【模型与方法】2025届高考物理二轮复习热点题型归类选择10 光学（原卷版）

选择10光学考点内容考情分析考向一光的折射与全反射计算高考对于这部分知识点的命题形式是以生产或生活中的情景为背景，强调情景与对应的光学知识的有机融合，突出了应用性，巩固了基础性。考向二光路控制问题考向三光的干涉衍射1.思想方法光的折射和全反射题型的分析思路(1)确定要研究的光线，有时需根据题意，分析、寻找临界光线、边界光线为研究对象。(2)找入射点，确认界面，并画出法线。(3)明确两介质折射率的大小关系。①若光疏→光密：一定有反射光线和折射光线。②若光密→光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射。(4)根据反射定律、折射定律列出关系式，结合几何关系，联立求解。2.模型建构一、折射定律的理解与应用(1)折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．(2)定义式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(3)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、全反射现象的理解与应用1．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质．(2)入射角大于或等于临界角．2．临界角：折射角等于90°时的入射角，若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sinC＝eq\f(1,n).介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．三、光路控制问题分析类别项目平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形横截面是圆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，出射光线向棱镜底边偏折圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折应用测定玻璃的折射率全反射棱镜，改变光的传播方向改变光的传播方向四、光的干涉衍射和偏振1.双缝干涉(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同。(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝eq\f(l,d)λ。(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹。(4)亮暗条纹的判断方法①如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0，1，2…)时，光屏上出现亮条纹。②光的路程差r2－r1＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0，1，2…)时，光屏上出现暗条纹。(5)条纹间距：Δx＝eq\f(l,d)λ，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是光波的波长。(6)常考习题拓展：洛埃镜是一块下表面涂黑的平玻璃片或者是金属板，从一狭缝发出的光，以掠入射角（近90°的入射角i）入射到洛埃镜上，经反射，光的波阵面改变方向，反射光就像是光源的虚像发出的一样，两者形成一对相干光源，它们发出的光在屏上相遇，产生明暗相间的干涉条纹。两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝eq\f(l,d)λd为SS’的距离2.薄膜干涉(1)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。(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹。(3)条纹特点：①单色光：明暗相间的水平条纹；②白光：彩色水平条纹。五、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→大考向一光的折射与全反射计算（2024•浙江模拟）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°，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（）A．光在B点的折射角为45° B．正方形的边长为23C．介质对此单色光的折射率为2 D．光从B到C的传播时间为3（2024•泰州模拟）某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块横截面为环形的玻璃砖模拟光的传播，如图所示，玻璃砖的内径为R、外径为2R。一束单色光在截面上的A点以i＝45°的入射角射入玻璃砖，经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，则玻璃砖对该单色光的折射率为（）A．0.5 B．2 C．3 D．2（2024•邢台二模）一半圆形玻璃砖的截面如图所示，截面内一细束单色光以45°的入射角从MN上射入，在入射点由N缓慢移动到M的过程中，不考虑光的反射，圆弧MN上有一半区域有光线射出，已知玻璃砖的半径为R，单色光在真空中的传播速度为c，A为半圆的中点，下列说法正确的是（）A．圆弧AN上没有光线射出区域的长度与圆弧AN长度之比为5：6 B．出射光线与水平方向最大夹角为60° C．出射光线与入射光线均不平行 D．能从圆弧上射出的光线中，在玻璃砖内的最大传播时间为t（2024•浙江模拟）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（2024•洛阳一模）彩虹是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再次折射形成。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，关于a光和b光的说法中，正确的是（）A．在真空中传播时，a光的波长更长 B．