2025届新高考物理精准复习光学

届新高考物理精准复习光学2025届新高考物理精准复习光学eq\o\ac(○,热)eq\o\ac(○,点)eq\o\ac(○,考)eq\o\ac(○,点)eq\o\ac(○,解)eq\o\ac(○,读)知识必备知识必备一、折射定律折射率1．折射定律(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．(2)表达式：eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12(n12为比例常数)．2．折射率(1)定义式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(2)计算公式：n＝eq\f(c,v).因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.二、全反射1．光密介质与光疏介质介质光密介质光疏介质折射率大小光速小大相对性若n甲＞n乙，则甲相对乙是光密介质若n甲＜n丙，则甲相对丙是光疏介质2.全反射(1)定义：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，折射光线消失，只剩下反射光线的现象．(2)条件：①光从光密介质射向光疏介质．②入射角大于或等于临界角．(3)临界角：折射角等于90°时的入射角．若光从介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，由n＝eq\f(sin90°,sinC)，得sinC＝eq\f(1,n).介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．3．光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射(如图)．三、光的干涉现象1．双缝干涉(1)条纹间距：Δx＝eq\f(l,d)λ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大．(2)明暗条纹的判断方法：如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1.当Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)时，光屏上P′处出现明条纹．当Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)时，光屏上P′处出现暗条纹．2．薄膜干涉(1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上时，从膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加．(2)明暗条纹的判断方法：两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波长为λ.在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现明条纹．在Q处，Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹．(3)应用：增透膜、检查平面的平整度．四、光的衍射和偏振现象1．光的衍射发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象才会明显．2．光的偏振(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光．(3)偏振光的形成①让自然光通过偏振片形成偏振光．②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光．(4)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等．(5)光的偏振现象说明光是一种横波．易错易混易错易混平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制特点平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折圆界面的法线是过圆心的直线，光线经过两次折射后向圆心偏折方法必知方法必知1．单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻亮条纹间距不等各相邻亮(暗)条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相同相同点干涉、衍射都是波特有的现象，都属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.光的干涉和衍射的本质从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都属于光波的叠加，干涉是从单缝通过两列频率相同的光在屏上叠加形成的，衍射是由来自单缝上不同位置的光在屏上叠加形成的．eq\o\ac(

,以)eq\o\ac(

,练)eq\o\ac(

,带)eq\o\ac(

