2025届高考物理二轮专题复习与测试模块六机械振动和机械波光学热学和近代物理专题十六光学部分

专题十六光学部分[专题复习定位]1．能够进行光的折射和全反射现象的相关计算。2.理解光的波粒二象性。3．几何光学和物理光学综合问题的理解和分析。命题点1光的折射1．(多选)(2023·湖南卷，T7)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(BC)A．水的折射率为eq\f(1,sin41°)B．水的折射率为eq\f(1,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°解析：潜水爱好者发现只有当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sin(90°－41°)＝eq\f(1,n)，n＝eq\f(1,sin49°)，A错误，B正确；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。命题点2光的全反射2．(2024·广东卷，T6)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(B)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解析：在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率，在MN面，入射角相同，根据折射定律n＝eq\f(sinθ,sinα)，可知绿光在MN面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点，故A错误；根据全反射发生的条件sinC＝eq\f(1,n)可知，红光发生全反射的临界角较大，θ逐渐增大时，折射光线与NP面的交点左移过程中，在NP面的入射角先小于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确；在MN面，光是从光疏介质到光密介质，无论θ多大，都不可能发生全反射，故C错误；根据折射定律n＝eq\f(sinθ,sinα)可知θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误。3．(2024·江苏卷，T6)现有一光线以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示(β1<β2)，已知折射率随浓度增大而变大，则(A)A．甲折射率大B．甲浓度小C．甲中光线的传播速度大D．甲临界角大解析：入射角相同，由于β1＜β2，根据折射定律可知n甲＞n乙，故甲浓度大；根据v＝eq\f(c,n)，可知光线在甲中的传播速度较小，由sinC＝eq\f(1,n)可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小。4.(2023·湖北卷，T6)如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°，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45°。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为(C)A．eq\f(1,2)d B．eq\f(\r(2),2)dC．d D．eq\r(2)d解析：设光线在OQ界面的入射角为α，折射角为β，由几何关系可知α＝30°，则有折射定律n＝eq\f(sinβ,sinα)＝eq\r(2)，光线射出OQ边的临界点为恰好发生全反射的点，光路图如图所示，其中OB⊥CS，光线在A、B两点发生全反射，由全反射定律得sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),2)，即A、B两处全反射的临界角为45°，A、B之间有光线射出，由几何关系可知，AB＝2AC＝2CS＝OS＝d。5.(2024·山东卷，T15)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，折射光线垂直于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。(1)求sinθ；(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。解析：(1)由题意设光在三棱镜中的折射角为α，则根据折射定律有n＝eq\f(sinθ,sinα)由于折射光线垂直于EG边射出，根据几何关系可知α＝∠FEG＝30°代入数据解得sinθ＝0.75。(2)作出单色光第一次到达半圆弧AMB恰好发生全反射的光路图如图，根据几何关系可知FE上从P点到E点以θ角入射的单色光线第一次到达半圆弧AMB都可以发生全反射根据全反射临界角公式有sinC＝eq\f(1,n)设P点到FG的距离为l，则根据几何关系有l＝RsinC又因为xPE＝eq\f(R－l,cos30°)，联立解得xPE＝eq\f(2\r(3),9)R所以光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为0＜x≤eq\f(2\r(3),9)R。