现光强极小的时间间隔Δt=4×10−3s，求M2
的加速度大小a0。
(3)将M2由静止开始以中心为轴转动，角速度随时间均匀增大。经过时间t 转过一个极小角度Δθ，如图
（b）所示，在E 上长为L 区域内出现了如图（c）所示的条纹，其相邻亮条纹间距离Δx 满足ΔxΔθ=k（k 为
已知常数），求M2角速度随时间的变化率的大小
（用k、L 和t 表示）。
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