專題04 光學(xué)-2020-2024年五年高考1年模擬物理真題分類匯編（山東專用）（解析版）

2020-2024年五年高考真題分類匯編PAGEPAGE1專題04光學(xué)考點五年考情（2020-2024）命題趨勢備考策略考點1光的反射和折射（5年6考）2024·山東卷·T152023·山東卷·T162022·山東卷·T72021·山東卷·T152020·山東卷·T92020·山東卷·T3光的折射定律、折射率、全反射現(xiàn)象的考查常以計算題形式出現(xiàn)，是命題熱點、?？键c；光的干涉、衍射和相對論基本假設(shè)則常以選擇題形式出現(xiàn)．趨勢分析：預(yù)計以后高考對本專題的考查仍然以光的折射、全反射等光的傳播規(guī)律作為主要命題方向，但對于光的干涉、衍射、偏振等內(nèi)容的重要結(jié)論也需識記．該部分內(nèi)容主要以幾何光學(xué)為主，以光的折射現(xiàn)象、全反射現(xiàn)象為主要命題點，需要理解光的干涉、衍射、偏振等；對于本部分的實驗，要注意對其原理、器材、步驟、數(shù)據(jù)處理方法、誤差分析等的理解。常見題型有：①光的折射和全反射；②光的干涉和衍射；③光學(xué)與數(shù)學(xué)知識的綜合應(yīng)用；④電磁場理論與電磁波的性質(zhì)；⑤電磁振蕩與電磁波譜；⑥對相對論的初步認識?？键c2光的干涉衍射和偏振（5年4考）2024·山東卷·T42023·山東卷·T52022·山東卷·T102021·山東卷·T7考點01光的反射和折射1、（2024·山東卷·T15）某光學(xué)組件橫截面如圖所示，半圓形玻璃磚圓心為O點，半徑為R；直角三棱鏡FG邊的延長線過O點，EG邊平行于AB邊且長度等于R，∠FEG=30°。橫截面所在平面內(nèi)，單色光線以θ角入射到EF邊發(fā)生折射，折射光線垂直EG邊射出。已知玻璃磚和三棱鏡對該單色光的折射率均為1.5。（1）求sinθ；（2）以θ角入射的單色光線，若第一次到達半圓弧AMB可以發(fā)生全反射，求光線在EF上入射點D（圖中未標(biāo)出）到E點距離的范圍?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）由題意設(shè)光在三棱鏡中的折射角為，則根據(jù)折射定律有由于折射光線垂直EG邊射出，根據(jù)幾何關(guān)系可知代入數(shù)據(jù)解得（2）根據(jù)題意作出單色光第一次到達半圓弧AMB恰好發(fā)生全反射的光路圖如圖則根據(jù)幾何關(guān)系可知FE上從P點到E點以角入射的單色光線第一次到達半圓弧AMB都可以發(fā)生全反射，根據(jù)全反射臨界角公式有設(shè)P點到FG的距離為l，則根據(jù)幾何關(guān)系有又因為聯(lián)立解得所以光線在EF上的入射點D到E點的距離范圍為2、（2023·山東卷·T16）一種反射式光纖位移傳感器可以實現(xiàn)微小位移測量，其部分原理簡化如圖所示。兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲M、N，相距為d，直徑均為，折射率為n（）。M、N下端橫截面平齊且與被測物體表面平行。激光在M內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測物體，經(jīng)被測物體表面鏡面反射至N下端面，N下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關(guān)。（1）從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為，求的正弦值；（2）被測物體自上而下微小移動，使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應(yīng)范圍（只考慮在被測物體表面反射一次的光線）。【答案】（1）；（2）【解析】（1）由題意可知當(dāng)光在兩側(cè)剛好發(fā)生全反射時從M下端面出射光與豎直方向夾角最大，設(shè)光在M下端與豎直方向的偏角為α，此時可得又因為所以（2）根據(jù)題意要使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路圖如圖所示則玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應(yīng)范圍應(yīng)該為當(dāng)距離最近時有當(dāng)距離最遠時有根據(jù)（1）可知聯(lián)立可得所以滿足條件的范圍為3、（2022·山東卷·T7）柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示，右側(cè)是以O(shè)為圓心、半徑為R的圓，左則是直角梯形，長為R，與夾角，中點為B。a、b兩種頻率的細激光束，垂直面入射，器件介質(zhì)對a，b光的折射率分別為1.42、1.40。保持光的入射方向不變，入射點從A向B移動過程中，能在面全反射后，從面射出的光是（不考慮三次反射以后的光）（）A.僅有a光 B.僅有b光 C.a、b光都可以 D.a、b光都不可以【答案】A【解析】當(dāng)兩種頻率的細激光束從A點垂直于AB面入射時，激光沿直線傳播到O點，經(jīng)第一次反射沿半徑方向直線傳播出去。保持光的入射方向不變，入射點從A向B移動過程中，如下圖可知，激光沿直線傳播到CO面經(jīng)反射向PM面?zhèn)鞑?，根?jù)圖像可知，入射點從A向B移動過程中，光線傳播到PM面的入射角逐漸增大。當(dāng)入射點為B點時，根據(jù)光的反射定律及幾何關(guān)系可知，光線傳播到PM面的P點，此時光線在PM面上的入射角最大，設(shè)為，由幾何關(guān)系得根據(jù)全反射臨界角公式得兩種頻率的細激光束的全反射的臨界角關(guān)系為故在入射光從A向B移動過程中，a光能在PM面全反射后，從OM面射出；b光不能在PM面發(fā)生全反射，故僅有a光。A正確，BCD錯誤。故選A。4、（2020·山東卷·T9）截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB'C'C面的線狀單色可見光光源，DE與三棱鏡的ABC面垂直，D位于線段BC的中點。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對該單色光的折射率為，只考慮由DE直接射向側(cè)面AA'CC的光線。下列說法正確的是（）A.光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的B.光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的C.若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將增大D.若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將減小【答案】AC【解析】AB．由題可知可知臨界角為45o，因此從D點發(fā)出的光，豎直向上從M點射出的光線恰好是出射光線的邊緣，同時C點也恰好是出射光線的邊緣，如圖所示，因此光線只能從MC段射出，根據(jù)幾何關(guān)系可知，M恰好為AC的中點，因此在平面上有一半的面積有光線射出，A正確，B錯誤；C．由于頻率越高，折射率越大，當(dāng)光源發(fā)出的光的頻率變小，，折射率也會變小，導(dǎo)致臨界角會增大，這時M點上方也會有光線出射，因此出射光線區(qū)域的面積將增大，C正確，D錯誤。故選AC。5、（2021·山東卷·T15）超強超短光脈沖產(chǎn)生方法曾獲諾貝爾物理學(xué)獎，其中用到的一種脈沖激光展寬器截面如圖所示。在空氣中對稱放置四個相同的直角三棱鏡，頂角為。一細束脈沖激光垂直第一個棱鏡左側(cè)面入射，經(jīng)過前兩個棱鏡后分為平行的光束，再經(jīng)過后兩個棱鏡重新合成為一束，此時不同頻率的光前后分開，完成脈沖展寬。已知相鄰兩棱鏡斜面間的距離，脈沖激光中包含兩種頻率的光，它們在棱鏡中的折射率分別為和。取，，。（1）為使兩種頻率的光都能從左側(cè)第一個棱鏡斜面射出，求的取值范圍；（2）若，求兩種頻率的光通過整個展寬器的過程中，在空氣中的路程差（保留3位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚?）