高考物理專題-光學(xué)

專題11光學(xué)

第一節(jié)光的折射全反射

一、單項(xiàng)選擇題

1.（2012年溫州模擬）自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理，它雖然本身

不發(fā)光，但在夜間騎行時(shí)，從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照到尾燈后，會(huì)有較強(qiáng)

的光被反射回去，使汽車司機(jī)注意到前面有自行車.尾燈的構(gòu)造如圖

所示.下面說法正確的是]）

A.汽車燈光應(yīng)從左面射過來，在尾燈的左表面發(fā)

生全反射

B.汽車燈光應(yīng)從左面射過來，在尾燈的右表面發(fā)

生全反射

C.汽車燈光應(yīng)從右面射過來，在尾燈的左表面發(fā)生全反射

D.汽車燈光應(yīng)從右面射過來，在尾燈的右表面發(fā)生全反射

2.（2012年安徽合肥模擬）如圖所示，R0是兩種透明材料制成的兩M

塊相同的直角梯形棱鏡，會(huì)合在一起組成一個(gè)長方體，一單色光從P的上

表面射入，折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面，已知材料的折射率4V叱，射到？上表

面的光線與9上表面的夾角為8,下列判斷正確的是（）

A.光線一定從O的下表面射出

B.光線若從o的下表面射出，出射光線與下表面的夾角一定等于e

c.光線若從o的下表面射出，出射光線與下表面的夾角一定大于e

D.光線若從O的下表面射出，出射光線與下表面的夾角一定小于0

答案：D

3.如圖所示，一細(xì)束紅光和一細(xì)束藍(lán)光平行射到同一個(gè)三棱鏡

上，經(jīng)折射后交于光屏上的同一個(gè)點(diǎn)",若用為和會(huì)分別表示三棱11V%

鏡對(duì)紅光和藍(lán)光的折射率，下列說法中正確的是（）

答案：c

A.〃]V〃2，a為紅光，〃為藍(lán)光

B.，“V〃2，a為藍(lán)光，〃為紅光

C.m>〃2,〃為紅光，〃為藍(lán)光

D.a為藍(lán)光，b為紅光

解析:選B.由題圖可知，〃光線經(jīng)過三棱鏡后的偏折角較小，因此折射率較小，是紅光.故

B正確.

4.（2012年廣東中山調(diào)研）如圖所示，紅色細(xì)光束〃射到折射率為爬的

透明球表面，入射角為45。，在球的內(nèi)壁經(jīng)過一次反射后，從球面射出的光

線為b,則入射光線a與出射光線〃之間的夾角a為（）

A.30。B.45°

C.60°D.75°

解析：選A.由折射淀律有出二嘿粉，得折射角0=30。.畫出光路圖，由幾何關(guān)系知,

夾角a=30。，A正確.

5.（2012年金華十校聯(lián)考）現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用回歸反光破璃生,

膜.制成.夜間行車時(shí)，它能把車燈射出的光逆向返回，標(biāo)志牌上的字

特別醒目.這種恒歸反光膜是用球體反射元件制成的，反光膜內(nèi)均勻

分布著一層直徑為10pm的細(xì)玻璃珠，所用玻璃的折射率為切，為使入

射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射一反射一再折射后恰好和入射光線平行，如1I

圖所示，那么第一次入射的入射角應(yīng)是（）

A.15°B.30°

C.45。D.60。

解析：選D通過也歸反光膜.的光路圖可知入射角，是折射角r的2倍，即，=2方由

折射定律，有＞?=器=言詈^=285廠=3，得r=30。，！=27=60。，故選項(xiàng)D正確.

二、不定項(xiàng)選擇題

6.（2012.年蘇北四市期末調(diào)研）否港中文大學(xué)第三任咬長高銀榮獲了2009年諾貝爾物埋

學(xué)獎(jiǎng).諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)高度評(píng)價(jià)了高銀的貢獻(xiàn)，評(píng)委會(huì)指出：高銀1966年發(fā)現(xiàn)如何通過光

學(xué)玻璃纖維遠(yuǎn)距離傳輸光信號(hào)的工作，成為今口電話和高速互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的基

石.下列關(guān)于“光纖”及原理的說法中，正確的是（）

A.光纖通信具有傳輸容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)

B.光纖通信、全息照相、數(shù)碼相機(jī)及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理

C.實(shí)用光導(dǎo)纖維是由內(nèi)芯和外套兩層組成.內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)

芯與外套的界面上發(fā)生全反射

D.當(dāng)今社會(huì)，在信號(hào)的傳輸領(lǐng)域中，光纖電纜（“光纜”）已經(jīng)幾乎完全取代了傳統(tǒng)的銅

質(zhì)“電纜”，成為傳播信息的主要工具，是互聯(lián)網(wǎng)的骨架，并已聯(lián)接到普通社區(qū)

解析：選AD.全息照相利用了光的干涉原理，數(shù)碼相機(jī)利用了光電傳感器，B錯(cuò)；光導(dǎo)

纖維內(nèi)芯的折射率比外套的大，C錯(cuò).

