小题精练15 光的折射全反射衍射和偏振-备考2025年高考物理题型突破讲练-在线组卷题库

1. 如图，一棱镜的横截面为等腰三角形 $P M N$ ，其中边长 $P M$ 与 $P N$ 相等， $∠ P M N = 30^{∘}$ ， $P M$ 边紧贴墙壁放置，现有一束单色光垂直于 $M N$ 边入射，从 $P N$ 边出射后恰好与墙面垂直 $($ 不考虑光线在棱镜内的多次反射 $)$ ，则该棱镜的折射率为( )

A、 $\sqrt{2}$ B、 $\frac{3}{2}$ C、 $\frac{5}{3}$ D、 $\sqrt{3}$

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2. 如图，半径为R的球面凹面镜内注有透明液体，将其静置在水平桌面上，液体中心厚度CD为10mm。一束单色激光自中心轴上距液面15mm的A处以60〫入射角射向液面B处，其折射光经凹面镜反射后沿原路返回，液体折射率为 $\sqrt{3}$ 。求：

(1)、光线在B点进入液体折射角；

(2)、凹面镜半径R。

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3. 如纵截面图所示，P、Q是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜，叠合在一起组成一个长方体。某单色光沿与P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率分别为n_P、n_Q。则从Q的下表面射出的光线与下表面所夹的锐角（　　）

A、若n_P < n_Q时，锐角等于θ B、若n_P < n_Q时，锐角大于θ C、若n_P = n_Q时，锐角等于θ D、若n_P = n_Q时，锐角小于θ

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4. 如图所示，一艘帆船静止在湖面上，从湖底P点发出的一细束黄色激光射到水面，折射后恰好照射到帆船上的竖直桅杆上的M点。下列说法正确的是（　　）

A、黄光在水中的频率比在空气中的频率大 B、黄光在水中的速度比在空气中的速度大 C、若仅把黄光改成红光，则红光在水中传播的时间比黄光在水中传播的时间短 D、若仅把黄光改成红光，则红光可能射到N点

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5. 三棱镜底面镀有反射膜，其截面图如图所示， $∠ A = 15 °$ 。一束单色光由 $A C$ 边上的 $K$ 点射入棱镜，入射角为 $60 °$ ，光线折射后射向 $A B$ 边，反射后垂直于 $A C$ 射出。下列说法正确的是（　　）

A、三棱镜对该光的折射率为 $\sqrt{3}$ B、三棱镜对该光的折射率为 $\frac{3 \sqrt{2} + \sqrt{6}}{2}$ C、与空气中相比，单色光在棱镜中的波长更短 D、与空气中相比，单色光在棱镜中光子能量更大

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6. 夏天的雨后经常可以看到美丽的彩虹，古人对此有深刻认识，唐代词人张志和在《玄真子涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹和霓是两束平行太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，人们在地面上逆着光线看过去就可看到霓虹现象。如图甲所示，一束白光水平射入空中一球形的水滴，经过两次折射和一次反射后射出形成光带MN，出射光线与水平面的夹角称为彩虹角。如图乙所示，从球心O的正下方C点射出的某单色光的入射角 $α = 58 °$ ，已知 $\sin 58 ° = 0.85$ ， $\sin 37 ° = 0.60$ ，则下列说法正确的是（　　）

A、该单色光的彩虹角 $β = 37 °$ B、该单色光在水滴内部B点处发生全反射 C、水滴对该单色光的折射率约为1.42 D、若分别用图甲中M、N所对应的两种光在同一装置上做双缝干涉实验，则M所对应的光的条纹间距更大

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7. 半圆柱形玻璃砖的底面镀有一层反射膜， $P M Q$ 为玻璃砖的半圆形横截面，M为最高点，O为圆心，半径为R。一束宽为R的平行光的下边恰好沿着底边 $P Q$ ，如图所示。其中从A点射入的光线经玻璃折射后从B点射出，已知A、B两点距离 $P Q$ 分别为 $\frac{\sqrt{2}}{2} R$ 和 $0.26 R$ 。 $\sin 15 ° = 0.26$ ，不考虑圆弧面上的反射光线，下列说法正确的是（　　）

A、玻璃的折射率为 $\sqrt{3}$ B、有部分光线在圆弧 $M Q$ 区域发生全反射 C、只有圆弧 $M Q$ 的部分区域有光线射出 D、射向圆弧 $M Q$ 区域的光线有一部分来源于 $P Q$ 处反射的光线

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8. 有一透明材料制成的空心球体，内径是R，外径是2R，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入，光线与AO直线所成夹角 $i = 60^{\circ}$ ，经折射后恰好与内球面相切，已知光速为c。下列说法正确的是（　　）