答案：(1)0.75(2)0＜x≤eq\f(2\r(3),9)R命题点3光的干涉、衍射和偏振6．(2024·辽宁、吉林、黑龙江卷，T4)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，用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹，下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是(A)A．换用更粗的头发丝B．换用红色激光照双缝C．增大纸板与墙面的距离D．减小光源与纸板的距离解析：由Δx＝eq\f(l,d)λ，可知换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹中央间距Δx变小，故A正确；换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮纹中央间距Δx变大，故B错误；增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮纹中央间距Δx变大，故C错误；减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮纹中央间距Δx，故D错误。7．(2024·江苏卷，T2)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(D)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，右镜片变亮解析：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，说明左镜片偏振片的方向和光的偏振方向相同，右镜片偏振片的方向和光的偏振方向垂直，当手机屏幕旋转90度后左镜片偏振片的方向与光的偏振方向垂直，则左镜片变暗，右镜片偏振片的方向与光的偏振方向相同，则右镜片变亮。8．(2024·山东卷，T4)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(C)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合格解析：单色平行光垂直照射平板玻璃，上玻璃的下表面和下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的光程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的光程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的不相等，即滚珠c不合格，C正确。9．(多选)(2024·广西卷，T9)如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，a≪l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ。下列说法正确的是(AD)A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为eq\f(l,2a)λB．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为eq\f(l,a)λC．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，此时单色光的波长变为nλD．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，则该液体的折射率为eq\f(l,2aΔx)λ解析：根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a，根据条纹间距公式可知Δx＝eq\f(l,d)λ＝eq\f(l,2a)λ，故A正确，B错误；若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，光的频率不变，则有λf＝c，v＝λ1f＝eq\f(c,n)，其中c为在真空中的光速，则λ1＝eq\f(λ,n)，故C错误；若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，有Δx＝eq\f(l,2a)λ2，可得λ2＝eq\f(2aΔx,l)，结合C选项的分析可知λ2＝eq\f(2aΔx,l)＝eq\f(λ,n)，所以n＝eq\f(l,2aΔx)λ，故D正确。10．