專題18光的研究應用

考點愿型歸納

專題一光的直線傳播與反射...........................2

專題二光的折射定律、折射率........................3

專題三發生全反射的條件、臨界角....................4

專題四折射和全反射的綜合問題......................6

專題五雙縫干涉與薄膜干涉...........................9

專題六光的衍射....................................11

專題七光的偏振....................................13

1

專題一光的直線傳播與反射

4.(2022?全國甲卷?高考真題)光點式檢流計是一種可以測量微小電流的儀器，其簡化的工

作原理示意圖如圖所示。圖中/為輕質絕緣彈簧，C為位于紙面上的線圈，虛線框內有與紙

面垂直的勻強磁場；M為置于平臺上的輕質小平面反射鏡，輕質剛性細桿。的一端與M固

連且與鏡面垂直、另一端與彈簧下端相連，尸。為圓弧形的、帶有均勻刻度的透明讀數條，PQ

的圓心位于M的中心。使用前需調零:使線圈內沒有電流通過時，M豎直且與紙面垂直；入

射細光束沿水平方向經尸。上的O點射到"上后沿原路反射。線圈通入電流后彈簧長度改

變，使M發生傾斜，入射光束在M上的入射點仍近似處于尸。的圓心，通過讀取反射光射

到尸。上的位置，可以測得電流的大小。已知彈簧的勁度系數為左，磁場磁感應強度大小為8,

線圈C的匝數為N。沿水平方向的長度為1,細桿D的長度為d,圓弧尸。的半徑為d,

4遠大于彈簧長度改變量的絕對值。

(1)若在線圈中通入的微小電流為/,求平衡后彈簧長度改變量的絕對值Ax及尸。上反射光

點與。點間的弧長s；

(2)某同學用此裝置測一微小電流，測量前未調零，將電流通入線圈后，尸。上反射光點出

現在O點上方，與O點間的弧長為1、保持其它條件不變，只將該電流反向接入，則反射

光點出現在。點下方，與。點間的弧長為$2。求待測電流的大小。

2

專題二光的折射定律、折射率

5.（2024?貴州?高考真題）一種測量液體折射率的V形容器，由兩塊材質相同的直角棱鏡粘

合，并封閉其前后兩端制作而成。容器中盛有某種液體，一激光束從左邊棱鏡水平射入，通

過液體后從右邊棱鏡射出，其光路如圖所示。設棱鏡和液體的折射率分別為“。、〃，光在棱

鏡和液體中的傳播速度分別為%、v,則（）

A.n<n0,v>v0B.?<n0,"%

C.n>n0,v>v0D.n>n0,v<v0

6.（2024?福建?高考真題）鍍有反射膜的三棱鏡常用在激光器中進行波長的選擇。如圖，一

束復色光以一定入射角i（7。0）進入棱鏡后，不同顏色的光以不同角度折射，只有折射后

垂直入射到反射膜的光才能原路返回形成激光輸出。若復色光含藍、綠光，已知棱鏡對藍光

的折射率大于綠光，則藍光在棱鏡中的折射角（填“大于”“等于”或“小于”）綠光

的折射角；若激光器輸出的是藍光，當要調為綠光輸出時，需將棱鏡以過入射點。且垂直紙

面的軸（填“順時針”或“逆時針”）轉動一小角度。

3

7.（2024?重慶?高考真題）某同學設計了一種測量液體折射率的方案。容器過中心軸線的剖

面圖如圖所示，其寬度為16cm,讓單色光在此剖面內從空氣入射到液體表面的中心。調整

入射角，當反射光與折射光垂直時，測出豎直器壁上的反射光點與液體表面的距離〃，就能

得到液體的折射率心忽略氣壁厚度，由該方案可知（）

4

A.若/z=4cm,貝=GB.若〃=6cm,則〃=百

C.若〃=*,則〃=10cm,3

D.若〃二萬，貝！I%=5cm

4

專題三發生全反射的條件、臨界角

8.（2024?浙江?高考真題）如圖為水流導光實驗，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮

則（）

A.激光在水和空氣中速度相同

B.激光在水流中有全反射現象

C.水在空中做勻速率曲線運動

D.水在水平方向做勻加速運動

9.（2024?海南?高考真題）一正三角形。玻璃磚，某束光線垂直于O尸射入，恰好在PQ

界面發生全反射，則玻璃磚的折射率（）

D.2

4

10.（2024?江蘇?高考真題）現有一束光以相同的入射角仇打在不同濃度NaCl的溶液甲、

乙中，折射光線如圖所示（乃〈用2）,已知NaCl的溶液的折射率隨NaCl濃度增大而增大。則

A.甲溶液折射率較大B.甲溶液NaCl濃度較小

C.光在甲溶液中的傳播速度較大D.光在甲中發生全反射的臨界角較大

11.（2024?山東?高考真題）某光學組件橫截面如圖所示，半圓形玻璃磚圓心為。點，半徑

為&直角三棱鏡尸G邊的延長線過。點，EG邊平行于N5邊且長度等于凡/FEG=30°。

橫截面所在平面內，單色光線以。角入射到環邊發生折射，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sin。；

（2）以。角入射的單色光線，若第一次到達半圓弧可以發生全反射，求光線在川上

入射點D（圖中未標出）到￡點距離的范圍。

5

專題四折射和全反射的綜合問題

12.（2024?全國甲卷?高考真題）一玻璃柱的折射率”=右，其橫截面為四分之一圓，圓的

半徑為R,如圖所示。截面所在平面內，一束與N3邊平行的光線從圓弧入射。入射光線與

邊的距離由小變大，距離為力時，光線進入柱體后射到邊恰好發生全反射。求此時力

與R的比值。

13.（2023?山東?高考真題）一種反射式光纖位移傳感器可以實現微小位移測量，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2a,折射率為

n（?<V2）oM、N下端橫截面平齊且與被測物體表面平行。激光在M內多次全反射后從

下端面射向被測物體，經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。

（1）從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為6,求6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6的相應范圍（只考慮在被測物體表面反射一次的光線）。

