2025届高考物理一轮复习专题练： 光及其应用
一、单选题
1．激光散斑测速应用了光的干涉原理，用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度与二次曝光的时间间隔的乘积等于双缝间距，实验中可测得二次曝光时间间隔、双缝到屏的距离l以及相邻亮纹间距，若所用的激光波长为λ，则根据该实验确定的物体运动速度的表达式为( )
A. B. C. D.
2．用如图所示装置研究偏振现象，是两块完全相同的圆形偏振片，A、B为观测点，A、B和两块偏振片的圆心共线，且偏振片与A、B连线垂直，两偏振片可绕A、B连线转动，下列说法正确的是( )
A.固定，将转动一定角度，则A、B处光强均发生变化
B.固定，将转动一定角度，则A、B处光强均不发生变化
C.同时将和转动一定角度，A处光强不变，B处光强可能变化
D.同时将和转动一定角度，A、B处光强均发生变化
3．有一种魔术道具称为“穿墙而过”，其结构是两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示.当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示.则( )
A.该魔术说明光是横波
B.该魔术对观众的观察角度有要求
C.只用一片塑料偏振片也可甲乙以完成该魔术
D.该魔术中对两偏振片卷起来的方式无要求
4．在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，在光屏上得到如下四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是( )
A.甲是单缝、乙是双缝 B.乙是双缝、丙是小圆孔
C.丙是小圆孔、丁是小圆板 D.甲是双缝、丁是小圆孔
5．在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间图样（黑线为暗纹），那么障碍物应是( )
A.很小的不透明的圆盘
B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆盘
C.很大的不透明圆盘
D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆盘
6．在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝的距离之差，光屏上Q点到双缝的距离之差，如果用频率为的黄光照射双缝，则( )
A.P点出现明条纹，Q点出现暗条纹
B.Q点出现明条纹，P点出现暗条纹
C.两点均出现明条纹
D.两点均出现暗条纹
7．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力.有人想用薄膜干涉的原理设计一种增反膜，将这种增反膜应用于眼镜能大大减小紫外线对眼睛的伤害，他选用的薄膜材料的折射率，光在真空中的速度，所要消除的紫外线的频率，那么他设计的这种增反膜的厚度至少是( )
A. B. C. D.
8．甲、乙两同学在实验室做薄膜干涉实验.甲同学将有肥皂膜的铁丝圈竖直放置，形成如图（a）所示的肥皂膜（侧视图），用黄色光从左侧照射肥皂膜，会观察到明暗相间的干涉条纹.乙同学用平行单色光垂直照射透明肥皂膜，观察到如图（b）所示明暗相间的干涉条纹.关于甲、乙两同学的实验，下列说法正确的是( )
A.甲同学应该从肥皂膜右侧观察干涉图样
B.任意两相邻亮条纹处对应的肥皂膜厚度之差相同
C.乙同学实验中肥皂膜厚度的变化率不随光屏到肥皂膜的距离x变化而变化
D.乙同学实验中肥皂膜厚度的变化率随光屏到肥皂膜的距离x增大而逐渐增大
9．某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，C为光屏.当一束阳光照射A屏时，C屏上并没有出现干涉条纹，移走B后，C上出现一窄亮斑.分析实验失败的原因可能是( )
A.单缝S太窄 B.单缝S太宽
C.S到和距离不相等 D.阳光不能作为光源
10．有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品能使被照物品产生的热效应大大降低，从而被广泛地应用.这种灯降低热效应的原理是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜（如氟化镁），该膜能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线，以λ表示红外线在真空中的波长，n表示薄膜对该红外线的折射率，则所镀薄膜的最小厚度应为（不计半波损失）( )