（或）；（2）【解析】（1）設(shè)C是全反射的臨界角，光線在第一個三梭鏡右側(cè)斜面上恰好發(fā)生全反射時，根據(jù)折射定律得①代入較大的折射率得②所以頂角的范圍為（或）③（2）脈沖激光從第一個三棱鏡右側(cè)斜面射出時發(fā)生折射，設(shè)折射角分別為和，由折射定律得④⑤設(shè)兩束光在前兩個三棱鏡斜面之間的路程分別為和，則⑥⑦⑧聯(lián)立④⑤⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得⑨6、（2020·山東卷·T3）雙縫干涉實驗裝置的截面圖如圖所示。光源S到S1、S2的距離相等，O點為S1、S2連線中垂線與光屏的交點。光源S發(fā)出的波長為的光，經(jīng)S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點，由S1到O點與由S2到O點，光傳播的時間差為。玻璃片厚度為10，玻璃對該波長光的折射率為1.5，空氣中光速為c，不計光在玻璃片內(nèi)的反射。以下判斷正確的是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】光在玻璃中的傳播速度為可知時間差故選A。考點02光的干涉和偏振7、（2024·山東卷·T4）檢測球形滾珠直徑是否合格的裝置如圖甲所示，將標(biāo)準滾珠a與待測滾珠b、c放置在兩塊平板玻璃之間，用單色平行光垂直照射平板玻璃，形成如圖乙所示的干涉條紋。若待測滾珠與標(biāo)準滾珠的直徑相等為合格，下列說法正確的是（）A.滾珠b、c均合格B.滾珠b、c均不合格C滾珠b合格，滾珠c不合格D.滾珠b不合格，滾珠c合格【答案】C【解析】單色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面發(fā)生干涉，形成干涉條紋，光程差為兩塊玻璃距離的兩倍，根據(jù)光的干涉知識可知，同一條干涉條紋位置處光的波程差相等，即滾珠a的直徑與滾珠b的直徑相等，即滾珠b合格，不同的干涉條紋位置處光的波程差不同，則滾珠a的直徑與滾珠c的直徑不相等，即滾珠c不合格。故選C。8、（2023·山東卷·T5）如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標(biāo)準石英環(huán)，C為待測柱形樣品，C的上表面與上方標(biāo)準平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板，會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，下列說法正確的是（）A.劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動 B.劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動C.劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動 D.劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動【答案】A【解析】由題知，C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，G增長的高度大于C增長的高度，則劈形空氣層的厚度變大，且同一厚度的空氣膜向劈尖移動，則條紋向左移動。故選A。9、（2022·山東卷·T10）某同學(xué)采用圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫，的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫，實驗中分別在屏上得到了圖乙，圖丙所示圖樣。下列描述正確的是（）A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時，也發(fā)生了衍射B.遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大C.照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大D.照射兩條狹縫時，若光從狹縫、到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定是暗條紋【答案】ACD【解析】A．由圖可知，圖乙中間部分等間距條紋，所以圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時，同時也發(fā)生衍射，故A正確；B．狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，則衍射現(xiàn)象減弱，圖丙中亮條紋寬度減小，故B錯誤；C．根據(jù)條紋間距公式可知照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大，故C正確；D．照射兩條狹縫時，若光從狹縫、到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定是暗條紋，故D正確。故選ACD。10、（2021·山東卷·T7）用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋。下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是（）

A.B.C.D.【答案】D【解析】從薄膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光，其光程差為△x=2d，即光程差為薄膜厚度的2倍，當(dāng)光程差△x=nλ時此處表現(xiàn)為亮條紋，故相鄰亮條紋之間的薄膜的厚度差為λ，在圖中相鄰亮條紋（或暗條紋）之間的距離變大，則薄膜層的厚度之間變小，因條紋寬度逐漸變寬，則厚度不是均勻變小。故選D。一、單選題1．（2024·山東聊城·三模）哈爾濱是中國著名的冰雪旅游城市，每年冬季都會舉辦盛大的冰雪節(jié)。冰雕展則成為了人們探訪冬季夢幻之旅的最佳選擇，冰雕展上有一塊底邊長為2L，寬為L，高為L的長方體冰塊，冰塊內(nèi)上下底面中心連線為，在處安裝了一盞可視為點光源的黃燈，已知冰對黃光的折射率為，光在真空中傳播的速度為c。下列說法正確的是（）A．由燈直接發(fā)出的光照射到冰塊上表面時都能從上表面射出B．由燈直接發(fā)出的光照射到冰塊四個側(cè)面時都能從側(cè)面射出C．未經(jīng)反射直接從玻璃磚中射出的黃光在玻璃磚中傳播的最長時間為D．未經(jīng)反射直接從玻璃磚中射出的黃光在玻璃磚中傳播的最長時間為【答案】C【詳析】AB．由折射率公式知代入得故臨界角等于，由題意知，底邊邊長為2L，高為L，如圖所示，則點光源剛好在上表面A點發(fā)生全反射，由幾何關(guān)系知，，，則代入得則可知，故可知其照射范圍如圖所示由燈直接發(fā)出的光照射到冰塊上表面時部分不能從上表面射出，同理得，當(dāng)光照射到冰塊四個側(cè)面時部分不能從側(cè)面射出，A、B錯誤；CD．最長光路長度為，傳播速度為，則傳播速度為則傳播最長時間為故未經(jīng)反射直接從玻璃磚中射出的黃光在玻璃磚中傳播的最長時間為，C正確，D錯誤；故選C。2．（2024·山東煙臺·三模）如圖所示，一裝滿水的長方體玻璃容器，高度為，上下兩個面為邊長的正方形，底面中心O點放有一單色點光源，可向各個方向發(fā)射單色光。水面上漂浮一只可視為質(zhì)點的小甲蟲，已知水對該單色光的折射率為，則小甲蟲能在水面上看到點光源的活動區(qū)域面積為（

）A． B． C． D．【答案】A【詳析】全反射的臨界角滿足當(dāng)入射角為臨界角時，在上表面能折射出光線的最大半徑為r，光路圖如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可得解得水面的對角線長度為故小甲蟲能在整個水面上看到點光源，活動區(qū)域面積為故選A。3．（2024·山東濰坊·三模）水晶球是用天然水晶加工而成的一種透明的球型物品。如圖甲所示為一個質(zhì)量分布均勻的透明水晶球，半徑為a，過球心的截面如圖乙所示，PQ為直徑，一單色細光束從P點射入球內(nèi)，折射光線與PQ夾角為37℃，出射光線與PQ平行。已知光在真空中的傳播速度為c，sin37°=0.6，cos37°=0.8，則（

