北京曲一线图书策划有限公司 5年高考 3年模拟 A版 物理
第 14 章 光
第 1 节 光的折射 全反射
湖湘视野 考法变式 拓展训练
(全反射与几何知识的结合)城市公园亮化设计为城市树立了良好形象,如图所示,某公园
水池底面有一半径为r的圆形线光源,圆面离水面的距离为h,在水面上形成一个亮环,已
知水对该光的折射率为n,则亮环的面积大小为 ( )
4πrℎ 4πnrℎ 4πrℎ 4πnrℎ
A. B. C. D.
√n2+1 √n2+1 √n2−1 √n2−1
答案 C
思维拓展 若光源为点光源,“折射面”为曲面,则其发光面积如何求解?
五年高考
1.★★★(2023湖南,7,5分)(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 ( )
1
A.水的折射率为
sin41°
1
B.水的折射率为
sin49°
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
2.★★★[2021湖南,16(2),8分]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1.6 m的人站在水平地面上,其正前方0.6 m处的竖直木板墙上有一北京曲一线图书策划有限公司 5年高考 3年模拟 A版 物理
个圆柱形孔洞,直径为1.0 cm、深度为1.4 cm,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)1.4 (ⅱ)1.7
3.★★★[2022湖南,16(2),8分]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θ的控制(可视角度θ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
n=2,屏障间隙L=0.8 mm。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。
(ⅰ)若把发光像素单元视为点光源,要求可视角度θ控制为60°,求屏障的高度d;
(ⅱ)若屏障高度d=1.0 mm,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θ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)。
2√15 (2√3 )
答案 (ⅰ) mm (ⅱ) −0.8 mm
5 3北京曲一线图书策划有限公司 5年高考 3年模拟 A版 物理
三年模拟
4.★★(2024届长沙市一中二模)半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示,底面BD水平,此时上
方光屏与BD平行。一束白光从玻璃砖下方垂直于BD射到圆心O上,在光屏上C点出
现白色亮斑。使玻璃砖底面绕O逆时针缓慢转过角度θ(0°<θ<90°),在θ角缓慢变大的过
程中,光屏上的彩色光斑 ( )
A.沿光屏向左移动,紫光最先消失
B.沿光屏向右移动,紫光最后消失
C.沿光屏向左移动,红光最先消失
D.沿光屏向右移动,红光最后消失
答案 D
5.★★(2024届雅礼中学开学考)(多选)如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面。MN为直
径,O点为圆心。一束由红光和紫光组成的复色光沿AM方向射入玻璃砖,分成两束单色
光后各自传播到B、C两点。已知∠AMN=150°,∠MOB=60°,∠MOC=90°。则下列说法中
正确的是 ( )
A.传播到C点的为红光
B.红光和紫光的折射率之比为1∶√2
C.红光和紫光在玻璃砖内的速度之比为1∶√2
D.红光和紫光从M点射入到第一次射出玻璃砖所经过的时间之比为√2∶1
答案 AB
6.★★★(2024届雅礼中学三模)如图所示为一种嵌在地面下的彩灯简化示意图,横截面规
格为6L×7L的透明材料中央竖线上有间隔均匀的7个灯槽,现有M、N两颗不同颜色的
5 25
灯珠,已知该透明材料对M发出的光的折射率为 ,对N发出的光的折射率为 ,将M、
3 12北京曲一线图书策划有限公司 5年高考 3年模拟 A版 物理
N两灯珠放入灯槽内,接通电源后,两灯珠发出的光均能从彩灯上表面边缘射出。不考虑
光在介质中的多次反射,则下列安装方法可能满足条件的是 ( )
答案 A
7.★★★(2024届长郡中学月考一)(多选)如图所示,某小区喷水池底部水平,在底部O处装
有红色和紫色的LED灯(视为点光源),可在水面形成红色和紫色的光斑。水面较宽且平
静,LED灯距水面的深度为h。已知水对红光和紫光的折射率分别为n 和n ,且n <n 。下
1 2 1 2
列说法正确的是 ( )
n
A.红光在水中的传播速度是紫光在水中传播速度的 2倍
n
1
n
B.红光在水中发生全反射的临界角是紫光在水中发生全反射的临界角的 1倍
n
2
πℎ 2
C.红光在水面形成的光斑的面积大小是
n2−1
1
D.红光在水面形成的光斑面积小于紫光在水面形成的光斑面积