(多选)(2024·湖南卷，T9)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(BC)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处移动解析：根据题意画出光路图如图甲所示，S发出的光与通过平面镜反射的光(可以等效成虚像S′发出的光)是同一列光分成的，满足相干光条件，所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，且该干涉可看成双缝干涉，设S与OA平面的距离为a，与S′的距离为d，则d＝2a，S到光屏的距离为l，代入双缝干涉公式Δx＝eq\f(lλ,d)可得Δx＝eq\f(lλ,2a)，若θ＝0°，沿OA向右(沿AO向左)略微平移平面镜，对l和d均没有影响，则干涉条纹间距不变，也不会移动，故C正确，D错误；同理再次画出光路图如图乙所示，沿OA向右略微平移平面镜，即图乙中从①位置→②位置，由图可看出双缝的间距增大，则干涉条纹间距减小，沿AO向左略微平移平面镜，即图乙中从②位置→①位置，由图可看出干涉条纹向上移动，故A错误，B正确。11．(多选)(2023·辽宁卷，T8)“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当轮船以设计的标准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力。下列现象的物理原理与之相同的是(BD)A．插入水中的筷子，看起来折断了B．阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹C．驶近站台的火车，汽笛音调变高D．振动音叉的周围，声音忽高忽低解析：由题图可知，球鼻艏与船首推起的两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力，是由于两列波叠加后使振动减弱，属于波的干涉现象。插入水中的筷子，看起来折断了属于光的折射现象，A错误；阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹属于薄膜干涉，B正确；驶近站台的火车，汽笛音调变高属于多普勒效应，C错误；振动音叉的周围，声音忽高忽低属于声波的干涉现象，D正确。12．(2023·江苏卷，T6)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(B)A．eq\f(1,3) B．eq\f(1,2)C．2 D．3解析：根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有Δx＝eq\f(L,d)λ，由题图知Δx乙＝2Δx甲，则d乙＝eq\f(1,2)d甲。题型一光的折射和全反射1．全反射的条件(1)光从光密介质进入光疏介质。(2)入射角大于或等于临界角。2．解题方法(1)确定光是从光密介质进入光疏介质。(2)应用sinC＝eq\f(1,n)确定临界角。(3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射。(4)若发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图。(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题。3．必备数学知识(1)平行线、三角形、圆等相关几何知识。(2)三角函数知识。(3)相似三角形的性质。(4)勾股定理。(5)正弦定理、余弦定理。考向1折射率的求解一束红光由空气进入某种介质，界面两侧的光线与界面的夹角分别为45°和60°，如图所示。介质对该红光的折射率为(D)A．eq\f(\r(2),2) B．eq\f(\r(6),3)C．eq\f(\r(6),2) D．eq\r(2)[解析]根据题意，可知入射角与折射角分别为θ＝90°－45°＝45°，α＝90°－60°＝30°，则折射率n＝eq\f(sinθ,sinα)＝eq\r(2)。如图(a)所示，我国航天员王亚平在太空授课时演示了水滴在完全失重环境下形成一标准的球体，在她手中变幻出种种奇妙的现象。“飞天梦永不失重，科学梦张力无限”，这次太空授课科普教育活动，极大地激发了广大中小学学生学习科学知识的热情。某同学在家中找到一个带底座的标准透明玻璃球，用红色激光笔照射其表面，光的折射和反射使玻璃球显得流光溢彩、晶莹剔透。图(b)为该透明玻璃球过球心O的截面图，球的半径为R，该同学用激光沿平行于直径AOB方向照射，发现当激光射到圆上的C点，入射角i＝60°时，激光在球内经过一次反射后恰能从D点(与C点关于AOB对称)再次平行于AOB从玻璃球射出，光在真空中的传播速度为c。求：(1)该玻璃球对激光的折射率n；(2)激光在玻璃球内传播的时间t。[解析](1)根据对称性和光路可逆性作出光路图如图所示，由题意可知i′＝60°，r＝r′＝θ＝30°根据n＝eq\f(sini,sinr)，解得n＝eq\r(3)。(2)由几何关系得CB＝BD＝2Rcosr＝eq\r(3)R光在玻璃球中的传播速度v＝eq\f(c,n)光在玻璃球中的传播时间t＝eq\f(CB＋BD,v)＝eq\f(6R,c)。