）A．光束在P點的入射角為53° B．“水晶球”的折射率為1.6C．光在“水晶球”中的傳播速度為 D．光在“水晶球”中的傳播時間為【答案】B【詳析】B．根據(jù)題意作出光路圖如圖由幾何關(guān)系可知，光線射出時的折射角r為2θ，折射率故B正確；A．由圖β=r=2θ=74°故A錯誤；C．光在“水晶球”中的傳播速度為故C錯誤；D．光在“水晶球”中傳播的距離時間帶入數(shù)據(jù)有故D錯誤。故選B。4．（2024·山東濟寧·三模）五一假期濟寧太白湖公園的湖水里安裝了一批圓形線狀光源，將該光源水平放置于湖水下方處，該光源發(fā)出紅光時，可在水面上觀察到紅色亮環(huán)，如圖所示。已知水對紅光的折射率為，則亮環(huán)的寬度d為（）A．0.3m B．0.4m C．0.5m D．0.6m【答案】D【詳析】光線照射到水面時臨界角滿足由三角函數(shù)關(guān)系可知亮環(huán)的寬度故選D。5．（2024·山東東營·二模）如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，一束藍光從P點垂直界面入射（）后，恰好能在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射，已知O、P間的距離為。不考慮玻璃磚圓形內(nèi)表面反射的光線，以下說法正確的是（）A．玻璃磚的折射率為B．當(dāng)入射角時，從玻璃磚射出的光線與入射光線平行C．選擇合適的入射角（），光線也可以在圓形表面發(fā)生全反射D．在相同的情況下，紅光在玻璃磚中傳播的時間比藍光長【答案】B【詳析】A．根據(jù)題意可知，當(dāng)光線垂直入射時，有所以故A錯誤；B．當(dāng)入射角時，根據(jù)折射定律有解得光路圖如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可知，從玻璃磚射出的光線與入射光線平行，故B正確；C．當(dāng)光線垂直入射時，恰好發(fā)生全反射，選擇合適的入射角（），光線在圓弧面上的入射角均小于臨界角，過于光線不能在圓形表面發(fā)生全反射，故C錯誤；D．在相同的情況下，若紅光和藍光傳播的距離相等，由于紅光的折射率較小，傳播速度較大，所以紅光的傳播時間比藍光短，故D錯誤。故選B。6．（2024·山東煙臺·二模）如圖所示，將一塊平凹形玻璃板倒扣在另一塊平板玻璃之上，從而在兩塊玻璃之間形成一層空氣薄膜，玻璃板的一邊沿x方向，用平行單色光向下垂直照射平凹形玻璃板，觀察到的干涉條紋形狀可能正確的是（

）A． B．C． D．【答案】B【詳析】由題意可知，當(dāng)用平行單色光向下垂直照射平凹形玻璃板時，觀察到的干涉條紋是由于空氣薄膜的上下表面所反射的光發(fā)生了干涉產(chǎn)生的，由牛頓環(huán)原理可知，干涉條紋寬窄的差異，則是空氣薄膜變化率的不同所導(dǎo)致的：變化率越大，光程差半波長的奇偶數(shù)倍更替得就越頻繁，使得條紋更加密集，從而使條紋看起來更窄。即空氣薄膜厚度變化率越大，條紋也隨之變密變窄。由本題空氣薄膜的形狀可知，薄膜的厚度越大的地方，薄膜厚度變化率越小，條紋間距越大，條紋越寬；薄膜的厚度越小的地方，薄膜厚度變化率越大，條紋間距越小，條紋越窄。因此觀察到的干涉條紋形狀可能正確的是B。故選B。7．（2024·山東濟南·三模）如圖所示為雙縫干涉實驗裝置示意圖，單色光源到兩縫、的距離相等。要使相鄰亮條紋之間的距離變小且干涉條紋上移，下列辦法可行的是（）A．增大雙縫到屏的距離并下移光源B．減小雙縫間距離并上移光源C．減小光源到雙縫的距離并上移光源D．更換波長更短的單色光源并下移光源【答案】D【詳析】根據(jù)雙縫干涉的相鄰亮條紋中心間距公式可知，要使條紋之間的距離變小，可以通過減小單色光的波長、減小雙縫到屏的距離或增大兩縫間的距離來完成，要想使干涉條紋上移，可下移光源。故選D。8．（2024·山東東營·二模）用波長為的單色光做楊氏雙縫干涉實驗，在觀察屏上可看到干涉條紋。今將一個厚度為l的薄玻璃片放到上面狹縫的后面，發(fā)現(xiàn)中央亮條紋移動到了第m亮條紋的位置，以下說法正確的是（

）A．條紋向下移動B．條紋間距隨之變寬C．玻璃的折射率為D．再將一個折射率為的薄云母片放到下面狹縫的后面，發(fā)現(xiàn)條紋恢復(fù)到最初的位置，則云母片的厚度為【答案】C【詳析】AB．條紋間距為因為上縫光路的光程增加，上下光路光程相等的位置即零級條紋的位置上移，同理其它條紋也上移，條紋間距不變，故AB錯誤；C．插入玻片后引起的上下縫光波間的光程差的變化值為則條紋移動的周期數(shù)滿足關(guān)系因此玻璃的折射率故C正確；D．插入云母片后引起的下縫光波的光程變化值為由題中條件可知，云母片引起的光程變化應(yīng)該等于玻璃片引起的光程變化，即聯(lián)立解得云母片的厚度為故D錯誤。故選C。9．（2024·山東泰安·三模）如圖甲所示，將兩塊平板玻璃M、N放在水平桌面上，并在兩塊玻璃之間右側(cè)邊緣墊上兩個紙條，用平行單色光豎直向下照射玻璃板，就會在玻璃板上方看到如圖乙所示的明暗相間的條紋。下列說法正確的是（）A．圖乙中的條紋是M的上表面、N的下表面兩列反射光發(fā)生干涉的結(jié)果B．在任意一條明條紋的下方，空氣薄膜的厚度都是均勻變化的C．如果撤掉一個紙條，則條紋間距增大D．若改用頻率更高的單色光進行實驗，則條紋間距會更大【答案】C【詳析】A．這些明暗相間的條紋間距相等，是M的下表面、N的上表面兩列反射光在M的下表面發(fā)生干涉的結(jié)果，A錯誤；B．在任意一條明條紋的下方，兩列反射光的光程差都相等，所以空氣薄膜的厚度都相等，B錯誤；C．光線在空氣膜的上、下表面發(fā)生反射，并發(fā)生干涉，從而形成干涉條紋。設(shè)空氣膜頂角為，、處為兩相鄰亮條紋，如圖所示則此兩處的光程分別為因為光程差所以設(shè)此兩相鄰亮紋中心的距離為，則由幾何關(guān)系得即如果撤掉一個紙條，空氣層的傾角變小，故相鄰亮條紋（或暗條紋）之間的距離增大，C正確；D．由C項分析可得，單色光頻率增大，波長減小，條紋間距會更小，D錯誤。故選C。10．（2024·山東濰坊·二模）如圖所示，將透鏡凸起的一面壓在表面平整的玻璃板上，讓單色光從上方射入，從上往下看透鏡，可以看到明暗相間的圓環(huán)狀條紋。已知透鏡凸起面表現(xiàn)為球面，球面的半徑叫作這個曲面的曲率半徑（曲率半徑越大，球面彎曲程度越?。Ｏ铝姓f法正確的是（）A．圓環(huán)狀條紋是透鏡上下兩個表面反射的兩列光發(fā)生干涉形成的B．圓環(huán)狀條紋間距不相等，越往外條紋間距越寬C．換用曲率半徑更大的透鏡，可以看到條紋將變密集D．改用頻率更高的單色光照射，可以看到條紋將變密集【答案】D【詳析】A．環(huán)狀條紋是由凸透鏡與平面玻璃所夾空氣膜的上、下表面反射光干涉形成的，故A錯誤；B．圓環(huán)狀條紋的間距不相等，從圓心向外條紋越來越密集，越往外條紋間距越窄，故B錯誤；C．若換一個曲率半徑更大的凸透鏡，仍然相同的水平距離但空氣層的厚度變小，所觀察到的圓環(huán)狀條紋間距變大，可以看到條紋將變稀疏，故C錯誤；D．改用頻率更高的單色光照射，由可知單色光波長更小，而其他條件保持不變，則觀察到的圓環(huán)狀條紋間距變小，可以看到條紋將變密集，故D正確。故選D。11．（2024·山東日照·二模）小明利用同一實驗裝置在真空中進行雙縫干涉實驗。僅換用甲、乙兩種不同的單色光，在屏上分別觀察到的干涉條紋如圖所示，圖中虛線是亮紋中心的位置。則甲、乙兩種不同單色光的頻率之比為（）A．2:1 B．1:2 C．3:1 D．1:3【答案】A【詳析】根據(jù)圖像甲乙條紋關(guān)系為根據(jù)干涉條紋公式有，根據(jù)光速與波長的關(guān)系有，解得故選A。12．（2024·山東淄博·二模）如圖所示是用干涉法檢查厚玻璃板b的上表面是否平整的裝置，將一標(biāo)準樣板玻璃a放置在厚玻璃板b之上，在兩玻璃板右端插入薄片c。用紅光照射標(biāo)準樣板，從上往下可看到干涉條紋。下列說法正確的是（）A．干涉條紋是由a的上表面和b的上表面反射的光疊加而成的B．干涉條紋是由a的下表面和b的上表面反射的光疊加而成的C．當(dāng)薄片c向左移動少許時，干涉條紋間距將增大D．若將紅光改為紫光，干涉條紋間距將增大【答案】B【詳析】AB．干涉條紋是由a的下表面和b的上表面反射的光疊加而成的，選項A錯誤，B正確；C．