答案 AC
8.★★★(2024届长郡中学6月保温卷)一个光学圆柱体的横截面如图所示,中心部分是空
的正方形,外边界是半径为R的圆,圆心O也是正方形的中心,C是正方形其中一个边上的
中点,B是圆周上的一点,已知OC=BC,∠BCO=120°,真空中光速为c,一束单色光AB从B
点射入介质,入射角为60°,折射光线为BC,下列说法正确的是 ( )北京曲一线图书策划有限公司 5年高考 3年模拟 A版 物理
A.光在B点的折射角为45°
2√3R
B.正方形的边长为
3
C.介质对此单色光的折射率为√2
√3R
D.光从B到C的传播时间为
c
答案 B
9.(对应练习)(2024届豫南名校二检)如图甲所示为某透明介质材料制成的长方体棱镜,上
下两面为边长为6R的正方形,棱镜高为2R,S、O分别为上下面的中心,在上表面挖走一
个以O点为球心、R为半径的半球,在S处放置一点光源,已知该材料的折射率n=√2,且
只有上表面及半球面为光学面,图乙为俯视图,图丙为过S、O两点的剖面图,则从上向下
看棱镜被照亮的区域面积(从上向下看半球内表面被照亮的部分可等效成水平面)为 (
)
8
A.4πR2 B. πR2
3
4−√7 (8 4−√7)
C. πR2 D. + πR2
8 3 8
答案 D
10.★★★(2024届湖南师大附中三模)为了从坦克内部观察外部的目标,在坦克顶部开了一
个圆形小孔。假定坦克壁厚8√3 cm,圆形小孔的直径为12 cm。孔内安装一圆柱形玻璃,
厚度与坦克壁厚相同,ABCD为玻璃的直径所在的截面,如图甲所示。
(1)如图乙所示,为了测定该玻璃的折射率,让一束激光从玻璃侧面的圆心垂直入射,逐渐
增大其入射角,当入射角为60°时,刚好可以观测到有光从玻璃圆柱面射出,求玻璃砖的折
射率(结果用根号表示);北京曲一线图书策划有限公司 5年高考 3年模拟 A版 物理
(2)在该玻璃圆柱侧面涂上吸光材料,并装入圆形小孔,士兵通过小孔观察敌方无人机,若
无人机的飞行高度为300米,求能够发现无人机的位置离坦克的最远距离。(忽略坦克大
小)
√7
答案 (1) (2)600 m
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第 2 节 光的波动性
湖湘视野 突破情境 模型建构
(2024湖南,9,5分)(多选)1834年,洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实
验),平面镜沿OA放置,靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时,平面镜意外倾斜了某微
小角度θ,如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是 ( )
A.沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹不移动
B.沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距减小
C.若θ=0°,沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距不变
D.若θ=0°,沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹向A处移动
答案 BC
建模要点 洛埃镜如何构造出第二个点光源?两个光源之间的距离如何调整?湖南高考
重视基础模型的变形,要抓住问题的关键和本质来处理。
五年高考
1.★(2024江苏,2,4分)用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕,左镜片明亮,右镜片暗,
现在将手机屏幕旋转90度,会观察到 ( )
A.两镜片都变亮
B.两镜片都变暗
C.两镜片没有任何变化
D.左镜片变暗,右镜片变亮
答案 D
2.★★(2024山东,4,3分)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示,将标准滚珠a与
待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间,用单色平行光垂直照射平板玻璃,形成如图乙
所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格,下列说法正确的是 (
)
A.滚珠b、c均合格北京曲一线图书策划有限公司 5年高考 3年模拟 A版 物理
B.滚珠b、c均不合格
C.滚珠b合格,滚珠c不合格
D.滚珠b不合格,滚珠c合格
答案 C
3.★★(2022山东,10,4分)(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S 、S 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
1 2