[答案](1)eq\r(3)(2)eq\f(6R,c)考向2光的折射现象分析如图所示，水面上方一只小鸟正沿水平路线从左向右飞行，水中一定深度处有一条静止的鱼，点O是鱼正上方与小鸟飞行轨迹的交点。小鸟从左向右水平飞行时(C)A．飞到O点时鸟看到的鱼比实际位置深B．飞到O点时鱼看到的鸟比实际高度低C．飞向O点过程中鸟看到鱼远离水面下沉D．飞离O点过程中鱼看到鸟离水面高度不变[解析]小鸟在O点左侧时，根据折射定律可知，小鸟看到鱼的虚像，在鱼实际位置的右上方；小鸟飞向O点过程中鸟看到鱼远离水面下沉。如图所示，有一救生员面向泳池坐在池边的高凳上，他的眼睛到地面的高度H＝1.8m，眼睛距离池边缘的水平距离d＝2.4m，当泳池注满水时，水的深度h＝1.8m，此时救生员可观察到池底离池边缘最近的点为A，水池边缘与AO之间的范围为“视线盲区”。已知水的折射率n＝eq\f(4,3)，光在真空中的速度c＝3×108m/s，求：(1)A点到池边缘的水平距离；(2)光在水中传播的速度。[解析](1)光线从A点射向人眼时在水面发生折射，设入射角为γ，折射角为α，由几何关系可知sinα＝eq\f(d,\r(d2＋H2))＝eq\f(4,5)折射现象中光路是可逆的，水的折射率n＝eq\f(sinα,sinγ)＝eq\f(4,3)，解得sinγ＝eq\f(3,5)设A点到池边缘的水平距离为x，则有sinγ＝eq\f(x,\r(h2＋x2))，解得x＝1.35m。(2)光在水中传播的速度v＝eq\f(c,n)解得v＝2.25×108m/s。[答案](1)1.35m(2)2.25×108m/s考向3全反射现象分析被熏黑的铁球表面有一层很薄的碳粒层，将其放入水中，碳粒层与水之间又形成了一空气层，看上去变得锃亮。这属于光的(B)A．折射现象 B．全反射现象C．干涉现象 D．衍射现象[解析]碳粒层与水之间又形成了一空气层，光由空气进入水中会发生折射现象，但是光线由水内部射向空气时，由于角度问题大部分光线发生了全反射，一般要经过2次或者更多次全反射之后才折射出来，即光线经过很多路径才传播出来，由于这些光路重叠交织在一起，所以看起来会比较亮。这是光的全反射现象所形成的。为保证泳池夜间安全，需要在泳池铺设池底灯提供光照。如图所示，足够大的泳池中央有一直径为d的圆形池底灯，灯面与池底相平。已知水的折射率为n，水深为h，水面平静，求：(1)灯光在水中发生全反射的临界角C的正切值；(2)在水面上形成的光斑面积S。[解析](1)根据全反射的临界角C与折射率的关系得sinC＝eq\f(1,n)则tanC＝eq\f(1,\r(n2－1))。(2)取正视图如图所示，假设P端发出的光在水面M点发生全反射，则形成的光斑是以点O为圆心、OM为半径的圆，设P′M为x，则有tanC＝eq\f(x,h)光斑半径为r，有r＝x＋eq\f(d,2)光斑面积为S，有S＝πr2联立解得S＝πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(h,\r(n2－1))＋\f(d,2)))eq\s\up12(2)。[答案](1)eq\f(1,\r(n2－1))(2)πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(h,\r(n2－1))＋\f(d,2)))eq\s\up12(2)题型二光的干涉、衍射和偏振电磁波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项目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考向1光的干涉和衍射现象(2023·山东卷，T5)一种干涉热膨胀仪原理图如图所示。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)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[解析]由题意可知，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。双缝干涉实验的原理图如图甲所示，屏上的P0点位于双缝S1和S2的中垂线上，在双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质。用一单色光垂直照射双缝，在屏上会产生干涉条纹，如图乙所示，屏上P1点是一条暗条纹的中心，P1点到P0点的距离为x。已知该单色光在真空中的波长为λ，双缝与屏之间的距离为L，则双缝S1和S2间的距离为(A)A．eq\f(3Lλ,2nx) B．eq\f(4Lλ,nx)C．eq\f(Lλ,x) D．eq\f(Lλ,nx)[解析]P1点到P0点的距离为x，根据题图乙可知x＝eq\f(3,2)Δx，双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质，则有n＝eq\f(λ,λ1)，根据干涉规律有Δx＝eq\f(L,d)λ1，解得d＝eq\f(3Lλ,2nx)。