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1 / 5 第13 讲 光学 1.（2024·江苏高考6 题）现有一束光以相同的入射角θ，打在两杯不同浓度的NaCl 溶液甲、乙中，折射光线如图 所示（β1＜β2），已知NaCl 溶液的折射率随NaCl 浓度的增大而增大。则（ ） A.甲溶液折射率较大 B.甲溶液的NaCl 浓度较小 C.光在甲溶液中的传播速度较大 D.光在甲中发生全反射的临界角较大 2.（2024·吉林高考4 题）某同学自制双缝干涉实验装置：在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根 拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照射双缝，能够在墙面上观察到干涉 条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是（ ） A.换用更粗的头发丝 B.换用红色激光照射双缝 C.增大纸板与墙面的距离 D.减小光源与纸板的距离 3.（2024·海南高考4 题）如图为一截面为正三角形OPQ 的玻璃砖，某束光线垂直侧面OP 射入，恰好在PQ 界面 发生全反射，则玻璃砖的折射率为（ ） 2 / 5 A.√2 B.√3 C.2√3 3 D.2 4.（2024·广东高考6 题）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ 角从MN 面射入某长方体透 明均匀介质。折射光束在NP 面发生全反射。反射光射向PQ 面。若θ 逐渐增大。两束光在NP 面上的全反射现象 会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（ ） A.在PQ 面上，红光比绿光更靠近P 点 B.θ 逐渐增大时，红光的全反射现象先消失 C.θ 逐渐增大时，入射光可能在MN 面发生全反射 D.θ 逐渐减小时，两束光在MN 面折射的折射角逐渐增大 5.（2024·福建高考10 题）一束光以入射角i（i＞0）射入透镜，遇反射膜反射，垂直射到反射膜则原路返回成为 激光，如图所示。将蓝绿两条光束以相同入射角射入透镜，已知透镜对蓝光折射率大于绿光，则透镜中蓝光折射 角 （填“大于”“等于”或“小于”）绿光，若此时激光为蓝光，要变为绿光，则 （填“顺时 针”或“逆时针”）改变入射角。 考点一 光的折射和全反射 1.求解折射率的三个公式 （1）n12＝sin θ1 sin θ2 。 （2）n＝c v 。 （3）n＝ 1 sinC 。 2.折射率的理解 （1）折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关。 （2）光密介质指两种介质相对而言折射率大的介质，而不是指密度大的介质。 （3）同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。 3.求解光的折射和全反射问题的思路 （1）根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线。 3 / 5 （2）利用几何关系确定光路中的边、角关系。 （3）利用折射定律等公式求解。 （4）注意折射现象中光路的可逆性。 【例1】 （2024·山西太原模拟）高压汞灯，UV 光刻机的紫外光源，它可以产生的波长分别为365 nm、404 nm、436 nm、546 nm 和579 nm 五条尖锐的光谱线，但这些光中只有h 线（404 nm）是光刻机所需要的。高压 汞灯辐射的光通过图中的三棱镜分离后形成a、b、c、d、e 五束，其中适合UV 光刻机的是（ ） A.a B.b C.d D.e 尝试解答 【例2】 （2024·山东济宁三模）五一假期济宁太白湖公园的湖水里安装了一批圆形线状光源，将该光源水平放 置于湖水下方√7 10 m 处，该光源发出红光时，可在水面上观察到红色亮环，如图所示。已知水对红光的折射率为 4 3 ，则亮环的宽度d 为（ ） A.0.3 m B.0.4 m C.0.5 m D.0.6 m 尝试解答 【例3】 （多选）（2024·甘肃高考10 题）如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a 从空气沿半径 方向入射到圆心O，当θ＝30°时，反射光b 和折射光c 刚好垂直。下列说法正确的是（ ） A.该材料对红光的折射率为√3 B.若θ＝45°，光线c 消失 C.若入射光a 变为白光，光线b 为白光 D.若入射光a 变为紫光，光线b 和c 仍然垂直 尝试解答 【例4】 （2024·山东高考15 题）某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O 点，半径为R；直角三棱 镜FG 边的延长线过O 点，EG 边平行于AB 边且长度等于R，∠FEG＝30°。横截面所在平面内，单色光线以θ 角 入射到EF 边发生折射，折射光线垂直EG 边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。 4 / 5 （1）求sin θ； （2）以θ 角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB 可以发生全反射，求光线在EF 上入射点D（图中未标 出）到E 点距离的范围。 尝试解答 考点二 光的干涉、衍射和偏振 1.光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉（油膜、空气膜、增透膜、牛顿环）。 2.光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、泊松亮斑。 3.光的双缝干涉和单缝衍射的比较 双缝干涉 单缝衍射 发生条件 两束光频率相同、相位差恒定 障碍物或狭缝的尺寸足够小（明显衍射现象） 图样 不同 点 条纹 宽度 条纹宽度相等 条纹宽度不等，中央最宽 条纹 间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等 亮度 情况 清晰条纹，亮度基本相等 中央条纹最亮，两边变暗 与光的偏 振的区别 干涉、衍射都是波特有的现象； 光的偏振现象说明光是横波 【例5】 （2024·山东高考4 题）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 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 尝试解答 【例6】 （多选）（2024·湖南高考9 题）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 5 / 5 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 尝试解答 薄膜干涉中条纹间距公式的应用 光线在空气膜的上、下表面处反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹。设空气膜顶角为θ，Δl 为两相邻亮条纹的间 距，如图所示。两处光的路程差分别为δ1＝2d1，δ2＝2d2。因为δ2－δ1＝λ，所以d2－d1＝λ 2。由几何关系可得 d2－d1 Δl ＝tan θ，即Δl＝ λ 2tanθ 。θ 减小，Δl 增大，即条纹变疏。 【典例1】 （2024·山东泰安一模）利用薄膜干涉可以测量圆柱形金属丝的直径。已知待测金属丝与标准圆柱形 金属丝的直径相差很小（约为微米量级），实验装置如图甲所示，T1和T2是具有标准平面的玻璃平晶，A0为标准 金属丝，直径为D0；A 为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为L。实验中用波长为λ 的单色光垂直照射平晶表 面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻明条纹的间距为ΔL，则以下说法正确的是（ ） A.｜D－D0｜＝λ Δ L L B.｜D－D0｜＝λL Δ L C.｜D－D0｜＝2 L λ Δ L D.｜D－D0｜＝λL 2 Δ L 尝试解答 【典例2】 （2024·山东烟台二模）如图所示，将一块平凹形玻璃板倒扣在另一块平板玻璃之上，从而在两块玻 璃之间形成一层空气薄膜，玻璃板的一边沿x 方向，用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板，观察到的干涉条 纹形状可能正确的是（ ） 尝试解答 提示：完成课后作业 第一部分 专题五 第13 讲