在水滴中，a光的传播速度小 C．通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距小 D．从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角小（2024•天河区三模）如图甲所示为“水下世界国际摄影大赛”的获奖作品，摄影师在水下对水上的景物进行拍摄，获得了美轮美奂、令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，光的传播路径如图乙所示，已知水的折射率为43，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8、空气中光速c＝3.0×108A．光线射入水中频率减小 B．摄影师看到的水上景物比实际位置偏低 C．光进入水中速度变为v＝2.25×108m/s D．进入镜头的光线与竖直方向的夹角θ最大为37°考向二光路控制问题（2024•南昌模拟）如图所示，将正方形玻璃砖abcd放置在水平桌面上，一束激光从O点出发，沿OA方向从玻璃砖上的A点水平入射，到达ab面上的B点发生全反射，再到C点，D点是OA的延长线与ab边的交点。则玻璃砖的折射率为（）A．n=ABAD B．n=BCBb C．（2024•盘锦三模）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．水的折射率n＝sinθ B．光在水球中的传播速度v=cC．光从空气进入水球，波长变短 D．光从空气进入水球，频率变大（2024•长沙模拟）如图所示，一个折射率为n的柱状玻璃砖横截面由四分之一圆OPQ和直角三角形OQS组成，∠QSO＝60°，OS＝a。一束单色光从SQ的中点A以入射角i＝60°入射，折射光线恰好射向圆心O点，已知光在真空中传播的速度为c，则（）A．玻璃砖材料的折射率n=2B．光束在O点将发生全反射 C．光束在玻璃砖内的传播时间为nacD．如果入射光束绕A点逆时针旋转使入射角减小，折射光束一定会在O点发生全反射（2024•武进区校级模拟）浦耳弗里许折射计的原理图如图所示。会聚光照射载有待测物质的折射面AB，然后用望远镜从棱镜的另一侧AC进行观测。由于棱镜的折射率大于待测物的折射率，即ng＞n，所以在棱镜中将没有折射角大于θc的光线（θc是棱镜一待测物界面的全反射临界角）。由望远镜观察到的视场是半暗半明的，中间的分界线与折射角为θc的光线对应。n与ng与和θ的关系为（）A．ng2=n2C．ng＝nsinθ D．n＝ngsinθ（2024•江宁区校级模拟）如图所示，AOB为扇形玻璃砖，一细光束照射到AO面上的C点，入射光线与AO面的夹角为30°，折射光线平行于BO边，圆弧的半径为R，C点到BO面的距离为R2A．玻璃砖的折射率2 B．光线在AB圆弧面上出射时的折射角30° C．光线会在AB圆弧面上发生全反射 D．若不考虑每个界面的反射光，则光在玻璃砖中传播的时间为2R（2024•江苏模拟）如图所示，截面为直角三角形的玻璃砖放置在水平面上，其中∠B＝30°，现有一束平行于BC边的单色光，从AB边上的中点D射入玻璃砖并从AC边射出，已知玻璃砖对该单色光的折射率为3，不考虑光线在玻璃砖内的多次反射，下列说法正确的是（）A．光在AB边的入射角为30° B．光在BC边的入射角为30° C．光垂直于AC边射入空气 D．增大光在D点的入射角，光可能在AB边发生全反射（2024•河西区校级模拟）ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光（）A．a光的频率比b光的频率大 B．b光比a光更容易发生明显衍射现象 C．在真空中，a光的传播速度比b光的大 D．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小考向三光的干涉衍射（2024•大兴区校级模拟）如图所示MN为半圆柱体玻璃砖的水平直径，O为圆心，两束平行的a光和b光从真空射到玻璃砖的MN面，都折射到O点正下方的P点，下列说法正确的是（）A．玻璃对a光的折射率比对b光的折射率要小 B．在玻璃砖中，b光的传播速度大于a光的传播速度 C．b光有可能在P点发生全反射 D．将a和b光通过相同的双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较大（2024•南京二模）为了装点夜景，常在喷水池水下安装彩灯。如图甲所示，空气水下有一点光源S，同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个有光射出的圆形区域，俯视如图乙所示，环状区域只有b光，中间小圆为复色光，下列说法正确的是（）A．a光发生全反射的临界角大 B．a光的频率小于b光 C．水对a光的折射率大于对b光的折射率 D．用同一装置做双缝干涉实验，b光条纹间距更小（2024•苏州校级二模）利用光在空气薄膜的干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差（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，测得相邻条纹的间距为ΔL。则以下说法正确的是（）A．|D﹣D0|=λLB．A与A0直径相差越大，ΔL越大 C．轻压T1右端，若ΔL增大则有D＜D0 D．A与A0直径相等时可能产生图乙中的干涉条纹（2024•浙江模拟）双缝干涉的实验装置的截面图如图所示，光源到双缝S1、S2的距离相等，O是S1、S2连线中垂线与光屏的交点。若现在将该装置中垂线以下的部分没入水中，则原本处在O点的亮条纹将会（）A．向上移动 B．向下移 C．不动 D．无法确定（2024•泰安三模）如图甲所示，将两块平板玻璃M、N放在水平桌面上，并在两块玻璃之间右侧边缘垫上两个纸条，用平行单色光竖直向下照射玻璃板，就会在玻璃板上方看到如图乙所示的明暗相间的条纹。下列说法正确的是（）A．图乙中的条纹是M的上表面、N的下表面两列反射光发生干涉的结果 B．在任意一条明条纹的下方，空气薄膜的厚度都是均匀变化的 C．如果撤掉一个纸条，则条纹间距增大 D．若改用频率更高的单色光进行实验，则条纹间距会更大（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A选项中的同