A、单色光在材料中的折射率为 $\sqrt{2}$ B、单色光在该材料中的传播时间为 $\frac{3 R}{c}$ C、只要A点射入的单色光与AO直线的夹角i大于 $30^{\circ}$ ，就一定能够在内球面发生全反射 D、单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A点射入的光线与AO直线的夹角 $i^{'} = 30^{\circ}$

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9. 半径为R的均质透明半圆柱体的横截面示意图如图所示。一绿色细光束平行于直径AC从P点射向半圆柱体，进入半圆柱体后，经PC面反射，到达AC面。P点到直径AC的距离为 $\frac{\sqrt{2}}{2} R$ ，透明半圆柱体对绿光的折射率为 $\sqrt{2}$ ，仅考虑第一次到达AC面的光线。则下列说法正确的是（　　）

A、绿光束在AC面上一定发生全反射 B、绿光束在AC面上一定不会发生全反射 C、若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定不会发生全反射 D、若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定发生全反射

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10. 如图甲所示A为中间挖去圆柱形区域的长方体玻璃砖，挖去区域的底面半径为R ，圆心为O。该区域内部有底面半径为 $\frac{R}{2}$ 的透明圆柱体B，底面圆心也为O ，虚线为A、B的水平中轴线。有一细单色光束紧贴底面平行于轴线射入玻璃砖A，已知光在A中的传播速率为v ，玻璃砖对该光的折射率为n₁ ， $θ < 5 °$ 时，可近似认为 $s i n θ = θ$ ，不考虑反射。

(1)、若光束经折射后恰好与B相切，求入射光束与轴线的距离d；

(2)、求在（1）情景中光在A、B之间空气中传播的时间t；

(3)、若光束能够进入B且在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°，为使进入玻璃砖A的光束与从玻璃砖A射出的光束共线（如图乙所示），B的折射率n₂应为多少。

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11. 光程是光学中的概念，定义为光在介质中经过的几何路程与该介质折射率的乘积。当两束相干光的光程差为光在真空中波长的整数倍时，在屏幕上出现亮条纹。瑞利干涉仪就是一种利用该原理测量气体折射率的仪器。如图甲所示，两束光的光程差为零时，屏幕上O点为零级干涉亮条纹。将长度为l、装有待测气体的透明薄管放在 $S_{1}$ 后面，如图乙所示，零级亮条纹移至屏幕上的 $O^{'}$ 点，O点为第k级干涉亮条纹。已知空气的折射率为 $n_{0}$ ，所用光在真空中的波长为λ ，待测气体的折射率为（）

A、 $\frac{(k - 1) λ}{l} + n_{0}$ B、 $\frac{k λ}{l} + n_{0}$ C、 $\frac{k λ}{l}$ D、 $\frac{(k + 1) λ}{l} + n_{0}$

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12. 超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示．在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为 $θ$ ．一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽．已知相邻两棱镜斜面间的距离 $d = 100.0 mm$ ，脉冲激光中包含不同频率的光1和光2，它们在棱镜中的折射率分别为 $n_{1} = \sqrt{2}$ 和 $n_{2} = \frac{\sqrt{31}}{4}$ ．取 $\sin 37 ° = \frac{3}{5} ， \cos 37 ° = \frac{4}{5} ， \frac{5}{\sqrt{7}} = 1.890$ ．则下列说法正确的是（）

A、上方光线为光1 B、光1和光2通过相同的干涉装置后，光2对应的干涉条纹间距更大 C、为使光1和光2都能从左侧第一个棱镜斜面射出，则 $θ > 45 °$ D、若 $θ = 37 °$ ，则光1和光2通过整个展宽器的过程中在空气中的路程差约为 $14.4 mm$

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13. 某同学通过双缝干涉实验测量发光二极管 $(L E D)$ 发出光的波长。图甲为实验装置示意图，双缝间距d=0.450mm，双缝到毛玻璃的距离l=365.0mm，实验中观察到的干涉条纹如图乙所示。
当分划板中心刻线对齐第条亮条纹中心，手轮上的读数为x₁=2.145mm；当分划板中心刻线对齐第条亮条纹中心，手轮上的读数为x₂=4.177mm。完成下列填空：

(1)、相邻两条亮条纹间的距离△x=mm；

(2)、根据____可算出波长（填正确答案标号）；

A、 $λ = \frac{∆ x}{d}$ B、 $λ = \frac{d}{l} ∆ x$ C、 $λ = \frac{l}{d ∆ x}$

(3)、则待测LED发出光的波长为λ=nm（结果保留3位有效数字)。

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14. 如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l， $a ≪ l$ ，镜面与光屏垂直。下列说法正确的是（　　）

A、若将光屏向右移动，光屏上条纹间距减小 B、若将平面镜向下移动一个微小距离，光屏上条纹间距减小 C、若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距增大 D、若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距不变