當(dāng)薄片c向左移動少許時，a、b板間的夾角變大，導(dǎo)致同級的光程差的間距變小，則干涉條紋間距會減小，即干涉條紋變密，故C錯誤；D．若是用紫光做該實驗，則波長變短，則干涉條紋變密，干涉條紋間距將減小，故D錯誤。故選B。二、多選題13．（2024·山東青島·三模）礦井空氣中的瓦斯?jié)舛瘸^1%時，容易發(fā)生瓦斯爆炸。某同學(xué)通過查閱資料得知含有瓦斯的空氣折射率大于干凈空氣的折射率，他利用光的干涉監(jiān)測瓦斯?jié)舛取Ｈ鐖D，在雙縫后面放置兩個完全相同的薄壁透明容器A、B，容器A中是干凈的空氣，容器B與礦井中空氣相通。用某種單色光照射單縫，觀察屏上的干涉條紋，就能夠大致判斷瓦斯的濃度。下列說法正確的是（）A．若屏的正中央是亮紋，說明B中的空氣一定不含瓦斯B．若屏的正中央是暗紋，說明B中的空氣一定含有瓦斯C．同種頻率的光在含有瓦斯的空氣中比在干凈空氣中傳播的速度小D．用頻率更大的單色光照射單縫時，屏上出現(xiàn)的干涉條紋間距變小【答案】BCD【詳析】A．若屏的正中央是亮紋，如果容器A、B中氣體相同，則折射率相同，到屏的中央光程相同，所以中央為亮紋，若B中含有瓦斯，但是到屏的中央光程恰好相差波長的整數(shù)倍，中央也為亮紋，故B中可能含瓦斯，也可能不含，故A錯誤；B．如果屏的正中央是暗紋，必有光程差，說明B中的氣體與A中的氣體成分不相同，一定含有瓦斯，故B正確；C．同種頻率的光在含有瓦斯的空氣中的折射率大于在干凈空氣中的折射率，根據(jù)可知同種頻率的光在含有瓦斯的空氣中比在干凈空氣中傳播的速度小，故C正確；D．根據(jù)用頻率更大的單色光照射單縫時，由于單色光的波長變小，則屏上出現(xiàn)的干涉條紋間距變小，故D正確。故選BCD。14．（2024·山東臨沂·二模）如圖所示，為a、b兩種單色光以相同的入射角從玻璃斜射向空氣的光路圖，關(guān)于a、b兩種單色光，下列說法中正確的是（）A．增大入射角，b光先發(fā)生全反射B．單色光a的光子能量比單色光b的光子能量大C．用同一裝畳進行雙縫干涉實驗，b光在屏上的干涉條紋的間距較大D．單色光a、b分別通過同一單縫發(fā)生衍射時，單色光a的中央亮紋更寬【答案】BC【詳析】A．由圖知，a光偏折程度較大，a光折射率較大，根據(jù)a光臨界角較小，增大入射角，a光先發(fā)生全反射，故A錯誤；B．a(chǎn)光折射率較大，則頻率較大，根據(jù)單色光a的光子能量比單色光b的光子能量大，故B正確；C．a(chǎn)光頻率較大，則波長較小，根據(jù)用同一裝畳進行雙縫干涉實驗，b光在屏上的干涉條紋的間距較大，故C正確；D．a(chǎn)光波長較小，單色光a、b分別通過同一單縫發(fā)生衍射時，單色光b的中央亮紋更寬，故D錯誤。故選BC。15．（2024·山東棗莊·三模）1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質(zhì)。1834年，洛埃用平面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果（稱洛埃鏡實驗）。洛埃鏡實驗的基本裝置如圖所示，S為單色線光源，M為一平面鏡。S發(fā)出的光直接照到光屏上，同時S發(fā)出的光還通過平面鏡反射到光屏上，這兩束光在光屏上疊加發(fā)生干涉形成明屏暗相間條紋。事實證明光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，反射光會產(chǎn)生π大小的相位突變，即發(fā)生所謂半波損失。設(shè)光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為d和L，單色光的波長為λ，下列說法正確的是（）A．在整個光屏上都會呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋B．若將平面鏡向左平移，則光屏上相鄰明條紋中心間距離將增大C．若將光屏向左平移到平面鏡右端B處，光屏上與B接觸處出現(xiàn)暗條紋D．在光屏上相鄰明條紋中心或相鄰暗條紋中心間的距離為【答案】CD【詳析】A．光路圖如圖所示由此可知，光屏上一部分會呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋，故A錯誤；B．若將平面鏡向左平移，雙縫到屏的距離和雙縫的間距不變，則光屏上相鄰明條紋中心間距離不變，故B錯誤；C．若將光屏向左平移到平面鏡右端B處，由于半波損失，入射波與反射波之間附加半個波長的波程差，即處出現(xiàn)暗條紋，故C正確；D．光源到屏的距離可以看做雙縫到屏的距離，光源到光源在平面鏡中虛像的間距看做雙縫的間距，則有根據(jù)雙縫干涉相鄰條紋之間的距離公式可得故D正確。故選CD。16．（2024·山東菏澤·二模）以下說法正確的是（）A．泊松亮斑是由光的衍射形成的B．將托馬斯?楊雙縫干涉實驗裝置放進水中，條紋間距會變大C．用一個偏振片來觀察某光源發(fā)出的光，在垂直光的傳播方向上旋轉(zhuǎn)偏振片時，發(fā)現(xiàn)光的強度發(fā)生變化，說明該光是偏振光D．為增加透射光的強度，在眼鏡、相機等鏡片表面涂有一層“薄膜”，使光學(xué)系統(tǒng)成像更清晰，這是利用了薄膜前后表面反射光相互干涉的原理【答案】ACD【詳析】A．泊松亮斑是光繞過障礙物形成的，屬于光的衍射現(xiàn)象，故A正確；B．將托馬斯?楊雙縫干涉實驗裝置放進水中，根據(jù)光的折射定律可知，光的波長變小，結(jié)合條紋間距與波長之間的關(guān)系可知條紋間距變小，故B錯誤；C．自然光在各個振動方向上的強度相同，所以旋轉(zhuǎn)偏振片時透射光的亮度不變，而用一個偏振片來觀察某光源發(fā)出的光，在垂直光的傳播方向上旋轉(zhuǎn)偏振片時，發(fā)現(xiàn)光的強度發(fā)生變化，說明該光是偏振光，故C正確；D．根據(jù)薄膜干涉原理，為增加透射光的強度，在眼鏡、相機等鏡片表面涂有一層“薄膜”，薄膜前后表面反射光相互干涉而消弱，使光學(xué)系統(tǒng)成像更清晰，故D正確。故選ACD。三、解答題17．（2024·山東濟南·三模）2024年國產(chǎn)智能手機技術(shù)發(fā)展迅猛，某一國產(chǎn)手機首次配備了超聚光伸縮攝像頭，某同學(xué)用一塊截面為等腰直角三角形的透明材料替代透鏡模擬該攝像頭的工作原理。如圖所示，光屏與邊平行，過中點與頂點A的虛線與光屏交于點。兩束單色光平行于射入透明材料。已知透明材料的折射率為，邊長為，兩束單色光射入點到的距離均為，的距離為，不考慮在直角邊上發(fā)生的反射，真空中的光速為，，求（1）光穿過透明材料所用的時間；（2）要使兩束單色光經(jīng)過透明材料后匯聚到光屏上的點，通過計算說明應(yīng)將透明材料沿向左還是向右移動。【答案】（1）；（2）應(yīng)將透明材料沿向右移動【詳析】（1）設(shè)光在透明材料中的光速為由幾何關(guān)系可知解得（2）根據(jù)折射定律可得解得在三角形中兩點間的距離由于，所以應(yīng)將透明材料沿向右移動。18．（2024·山東臨沂·二模）某學(xué)習(xí)小組測量半徑為R的透明半圓柱體玻璃的折射率，其橫截面如圖所示為半圓形，是通過透明玻璃體橫截面圓心O的直線，用激光筆沿平行于的直線射向該柱體，B為入射點，角。為出射光線，與相交，夾角。已知光在真空中的傳播速度為c，求：（1）透明玻璃半圓柱體材料對該激光束的折射率；（2）激光束在半圓柱體中傳播的最短時間?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳析】（1）作出光路圖，如下圖所示光線經(jīng)過兩次偏折后有解得由折射定律得解得（2）設(shè)光束在半圓柱體中的傳播路程為，由幾何關(guān)系傳播時間解得19．（2024·山東淄博·二模）如圖所示，是某激光液位自動監(jiān)測儀的示意圖。矩形為長方體液池的截面，寬度，裝有深度為的某種液體，在池底部水平放置寬度的平面鏡，平面鏡的右端與C點重合，在其正上方水平放置一長度等于池寬的標(biāo)尺，池左壁高處有一激光器S，激光器發(fā)出的一束單色光以與池壁成角射到平面鏡上，經(jīng)平面鏡反射后再從液體的上表面射出，打在標(biāo)尺上形成一亮點。改變角，測得此截面上能折射出光線的液面的長度為，不考慮光在液面上的反射光。（1）求該液體的折射率n；（2）若保持，發(fā)現(xiàn)液體的深度從h發(fā)生變化，變化后標(biāo)尺上亮點向右移動了，試問液面高度是上升還是下降？