A. B. C. D.
11．下列说法正确的是( )
A.红光的折射率比紫光的折射率大
B.光从空气射入介质后，光的频率发生改变
C.绿光比红光更容易发生全反射
D.在同一介质中传播时，蓝光比红光的传播速率大
12．牛顿发现太阳光的色散现象，为颜色理论奠定了基础。由a、b两单色光组成的复色光射入三棱镜，经三棱镜偏折情况如图所示。关于a、b光，下列说法正确的是( )
A.三棱镜对a光的折射率较大
B.若a光是黄光，则b光可能是红光
C.a光在三棱镜中的传播速度较小
D.用相同的双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距较大
二、多选题
13．一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，在玻璃砖中传播后分为a、b两束从上表面射出，如图所示，下列说法正确的是( )
A.在玻璃中a光的折射率小于b光的折射率
B.a光的频率大于b光的频率
C.遇到障碍物时a光更容易产生明显的衍射现象
D.增大空气一侧的入射角，a、b光线都不会消失
14．明代方以智在《物理小识》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色……”这描述的是光的色散现象。如图所示，一宝石的横截面为半圆，MN是其直径，P是圆弧上的一点。在横截面所在的平面，一束光自P点射入宝石，折射为a、b两束单色光。下列说法正确的是( )
A.宝石对b光的折射率比对a光的折射率大
B.a光的频率比b光的频率大
C.在宝石中，a光的传播速度比b光的传播速度小
D.在真空中，a光的波长比b光的波长长
15．实验小组的同学在做双缝干涉实验，如图所示，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( )
A.减小双缝到光屏的距离 B.将绿光换为红光
C.将整个装置放在水中 D.减小与的间距
三、填空题
16．如图，单色光从折射率、厚度的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为，则该单色光在玻璃板内传播的速度为______m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是____________s（不考虑反射）。
17．利用双缝干涉测定光的波长实验中，取双缝间距,双缝光屏间距离,用某种单色光照射双缝得到干涉图象如图，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图，则图中A位置的游标卡尺读数为______，B位置的游标卡尺读数为________，单色光的波长为________m.
四、计算题
18．一三棱柱工件，由透明玻璃材料制成。如图所示，其截面为直角三角形，，现在有一条光线沿着截面从边上的点以45°的入射角射入工件折射后到达边的中点并发生了全反射后垂直于边射出。已知光在空气中的传播速度为。
（1）求透明玻璃材料的折射率；
（2）若，求光线在玻璃材料内传播的时间。
参考答案
1．答案：C
解析：双缝干涉条纹间距公式，根据题意可知，联立解得物体运动速度的表达式为，故选C.
2．答案：C
解析：自然光沿着各个方向振动的光波的强度均相同，故无论是否转动，A处光强不变，故A、D错误；若将转动一定角度，固定，当两偏振片的狭缝平行时，B处光强最大，当狭缝垂直时，B处光强最小，故B处光强发生变化，故B错误；同时将和转动一定角度，当两偏振片的狭缝平行时，B处光强最大，当狭缝垂直时，B处光强最小，故B处光强可能变化，也可能不变化，故C正确.
3．答案：A
解析：光的偏振现象说明光是横波，故A正确；任何角度的光都会发生偏振现象，不同角度的观众看到的现象相同，故该魔术对观众的观察角度无要求，故B错误；当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时，偏振光可以全部通过偏振片，当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时，偏振光不能通过偏振片，则在中间区域放垂直偏振片和水平偏振片，将两偏振片卷起来，且部分重合，自然光通过两片偏振方向互相垂直的偏振片时，光强减弱，形成黑影，看起来就像一块“挡板”，一片偏振片无法完成该魔术，故C、D错误.
4．答案：C
解析：衍射与干涉图样的区别：前者中间是亮条纹，越向两侧条纹宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，可知甲图是双缝干涉条纹，乙图是单缝衍射条纹；根据小圆孔衍射与泊松亮斑的区别可知，小圆孔衍射的图样中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，可知丙图是小圆孔衍射，丁图是泊松亮斑，即小圆孔衍射，所以C正确.
5．答案：D
解析：圆盘衍射和圆孔衍射的图样对比如下表所示：
种类 异同点 圆盘衍射 圆孔衍射
不同点 中心亮斑 较小 较大
亮（暗）环间距 随环的半径增大而减小 随环的半径增大而增大
背景 明亮 黑暗
相同点 均为明暗相间圆环，中心均有亮斑
由题图可知中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，可判断此图样为圆孔衍射图样，故D项正确。圆盘衍射中央有较大黑斑，在黑斑中心有一个很小的亮斑，这个亮斑叫泊松亮斑。
6．答案：B
解析：由知黄光的波长为，到P点的光程差与黄光的半波长相比为：，即为半波长的奇数倍，所以P点出现暗条纹.到Q点的光程差与黄光的半波长相比为：，即为半波长的偶数倍，所以Q点出现明条纹.故选B。
7．答案：C
解析：为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别在该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则路程差（大小等于薄膜厚度d的2倍）应等于光在薄膜中的波长的整数倍，即.因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的，紫外线在真空中的波长是，在膜中的波长是，故膜的厚度至少是，故C正确，A、B、D错误.