,学)真题回顾真题回顾1．（2023•福建）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2．（2023•山东）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。为标准石英环，为待测柱形样品，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。已知的膨胀系数小于的膨胀系数，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3．（2023•江苏）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4．（2023•湖南）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，如图所示。他发现只有当大于时，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 D．当他以向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于5．（2023•山东）一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝、，相距为，直径均为，折射率为。、下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至下端面，下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。（1）从下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为，求的正弦值；（2）被测物体自上而下微小移动，使下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，玻璃丝下端面到被测物体距离的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。6．（2023•乙卷）如图，一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形，，边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于方向经边上的点射入棱镜，若这束光被边反射后恰好射向顶点，求点到点的距离。7．（2023•河北）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8．（2023•湖北）如图所示，楔形玻璃的横截面的顶角为，边上的点光源到顶点的距离为，垂直于边的光线在边的折射角为。不考虑多次反射，边上有光射出部分的长度为A． B． C． D．区域模拟区域模拟1．（2024•杭州二模）如图，一束激光在折射率自上而下逐渐变化的某材料中沿曲线传播，亮度左暗右亮。下列说法正确的是A．激光从材料左端射入 B．材料的折射率自上而下逐渐减小 C．增加材料上下高度，光线能从上表面射出 D．增加材料左右长度，可能会形成对称的光路2．（2024•朝阳区校级模拟）为玻璃等腰三棱镜的横截面。、两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面，在棱镜侧面、上反射和折射的情况如图所示。由此可知A．棱镜内光的传播速度比光的小 B．光在玻璃中的折射率大于光在玻璃中的折射率 C．光的频率比光的高 D．光的波长比光的长3．（2024•安徽模拟）一透明体的横截面如图所示，周围是空气，点为圆弧的圆心，，，为圆弧上的点且，现有一平行方向的单色光沿射入透明体后，经边反射从点垂直于第一次射出透明体。已知光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是A．光线从空气射入透明体，光的波长变长，频率不变 B．若改用频率更高的单色光沿入射，光线可能从边第一次射出 C．透明体的折射率 D．光线从点传播到点的时间4．（2024•二模拟）近日，工信部披露的最新数据显示，2023年我国光缆线路建设取得显著成果，新建光缆线路长度达473.8万公里，使得全国光缆线路总长度一举突破6432万公里。光缆线路主要用于光信息传输，在铺设的过程中，尽量不要弯曲。如图所示，一段折射率为、横截面是圆面的光导纤维，截面半径为，在铺设的过程中弯曲成了一段圆弧，圆弧的圆心到光导纤维的中心轴线的距离为，光导纤维外部可认为是真空区域。现有一束光垂直于光导纤维左端截面射入，为了保证这束光经反射后均能从右端面射出，则光导纤维的折射率至少为A． B． C． D．5．（2024•辽宁二模）如图所示为一个透明均匀玻璃圆柱的横截面，一束单色光从点射入，在柱内经一次反射后照射到柱面上的点，已知光在点入射角为，与入射光垂直，则玻璃对光的折射率为A． B． C． D．6．（2024•宁波模拟）如图所示，是底角为的等腰梯形棱镜的横截面，与底边平行的两束单色光、（间距及位置均可调）从边射入，经边一次反射后直接从边射出（图中未画出）。已知棱镜对、两束光的折射率满足。下列说法正确的是A．边入射光线与边的出射光线不平行 B．、两束光不可能从边同一位置射出 C．光在棱镜中传播的时间更长 D．从边射出的位置光一定在光上面7．（2024•泰安一模）如图所示，两块标准平面玻璃板中间形成一个劈形空间，劈尖角，很小时，可认为。用波长的单色光从上方照射，从上往下看到干涉条纹。当在劈形空间内充满某种液体时，相邻亮条纹间距减小了，则该液体的折射率为A． B． C． D．8．（2024•吉林一模）如图所示，横截面为半圆的柱形玻璃砖放在水平桌面上，图中的3条光线分别为某种单色光的入射光线、折射光线和反射光线，且入射光正对圆心。下列说法正确的是A．光线1为入射光线 B．