7.一束光從空氣射向折射率〃=也的某種玻璃的表面，如圖所示.仇代表入射角，則

()

A.當(dāng)a>45。時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象

B.無論入射角"是多大，折射角優(yōu)都不會(huì)超過45°、,

C.當(dāng)入射角&=45。時(shí)，折射角&=300_絲-

玻璃

D.當(dāng)入射角4=60。時(shí)，反射光線與折射光線垂宜jnW

解析：選BC.本題入射光線是從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，折

射角小于入射角，不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，選項(xiàng)A不正確.

反之，若光線從玻璃射向空氣，會(huì)發(fā)生全反射，可計(jì)算出其臨界角C,sinC=出，。=

45。.由光路可逆性可知，無論入射角仇是多大，折射角外都不會(huì)超過45。，選項(xiàng)B正確.

由折射定律，要求優(yōu)=30。,

sin，i=^sin30°

得劣=45。，選項(xiàng)C正確.

折射線與反射線互相垂直，作出示意圖，如圖,

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°

選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

8.(2012年南京質(zhì)檢汝I圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面

ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)，已知入射方向與邊

A8的夾角為。=30。，E、尸分別為邊A3、8c的中點(diǎn)，則(

A.該棱鏡的折射率為小

B.光在尸點(diǎn)發(fā)生全反射

C.光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變，、

D.從尸點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行

解析：選AC.在E點(diǎn)，作出法線可知入射角為60。,折射角為30。,折射率為小，A對(duì)；

由光路的可逆性可知，在8c邊上的入射角小于臨界角，不會(huì)發(fā)生全反射，B錯(cuò)；由公式2

介=寸，可知C對(duì)；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不會(huì)與入射到E點(diǎn)的光束平

行，故D錯(cuò).

故光線在AB面發(fā)生全反射

光線在8c面的折射角為

斜=也解得-45。.

答案：（1）40（）nm⑵45。

12.（2012年金麗衢十二校聯(lián)考）如圖所示，半圓玻璃磚的半徑R=10cm,折射率為〃

二小,直徑AB與屏幕垂直并接觸于A點(diǎn).激光a以入射用『=30。射向半圓玻璃磚的圓心O,

結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)光斑.求兩個(gè)光斑之間的距離L.

MAN

解析：畫出如圖光路圖，設(shè)折射角為r,根據(jù)折射定律

〃=器，解得r=60°,由幾何知識(shí)得，NPOA=30。，ZAOQ〃〃

=60。,所以兩個(gè)光斑PQ之間的距離L=B4+AQ=Rtan30。"'

4（k/3"o

+/?tan60°,解得L==伊之23.1cm.a

答案：23.1cm

課時(shí)34

第二節(jié)光的波動(dòng)性

一、單項(xiàng)選擇題

1.（2012年福州一中模擬）光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說法正

確的是（）

A.用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象

B.用三棱鏡觀察白光.看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象

C.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的色散現(xiàn)象

D.光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象

解析：選D用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用薄膜干涉的原理，

故選項(xiàng)A錯(cuò)；用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的色散，故選項(xiàng)B錯(cuò)；在光導(dǎo)纖

維束內(nèi)傳送圖象是利用光的全反射，故選項(xiàng)C錯(cuò)；光學(xué)鏡頭上的噌透膜是利用光的干涉現(xiàn)

象，選項(xiàng)D時(shí).

2.（2012年上海寶山區(qū)模擬）在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，

下列四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是（）

IIIlli

abed

A.a、cB.b、c

C.a、dD.b、d

解析：選D.a圖是雙縫干涉圖樣，b圖是單縫衍射圖樣，c是小孔衍射圖樣，d是單縫

衍射圖樣，故D正確.

3.用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象.圖甲是點(diǎn)燃的酒

精燈（在燈芯上灑些鹽），圖乙是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲菽管

圈.將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是（）T

甲乙

A.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30。時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30。

B.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45。時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°

C.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60。時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°

D.干涉條紋保持原來狀態(tài)不變

解析：選D.金屬絲圈在豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)時(shí)，楔形薄膜各處厚度幾乎不變.因此，

形成的干涉條紋保持原狀態(tài)不變，D正確，A、B、C錯(cuò)誤.

4.（2012年寧波質(zhì)檢）劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示，將一-塊平板玻璃

放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣

薄膜.當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示，干涉條紋有,如下特點(diǎn)：

甲乙

（1）任意一條明條紋或暗條紋所在位置卜.面的薄膜厚度相等；

（2）任意相鄰明條紋和暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定.

現(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀

察到的干涉條紋（）

A.變疏B.變密

C.不變D.消失

解析:選A.如下圖所示,若抽去一張紙片，則三角截面空氣層的傾角變小，則干涉條

紋變疏，選項(xiàng)A正確.