6

14.（2022?重慶?高考真題）如圖所示，水面上有一透明均質球，上半球露出水面，下半球

內豎直中心軸上有紅、藍兩種單色燈（可視為點光源），均質球對兩種色光的折射率分別為〃紅

和"藍。為使從光源照射到上半球面的光，都能發生折射（不考慮光線在球內反射后的折射）,

若紅燈到水面的最大距離為，紅，

（1）求藍燈到水面的最大距離；

（2）兩燈都裝在各自到水面的最大距離處，藍燈在紅燈的上方還是下方？為什么？

15.（2022?廣東?高考真題）一個水平放置的圓柱形罐體內裝了一半的透明液體，液體上方

是空氣，其截面如圖所示。一激光器從罐體底部P點沿著罐體的內壁向上移動，它所發出的

光束始終指向圓心O點。當光束與豎直方向成45。角時，恰好觀察不到從液體表面射向空氣

的折射光束。已知光在空氣中的傳播速度為c,求液體的折射率"和激光在液體中的傳播速

7

16.（2022?河北?高考真題）如圖，一個半徑為R的玻璃球，。點為球心。球面內側單色點

光源S發出的一束光在/點射出，出射光線與球直徑SC平行，0=30%光在真空中的

傳播速度為c。求：

（i）玻璃的折射率；

（ii）從S發出的光線經多次全反射回到S點的最短時間。

17.（2022?湖南?高考真題）如圖，某種防窺屏由透明介質和對光完全吸收的屏障構成，其

中屏障垂直于屏幕平行排列，可實現對像素單元可視角度6的控制（可視角度。定義為某像

素單元發出的光在圖示平面內折射到空氣后最大折射角的2倍）。透明介質的折射率〃=2,

屏障間隙乙=0.8mm。發光像素單元緊貼屏下，位于相鄰兩屏障的正中間.不考慮光的衍射。

（1）若把發光像素單元視為點光源，要求可視角度6控制為60。，求屏障的高度d；

（2）若屏障高度d=1.0mm,且發光像素單元的寬度不能忽略，求像素單元寬度x最小為多

少時，其可視角度。剛好被擴為180。（只要看到像素單元的任意一點，即視為能看到該像素

單元）。

空氣\g/___________________

透明介質

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專題五雙縫干涉與薄膜干涉

18.（2023?河北?高考真題）制造某型芯片所使用的銀灰色硅片覆上一層厚度均勻的無色透

明薄膜后，在自然光照射下硅片呈現深紫色。關于此現象，下列說法正確的是（）

A.上述現象與彩虹的形成原理相同B.光在薄膜的下表面發生了全反射

C.薄膜上下表面的反射光發生了干涉D.薄膜厚度發生變化，硅片總呈現深紫色

19.（2024?廣西?高考真題）如圖，S為單色光源，S發出的光一部分直接照在光屏上，一部

分通過平面鏡反射到光屏上。從平面鏡反射的光相當于S在平面鏡中的虛像發出的，由此形

成了兩個相干光源。設光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為。和/,a?/,鏡面與光屏垂

直，單色光波長為力。下列說法正確的是（）

一飛二77777

?平面鏡

：＜—I—A

II

A.光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為乙2

2a

B.光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為,2

a

C.若將整套裝置完全浸入折射率為〃的蔗糖溶液中此時單色光的波長變為反

D.若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Ax,

則該液體的折射率為一―2

20.（2024?山東?高考真題）檢測球形滾珠直徑是否合格的裝置如圖甲所示，將標準滾珠。