玻璃砖对该单色光的折射率为 C．该单色光在玻璃砖中发生全反射的临界角的正弦值为 D．光线2、3不可能相互垂直9．（2024•天津一模）如图所示，水面下单色点光源发出的一条细光束投射到水面的点后射出水面，下列说法正确的是A．从点射出水面的光线可能为 B．从点射出水面的光线可能为 C．折射光与入射光的光速相同 D．从发出的投射到水面的所有光束都能射出水面10．（2024•红桥区一模）如图所示为半圆形玻璃砖的横截面，直径与水平面平行。由两种单色光组成的细光束沿从边射入玻璃砖，细光束进入玻璃砖后分成两束光分别打到玻璃砖截面的、两点处（入射到、两点的两束单色光分别称为单色光和单色光，、两点分别位于玻璃砖截面最低点的左右两侧。下列说法正确的是A．图中、光线通过玻璃砖的时间相同 B．在玻璃砖中，单色光的速度比单色光的大 C．单色光的波长比单色光的长 D．单色光的频率比单色光的小考前押题考前押题1．（2024•曲靖一模）半圆形玻璃砖在光学中有许多重要应用，可以用来做许多光学实验。如图所示，一束光由半圆形玻璃砖的左侧面沿半径射入，经界面折射后分为、两束光，则下列说法正确的是A．玻璃对光的折射率大于对光的折射率 B．现将入射光绕点顺时针转动，则光先消失 C．在半圆形玻璃中，光的传播时间大于光的传播时间 D．分别用、光在同一个装置上做双缝干涉实验，光的干涉条纹间距小于光的干涉条纹间距2．（2024•新郑市校级二模）有一透明材料制成的空心球体，内径是，外径是，球心为，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，为过球心的水平直线。一束单色光（纸面内）从外球面上点沿水平方向射入，入射光线与间的距离为。当时，入射光线经折射后恰好与内球面相切。已知光速为。下列说法正确的是A．该材料的折射率为 B．单色光在空心球体中的传播时间为 C．若，单色光在空心球体的内球面会发生全反射 D．若，单色光不能在空心球体的内球面发生全反射3．（2024•重庆模拟）如图所示，为半圆柱体玻璃的横截面，为圆心，为直径，为直径上一点。一束由、两种光组成的复色光从真空中由点射入玻璃，光传播至点，光传播至点。所有光线与半圆面平行，，，，，，则下列说法正确的是A．光传播到点会发生全反射 B．光在玻璃中的传播速度小于光 C．同一障碍物，光的衍射现象比光明显 D．光沿传播的时间等于光沿传播的时间4．（2024•武进区校级模拟）如图甲所示为牛顿环装置意识图，将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心圆环，如图乙所示。如果将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜，如图丙，则观察到的条纹可能是（已知选项中的同心圆环条纹与乙图完全相同）A． B． C． D．5．（2024•甘肃模拟）如图，波长为的单色光，照射到间距为的双缝上，双缝到屏的距离为，屏上观察到明暗相间的条纹。现将屏向右平移，则移动前和移动后，屏上两相邻亮条纹中心的间距之比为A． B． C． D．

真题回顾真题回顾1．【答案】【解答】解：激光能沿水流传播，是由于光线在水流中不断的发生全反射，一直在液流内部沿直线传播，当液流的高度越高，则全反射的次数越多，现象越明显。、减小激光强度，会使发生全反射的光束减少，现象不明显，不符合题意；故错误；、提高瓶内液面的高度，液体压强越大，水流出去的距离更远，激光发生全反射的光束更多，现象更明显；故正确；、改用折射率更小的液体，全反射临界角会越大，激光在液体中发生全反射的光束减少，不利于沿液流传播；故错误；、增加激光器与小孔之间的水平距离，不会影响光束在流液中的传播；故错误。故选：。2．【答案】【解答】解：温度升高时，和均发生热膨胀，体积增大，已知的膨胀系数小于的膨胀系数，温度升高，比膨胀明显，石英板上升的高度比上表面上升的高度大，则劈形空气层厚度变大；从劈形空气层的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹。根据条纹的位置与空气层的厚度是对应的，劈形空气层厚度变大，同一厚度的空气层向劈尖移动，条纹向劈尖移动，即条纹向左移动，故正确，错误。故选：。3．【答案】【解答】解：根据题意可知图乙中相邻亮纹间距是图甲中的2倍，根据双缝干涉的相邻亮条纹间距的计算公式，可知在其他条件不变的情况下，相邻亮条纹间距与双缝间的距离成反比关系，则双缝间的距离变为原来的，故正确，错误。故选：。4．【答案】【解答】解：、他发现只有当大于时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，由此可知当时激光恰好能发生全反射，根据全反射的临界公式可得：解得：，故正确，错误；、当他以向水面发射激光时，根据几何关系可知，此时的入射角为，根据折射定律可得：由此可知，折射角大于，因此岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于，故正确，错误；故选：。5．【答案】（1）从下端面出射的光与竖直方向的最大偏角的正弦值为；（2）玻璃丝下端面到被测物体距离的相应范围为。【解答】解：（1）设激光在内发生全反射的入射角为，从下端由射出时的入射角为，光路图如图激光在内发生全反射，故由几何关系得：则根据折射定律得：则最大偏角的正弦值为（2）做光路图如图：当光线刚好能照到下端最左侧时，玻璃丝下端面到被测物体距离光线刚好能照全部覆盖下端时，玻璃丝下端面到被测物体距离则则玻璃丝下端面到被测物体距离的范围为：答：（1）从下端面出射的光与竖直方向的最大偏角的正弦值为；（2）玻璃丝下端面到被测物体距离的相应范围为。