液面高度變化量是多少？【答案】（1）；（2）下降，【詳析】（1）當(dāng)改變角時，由題意可知，在點發(fā)生全反射，光路圖如圖所示由圖可知根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系可知聯(lián)立解得，，（2）根據(jù)題意可知，亮點向右移動了，光路圖如圖所示由光路圖可知，液面下降。設(shè)液面下降的高度為，折射角為,則有解得20．（2024·山東泰安·三模）一塊玻璃磚平放在水平桌面上，其橫截面如圖所示，∠A=∠C=90°，∠B=60°，AD=CD=a，AB、BC兩側(cè)面分別鍍銀，一束平行于CB方向的單色光從AD、CD兩側(cè)面射入玻璃磚，其中從AD側(cè)面入射的光線在玻璃磚內(nèi)經(jīng)多次折射與反射后仍從AD側(cè)面平行于BC方向射出玻璃磚。已知光在真空中傳播的速度為c，求：（1）玻璃磚的折射率n；（2）光在玻璃磚中的最長傳播時間t?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳析】（1）自面入射的光線如圖所示由幾何關(guān)系可知，解得（2）面入射的所有光線中，緊靠點入射的光線在玻璃磚中的路程最長為，如圖所示，面入射的所有光線在玻璃磚中的路程均為光在玻璃磚中傳播的速度則光在玻璃磚中最長傳播時間解得21．（2024·山東煙臺·二模）光導(dǎo)纖維是一種利用全反射規(guī)律使光線沿著彎曲路徑傳播的光學(xué)元件。如圖所示為某一光導(dǎo)纖維（可簡化為圓柱形長玻璃絲）的示意圖，玻璃絲長度，直徑為，折射率為。已知光在真空中的傳播速度為，，則（1）欲使從玻璃絲左側(cè)橫截面圓心O射入的激光在玻璃絲中發(fā)生全發(fā)射，求入射角的正弦值取值范圍；（2）若從玻璃絲左側(cè)橫截面圓心O射入的激光在玻璃絲中恰好發(fā)生全發(fā)射，求激光在玻璃絲中傳播所用的時間及發(fā)生反射的次數(shù)（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚?）；（2）次【詳析】（1）光線進入玻璃絲后，在玻璃絲與空氣的分界面恰好發(fā)生全反射時，設(shè)臨界角為C，光路圖如圖所示有解得由幾何關(guān)系可知此時在左側(cè)截面處的折射角為由折射定律得入射角的正弦值的取值范圍為（2）光在玻璃絲中的速度為v它沿玻璃絲中軸線的速度分量為所用的時間為第一次全反射前沿玻璃絲中軸線的傳播長度后面相鄰兩次全反射沿玻璃絲中軸線的傳播長度假設(shè)反射次數(shù)為n，有解得22．（2024·山東日照·二模）如圖所示，一工件由透明材料制作而成，其橫截面ABCD是邊長為a的正方形，以CD的中點O為圓心、為半徑的內(nèi)切半圓部分被挖出。O處有一單色點光源，從正方形ABCD的三邊AB、AD、BC射出光線區(qū)域的總長度為。已知光在真空中傳播的速度為c，光線發(fā)生折射時不考慮光的反射。求：（1）透明材料對該單色光的折射率n；（2）從光源直接射到正方形ABCD邊界的光線，傳播所用的最長時間t；（3）在正方形ABCD邊界恰好發(fā)生全反射的光線，能夠從邊界射出時出射角的正弦值?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【詳析】（1）根據(jù)題意，光線在AB邊能夠全部出射，若光線在P點恰好發(fā)生全反射，則則全反射的臨界角折射率（2）從光源出射的光線，在真空中傳播時間相同，在透明材料中傳播路程最長的是直接射到A、B兩點的光線，光在透明材料中傳播的速度則傳播所用的最長時間（3）第一次恰好在正方形ABCD邊界發(fā)生全反射的光線，在P點發(fā)生全反射后，從AB面出射，入射角根據(jù)折射定律可得出射角的正弦值專題04光學(xué)考點五年考情（2020-2024）命題趨勢備考策略考點1光的反射和折射（5年6考）2024·山東卷·T152023·山東卷·T162022·山東卷·T72021·山東卷·T152020·山東卷·T92020·山東卷·T3光的折射定律、折射率、全反射現(xiàn)象的考查常以計算題形式出現(xiàn)，是命題熱點、常考點；光的干涉、衍射和相對論基本假設(shè)則常以選擇題形式出現(xiàn)．趨勢分析：預(yù)計以后高考對本專題的考查仍然以光的折射、全反射等光的傳播規(guī)律作為主要命題方向，但對于光的干涉、衍射、偏振等內(nèi)容的重要結(jié)論也需識記．該部分內(nèi)容主要以幾何光學(xué)為主，以光的折射現(xiàn)象、全反射現(xiàn)象為主要命題點，需要理解光的干涉、衍射、偏振等；對于本部分的實驗，要注意對其原理、器材、步驟、數(shù)據(jù)處理方法、誤差分析等的理解。常見題型有：①光的折射和全反射；②光的干涉和衍射；③光學(xué)與數(shù)學(xué)知識的綜合應(yīng)用；④電磁場理論與電磁波的性質(zhì)；⑤電磁振蕩與電磁波譜；⑥對相對論的初步認識?？键c2光的干涉衍射和偏振（5年4考）2024·山東卷·T42023·山東卷·T52022·山東卷·T102021·山東卷·T7考點01光的反射和折射1、（2024·山東卷·T15）某光學(xué)組件橫截面如圖所示，半圓形玻璃磚圓心為O點，半徑為R；直角三棱鏡FG邊的延長線過O點，EG邊平行于AB邊且長度等于R，∠FEG=30°。橫截面所在平面內(nèi)，單色光線以θ角入射到EF邊發(fā)生折射，折射光線垂直EG邊射出。已知玻璃磚和三棱鏡對該單色光的折射率均為1.5。（1）求sinθ；（2）以θ角入射的單色光線，若第一次到達半圓弧AMB可以發(fā)生全反射，求光線在EF上入射點D（圖中未標(biāo)出）到E點距離的范圍?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）由題意設(shè)光在三棱鏡中的折射角為，則根據(jù)折射定律有由于折射光線垂直EG邊射出，根據(jù)幾何關(guān)系可知代入數(shù)據(jù)解得（2）根據(jù)題意作出單色光第一次到達半圓弧AMB恰好發(fā)生全反射的光路圖如圖則根據(jù)幾何關(guān)系可知FE上從P點到E點以角入射的單色光線第一次到達半圓弧AMB都可以發(fā)生全反射，根據(jù)全反射臨界角公式有設(shè)P點到FG的距離為l，則根據(jù)幾何關(guān)系有又因為聯(lián)立解得所以光線在EF上的入射點D到E點的距離范圍為2、（2023·山東卷·T16）一種反射式光纖位移傳感器可以實現(xiàn)微小位移測量，其部分原理簡化如圖所示。兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲M、N，相距為d，直徑均為，折射率為n（）。M、N下端橫截面平齊且與被測物體表面平行。激光在M內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測物體，經(jīng)被測物體表面鏡面反射至N下端面，N下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關(guān)。（1）從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為，求的正弦值；（2）被測物體自上而下微小移動，使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應(yīng)范圍（只考慮在被測物體表面反射一次的光線）。【答案】（1）；（2）【解析】（1）由題意可知當(dāng)光在兩側(cè)剛好發(fā)生全反射時從M下端面出射光與豎直方向夾角最大，設(shè)光在M下端與豎直方向的偏角為α，此時可得又因為所以（2）根據(jù)題意要使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路圖如圖所示則玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應(yīng)范圍應(yīng)該為當(dāng)距離最近時有當(dāng)距離最遠時有根據(jù)（1）可知聯(lián)立可得所以滿足條件的范圍為3、（2022·山東卷·T7）柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示，右側(cè)是以O(shè)為圓心、半徑為R的圓，左則是直角梯形，長為R，與夾角，中點為B。