與待測滾珠6、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。若待測滾珠與標準滾珠的直徑相等為合格，下列說法正確的是（）

A.滾珠氏c均合格

B.滾珠6、c均不合格

C.滾珠6合格，滾珠c不合格

D.滾珠6不合格，滾珠c合格

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21.（2024?湖南?高考真題）1834年，洛埃利用平面鏡得到楊氏雙縫干涉的結果（稱洛埃鏡

實驗），平面鏡沿04放置，靠近并垂直于光屏。某同學重復此實驗時，平面鏡意外傾斜了

某微小角度凡如圖所示。S為單色點光源。下列說法正確的是（）

光屏

S,一-二77r--17A

A.沿4。向左略微平移平面鏡，干涉條紋不移動

B.沿。4向右略微平移平面鏡，干涉條紋間距減小

C.若。=0。，沿。/向右略微平移平面鏡，干涉條紋間距不變

D.若。=0。，沿/O向左略微平移平面鏡，干涉條紋向N處移動

22.（2023?山東?高考真題）如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標準石英環，C為待

測柱形樣品，C的上表面與上方標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的膨脹系數小于G的膨脹系數，當溫度升高時，

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

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23.（2021?山東?高考真題）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。下列關于該區域薄膜厚度d隨坐標x的變化圖像，可能正確的是（）

B.

D.

24.（2024?遼寧?高考真題）某同學自制雙縫干涉實驗裝置，在紙板上割出一條窄縫，于窄

縫中央沿縫方向固定一根拉直的頭發絲形成雙縫，將該紙板與墻面平行放置，如圖所示。用

綠色激光照雙縫，能在墻面上觀察到干涉條紋。下列做法可以使相鄰兩條亮紋中央間距變小

的是（）

A.換用更粗的頭發絲B.換用紅色激光照雙縫

C.增大紙板與墻面的距離D.減小光源與紙板的距離

專題六光的衍射

25.（2022?天津?高考真題）不同波長的電磁波具有不同的特性，在科研、生產和生活中有

廣泛的應用。。、b兩單色光在電磁波譜中的位置如圖所示。下列說法正確的是（）

a光b光

長波短波微波紅外線紫外線X射線/射線

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A.若a、6光均由氫原子能級躍遷產生，產生a光的能級能量差大

B.若°、6光分別照射同一小孔發生衍射，。光的衍射現象更明顯

C.若°、6光分別照射同一光電管發生光電效應，a光的遏止電壓高

D.若a、b光分別作為同一雙縫干涉裝置光源時，a光的干涉條紋間距大

26.（2024?四川成都?二模）下列關于紅光和紫光兩種單色光的說法，正確的是（）

A.在真空中，紅光比紫光的傳播速度更大

B.對于同一金屬，紅光比紫光更容易發生光電效應

C.對于同一個很窄的單縫，紅光比紫光的衍射現象更明顯

D.兩種點光源位于水下同■深度時，紫光在水面形成的光斑面積更大

27.（2021?江蘇鎮江?二模）以下說法中正確的是（）

A.紫外線可殺菌消毒是因為它有較強的熱效應

B.石英的固定頻率與溫度有關，據此可以制成磁溫度計

C.光學儀器中用的衍射光柵是在一塊很平的玻璃上用金剛石刻出一系列等距的平行刻

痕，這些刻痕相當于透光的狹縫，這樣就做成了透射光柵；

D.當對液晶顯示器中液晶施加不同電場強度時，它對不同顏色的光吸收強度不一樣，

這樣就能顯