高考物理专题-光学

专题11光学

第一节光的折射全反射

一、单项选择题

1.（2012年温州模拟）自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身

不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强

的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车.尾灯的构造如图

所示.下面说法正确的是]）

A.汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发

生全反射

B.汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发

生全反射

C.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射

D.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射

2.（2012年安徽合肥模拟）如图所示，R0是两种透明材料制成的两M

块相同的直角梯形棱镜，会合在一起组成一个长方体，一单色光从P的上

表面射入，折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率4V叱，射到？上表

面的光线与9上表面的夹角为8,下列判断正确的是（）

A.光线一定从O的下表面射出

B.光线若从o的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定等于e

c.光线若从o的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定大于e

D.光线若从O的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定小于0

答案：D

3.如图所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜

上，经折射后交于光屏上的同一个点",若用为和会分别表示三棱11V%

镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是（）

答案：c

A.〃]V〃2，a为红光，〃为蓝光

B.，“V〃2，a为蓝光，〃为红光

C.m>〃2,〃为红光，〃为蓝光

D.a为蓝光，b为红光

解析:选B.由题图可知，〃光线经过三棱镜后的偏折角较小，因此折射率较小，是红光.故

B正确.

4.（2012年广东中山调研）如图所示，红色细光束〃射到折射率为爬的

透明球表面，入射角为45。，在球的内壁经过一次反射后，从球面射出的光

线为b,则入射光线a与出射光线〃之间的夹角a为（）

A.30。B.45°

C.60°D.75°

解析：选A.由折射淀律有出二嘿粉，得折射角0=30。.画出光路图，由几何关系知,

夹角a=30。，A正确.

5.（2012年金华十校联考）现在高速公路上的标志牌都用回归反光破璃生,

膜.制成.夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字

特别醒目.这种恒归反光膜是用球体反射元件制成的，反光膜内均匀

分布着一层直径为10pm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为切，为使入

射的车灯光线经玻璃珠折射一反射一再折射后恰好和入射光线平行，如1I

图所示，那么第一次入射的入射角应是（）

A.15°B.30°

C.45。D.60。

解析：选D通过也归反光膜.的光路图可知入射角，是折射角r的2倍，即，=2方由

折射定律，有＞?=器=言詈^=285厂=3，得r=30。，！=27=60。，故选项D正确.

二、不定项选择题

6.（2012.年苏北四市期末调研）否港中文大学第三任咬长高银荣获了2009年诺贝尔物埋

学奖.诺贝尔奖委员会高度评价了高银的贡献，评委会指出：高银1966年发现如何通过光

学玻璃纤维远距离传输光信号的工作，成为今口电话和高速互联网等现代通信网络运行的基

石.下列关于“光纤”及原理的说法中，正确的是（）

A.光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点

B.光纤通信、全息照相、数码相机及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理

C.实用光导纤维是由内芯和外套两层组成.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内

芯与外套的界面上发生全反射

D.当今社会，在信号的传输领域中，光纤电缆（“光缆”）已经几乎完全取代了传统的铜

质“电缆”，成为传播信息的主要工具，是互联网的骨架，并已联接到普通社区

解析：选AD.全息照相利用了光的干涉原理，数码相机利用了光电传感器，B错；光导

纤维内芯的折射率比外套的大，C错.

7.一束光从空气射向折射率〃=也的某种玻璃的表面，如图所示.仇代表入射角，则

()

A.当a>45。时会发生全反射现象

B.无论入射角"是多大，折射角优都不会超过45°、,

C.当入射角&=45。时，折射角&=300_丝-

玻璃

D.当入射角4=60。时，反射光线与折射光线垂宜jnW

解析：选BC.本题入射光线是从光疏介质射向光密介质，折

射角小于入射角，不会发生全反射现象，选项A不正确.

反之，若光线从玻璃射向空气，会发生全反射，可计算出其临界角C,sinC=出，。=

45。.由光路可逆性可知，无论入射角仇是多大，折射角外都不会超过45。，选项B正确.

由折射定律，要求优=30。,

sin，i=^sin30°

得劣=45。，选项C正确.

折射线与反射线互相垂直，作出示意图，如图,

可知d'+。2=90°,

又仇=仇、02=90—01.

由折射定律

sina=gin(90。一仇)

得：tan。尸也，即仇粕0°

选项D错误.

8.(2012年南京质检汝I图所示，有一束平行于等边三棱镜截面

ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边

A8的夹角为。=30。，E、尸分别为边A3、8c的中点，则(

A.该棱镜的折射率为小

B.光在尸点发生全反射

C.光从空气进入棱镜，波长变，、

D.从尸点出射的光束与入射到E点的光束平行

解析：选AC.在E点，作出法线可知入射角为60。,折射角为30。,折射率为小，A对；

由光路的可逆性可知，在8c边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B错；由公式2

介=寸，可知C对；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平

行，故D错.

故光线在AB面发生全反射

光线在8c面的折射角为

斜=也解得-45。.

答案：（1）40（）nm⑵45。

12.（2012年金丽衢十二校联考）如图所示，半圆玻璃砖的半径R=10cm,折射率为〃

二小,直径AB与屏幕垂直并接触于A点.激光a以入射用『=30。射向半圆玻璃砖的圆心O,

结果在水平屏幕MN上出现两个光斑.求两个光斑之间的距离L.