(多选)某日，某地天空出现了壮观的完整圆环形彩虹。太阳光入射球形雨滴经过折射和反射形成彩虹的示意图如图所示，关于光线1和光线2，下列说法正确的是(ABC)A．光线1的频率更大B．光线1从玻璃进入空气时更容易发生全反射C．用相同单缝做衍射实验时，光线2的衍射条纹间距更大D．用相同双缝做杨氏干涉实验时，光线1的干涉条纹间距更大[解析]光线1的偏折更明显，折射率更大，所以频率更大，A正确；根据公式sinC＝eq\f(1,n)，可得折射率大的临界角小，更容易发生全发射，所以光线1从玻璃进入空气时更容易发生全反射，B正确；根据公式c＝λf可知，c为光速，因为光线1的频率大，所以光线1的波长较小，光线2的波长较大，所以光线2的衍射条纹间距较大，C正确；根据公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知波长越小，干涉条纹间距越小，D错误。考向2电磁振荡和电磁波某收音机中的LC电路，由固定线圈和可调电容器组成，能够产生频率为535kHz～1605kHz的电磁振荡，则可调电容器的最大电容和最小电容之比为(D)A．eq\r(3)∶1 B．1∶1C．3∶1 D．9∶1[解析]由LC振荡电路的频率公式f＝eq\f(1,2π\r(LC))可得，电容器的电容C＝eq\f(1,4π2f2L)，所以可调电容器的最大电容和最小电容之比eq\f(C1,C2)＝eq\f(feq\o\al(2,2),feq\o\al(2,1))＝eq\f(16052,5352)＝eq\f(9,1)。(多选)随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则以下说法正确的是(AC)A．甲、乙波的频率都比可见光的频率小B．真空中甲波的传播速度比乙波慢C．真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物D．甲波与乙波有可能发生干涉[解析]由题图可知甲、乙波的波长都比可见光波长长，由c＝λf可得，甲、乙波的频率都比可见光的频率小，故A正确；所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为3×108m/s，B错误；波长越短的波越不容易发生衍射，甲波波长比乙波长，所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物，C正确；甲波与乙波频率不同，不能发生稳定的干涉，D错误。题型三几何光学和物理光学的综合1．含有多种颜色的光从一种介质进入另一种介质，由于介质对不同色光的折射率不同，则各种色光的偏折程度不同。2．各种色光的比较颜色红橙黄绿蓝靛紫频率f低→高同一介质中的折射率小→大同一介质中速度大→小波长大→小临界角大→小通过棱镜的偏折角小→大如图所示，将波长为λ1的单色光a和波长为λ2的单色光b沿不同方向射向三棱镜，形成复合光c，将复合光c照射到某金属上，打出的光电子的最大初动能是Ek，若该金属的极限波长为λ0，则下列判断正确的是(D)A．单色光b在三棱镜中传播速度大B．λ1<λ2C．单色光a一定能使该金属发生光电效应D．Ek＝heq\f(c,λ2)－heq\f(c,λ0)[解析]由题图可知，单色光b的折射程度大，三棱镜对单色光b的折射率大，由v＝eq\f(c,n)可知，单色光a在三棱镜中传播速度大，A错误；单色光b的频率高，波长短，因此有λ1>λ2，B错误；单色光b的频率高，单色光b一定能使该金属发生光电效应，单色光a不能确定，C错误；单色光b一定能使金属发生光电效应，因此打出的光电子最大初动能Ek＝heq\f(c,λ2)－heq\f(c,λ0)，D正确。1．(多选)(2024·汕头市一模)下列四幅生活情景，关于光的理论，说法正确的是(AD)A．甲图，阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是光的干涉现象B．乙图，海市蜃楼是光的反射现象C．丙图，茂密的树叶间有彩色的光环，是光的折射现象D．丁图，偏光太阳镜可以减少炫光，是光的偏振现象解析：阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是薄膜的前后表面的光发生干涉而产生的，故A正确；海市蜃楼是光的折射现象，是由于空气不均匀时，对光的折射率不同而产生的，故B错误；茂密的树叶间有彩色的光环，这属于光的衍射现象，故C错误；偏光太阳镜可以减少炫光，是光的偏振现象，故D正确。2．(2024·佛山市禅城区二模调研)光学技术作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法，正确的是(B)A．如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率小于外套的折射率B．观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的偏振现象，光是横波C．让激光束通过一个狭缝，可能观察到光屏上出现丙图且波长越大，条纹间距越大D．