a、b兩種頻率的細激光束，垂直面入射，器件介質(zhì)對a，b光的折射率分別為1.42、1.40。保持光的入射方向不變，入射點從A向B移動過程中，能在面全反射后，從面射出的光是（不考慮三次反射以后的光）（）A.僅有a光 B.僅有b光 C.a、b光都可以 D.a、b光都不可以【答案】A【解析】當(dāng)兩種頻率的細激光束從A點垂直于AB面入射時，激光沿直線傳播到O點，經(jīng)第一次反射沿半徑方向直線傳播出去。保持光的入射方向不變，入射點從A向B移動過程中，如下圖可知，激光沿直線傳播到CO面經(jīng)反射向PM面?zhèn)鞑ィ鶕?jù)圖像可知，入射點從A向B移動過程中，光線傳播到PM面的入射角逐漸增大。當(dāng)入射點為B點時，根據(jù)光的反射定律及幾何關(guān)系可知，光線傳播到PM面的P點，此時光線在PM面上的入射角最大，設(shè)為，由幾何關(guān)系得根據(jù)全反射臨界角公式得兩種頻率的細激光束的全反射的臨界角關(guān)系為故在入射光從A向B移動過程中，a光能在PM面全反射后，從OM面射出；b光不能在PM面發(fā)生全反射，故僅有a光。A正確，BCD錯誤。故選A。4、（2020·山東卷·T9）截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB'C'C面的線狀單色可見光光源，DE與三棱鏡的ABC面垂直，D位于線段BC的中點。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對該單色光的折射率為，只考慮由DE直接射向側(cè)面AA'CC的光線。下列說法正確的是（）A.光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的B.光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的C.若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將增大D.若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將減小【答案】AC【解析】AB．由題可知可知臨界角為45o，因此從D點發(fā)出的光，豎直向上從M點射出的光線恰好是出射光線的邊緣，同時C點也恰好是出射光線的邊緣，如圖所示，因此光線只能從MC段射出，根據(jù)幾何關(guān)系可知，M恰好為AC的中點，因此在平面上有一半的面積有光線射出，A正確，B錯誤；C．由于頻率越高，折射率越大，當(dāng)光源發(fā)出的光的頻率變小，，折射率也會變小，導(dǎo)致臨界角會增大，這時M點上方也會有光線出射，因此出射光線區(qū)域的面積將增大，C正確，D錯誤。故選AC。5、（2021·山東卷·T15）超強超短光脈沖產(chǎn)生方法曾獲諾貝爾物理學(xué)獎，其中用到的一種脈沖激光展寬器截面如圖所示。在空氣中對稱放置四個相同的直角三棱鏡，頂角為。一細束脈沖激光垂直第一個棱鏡左側(cè)面入射，經(jīng)過前兩個棱鏡后分為平行的光束，再經(jīng)過后兩個棱鏡重新合成為一束，此時不同頻率的光前后分開，完成脈沖展寬。已知相鄰兩棱鏡斜面間的距離，脈沖激光中包含兩種頻率的光，它們在棱鏡中的折射率分別為和。取，，。（1）為使兩種頻率的光都能從左側(cè)第一個棱鏡斜面射出，求的取值范圍；（2）若，求兩種頻率的光通過整個展寬器的過程中，在空氣中的路程差（保留3位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚?）（或）；（2）【解析】（1）設(shè)C是全反射的臨界角，光線在第一個三梭鏡右側(cè)斜面上恰好發(fā)生全反射時，根據(jù)折射定律得①代入較大的折射率得②所以頂角的范圍為（或）③（2）脈沖激光從第一個三棱鏡右側(cè)斜面射出時發(fā)生折射，設(shè)折射角分別為和，由折射定律得④⑤設(shè)兩束光在前兩個三棱鏡斜面之間的路程分別為和，則⑥⑦⑧聯(lián)立④⑤⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得⑨6、（2020·山東卷·T3）雙縫干涉實驗裝置的截面圖如圖所示。光源S到S1、S2的距離相等，O點為S1、S2連線中垂線與光屏的交點。光源S發(fā)出的波長為的光，經(jīng)S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點，由S1到O點與由S2到O點，光傳播的時間差為。玻璃片厚度為10，玻璃對該波長光的折射率為1.5，空氣中光速為c，不計光在玻璃片內(nèi)的反射。以下判斷正確的是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】光在玻璃中的傳播速度為可知時間差故選A?？键c02光的干涉和偏振7、（2024·山東卷·T4）檢測球形滾珠直徑是否合格的裝置如圖甲所示，將標(biāo)準滾珠a與待測滾珠b、c放置在兩塊平板玻璃之間，用單色平行光垂直照射平板玻璃，形成如圖乙所示的干涉條紋。若待測滾珠與標(biāo)準滾珠的直徑相等為合格，下列說法正確的是（）A.滾珠b、c均合格B.滾珠b、c均不合格C滾珠b合格，滾珠c不合格D.滾珠b不合格，滾珠c合格【答案】C【解析】單色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面發(fā)生干涉，形成干涉條紋，光程差為兩塊玻璃距離的兩倍，根據(jù)光的干涉知識可知，同一條干涉條紋位置處光的波程差相等，即滾珠a的直徑與滾珠b的直徑相等，即滾珠b合格，不同的干涉條紋位置處光的波程差不同，則滾珠a的直徑與滾珠c的直徑不相等，即滾珠c不合格。故選C。8、（2023·山東卷·T5）如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標(biāo)準石英環(huán)，C為待測柱形樣品，C的上表面與上方標(biāo)準平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板，會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，下列說法正確的是（）A.劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動 B.劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動C.劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動 D.劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動【答案】A【解析】由題知，C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，G增長的高度大于C增長的高度，則劈形空氣層的厚度變大，且同一厚度的空氣膜向劈尖移動，則條紋向左移動。故選A。9、（2022·山東卷·T10）某同學(xué)采用圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫，的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫，實驗中分別在屏上得到了圖乙，圖丙所示圖樣。下列描述正確的是（）A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時，也發(fā)生了衍射B.遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大C.照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大D.照射兩條狹縫時，若光從狹縫、到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定是暗條紋【答案】ACD【解析】A．由圖可知，圖乙中間部分等間距條紋，所以圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時，同時也發(fā)生衍射，故A正確；B．狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，則衍射現(xiàn)象減弱，圖丙中亮條紋寬度減小，故B錯誤；C．根據(jù)條紋間距公式可知照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大，故C正確；D．照射兩條狹縫時，若光從狹縫、到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定是暗條紋，故D正確。故選ACD。10、（2021·山東卷·T7）用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋。下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像，可能正確的是（）