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15. 在图示的双缝干涉实验中，入射激光的波长为λ，屏上P点出现亮条纹，则P点到双缝S₁ ， S₂的路程差可能是（　　）

A、λ B、4λ C、 $\frac{λ}{2}$ D、 $\frac{λ}{4}$

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16. 图甲是检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为待测物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是（）．

A、入射光C可以采用复色光 B、将A、B间的物体向右微小平移可使条纹间距变大 C、由图乙条纹可知，B上表面上有沟状凹陷 D、若从中间位置向下按压A使其发生微小形变，观察到的条纹左密右稀

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17. 竖直放置的肥皂膜在阳光照耀下，由于前后表面反射光通过的路程不同，形成两列相干光，薄膜上会呈现出彩色条纹．若一肥皂膜由于受重力和液体表面张力的共同影响，其竖直方向的截面如图所示，则光通过该肥皂膜产生的干涉条纹与下列哪个图基本一致（）

A、 B、 C、 D、

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18. 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：（1）任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等．（2）任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲所示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

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19. 光学技术在生产、生活中的应用越来越广泛，下列关于光学相关知识的说法正确的是（　　）

A、在照相机镜头前面加上滤光片可以减弱反射光，这是利用光的干涉现象 B、在照相机镜头上镀上一层膜可以增加光的透光性，这是利用光的干涉现象 C、X射线经过一狭缝照射到晶体在屏上得到晶体信息的斑点，说明光具有粒子性 D、泊松亮斑是光的干涉现象，有力地证明了光的波动性

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20. 如图是一个竖直放置的肥皂膜，上面出现了彩色的上疏下密条纹。根据提供的信息判断，从侧面观察肥皂膜的形状，最接近的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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21. 如图所示， $O B C D$ 为半圆柱体玻璃的横截面， $O D$ 为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿 $A O$ 方向从真空射入玻璃，两束光分别从 $B 、 C$ 两点射出。下列说法正确的是（　　）

A、 $C$ 点比 $B$ 点先有光射出 B、从 $B$ 点射出的光子比从 $C$ 点射出的光子的动量小 C、通过相同的单缝，从 $B$ 点射出的光比从 $C$ 点射出的光衍射现象更明显 D、调节 $A O$ 的入射方向，从曲面射出的光有可能与 $A O$ 方向平行

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22. 不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（　　）

A、若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大 B、若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显 C、若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高 D、若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大

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23. 下列所示的图片、示意图或实验装置图大都来源于课本，则下列判断正确是（）

A、甲图是薄膜干涉的图像，照相机、望远镜的镜头镀的一层膜是薄膜干涉的应用 B、乙图是小孔衍射的图样，也被称为泊松亮斑 C、丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，上方是景物，下方是蜃景 D、丁图是衍射图像，其最明显的特征是条纹间距不等

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24. 关于以下四幅图所涉及物理知识的论述中，正确的是（）

A、如图甲，观看立体电影和照相机镜头表面涂上增透膜的光学原理一样 B、如图乙，让A球在垂直纸面的平面内摆动起来，稳定后可观察到C球振幅最大，D球周期最小 C、如图丙，筷子“折断”的现象说明光线在不同介质的交界处发生了偏折 D、如图丁，这是电容器正在放电的过程

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25. 在图中，人眼隔着偏振片B、A去看一只发光的电灯泡S，一点透射光都看不到，那么，下列说法中正确的是（　　）

A、使A和B同时转过 $90 °$ ，仍然一点光都看不到 B、仅使B转过 $90 °$ 过程中，看到光先变亮后变暗 C、仅使B转过 $90 °$ 过程中，看到光逐渐变亮 D、仅使A转动时，始终看不到透射光

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26. 用薄玻璃制作的平面镜X挂在墙上，某同学站在镜前恰能看到自己的全身像，如图甲所示把X换成用厚玻璃制作的平面镜Y，如图乙所示。若该同学仍能看到自己的全身像，那么在竖直方向上，Y相对于X上边缘至少高△l₁ ，下边缘至少低△l₂ ，不计玻璃侧面透光和表面反射，则（　　）

A、△l₁=△l₂=0 B、△l₁=△l₂>0 C、△l₁>△l₂>0 D、△l₂>△l₁>0

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27. 如图甲所示，为某种透明新材料制成的半径为R的半圆柱体，其折射率 $n = 2$ 。 $S S^{'}$ 是与轴线平行的线光源，S点位于O点正下方 $\frac{\sqrt{2} R}{2}$ 处，图乙为其截面图。平面PQMN镀有反光薄膜，射向平面PQMN的光线将全部反射。若只考虑首次射向曲面 $\hat{P Q M N}$ 的光线，则曲面 $\hat{P Q M N}$ 有光线射出的面积与曲面 $\hat{P Q M N}$ 面积之比为（　　）