在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是 ( )
甲
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S 、S 到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍,P点处一
1 2
定是暗条纹
答案 ACD北京曲一线图书策划有限公司 5年高考 3年模拟 A版 物理
三年模拟
4.★★(2024届湖南师大附中月考二)光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。若红、
蓝激光束不是垂直投射到盘面上,则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变传播的
方向,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.图中光束①是红光,光束②是蓝光
B.在光盘的透明介质层中,光束①的传播速度比光束②的大
C.若光束①、②先后通过同一双缝干涉装置,光束①形成的图样中的条纹宽度比光束②
的窄
D.光束①比②更容易发生明显衍射现象
答案 C
5.★★★(2024届邵阳二模)“半波损失”是一种在波的反射过程中产生的现象,是指波从波
疏介质射向波密介质时,反射波在离开反射点时的振动方向相对于入射波到达入射点时
的振动方向相反,即反射波相对于入射波相位突变π的现象。现有一种防蓝光眼镜,从眼
镜前面观察,可以发现镜片呈现蓝色,它是通过在镜片前表面镀膜增强蓝光的反射来实现
的,膜的折射率为n ,镜片材质的折射率为n ,且n >n ,膜的最小厚度为d,蓝光在镀膜中的
1 2 1 2
波长为λ,则 ( )
λ 3λ λ 3λ
A.d= B.d= C.d= D.d=
4 8 2 4
答案 A
6.★★★(2024届北师联盟二模)(多选)利用光的干涉可以检查工件表面的平整度,其装置
如图甲所示,将一块标准平板玻璃放置在待检测平板玻璃之上,在一端夹入两张纸片,从而
在两片玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜,当光垂直入射后,从上往下看到的干涉条纹
可能如图乙、丙所示。以下说法正确的是( )
A.若要使干涉条纹变密,可增加垫的纸张数量
B.若要使干涉条纹变密,可使用波长更长的单色光北京曲一线图书策划有限公司 5年高考 3年模拟 A版 物理
C.若要使干涉条纹变密,可以向左移动纸片
D.图丙条纹弯曲处对应待检测平板玻璃有凹陷
答案 AC
7.★★★(2024届邵阳一模)如图所示为双缝干涉实验装置的截面简化示意图,光源S到
S 、S 的距离相等,O点为S 、S 连线的中垂线与光屏的交点,光源S发出的波长为λ的
1 2 1 2
光,经S 出射后垂直穿过玻璃片传播到O点,经S 出射后直接传播到O点,由S 到O点与
1 2 1
由S 到O点,光传播的时间差为Δt。玻璃片厚度为5λ,玻璃对该波长光的折射率为1.5,空
2
气中光速为c,不计光在玻璃片内的反射。下列说法正确的是 ( )
15λ
A.Δt= ,O点为亮条纹
2c
15λ
B.Δt= ,O点为暗条纹
2c
5λ
C.Δt= ,O点为亮条纹
2c
5λ
D.Δt= ,O点为暗条纹
2c
答案 D
8.(对应练习)(2024届广西玉林高中模拟)雅敏干涉仪可以利用光的干涉来测定气体在各
种温度和压强下的折射率,其光路图如图所示。图中S为光源,G 、G 为两块完全相同的
1 2
玻璃板,彼此平行放置,T 、T 为两个等长的玻璃管,长度均为d。测量时,先将T 、T 两管
1 2 1 2
抽空,然后将气体徐徐充入一管中,在E处观察干涉条纹的变化,即可测得该气体的折射
率。某次测量时,将待测气体充入T 管中,从开始进气至到达标准状态的过程中,在E处
2
看到恰好移过N条干涉亮纹,待测光在真空中的波长为λ。该气体在标准状态下的折射
率为( )
Nλ Nλ Nλ Nλ
A. -1 B. C. +1 D. +2
d d d d
答案 C北京曲一线图书策划有限公司 5年高考 3年模拟 A版 物理
实验 15 测量玻璃的折射率
1.(2023广东,11,7分)某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率。实验过程
如下:
(1)将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上,用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。
(2)①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射,到达ef面上的O点后反射到N点
射出。用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置。
②移走玻璃砖,在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路,作QM连线的延长线与ef面的