在丁图中激光束沿液流传播，若改用折射率更小的液体，则实验现象更明显解析：题图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率大于外套的折射率，故A错误；观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的偏振现象，光是横波，故B正确；题图丙是双缝干涉图样，让激光束通过一个狭缝，不可能观察到光屏上出现干涉条纹，故C错误；在题图丁中激光束沿液流传播，若改用折射率更大的液体，光发生全反射时，临界偏角越小，光在液体中的路程更长，实验现象更明显，故D错误。3.如图所示，一束由两种单色光混合的复色光沿SO方向射向一上、下表面平行的玻璃砖，下表面观察到两束出射光线A、B，光路图如图所示，下列说法正确的是(C)A．玻璃对B光的折射率大于对A光的折射率B．B光在玻璃中的传播速度小于A光在玻璃中的传播速度C．A光、B光互相平行D．增大入射角θ，A光和B光在下表面可能发生全反射解析：入射角相同，A光在介质中的折射角比较小，由n＝eq\f(sinθ,sinα)可知玻璃对B光的折射率小于对A光的折射率，故A错误；根据v＝eq\f(c,n)可知B光在玻璃中的传播速度大于A光在玻璃中的传播速度，故B错误；玻璃砖上、下表面平行，根据内错角相同可知，玻璃砖中的光线与玻璃砖上、下表面的夹角相同，根据折射定律可知，下表面的出射光线与上表面的入射光线与玻璃砖上下表面的夹角相同，所以A光、B光互相平行，故C正确；因为光线从光疏介质空气射入光密介质玻璃砖，并且上、下表面平行，所以无论如何增大入射角θ，都不会发生全反射，故D错误。4．(多选)某种车辆智能道闸系统的简化原理图如图甲所示，预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，使得振荡电流频率发生变化，检测器将该信号发送至车牌识别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。某段时间振荡电路中的电路如图乙，则下列有关说法正确的是(ABC)A．t1时刻电容器间的电场强度为最小值B．t1到t2时间内，电容器处于充电过程C．汽车靠近线圈时，振荡电流频率变小D．从图乙波形可判断汽车正靠近地感线圈解析：t1时刻电流最大，线圈中磁场能最大，电容器中电场能最小，电容器间的电场强度为最小值，故A正确；t1到t2时间内，电流逐渐减小，线圈中磁场能减小，电容器中电场能增大，电容器处于充电过程，故B正确；当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，根据T＝2πeq\r(LC)可知周期变大，频率变小，故C正确；从题图乙波形可知周期越来越小，频率越来越大，汽车正远离地感线圈，故D错误。5.如图所示，光导纤维的内芯折射率为n1、外套折射率为n2，光由光导纤维的一端从空气进入内芯后，经多次全反射传播到另一端射出，则(A)A．n1>n2 B．n1<n2C．sinα＝eq\f(1,n1) D．sinα＝eq\f(1,n2)解析：欲使光在n1、n2界面上发生全反射，必须从光密介质射入光疏介质，需要满足n1>n2，A正确，B错误；在内芯发生全反射的临界角为sinC＝eq\f(n2,n1)，题图中发生全反射，满足α≥C，所以sinα≥sinC＝eq\f(n2,n1)，C、D错误。6.某液面高度测量仪内部的原理图如图所示，该仪器通过电容器电容的变化来检测容器内液面高低，容器中的导电液体和导电芯柱分别是电容器的两个电极，芯柱外面套有绝缘管作为电介质，电容器的这两个电极分别用导线与一个线圈的两端相连，组成LC振荡电路。容器内的导电液体与大地相连，若某时刻线圈内的磁场方向向右，且正在减弱，则该时刻(A)A．磁场能正向电场能转化B．电容器两极板间电压正在减小C．导电芯的电势低于导电液的电势D．若容器内液面升高，则LC振荡电路的频率变大解析：该时刻磁场能减小，电场能增加，A正确；该时刻电容器充电，根据C＝eq\f(Q,U)可知，电容器两极板间电压正在增大，B错误；根据安培定则可知，导电芯集聚正电荷，故导电芯的电势高于导电液的电势，C错误；若容器内液面升高，电容器的正对面积增大，根据C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，电容器的电容增大，根据振荡电路的周期公式T＝2πeq\r(LC)可知，振荡电路的周期增大，频率减小，D错误。7.(2024·东莞市三模)如图所示，一束复色光进入透明标准球形水珠，折射后分开成a、b两束单色光，复色光入射角为θ，a、b两束单色光的出射角分别为α1、α2(右侧出射光与法线的夹角，未画出)。关于a、b两束单色光，下列说法正确的是(D)A．α1<α2B．在透明水珠中，a光比b光速度小C．若b光照射某金属产生光电效应，则用a光照射该金属也一定能产生光电效应D．