兩張紙

一張紙

第o級(jí)第一級(jí)第一級(jí)

亮紋亮紋亮紋

5.一個(gè)半徑較大的透明玻璃球體，若截去其上面的一大部分，然后將

這一部分放到標(biāo)準(zhǔn)的水平面上，現(xiàn)讓單色光豎直射向截面,如圖所示,在

反射光中看到的是（）

A.平行的、明暗相間的干涉條紋

B.環(huán)形的、明暗相間的干涉條紋

C.只能看到同顏色的平行反射光

D.一片黑暗

解析：選B.透鏡與平板玻璃間形成的空氣膜由中心向外，厚度增加不均勻，故產(chǎn)生不

等距的明暗相間的環(huán)形干涉條紋，故B對(duì).

二、不定項(xiàng)選擇題

6.（2012年鎮(zhèn)海中學(xué)模擬）下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法中正確的是（）

A.在太陽光照射卜.，水面上的油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的色散現(xiàn)象

B.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由綠光改為黃光，則條紋間距變寬

C.光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大

D.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波

解析：選BCD.A是光的干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)；因?yàn)閕wV/.關(guān)，由2=亨知，條紋間距變

寬，B對(duì)；由全反射條件知C對(duì)；偏振是橫波特有的現(xiàn)象，D時(shí).

7.在觀察光衍射的實(shí)驗(yàn)中，分別觀察到如圖甲、乙所示的清晰的明暗相間的圖樣，圖

中黑線為暗紋.那么障礙物應(yīng)是（）

甲乙

A.乙圖對(duì)應(yīng)的是照小的不透明圓板

B.甲圖對(duì)應(yīng)的是很大的不透明圓板

C.乙圖對(duì)應(yīng)的是很大的中間有大圓孔的不透明擋板

D.甲圖對(duì)應(yīng)的是很大的中間有小圓孔的不透明擋板

解析：選AD.比較兩圖，它們的背景明顯不同，甲圖的背景為黑色陰影，說明障礙物應(yīng)

是很大的不透明圓板，中間有透光并且?guī)в醒苌鋱D樣的花紋，說明擋板的中間有小圓孔，D

項(xiàng)正確；乙圖的背景為白色，說明周圍沒有障礙物，中間有不透光圓形陰影，并且?guī)в醒苌?/p>

圖樣的花紋，說明中間存在很小的不透明圓板，乙圖正中央,的小亮點(diǎn)是泊松亮斑，A項(xiàng)正

確.

8.（2012年杭州一模［如，圖是楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)示意圖，其

D

中8、S2為雙縫，D為光屏，實(shí)驗(yàn)中觀察到屏上O點(diǎn)為中央亮SiPi

..........0

紋的中心，Pi為第一級(jí)亮紋的中心，若將雙縫間的距離變小，s

其他條件不變，則()

A.屏上的干涉條紋的間距將變大

B.屏上的。點(diǎn)可能出現(xiàn)暗條紋

C.屏上Pi位置仍然可能為亮條紋的中心

D.屏上Pi位置可能為暗條紋的中心

解析：選AD.干涉條紋間距d為雙縫間距，4,減小，Ax變大，A正確；。點(diǎn)到

雙縫的路程差為零，所以。點(diǎn)始終是亮紋.P：到雙縫的路程差小于一個(gè)波長，有可能是暗

條紋，D正確.

9.如圖所示，兩光屏間放有兩個(gè)偏振片，它們四者平行共軸，現(xiàn)讓太陽光沿軸線通過

光屏M上的小孔照射到固定不動(dòng)的偏振片P上，再使偏振片。繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，則關(guān)于

光屏.V上光的亮度變化情況，下列說法中正確的是()

A.光屏'上光的亮度保持不變

B.光屏△.上光的亮度會(huì)時(shí)高時(shí)暗

C.光屏\上有兩條與偏振片R。透振方向?qū)?yīng)的亮線

D.光屏.V上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)

答案：B

三、計(jì)算題

10.利用薄膜干涉的原理可以用干涉法檢行平面和制造增透單色光I]I標(biāo)準(zhǔn)樣板

膜，回答以下兩個(gè)問題：

(1)用如圖所示的裝置檢查平面時(shí)，是利用了哪兩個(gè)表面反射

被檢查平面

光形成的薄膜干涉圖樣？

(2)為了減少光在透鏡表面由于反射帶來的損失，可在透鏡表面涂上一層增透膜，一般

用折射率為1.38的氟化鎂，為了使波長為5.52x10-7m的綠光在垂直表面入射時(shí)使反射光干

涉相消，求所涂的這種增透膜的厚度？

解析：⑴干涉圖樣是利用了標(biāo)準(zhǔn)樣板和被檢查平面間空氣膜即〃、。表面反射光置加形

成的.

(2)若綠光在真空中波長為加，在增透膜中的波