A、 $\frac{1}{6}$ B、 $\frac{1}{3}$ C、 $\frac{1}{2}$ D、 $\frac{5}{6}$

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28. 如图，在折射率 $n = \sqrt{2}$ 的液体表面上方有一单色激光发射器S，它能垂直液面射出细激光束，在液体内深h处水平放置一平面镜，双面反光，平面镜中心O在光源S正下方。现让平面镜绕过O点垂直于纸面的轴开始逆时针匀速转动，转动周期为T，液面上方的观察者跟踪观察液面，观察到液面上有一光斑掠过，进一步观察发现光斑在液面上P、Q两位置间移动。下列说法正确的是（　　）

A、在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为 $\frac{T}{8}$ B、液面上P、Q两位置间距离为 $\sqrt{2} h$ C、光斑刚要到达P点时的瞬时速度为 $\frac{8 π h}{T}$ D、光斑由Q点运动到P点所用的时间为 $\frac{T}{4}$

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29. 如图甲所示A为中间挖去圆柱形区域的长方体玻璃砖，挖去区域的底面半径为R ，圆心为O。该区域内部有底面半径为 $\frac{R}{2}$ 的透明圆柱体B，底面圆心也为O ，虚线为A、B的水平中轴线。有一细单色光束紧贴底面平行于轴线射入玻璃砖A，已知光在A中的传播速率为v ，玻璃砖对该光的折射率为n₁ ， $θ < 5 °$ 时，可近似认为 $s i n θ = θ$ ，不考虑反射。

(1)、若光束经折射后恰好与B相切，求入射光束与轴线的距离d；

(2)、求在（1）情景中光在A、B之间空气中传播的时间t；

(3)、若光束能够进入B且在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°，为使进入玻璃砖A的光束与从玻璃砖A射出的光束共线（如图乙所示），B的折射率n₂应为多少。

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30. 1834 年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜沿OA放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度θ，如图所示。S 为单色点光源。下列说法正确的是（）

A、沿 AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 B、沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小 C、若θ=0，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 D、若θ=0，沿 AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向 A 处移动

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31. 一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为 $n_{0} 、 n$ ，光在棱镜和液体中的传播速度分别为 $v_{0} 、 v$ ，则（　　）

A、 $n < n_{0} ， v > v_{0}$ B、 $n < n_{0} ， v < v_{0}$ C、 $n > n_{0} ， v > v_{0}$ D、 $n > n_{0} ， v < v_{0}$

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32. 某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度，由该方案可知（）

A、若h = 4cm，则 $n = \sqrt{3}$ B、若h = 6cm，则 $n = \frac{4}{3}$ C、若 $n = \frac{5}{4}$ ，则h = 10cm D、若 $n = \frac{3}{2}$ ，则h = 5cm

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33. 一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直火OP射入，恰好在PQ界面发生全反射，则玻璃砖的折射率（　　）

A、 $\sqrt{2}$ B、 $\sqrt{3}$ C、 $\frac{2 \sqrt{3}}{3}$ D、2

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34. 玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n=3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν₃₁、ν₃₂、ν₂₁的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（）

A、频率为ν₃₁的光，其动量为 $\frac{E_{3} - E_{1}}{h c}$ B、频率为ν₃₁和ν₂₁的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为hν₃₂ C、频率为ν₃₁和ν₂₁的两种光分别射人双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为 $\frac{L c}{d ν_{32}}$ 。 D、若原于队n=3跃迁至n=4能级，入射光的频率率ν'₃₄＞ $\frac{E_{4} - E_{3}}{h}$

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35. 如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（）

A、劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动 B、劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动 C、劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动 D、劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动

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36. 如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当 $θ = 30 °$ 时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（）

A、该材料对红光的折射率为 $\sqrt{3}$ B、若 $θ = 45 °$ ，光线c消失 C、若入射光a变为白光，光线b为白光 D、若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直

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小题精练15 光的折射全反射衍射和偏振-备考2025年高考物理题型突破讲练

一、折射定律的理解与应用

二、全反射现象的理解与应用

三、光的双缝干涉现象

四、薄膜干涉现象

五、光的干涉、衍射、偏振

六、破鼎提升

七、直击高考

小题精练15 光的折射 全反射 衍射和偏振-备考2025年高考物理题型突破讲练

一、折射定律的理解与应用

二、全反射现象的理解与应用

三、光的双缝干涉现象

四、薄膜干涉现象

五、光的干涉、衍射、偏振

六、破鼎提升

七、直击高考

小题精练15 光的折射全反射衍射和偏振-备考2025年高考物理题型突破讲练