无论怎么调整复色光的入射角θ，a、b光都不可能在右侧界面全反射解析：在图中右边界面画上法线，可知每一种单色光左右界面光路是对称的，角度对应相等，所以α1＝α2＝θ，左边能进来，右边就能折射出去，故A错误，D正确；由图中入射角和折射角知，a光比b光折射率小，所以a光比b光波长大、频率小、光子能量小，所以同介质中a光比b光速度快，b光更容易让金属产生光电效应，故B、C错误。8．(2024·广东省选择考模拟二)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，则在冰晶中(D)A．a的折射率比b的大B．a的频率比b的大C．a的传播速度比b的小D．a的波长比b的大解析：由题图可知，太阳光射入冰晶时，a光的偏折程度比b光的偏折程度小，则a的折射率比b的小，a的频率比b的小，a的波长比b的大；根据v＝eq\f(c,n)，可知a的传播速度比b的大。9．(2024·梅州市二模)如图，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，往水球中央注入空气，形成了一个明亮的气泡。若入射光在气泡表面的P点恰好发生全反射，反射角为θ，光在真空中传播速度为c，则(A)A．光从空气进入水球，波长变短B．光从空气进入水球，频率变大C．水的折射率n＝sinθD．光在水球中的传播速度v＝eq\f(c,sinθ)解析：光从空气进入水球，频率不变，波速减小，则波长变短，A正确，B错误；入射光在气泡表面的P点恰好发生全反射，则水的折射率n＝eq\f(1,sinθ)，C错误；光在水球中的传播速度v＝eq\f(c,n)＝csinθ，D错误。10．(多选)(2024·广东省部分学校二模)图示为一半圆柱形透明体横截面，横截面的圆心为O，半圆柱的半径为R，P1为直径AB上的点，OP1＝eq\r(\f(2,3))R，透明体的折射率为eq\r(2)。现有一细光束MP1以入射角θ＝45°从P1点射入半圆柱，则(BC)A．细光束MP1经两次折射后会从弧面AB射出B．细光束MP1经AB面折射，弧面AB发生两次全反射后再从AB面射出透明体C．细光束第一次射出透明体时，折射角为45°D．细光束第一次射出透明体时，折射角为30°解析：作出光路如图所示，根据折射率表达式有n＝eq\f(sinθ,sin∠1)，解得∠1＝30°，由于∠2＝90°－∠1，解得∠2＝60°，在△P1OP2中，根据正弦定理可得，∠3＝45°，设透明体的临界角为C，则有sinC＝eq\f(1,n)，可得C＝45°，由于∠3＝C，所以P1P2光在P2点发生全反射，又由于OP2＝OP3，可得∠5＝∠4＝45°，则P2P3光在P3点发生全反射，最后从AB面射出，故B正确，A错误；由于P1P2∥P3P4，∠P3P4B＝∠2＝60°，则P3P4光的入射角为30°，根据光路可逆可知折射角为45°，故C正确，D错误。11.如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为a、b、c三束单色光。下列说法正确的是(A)A．c光的光子能量最大B．在真空中a光的速度最大C．玻璃对a光的折射率最大D．从玻璃射向空气，a光发生全反射的临界角最小解析：根据题意，由题图可知，a光的偏折角最小，折射率最小，频率最小，由E＝hν可知，c光的光子能量最大，故C错误，A正确；在真空中三束单色光的速度相等，故B错误；由公式sinC＝eq\f(1,n)可知，a光发生全反射的临界角最大，故D错误。12．倒挂的彩虹被叫作“天空的微笑”，是由薄且均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶(如图甲所示)折射形成。图乙为光线的简化光路图，冰晶的上下表面平行且与侧面垂直，光线从冰晶的上表面进入，经折射从侧面射出，当太阳高度角α增大到某一临界值时，侧面的折射光线因发生全反射而消失不见。下列说法正确的是(D)A．光线有可能在下表面发生全反射B．光从空气进入冰晶后波长变长C．红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度小D．随太阳高度角α增大，紫光比红光先在侧面发生全反射解析：下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆原理可知，光线不可能在下表面发生全反射，故A错误；光从空气进入冰晶后，频率不变，速度减小，根据v＝λf可知，波长变短，故B错误；红光频率低，折射率小，根据v＝eq\f(c,n)可知，红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度大，故C错误；因为紫光频率高，折射率大，则临界角小，所以随太阳高度角α增大，紫光比红光先在侧面发生全反射，故D正确。13.如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m的高度处，水面与P点同高，浮标Q离P点1.2m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率n＝eq\f(4,3)，eq\r(7)≈2.65。(1)求鱼饵灯离水面的深度；(2)若鱼饵灯缓慢竖直上浮，其发出的