A.B.C.D.【答案】D【解析】從薄膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光，其光程差為△x=2d，即光程差為薄膜厚度的2倍，當(dāng)光程差△x=nλ時此處表現(xiàn)為亮條紋，故相鄰亮條紋之間的薄膜的厚度差為λ，在圖中相鄰亮條紋（或暗條紋）之間的距離變大，則薄膜層的厚度之間變小，因條紋寬度逐漸變寬，則厚度不是均勻變小。故選D。一、單選題1．（2024·山東聊城·三模）哈爾濱是中國著名的冰雪旅游城市，每年冬季都會舉辦盛大的冰雪節(jié)。冰雕展則成為了人們探訪冬季夢幻之旅的最佳選擇，冰雕展上有一塊底邊長為2L，寬為L，高為L的長方體冰塊，冰塊內(nèi)上下底面中心連線為，在處安裝了一盞可視為點光源的黃燈，已知冰對黃光的折射率為，光在真空中傳播的速度為c。下列說法正確的是（）A．由燈直接發(fā)出的光照射到冰塊上表面時都能從上表面射出B．由燈直接發(fā)出的光照射到冰塊四個側(cè)面時都能從側(cè)面射出C．未經(jīng)反射直接從玻璃磚中射出的黃光在玻璃磚中傳播的最長時間為D．未經(jīng)反射直接從玻璃磚中射出的黃光在玻璃磚中傳播的最長時間為【答案】C【詳析】AB．由折射率公式知代入得故臨界角等于，由題意知，底邊邊長為2L，高為L，如圖所示，則點光源剛好在上表面A點發(fā)生全反射，由幾何關(guān)系知，，，則代入得則可知，故可知其照射范圍如圖所示由燈直接發(fā)出的光照射到冰塊上表面時部分不能從上表面射出，同理得，當(dāng)光照射到冰塊四個側(cè)面時部分不能從側(cè)面射出，A、B錯誤；CD．最長光路長度為，傳播速度為，則傳播速度為則傳播最長時間為故未經(jīng)反射直接從玻璃磚中射出的黃光在玻璃磚中傳播的最長時間為，C正確，D錯誤；故選C。2．（2024·山東煙臺·三模）如圖所示，一裝滿水的長方體玻璃容器，高度為，上下兩個面為邊長的正方形，底面中心O點放有一單色點光源，可向各個方向發(fā)射單色光。水面上漂浮一只可視為質(zhì)點的小甲蟲，已知水對該單色光的折射率為，則小甲蟲能在水面上看到點光源的活動區(qū)域面積為（

）A． B． C． D．【答案】A【詳析】全反射的臨界角滿足當(dāng)入射角為臨界角時，在上表面能折射出光線的最大半徑為r，光路圖如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可得解得水面的對角線長度為故小甲蟲能在整個水面上看到點光源，活動區(qū)域面積為故選A。3．（2024·山東濰坊·三模）水晶球是用天然水晶加工而成的一種透明的球型物品。如圖甲所示為一個質(zhì)量分布均勻的透明水晶球，半徑為a，過球心的截面如圖乙所示，PQ為直徑，一單色細光束從P點射入球內(nèi)，折射光線與PQ夾角為37℃，出射光線與PQ平行。已知光在真空中的傳播速度為c，sin37°=0.6，cos37°=0.8，則（

）A．光束在P點的入射角為53° B．“水晶球”的折射率為1.6C．光在“水晶球”中的傳播速度為 D．光在“水晶球”中的傳播時間為【答案】B【詳析】B．根據(jù)題意作出光路圖如圖由幾何關(guān)系可知，光線射出時的折射角r為2θ，折射率故B正確；A．由圖β=r=2θ=74°故A錯誤；C．光在“水晶球”中的傳播速度為故C錯誤；D．光在“水晶球”中傳播的距離時間帶入數(shù)據(jù)有故D錯誤。故選B。4．（2024·山東濟寧·三模）五一假期濟寧太白湖公園的湖水里安裝了一批圓形線狀光源，將該光源水平放置于湖水下方處，該光源發(fā)出紅光時，可在水面上觀察到紅色亮環(huán)，如圖所示。已知水對紅光的折射率為，則亮環(huán)的寬度d為（）A．0.3m B．0.4m C．0.5m D．0.6m【答案】D【詳析】光線照射到水面時臨界角滿足由三角函數(shù)關(guān)系可知亮環(huán)的寬度故選D。5．（2024·山東東營·二模）如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，一束藍光從P點垂直界面入射（）后，恰好能在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射，已知O、P間的距離為。不考慮玻璃磚圓形內(nèi)表面反射的光線，以下說法正確的是（）A．玻璃磚的折射率為B．當(dāng)入射角時，從玻璃磚射出的光線與入射光線平行C．選擇合適的入射角（），光線也可以在圓形表面發(fā)生全反射D．在相同的情況下，紅光在玻璃磚中傳播的時間比藍光長【答案】B【詳析】A．根據(jù)題意可知，當(dāng)光線垂直入射時，有所以故A錯誤；B．當(dāng)入射角時，根據(jù)折射定律有解得光路圖如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可知，從玻璃磚射出的光線與入射光線平行，故B正確；C．當(dāng)光線垂直入射時，恰好發(fā)生全反射，選擇合適的入射角（），光線在圓弧面上的入射角均小于臨界角，過于光線不能在圓形表面發(fā)生全反射，故C錯誤；D．在相同的情況下，若紅光和藍光傳播的距離相等，由于紅光的折射率較小，傳播速度較大，所以紅光的傳播時間比藍光短，故D錯誤。故選B。6．（2024·山東煙臺·二模）如圖所示，將一塊平凹形玻璃板倒扣在另一塊平板玻璃之上，從而在兩塊玻璃之間形成一層空氣薄膜，玻璃板的一邊沿x方向，用平行單色光向下垂直照射平凹形玻璃板，觀察到的干涉條紋形狀可能正確的是（

）A． B．C． D．【答案】B【詳析】由題意可知，當(dāng)用平行單色光向下垂直照射平凹形玻璃板時，觀察到的干涉條紋是由于空氣薄膜的上下表面所反射的光發(fā)生了干涉產(chǎn)生的，由牛頓環(huán)原理可知，干涉條紋寬窄的差異，則是空氣薄膜變化率的不同所導(dǎo)致的：變化率越大，光程差半波長的奇偶數(shù)倍更替得就越頻繁，使得條紋更加密集，從而使條紋看起來更窄。即空氣薄膜厚度變化率越大，條紋也隨之變密變窄。由本題空氣薄膜的形狀可知，薄膜的厚度越大的地方，薄膜厚度變化率越小，條紋間距越大，條紋越寬；薄膜的厚度越小的地方，薄膜厚度變化率越大，條紋間距越小，條紋越窄。因此觀察到的干涉條紋形狀可能正確的是B。故選B。7．（2024·山東濟南·三模）如圖所示為雙縫干涉實驗裝置示意圖，單色光源到兩縫、的距離相等。要使相鄰亮條紋之間的距離變小且干涉條紋上移，下列辦法可行的是（）A．增大雙縫到屏的距離并下移光源B．減小雙縫間距離并上移光源C．減小光源到雙縫的距離并上移光源D．更換波長更短的單色光源并下移光源【答案】D【詳析】根據(jù)雙縫干涉的相鄰亮條紋中心間距公式可知，要使條紋之間的距離變小，可以通過減小單色光的波長、減小雙縫到屏的距離或增大兩縫間的距離來完成，要想使干涉條紋上移，可下移光源。故選D。8．（2024·山東東營·二模）用波長為的單色光做楊氏雙縫干涉實驗，在觀察屏上可看到干涉條紋。今將一個厚度為l的薄玻璃片放到上面狹縫的后面，發(fā)現(xiàn)中央亮條紋移動到了第m亮條紋的位置，以下說法正確的是（