8．答案：B
解析：薄膜干涉是薄膜前、后两个面的反射光叠加产生的，故甲同学应该从肥皂膜左侧观察干涉图样，故A错误；任意两相邻亮条纹处对应的肥皂膜厚度之差是黄色光波长的一半，故B正确；肥皂膜的上、下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为，即光程差为肥皂膜厚度的2倍，当光程差时，表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的肥皂膜的厚度差为，题图乙中相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，可知肥皂膜厚度变化所用的距离逐渐变大，即乙同学实验中肥皂膜厚度的变化率随光屏到肥皂膜的距离x增大而逐渐减小，故C、D错误.
9．答案：B
解析：双缝干涉实验中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看成是由许多个点光源沿一条线排列组成的，单缝的宽度应比较小，由题意知，实验中观察不到光的干涉现象是由于单缝S太宽，得不到线光源，故选B.
10．答案：C
解析：当薄膜前后表面反射光线的光程差为半波长的奇数倍时，薄膜两个界面上的反射光干涉后互相削弱，减少反射光中的红外线，从而减少反射光的能量，设红外线在薄膜中的波长为，薄膜厚度为d，则，由题意可知，，解得，故薄膜厚度d的最小值为，故A、B、D错误，C正确.
11．答案：C
解析：A.根据光的折射现象，可知红光偏折程度比紫光小，则红光的折射率比紫光的折射率小，A错误；
B.光从空气射入介质后，光的频率不会发生改变，而波速与波长会变化，且两者成正比，B错误；
C.绿光的折射率比红光的大，根据，可知折射率大的，临界角小，越容易发生全反射，故绿光比红光更容易发生全反射，C正确；
D.在同一介质中传播时，蓝光的折射率比红光的大，由，可知蓝光比红光的传播速率小，D错误。
故选C。
12．答案：D
解析：A.由图可知b光的偏折程度较大，则三棱镜对b光的折射率较大，故A错误；B.三棱镜对b光的折射率较大，则b光的频率较大，若a光是黄光，则b光不可能是红光，故B错误；C.根据由于三棱镜对b光的折射率较大，则b光在三棱镜中的传播速度较小，故C错误；D.a光的频率较小，波长较大，根据用相同的双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距较大，故D正确；故选D。
13．答案：BD
解析：A.光路图如图所示
在玻璃砖上表面折射时，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，A错误；B.由a光的折射率较大，可得a的频率较大，B正确；C.b光的频率较小，则b光的波长较长，故遇到障碍物时波长较长的b光更容易产生明显的衍射现象，C错误；D.两列光的折射后经反射再从玻璃进入空气折射，由几何关系可知第一次折射的折射角等于第二次折射的入射角，根据光路的可逆性可得两列光均不能发生全反射，故两列光不会消失，D正确。故选BD。
14．答案：AD
解析：根据题图可知b光的偏折更大，则宝石对b光的折射率较大，a光的频率比b光的频率小，在真空中，a光的波长比b光的波长长，选项A、D均正确，B错误；根据可知，在宝石中，b光的传播速度较小，选项C错误。
15．答案：BD
解析：根据相邻条纹间距公式。A.减小双缝到光屏的距离L，则减小，故A错误；B.将绿光换为红光，则波长变大，变大，故B正确；C.将整个装置放在水中，则光在水中的波速变小，频率不变，根据可知波长变小，减小，故C错误；D.减小与的间距d，则变大，故D正确。故选BD。
16．答案：
解析：该单色光在玻璃板内传播的速度。
光在玻璃板中传播的两种极限情况如图
情况①在介质中传播路径最短，时间最短
情况②在介质中传播路径最长，时间最长
17．答案：11.1mm；15.6mm；
解析：图A游标卡尺的读数为.图B游标卡尺读数为.根据其中，得。
18．答案：（1）（2）
解析：（1）光路图如图所示
光线垂直射出，所以，折射角，
所以
（2）由几何关系可知，，所以，，因为，所以，