MAN

解析：画出如图光路图，设折射角为r,根据折射定律

〃=器，解得r=60°,由几何知识得，NPOA=30。，ZAOQ〃〃

=60。,所以两个光斑PQ之间的距离L=B4+AQ=Rtan30。"'

4（k/3"o

+/?tan60°,解得L==伊之23.1cm.a

答案：23.1cm

课时34

第二节光的波动性

一、单项选择题

1.（2012年福州一中模拟）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正

确的是（）

A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象

B.用三棱镜观察白光.看到的彩色图样是利用光的衍射现象

C.在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象

D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

解析：选D用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用薄膜干涉的原理，

故选项A错；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的色散，故选项B错；在光导纤

维束内传送图象是利用光的全反射，故选项C错；光学镜头上的噌透膜是利用光的干涉现

象，选项D时.

2.（2012年上海宝山区模拟）在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，

下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是（）

IIIlli

abed

A.a、cB.b、c

C.a、dD.b、d

解析：选D.a图是双缝干涉图样，b图是单缝衍射图样，c是小孔衍射图样，d是单缝

衍射图样，故D正确.

3.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图甲是点燃的酒

精灯（在灯芯上洒些盐），图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝菽管

圈.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是（）T

甲乙

A.当金属丝圈旋转30。时干涉条纹同方向旋转30。

B.当金属丝圈旋转45。时干涉条纹同方向旋转90°

C.当金属丝圈旋转60。时干涉条纹同方向旋转30°

D.干涉条纹保持原来状态不变

解析：选D.金属丝圈在竖直平面内缓慢旋转时，楔形薄膜各处厚度几乎不变.因此，

形成的干涉条纹保持原状态不变，D正确，A、B、C错误.

4.（2012年宁波质检）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一-块平板玻璃

放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两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如图乙所示，干涉条纹有,如下特点：

甲乙

（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置卜.面的薄膜厚度相等；

（2）任意相邻明条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.

现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观

察到的干涉条纹（）

A.变疏B.变密

C.不变D.消失

解析:选A.如下图所示,若抽去一张纸片，则三角截面空气层的倾角变小，则干涉条

纹变疏，选项A正确.

两张纸

一张纸

第o级第一级第一级

亮纹亮纹亮纹

5.一个半径较大的透明玻璃球体，若截去其上面的一大部分，然后将

这一部分放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面,如图所示,在

反射光中看到的是（）

A.平行的、明暗相间的干涉条纹

B.环形的、明暗相间的干涉条纹

C.只能看到同颜色的平行反射光

D.一片黑暗

解析：选B.透镜与平板玻璃间形成的空气膜由中心向外，厚度增加不均匀，故产生不

等距的明暗相间的环形干涉条纹，故B对.

二、不定项选择题

6.（2012年镇海中学模拟）下列有关光现象的说法中正确的是（）

A.在太阳光照射卜.，水面上的油膜出现彩色花纹是光的色散现象

B.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变宽

C.光导纤维的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大

D.光的偏振现象说明光是一种横波

解析：选BCD.A是光的干涉现象，故A错；因为iwV/.关，由2=亨知，条纹间距变

宽，B对；由全反射条件知C对；偏振是横波特有的现象，D时.

7.在观察光衍射的实验中，分别观察到如图甲、乙所示的清晰的明暗相间的图样，图

中黑线为暗纹.那么障碍物应是（）

甲乙

A.乙图对应的是照小的不透明圆板

B.甲图对应的是很大的不透明圆板

C.乙图对应的是很大的中间有大圆孔的不透明挡板

D.甲图对应的是很大的中间有小圆孔的不透明挡板

解析：选AD.比较两图，它们的背景明显不同，甲图的背景为黑色阴影，说明障碍物应

是很大的不透明圆板，中间有透光并且带有衍射图样的花纹，说明挡板的中间有小圆孔，D

项正确；乙图的背景为白色，说明周围没有障碍物，中间有不透光圆形阴影，并且带有衍射

图样的花纹，说明中间存在很小的不透明圆板，乙图正中央,的小亮点是泊松亮斑，A项正

确.

8.（2012年杭州一模［如，图是杨氏双缝干涉实验示意图，其

D

中8、S2为双缝，D为光屏，实验中观察到屏上O点为中央亮SiPi

..........0

纹的中心，Pi为第一级亮纹的中心，若将双缝间的距离变小，s

其他条件不变，则()

A.屏上的干涉条纹的间距将变大

B.屏上的。点可能出现暗条纹

C.屏上Pi位置仍然可能为亮条纹的中心

D.屏上Pi位置可能为暗条纹的中心

解析：选AD.干涉条纹间距d为双缝间距，4,减小，Ax变大，A正确；。点到

双缝的路程差为零，所以。点始终是亮纹.P：到双缝的路程差小于一个波长，有可能是暗

条纹，D正确.

9.如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过

光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片。绕轴匀速转动一周，则关于

光屏.V上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是()

A.光屏'上光的亮度保持不变

B.光屏△.上光的亮度会时高时暗

C.光屏\上有两条与偏振片R。透振方向对应的亮线

D.光屏.V上只有一条亮线随偏振片转动而转动

答案：B

三、计算题

10.利用薄膜干涉的原理可以用干涉法检行平面和制造增透单色光I]I标准样板

膜，回答以下两个问题：

(1)用如图所示的装置检查平面时，是利用了哪两个表面反射

被检查平面

光形成的薄膜干涉图样？

(2)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般

用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52x10-7m的绿光在垂直表面入射时使反射光干

涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度？

解析：⑴干涉图样是利用了标准样板和被检查平面间空气膜即〃、。表面反射光置加形

成的.

(2)若绿光在真空中波长为加，在增透膜中的波