）A．條紋向下移動B．條紋間距隨之變寬C．玻璃的折射率為D．再將一個折射率為的薄云母片放到下面狹縫的后面，發(fā)現(xiàn)條紋恢復(fù)到最初的位置，則云母片的厚度為【答案】C【詳析】AB．條紋間距為因為上縫光路的光程增加，上下光路光程相等的位置即零級條紋的位置上移，同理其它條紋也上移，條紋間距不變，故AB錯誤；C．插入玻片后引起的上下縫光波間的光程差的變化值為則條紋移動的周期數(shù)滿足關(guān)系因此玻璃的折射率故C正確；D．插入云母片后引起的下縫光波的光程變化值為由題中條件可知，云母片引起的光程變化應(yīng)該等于玻璃片引起的光程變化，即聯(lián)立解得云母片的厚度為故D錯誤。故選C。9．（2024·山東泰安·三模）如圖甲所示，將兩塊平板玻璃M、N放在水平桌面上，并在兩塊玻璃之間右側(cè)邊緣墊上兩個紙條，用平行單色光豎直向下照射玻璃板，就會在玻璃板上方看到如圖乙所示的明暗相間的條紋。下列說法正確的是（）A．圖乙中的條紋是M的上表面、N的下表面兩列反射光發(fā)生干涉的結(jié)果B．在任意一條明條紋的下方，空氣薄膜的厚度都是均勻變化的C．如果撤掉一個紙條，則條紋間距增大D．若改用頻率更高的單色光進行實驗，則條紋間距會更大【答案】C【詳析】A．這些明暗相間的條紋間距相等，是M的下表面、N的上表面兩列反射光在M的下表面發(fā)生干涉的結(jié)果，A錯誤；B．在任意一條明條紋的下方，兩列反射光的光程差都相等，所以空氣薄膜的厚度都相等，B錯誤；C．光線在空氣膜的上、下表面發(fā)生反射，并發(fā)生干涉，從而形成干涉條紋。設(shè)空氣膜頂角為，、處為兩相鄰亮條紋，如圖所示則此兩處的光程分別為因為光程差所以設(shè)此兩相鄰亮紋中心的距離為，則由幾何關(guān)系得即如果撤掉一個紙條，空氣層的傾角變小，故相鄰亮條紋（或暗條紋）之間的距離增大，C正確；D．由C項分析可得，單色光頻率增大，波長減小，條紋間距會更小，D錯誤。故選C。10．（2024·山東濰坊·二模）如圖所示，將透鏡凸起的一面壓在表面平整的玻璃板上，讓單色光從上方射入，從上往下看透鏡，可以看到明暗相間的圓環(huán)狀條紋。已知透鏡凸起面表現(xiàn)為球面，球面的半徑叫作這個曲面的曲率半徑（曲率半徑越大，球面彎曲程度越?。?。下列說法正確的是（）A．圓環(huán)狀條紋是透鏡上下兩個表面反射的兩列光發(fā)生干涉形成的B．圓環(huán)狀條紋間距不相等，越往外條紋間距越寬C．換用曲率半徑更大的透鏡，可以看到條紋將變密集D．改用頻率更高的單色光照射，可以看到條紋將變密集【答案】D【詳析】A．環(huán)狀條紋是由凸透鏡與平面玻璃所夾空氣膜的上、下表面反射光干涉形成的，故A錯誤；B．圓環(huán)狀條紋的間距不相等，從圓心向外條紋越來越密集，越往外條紋間距越窄，故B錯誤；C．若換一個曲率半徑更大的凸透鏡，仍然相同的水平距離但空氣層的厚度變小，所觀察到的圓環(huán)狀條紋間距變大，可以看到條紋將變稀疏，故C錯誤；D．改用頻率更高的單色光照射，由可知單色光波長更小，而其他條件保持不變，則觀察到的圓環(huán)狀條紋間距變小，可以看到條紋將變密集，故D正確。故選D。11．（2024·山東日照·二模）小明利用同一實驗裝置在真空中進行雙縫干涉實驗。僅換用甲、乙兩種不同的單色光，在屏上分別觀察到的干涉條紋如圖所示，圖中虛線是亮紋中心的位置。則甲、乙兩種不同單色光的頻率之比為（）A．2:1 B．1:2 C．3:1 D．1:3【答案】A【詳析】根據(jù)圖像甲乙條紋關(guān)系為根據(jù)干涉條紋公式有，根據(jù)光速與波長的關(guān)系有，解得故選A。12．（2024·山東淄博·二模）如圖所示是用干涉法檢查厚玻璃板b的上表面是否平整的裝置，將一標(biāo)準樣板玻璃a放置在厚玻璃板b之上，在兩玻璃板右端插入薄片c。用紅光照射標(biāo)準樣板，從上往下可看到干涉條紋。下列說法正確的是（）A．干涉條紋是由a的上表面和b的上表面反射的光疊加而成的B．干涉條紋是由a的下表面和b的上表面反射的光疊加而成的C．當(dāng)薄片c向左移動少許時，干涉條紋間距將增大D．若將紅光改為紫光，干涉條紋間距將增大【答案】B【詳析】AB．干涉條紋是由a的下表面和b的上表面反射的光疊加而成的，選項A錯誤，B正確；C．當(dāng)薄片c向左移動少許時，a、b板間的夾角變大，導(dǎo)致同級的光程差的間距變小，則干涉條紋間距會減小，即干涉條紋變密，故C錯誤；D．若是用紫光做該實驗，則波長變短，則干涉條紋變密，干涉條紋間距將減小，故D錯誤。故選B。二、多選題13．（2024·山東青島·三模）礦井空氣中的瓦斯?jié)舛瘸^1%時，容易發(fā)生瓦斯爆炸。某同學(xué)通過查閱資料得知含有瓦斯的空氣折射率大于干凈空氣的折射率，他利用光的干涉監(jiān)測瓦斯?jié)舛取Ｈ鐖D，在雙縫后面放置兩個完全相同的薄壁透明容器A、B，容器A中是干凈的空氣，容器B與礦井中空氣相通。用某種單色光照射單縫，觀察屏上的干涉條紋，就能夠大致判斷瓦斯的濃度。下列說法正確的是（）A．若屏的正中央是亮紋，說明B中的空氣一定不含瓦斯B．若屏的正中央是暗紋，說明B中的空氣一定含有瓦斯C．同種頻率的光在含有瓦斯的空氣中比在干凈空氣中傳播的速度小D．用頻率更大的單色光照射單縫時，屏上出現(xiàn)的干涉條紋間距變小【答案】BCD【詳析】A．若屏的正中央是亮紋，如果容器A、B中氣體相同，則折射率相同，到屏的中央光程相同，所以中央為亮紋，若B中含有瓦斯，但是到屏的中央光程恰好相差波長的整數(shù)倍，中央也為亮紋，故B中可能含瓦斯，也可能不含，故A錯誤；B．如果屏的正中央是暗紋，必有光程差，說明B中的氣體與A中的氣體成分不相同，一定含有瓦斯，故B正確；C．同種頻率的光在含有瓦斯的空氣中的折射率大于在干凈空氣中的折射率，根據(jù)可知同種頻率的光在含有瓦斯的空氣中比在干凈空氣中傳播的速度小，故C正確；D．根據(jù)用頻率更大的單色光照射單縫時，由于單色光的波長變小，則屏上出現(xiàn)的干涉條紋間距變小，故D正確。故選BCD。14．（2024·山東臨沂·二模）如圖所示，為a、b兩種單色光以相同的入射角從玻璃斜射向空氣的光路圖，關(guān)于a、b兩種單色光，下列說法中正確的是（）A．增大入射角，b光先發(fā)生全反射B．單色光a的光子能量比單色光b的光子能量大C．用同一裝畳進行雙縫干涉實驗，b光在屏上的干涉條紋的間距較大D．單色光a、b分別通過同一單縫發(fā)生衍射時，單色光a的中央亮紋更寬【答案】BC【詳析】A．由圖知，a光偏折程度較大，a光折射率較大，根據(jù)a光臨界角較小，增大入射角，a光先發(fā)生全反射，故A錯誤；B．a(chǎn)光折射率較大，則頻率較大，根據(jù)單色光a的光子能量比單色光b的光子能量大，故B正確；C．a(chǎn)光頻率較大，則波長較小，根據(jù)用同一裝畳進行雙縫干涉實驗，b光在屏上的干涉條紋的間距較大，故C正確；D．a(chǎn)光波長較小，單色光a、b分別通過同一單縫發(fā)生衍射時，單色光b的中央亮紋更寬，故D錯誤。故選BC。15．（2024·山東棗莊·三模）1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質(zhì)。1834年，洛埃用平面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果（稱洛埃鏡實驗）。洛埃鏡實驗的基本裝置如圖所示，S為單色線光源，M為一平面鏡。S發(fā)出的光直接照到光屏上，同時S發(fā)出的光還通過平面鏡反射到光屏上，這兩束光在光屏上疊加發(fā)生干涉形成明屏暗相間條紋。事實證明光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，反射光會產(chǎn)生π大小的相位突變，即發(fā)生所謂半波損失。設(shè)光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為d和L，單色光的波長為λ，下列說法正確的是（）A．在整個光屏上都會呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋B．若將平面鏡向左平移，則光屏上相鄰明條紋中心間距離將增大C．若將光屏向左平移到平面鏡右端B處，光屏上與B接觸處出現(xiàn)暗條紋D．在光屏上相鄰明條紋中心或相鄰暗條紋中心間的距離為【答案】CD【詳析】A．光路圖如圖所示由此可知，光屏上一部分會呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋，故A錯誤；B．若將平面鏡向左平移，雙縫到屏的距離和雙縫的間距不變，則光屏上相鄰明條紋中心間距離不變，故B錯誤；C．若將光屏向左平移到平面鏡右端B處，由于半波損失，入射波與反射波之間附加半個波長的波程差，即處出現(xiàn)暗條紋，故C正確；D．光源到屏的距離可以看做雙縫到屏的距離，光源到光源在平面鏡中虛像的間距看做雙縫的間距，則有根據(jù)雙縫干涉相鄰條紋之間的距離公式可得故D正確。故選CD。16．（2024·山東菏澤·二模）以下說法正確的是（）A．泊松亮斑是由光的衍射形成的B．將托馬斯?楊雙縫干涉實驗裝置放進水中，條紋間距會變大C