6．【答案】点到点的距离为。【解答】解：作光路图如图：设光束经过面时折射角为，由折射定律得：解得：设光束经过面时入射角为，由几何关系得：解得：由反射定律得：根据几何关系得：则为等腰三角形，则：且联立解得：答：点到点的距离为。7．【答案】【解答】解：．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通过水珠发生的折射，上述现象与彩虹的形成原理不相同，故错误；．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，满足振动加强条件，振动加强，故错误，正确；．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（厚度为波长的四分之一）的波长也会发生改变，导致硅片呈现的颜色发生变化，故错误。故选：。8．【答案】【解答】解：设光线在界面点的入射角为，折射角为，几何关系可知由于光路可逆，根据折射定律可得光线射出面的临界条件为发生全反射，光路图如图所示光线在两点发生全反射，有公式在两个位置临界角为，之间有光线射出，由几何关系可知由于，所以故故错误，正确。故选：。区域模拟区域模拟1．【答案】【解答】解：、由于左暗右亮，可知激光是从右端射入，故错误；、沿光的传播方向，光线与法线的夹角逐渐增大，说明材料的折射率自上而下逐渐增大；故错误；、增加材料上下高度，光线会发生全反射，光线不能从上表面射出，故错误；、增加材料左右长度，当光线发生全反射时，会形成对称的光路，故正确。故选：。2．【答案】【解答】解：．根据光路图，在界面发生了全反射，在界面没有发生全反射，两束单色光在界面的入射角相等，单色光在玻璃中的临界角小于单色光在玻璃中的临界角，根据全反射条件，故单色光在玻璃中的折射率大于单色光在玻璃中的折射率，故错误；．根据，由于单色光在玻璃中的折射率小一些，则棱镜内光的传播速度比光的大，故错误；．由于光在玻璃中的折射率小于光在玻璃中的折射率，折射率越小，频率越小，即光的频率比光的低，故错误；．由于光的频率小于光的频率，对应光谱的排列顺序规律，可知，频率越小，波长越长，即光的波长比光的长，故正确。故选：。3．【答案】【解答】解：．光从一种介质射入另一种介质，频率不变，由可得，光从空气射入透明砖块，光速变小，由可得波长变短，故错误；．频率越高的单色光的折射率越大，临界角越小，入射角不变，该单色光在点的折射角变小，根据几何关系可知，该单色光在界面的入射角变大，根据题意可知原来的光线垂直于第一次射出透明体，光线在面一定发生全反射，故改用频率更高的单色光时该单色光在界面也将发生全反射，故一定不会从界面射出，故错误；．根据题意作出光的折射图像由题意可知光线在界面发生全反射，根据几何关系可解得，根据折射率公式有代入数据解得，透明体的折射率故错误；．根据几何关系可解得为等腰三角形，光在介质内传播的路程：光在介质中传播的速度则故正确。故选：。4．【答案】【解答】解：如图所示。最下端入射的光在界面的入射角最小，所以临界状态为最下端入射的光恰好不发生全反射，根据全反射临界角公式有由几何关系有联立解得：，故错误，正确。故选：。5．【答案】【解答】解：根据光的折射作图光在点入射角为，与入射光垂直，根据几何关系可知根据折射定律有解得故正确，错误；故选：。6．【答案】【解答】解：作出光路图如图所示。、根据光路图，由几何关系和折射定律以及反射定律可知，边入射光线与边的出射光线平行，故错误；、由图可知，由于、光束的间距可调，所以若光束上移，光束下移，、光束就有可能从边同一位置射出，故错误；、根据图中光束的光路图，根据正弦定理有可知同理可得光束在玻璃中的路程为光束在玻璃运动的速度为光束在玻璃运动的时间为同理可得由于可知，则即有所以可知，故正确；、由图可知，光束从边射出可能离底边更远，从边射出的位置光不一定在光上面，故错误。故选：。7．【答案】【解答】解：根据光的干涉可知，当光程差△时此处表现为亮条纹，根据薄膜干涉的原理可知光程差为空气层厚度的2倍，即△△；当劈尖角为时，相邻的亮条纹之间的距离：相邻的亮条纹之间的光程差△△联立可得若在劈形空间内充满液体，光在液体中传播速度变小，根据知，波长变短，则相邻两条纹间距将变小。由则在劈形空间内充满某种液体时相邻亮条纹间距条纹间距减小量△△△液体△代入数据可得，故正确，错误。故选：。8．【答案】【解答】解：．由图分析可知3光线为入射光线，故错误；．玻璃砖对该单色光的折射率为，折射定律可知，故错误；．根据全反射临界角公式得：解得：，故正确；．根据反射定律可知，若入射角为，则反射角为，光线2、3可以相互垂直，故错误；故选：。9．【答案】【解答】解：、光从透明介质进入空气时，折射角大于入射角，故从点射出水面的光线可能为，不可能为，故正确、错误；、根据可知，光在真空中传播速度最大，故折射光与入射光的光速不相同，折射光的光速大于入射光的光速，故错误；、当入射角大于等于临界角时，会发生全反射，故从发出的投射到水面的所有光束不一定都能射出水面，故错误。故选：。10．【答案】【解答】解：根据折射率公式：，结合光路图可知，光折射率大于光折射率，则单色光的频率比单色光的大，根据单色光的波长比单色光的短，根据可知在玻璃砖中，单色光的速度比单色光的小，故错误；假设截面半圆半径为，以为研究对象，如图所示则在玻璃中的光程为：，根据折射率公式可得：，又有，联立可得联立可得：，同理可得：，所以光从点到点的传播时间与从点到点的传播时间相等，故正确。故选：。考前押题考前押题1．【答案】【解答】解：．由光路可知，玻璃对光的偏折程度较大，可知玻璃对光的折射率小于对光的折射率，故错误；．现将