边界交于P点,如图(a)所示。
③用刻度尺测量PM和OM的长度d 和d 。PM的示数如图(b)所示,则d 为 cm。
1 2 1
测得d 为3.40 cm。
2
(3)利用所测量的物理量,写出玻璃砖折射率的表达式n= 。由测得的数据可得折
射率n为 (结果保留3位有效数字)。
|测量值−真实值|
(4)相对误差的计算式为δ= ×100%。为了减小d 、d 测量的相对误
1 2
真实值
差,实验中激光在M点入射时应尽量使入射角 。
d
答案 (2)③2.25(2.24~2.26均可) (3) 2 1.51(1.50~1.52均可) (4)小一些
d
1
2.(2024湖北,11,7分)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率,具体步骤如下:北京曲一线图书策划有限公司 5年高考 3年模拟 A版 物理
①平铺白纸,用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB',交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平
直边紧贴AA',并使其圆心位于O点,画出玻璃砖的半圆弧轮廓线,如图(a)所示。
②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖,记录折射光线与半圆弧的交点
M。
③拿走玻璃砖,标记CO光线与半圆弧的交点P。
④分别过M、P作BB'的垂线MM'、PP',M'、P'是垂足,并用刻度尺分别测量MM'、
PP'的长度x和y。
⑤改变入射角,重复步骤②③④,得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y-x图像,如
图(b)所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是 (单选,填标号)。
A.入射角越小,误差越小
B.激光的平行度好,比用插针法测量更有利于减小误差
C.选择圆心O点作为入射点,是因为此处的折射现象最明显
(2)根据y-x图像,可得玻璃砖的折射率为 (保留三位有效数字)。
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径,则折射率的测量结果
(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案 (1)B (2)1.58(1.56~1.60均可) (3)不变北京曲一线图书策划有限公司 5年高考 3年模拟 A版 物理
实验 16 用双缝干涉测量光的波长
1.★★(2024江西,9,6分)(多选)某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验。下列说
法正确的是 ( )
A.光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件
B.透镜的作用是使光更集中
C.单缝的作用是获得线光源
D.双缝间距越小,测量头中观察到的条纹数目越多
答案 BC
2.[2024广东,11(3),2分]在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中,在光具座
上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可调节。打开并调节 ,使光束沿遮光筒
的轴线把光屏照亮。取下光屏,装上单缝、双缝和测量头。调节测量头,并缓慢调节单缝
的角度直到目镜中观察到
。
答案 光源(的高度和角度) 清晰的明暗相间的条纹,且分划板的中心刻线与亮条纹的
中心平行对齐
3.[2024河北,11(1)]某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长,实验装置如图所示,其中
测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后,分别用红色、绿色滤光片,对干涉条纹进行测量,并记录第一条
和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数,如表所示:
单色光类别 x/mm x/mm
1 6
单色光1 10.60 18.64
单色光2 8.44 18.08
根据表中数据,判断单色光1为 (填“红光”或“绿光”)。
答案 绿光
4.(2018浙江4月,21,4分)(1)细丝和单缝有相似的衍射图样。在相同条件下,小明用激光
束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ,在光屏上形成的衍射图样如图1中a
和b所示。已知细丝Ⅰ的直径为0.605 mm,现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径,如图2所
示,细丝Ⅱ的直径为 mm。图1中的 (填“a”或“b”)是细丝Ⅱ的衍射图
样;
